KR102091829B1 - 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상의 분해능향상용미러를 형성하여 기존 가변 패턴 생성장치에서의 광 진행 경로보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 함으로써, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 미세 시간으로 구동 제어가 가능하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치에 관한 것이다.

Description

광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치{Variable Pattern Generator with Improved Optical Angle Resolution}

본 발명은 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상의 분해능향상용미러를 형성하여 기존 가변 패턴 생성장치에서의 광 진행 경로보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 함으로써, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 미세 시간으로 구동 제어가 가능하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자유곡면의 형태를 갖는 3차원 형상의 측정은 다양한 가공물의 검사나, 캐드/캠(CAD/CAM), 의료, 솔리드 모델링 등 여러 가지 분야에서 폭넓게 적용되고 있다.

종래, 이러한 3차원 형상의 측정기술은 접촉식 3차원 측정기를 사용하여 곡면상의 한 점씩 측정하여 전체 곡면형상을 측정하는 방식이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 방식은 3차원 형상을 한 점씩 일일이 측정해야 하므로, 전체적인 측정시간이 과다하게 소요되는 단점이 있다.

그러한 단점을 해소하기 위해, 근래에는 비접촉 광학식으로 3차원 형상을 측정하기 위한 모아레법이 적용되고 있고, 이 모아레법은 종래의 접촉식 3차원 측정기에 비해 측정시간이 월등히 단축되는 큰 장점을 가지고 있다.

한편, 모아레법은, 측정 대상물에 광을 조사하여 일정한 간격의 직선 줄무늬를 형성함에 의해, 그 측정 대상물에 대한 3차원 형상정보를 가지는 모아레 무늬를 얻게 되고, 이러한 모아레무늬는 정밀한 이송과정을 거치게 된다.

이러한 모아레기법을 실현하기 위한 비접촉 광학식 3차원 형상측정장치는, 유리의 한쪽 표면에 크롬으로 일정한 간격의 직선줄무늬를 새겨넣은 직선유리격자를 영사광학계를 이용하여 측정 대상물에 투영하도록 되어 있고, 측정 대상물에 형성된 직선줄무늬를 일정한 간격으로 이송시키기 위해 직선유리격자를 이송시키기 위한 이송장치가 사용되고 있다.

그러나, 상기 모아레기법의 문제점은 제한된 시간 동안 레이저를 제어하여 격자 무늬를 영사해야 하기 때문에 높은 분해능의 동기 신호를 일정하고 안정적으로 제공하는데 상당한 어려움이 발생하였으며, 특히, 3차원 이미지 획득시 좀 더 촘촘한 격자 무늬를 영상하여 이미지를 획득하여야 하기 때문에 높은 분해능을 제공할 수 있는 기술이 필요하게 되었다.

따라서, 상기한 높은 분해능의 동기 신호를 제공할 수 있는 새로운 방식의 가변 패턴 생성장치가 필요하게 되었다.

또한, 레이저와 같이 간섭성을 가진 광은 물체의 표면에 조사되었을 경우에 표면에서 산란되어 높은 대조도의 초점을 맞추기 어려운 낟알 무늬 모양의 불규칙한 무늬를 발생시키게 된다.

이러한 불규칙한 무늬에 의해 분해능에 영향을 끼치게 되어 격자 무늬를 영사하였을 때 격자 무늬의 분해능이 낮아져 노이즈 발생 확률이 높아질 수 밖에 없었다.

따라서, 상기한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방식의 가변 패턴 생성장치가 필요하게 되었다.

또한, 레이저를 통해 만들어진 격자 무늬는 측정 환경과 대상체의 재질 및 색깔에 따라 격자의 밝기 차이가 나타날 수 있으며, 밝기가 낮다면 격자 무늬가 옅어져 측정시 오류 발생 가능성이 상당히 높으며, 반대로 밝기가 높다면 레이저가 측정 면에 부딪쳐 산란되는 빛이 늘어나게 되어 측정 화면이 전체적으로 밝아져 격자 무늬가 옅어지게 되어 이 또한 오류 발생 가능성이 상당히 높아지게 되는 것이다.

따라서, 상기한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방식의 가변 패턴 생성장치가 필요하게 되었다.

대한민국등록특허공보 제10-1415918호(2014년06월30일)

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상의 분해능향상용미러를 형성하여 기존 가변 패턴 생성장치에서의 광 진행 경로보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 함으로써, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 미세 시간으로 구동 제어가 가능하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 광원에서 조사되는 광의 진행 경로 상에 스펙클저감필터(800)를 설치 구성하여 광이 물체의 표면에서 산란하는 스페클 무늬를 제거함으로써, 격자 무늬의 광 각도 분해능이 낮아져 발생되는 노이즈를 방지하는데 있다.

본 발명의 제3 목적은 광원출력조절수단(900)을 구성하여 영사되는 격자 무늬 이미지를 획득하여 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 높이고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 낮추어 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 광원의 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 격자 무늬를 생성할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는,

광을 발생하는 광원(100)과,

상기 광원에서 조사된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 렌즈부(200)와,

상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,

상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,

상기 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상 설치 구성하여 폴리곤미러와 수광부 사이에서의 광의 진행 경로(D2)를 설치되지 않았을 경우의 광의 진행 경로(D1)보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 분해능향상용미러(500)와,

상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 수광부(600)와,

상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 제어수단(700)을 포함한다.

본 발명에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는,

폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상의 분해능향상용미러를 형성하여 기존 가변 패턴 생성장치에서의 광 진행 경로보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 함으로써, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 가변 패턴의 주기와 이송 거리를 미세하게 구동 제어할 수 있어 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

즉, 광 각도 분해능을 향상시키기 위하여 분해능향상용미러를 구성함으로써, 광 진행 경로의 거리는 유지하되, 기구적인 크기를 최소화할 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

또한, 광원에서 조사되는 광의 진행 경로 상에 스펙클저감필터(800)를 설치 구성하여 광이 물체의 표면에서 산란하는 스페클 무늬를 제거함으로써, 격자 무늬의 광 각도 분해능이 낮아져 발생되는 노이즈를 방지하여 상기 분해능향상용미러에 의해 획득할 수 있는 고해상도의 3차원 이미지보다 더욱 향상된 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

또한, 광원출력조절수단(900)을 구성하여 영사되는 격자 무늬 이미지를 획득하여 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 높이고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 낮추어 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 광원의 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 격자 무늬를 생성할 수 있는 효과를 제공함으로써, 분해능향상용미러에 의해 획득할 수 있는 고해상도의 3차원 이미지보다 더욱 향상된 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 개념 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 분해능향상용미러들을 설치하여 폴리곤미러와 수광부 사이에서의 광의 진행 경로(D2)를 설치되지 않았을 경우의 광의 진행 경로(D1)보다 길게 늘린 예시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 빛의 진행 방향을 도시한 예시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 분해능향상용미러(500)의 배치 예시도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 제어수단(700) 블록도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 광원이 점멸하는 신호의 주기를 나타낸 타이밍도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 광원의 점멸시간 지연에 따라 격자무늬를 이송하는 신호의 타이밍도.
도 8은 도 7의 시간지연에 따라 이송되는 격자무늬를 나타내는 예시도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 동기 신호에 따른 촘촘한 격자 무늬 예시도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 개념 구성도.
도 11은 일반적인 스페클 무늬 사진 예시도.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 스펙클저감필터(800)를 통해 스페클 무늬를 제거한 사진.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 개념 구성도.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 광원출력조절수단(900) 블록도.
도 15는 일반적인 레이저 밝기에 따른 격자 무늬 예시도.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다.

또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 과제를 해결하기 위하여 제 1실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는,

광을 발생하는 광원(100)과,

상기 광원에서 조사된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 렌즈부(200)와,

상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,

상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,

상기 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상 설치 구성하여 폴리곤미러와 수광부 사이에서의 광의 진행 경로(D2)를 설치되지 않았을 경우의 광의 진행 경로(D1)보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 분해능향상용미러(500)와,

상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 수광부(600)와,

상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 제어수단(700)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는,

광을 발생하는 광원(100)과,

상기 광원에서 조사되는 광의 진행 경로 상에 설치 구성하여 광이 물체의 표면에서 산란하는 스페클 무늬를 제거함으로써, 격자 무늬의 광 각도 분해능이 낮아져 발생되는 노이즈를 방지하는 스펙클저감필터(800)와,

상기 스펙클저감필터와 폴리곤미러 사이에 설치 구성되어 스페클 무늬가 제거된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 렌즈부(200)와,

상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,

상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,

상기 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상 설치 구성하여 폴리곤미러와 수광부 사이에서의 광의 진행 경로(D2)를 설치되지 않았을 경우의 광의 진행 경로(D1)보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 분해능향상용미러(500)와,

상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 수광부(600)와,

상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 제어수단(700)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는,

광을 발생하는 광원(100)과,

상기 광원에서 조사되는 광의 진행 경로 상에 설치 구성하여 광이 물체의 표면에서 산란하는 스페클 무늬를 제거함으로써, 격자 무늬의 광 각도 분해능이 낮아져 발생되는 노이즈를 방지하는 스펙클저감필터(800)와,

상기 스펙클저감필터와 폴리곤미러 사이에 설치 구성되어 스페클 무늬가 제거된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 렌즈부(200)와,

상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,

상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,

상기 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상 설치 구성하여 폴리곤미러와 수광부 사이에서의 광의 진행 경로(D2)를 설치되지 않았을 경우의 광의 진행 경로(D1)보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 분해능향상용미러(500)와,

상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 수광부(600)와,

상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 제어수단(700)과,

영사되는 격자 무늬 이미지를 획득하여 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 높이고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 낮추어 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 광원의 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 격자 무늬를 생성할 수 있도록 하기 위한 광원출력조절수단(900)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 분해능향상용미러(500)는,

일정 간격 이격되게 다수 형성시키되, 광의 진행 경로(D2)를 지그재그 형상으로 형성시키기 위한 위치에 각각 형성시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어수단(700)은,

수광부에서 발생시킨 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호의 1 주기 동안에 구동동작제어부(720)로부터 인가받은 클럭신호를 기준 신호로 하여 광원(100)을 점멸시키기 위한 점멸구동신호를 발생시키기 위한 점멸구동신호제어부(710);

상기 점열구동신호제어부의 구동 동작을 제어하기 위한 구동동작제어부(720);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 광원출력조절수단(900)은,

영상되는 격자 무늬 이미지를 촬영하기 위한 카메라부(910);

상기 카메라부를 통해 획득된 격자 무늬 이미지를 획득하여 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하기 위한 밝기값측정부(920);

상기 밝기값측정부에 의해 측정된 밝기값이 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 광원의 출력값을 현재 설정된 출력값보다 높인 출력값으로 조절하여 광원에 제공하며, 측정된 밝기값이 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 광원의 출력값을 현재 설정된 출력값보다 낮춘 출력값으로 조절하여 광원에 제공하기 위한 광원출력값조절부(930);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는,

향상된 광 각도 분해능을 제공하게 되어 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 미세 시간으로 구동 제어가 가능하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 개념 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는 광원(100), 렌즈부(200), 폴리곤미러(300), 회전수단(400), 분해능향상용미러(500), 수광부(600), 제어수단(700)을 포함하여 구성되게 된다.

상기와 같이, 구성하게 되면, 광 각도 분해능을 향상시켜 미세 시간 동기신호를 제공할 수 있는 가변 패턴 생성장치를 제공할 수 있게 된다.

상기 광원(100)은 광을 발생하는 구성요소로서, 바람직하게는 소형, 경량이면서 가격이 저렴한 레이저 다이오드를 채용하여 점광의 레이저 광을 발생하는 소자이다.

이때, 일반적으로 상기 광원(100)에 채용되는 레이저 다이오드는 반도체 소자이므로 온도가 내려가면 광출력이 증가하는 반면에, 온도가 올라가면 광출력이 떨어지게 되므로 온도변화에 따른 레이저 출력의 변동과 구동전류를 지속적으로 감시하여 고효율의 레이저 출력이 유지되도록 제어하는 광원 드라이버가 상기 광원 측에 구성되어 있다.

상기 광원드라이버는 반전 앰프(Amp)와 버퍼(Buffer)를 구비하고 있어 상기 제어수단에 의해 제어 동작되어 레이저광의 강도를 일정하게 유지시키는 회로로서 공지되어 있다.

그리고, 상기 렌즈부(200)는 광원에서 조사된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 기능을 수행하게 된다.

또한, 렌즈부는 바람직하게는 실린더리컬 렌즈로 구성되게 되며, 이를 통해 점광원이 직선광으로 바뀌게 되는 것이다.

또한, 렌즈부(200)는 광원(100)으로부터의 점광을 직선광으로 변환하여 형상 측정을 위한 3차원 형상측으로 조사하도록 구성되게 된다.

이때, 렌즈부가 상기 광원과 폴리곤미러 사이에 설치 구성되게 되면, 폴리곤미러의 반사면이 회전됨에 따라 점광을 라인광 형태로 형성시키기 위해 렌즈의 직경을 증가시킬 필요가 없기 때문에, 렌즈의 직경이 작아지는데 따른 제조비용의 감소가 가능하고, 장치의 크기가 소형화될 수 있게 된다.

또한, 광원으로부터 발생되는 점광은 렌즈부를 통해 직선광으로 변환되고, 상기 렌즈부를 통과한 통과한 직선광은 고속으로 회전되는 폴리곤미러의 반사면에 의해 반사되어 3차원 형상에 조사되는 한편, 수광부는 유효 광경로의 직선광 중에 마지막 광경로의 직선광을 수광하게 된다.

그리고, 상기 폴리곤미러(300)는 상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.

폴리곤 미러의 일반적인 동작 원리는 설명하면, 광원으로부터 발생되는 점광이 고속으로 회전하는 폴리곤미러의 각 반사면에 조사되어 광 이동경로를 가지고 반사된다.

이때, 폴리곤미러의 반사면에 입사되는 광은 형상측정을 위한 소정의 3차원 형상에 조사된다.

그 다음에, 반사면으로부터 반사되는 광이 유효 광경로 중에 마지막 광경로를 갖는 광은 분해능향상용미러(500)를 통해 미러 반사되어 수광부(600)에 입사되고, 수광부(600)에서는 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키게 된다.

즉, 수광부는 어느 한 반사면에 의해 반사된 유효 광경로 중 마지막 광경로의 광에 동기하는 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생하게 된다.

그 결과, 상기 폴리곤 미러의 하나의 반사면에 의해 반사되는 광은 소정의 형상 측정을 위한 평면 형상에 입사되어 광의 모양이 형성된다.

그리고, 회전수단(400)은 상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 기능을 수행하게 되는데, 예를 들어, 회전모터로 구성하게 되며, 제어수단의 제어에 따라 일정한 속도로 회전하게 되는 것이다.

그리고, 상기 분해능향상용미러(500)는 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상 설치 구성하여 폴리곤미러와 수광부 사이에서의 광의 진행 경로(D2)를 설치되지 않았을 경우의 광의 진행 경로(D1)보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 기능을 수행하게 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로(보라색으로 표시) 상에 적어도 1개 이상 분해능향상용미러(500) 들을 설치 구성하여 폴리곤미러와 수광부 사이에서의 광의 진행 경로(D2)를 설치되지 않았을 경우의 광의 진행 경로(D1)보다 길게 늘리게 되는 것이다.

예를 들어, 분해능향상용미러(500)는 일정 간격 이격되게 다수 형성시키되, 광의 진행 경로(D2)를 지그재그 형상으로 형성시키기 위한 위치에 각각 형성시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이, 지그재그 형상의 광 진행 경로를 획득하기 위하여 지그재그 방식으로 분해능향상용미러를 배치하는 이유는 광 진행 경로의 거리는 유지하되, 기구적인 크기를 최소화할 수 있는 효과를 제공하기 위한 것이다.

즉, 광 각도 분해능을 향상시키기 위해서는 광원과 수광부의 거리를 최대한 늘리는 것이지만, 거리와 기구 크기는 비례 관계이므로 거리가 길면 길수록 기구물의 크기도 커져야 하므로 이는 현실적으로 불가능하다.

따라서, 도 2와 같이, 지그재그 형태로 폴리곤미러들을 배치하게 되는 것이며, 이렇게 배치하면, 종래 기술보다 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 획득할 수 있는 장점을 제공하게 된다.

다음은 본 발명에서 설명하고 있는 광 각도 분해능에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

광원인 레이저 다이오드에서 방출된 광(빛)은 회전하는 폴리곤미러에 반사되어 진행되는데, 빛의 진행 방향은 폴리곤미러의 각도에 따라서 달라진다.

폴리곤미러는 연속하여 회전하고 레이저의 진행 방향을 일정 구간을 반복하게 되는데, 이때, 폴리곤미러가 특정 각도에 위치하였을 때, 빛은 설치된 분해능향상용미러(500) 들에 반사되어 수광부인 포토다이오드로 입력되어 격자 무늬 발생 신호의 동기 신호로 사용된다.

(수식 1)

상기 수식 1은 y rpm으로 회전하는 X면 폴리곤미러의 한 면이 레이저 빛을 통과하는 시간 계산식을 의미한다.

상기 수식 1을 예를 들어 설명하면, 10,000 rpm으로 회전하는 14면 폴리곤미러의 한 면이 레이저 빛을 통과하는 시간은 약 428 us으로 매우 짧은 시간이 된다.

모아레기법의 경우, 제한된 시간 동안 레이저를 제어하여 격자 무늬를 영사해야 하기 때문에 높은 분해능의 동기신호를 제공하지 못하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.

그러나, 상기와 같이, 폴리곤미러와 수광부 사이에 분해능향상용미러(500)들을 설치 구성하여 종래의 광의 진행 경보(D1)보다 더욱 길어진 광의 진행 경로(D2)를 제공하게 되면 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있게 된다.

즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 가변 패턴의 주기와 이송 거리를 미세하게 구동 제어할 수 있어 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 효과를 발휘하게 되고, 추가적으로 일정하게 안정적인 격자 영사를 제공할 수 있게 되는 것이다.

또한, 도 3은 빛의 진행 방향을 도시한 것으로서, 폴리곤미러에 반사된 빛이 포토다이오드에 도달하기까지의 거리를 L이라 했을 때, 폴리곤미러에서 빛의 진행방향이 θ 만큼 이동하였을 경우, L의 위치에서 빛의 이동거리 x는 하기의 수식 2로 나타낼 수 있다.

(수식 2)

즉, 빛이 일정한 각도만큼 움직였을 경우, 거리 L에 따라 x의 거리가 늘어나는 것을 알 수 있으며, 이는 폴리곤미러에서 포토다이오드까지 거리가 길수록 높은 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있음을 의미한다.

한편, 도 4는 분해능향상용미러(500)의 배치 예시도로서, 높은 분해능의 동기 신호를 얻기 위하여 폴리곤미러에 반사되어진 빛의 진행 경로에 예를 들어, 3개의 분해능향상용미러(500)를 설치하여 폴리곤미러부터 포토다이오드 사이에서 빛의 진행 거리를 늘렸다.

폴리곤미러에서 반사된 빛은 분해능향상용미러(500)인 Mirror1, Mirror2, Mirror3에 차례대로 반사되어 진행하여 포토다이오드에 입력 되어진다.

3개의 Mirror 배치는 좁은 공간을 활용하여 최대한 빛의 이동거리가 늘어날 수 있도록 지그재그 방식으로 구성하였다.

그리고, 상기 수광부(600)는 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 기능을 수행하게 된다.

따라서, 동기 신호를 발생시키기 위한 동기신호발생부를 포함하여 구성하는 것은 자명한 사실이다.

그리고, 상기 제어수단(700)은 상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 기능을 수행하게 된다.

상기와 같은 기능을 수행하기 위하여, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제어수단(700)은,

수광부에서 발생시킨 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호의 1 주기 동안에 구동동작제어부(720)로부터 인가받은 클럭신호를 기준 신호로 하여 광원(100)을 점멸시키기 위한 점멸구동신호를 발생시키기 위한 점멸구동신호제어부(710);

상기 점열구동신호제어부의 구동 동작을 제어하기 위한 구동동작제어부(720);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어수단의 구성요소들의 동작 과정은 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 점멸구동신호제어부(710)는 수광부에서 발생되는 광 각도 분해능의 동기신호(HSYNC)의 1주기(P) 동안에 구동동작제어부(720)로부터 인가받은 클럭신호(CLOCK)를 기준 신호로 하여 광원을 점멸시키기 위한 점멸구동신호(VIDEO)를 발생시키게 된다.

여기서, 동기신호의 1주기(P) 중에 폴리곤미러의 반사면에 의해 형성되는 유효면의 구간에 해당되는 구간은 측정영역이다.

그리고, 상기 수광부에서 발생되는 동기신호는 DC 4.2V 이상의 TTL 하이레벨을 발생하다가, 수광부에서 광의 수광이 이루어지는 시점에서 DC 0.8V 이하의 TTL 로우레벨 펄스를 발생하게 된다.

또한, 상기 점멸구동신호제어부(710)에서 발생되는 점멸구동신호는 TTL 하이레벨에서 광원을 오프시키고, TTL 로우레벨에서에서 온시키게 된다.

그리고, 본 발명에서 설명하고 있는 격자 무늬는 다수의 직선광 줄무늬의 집합으로 이루어지는 바, 구동동작제어부(720)에 의해 점멸구동신호제어부(710)를 구동시킴에 의해, 점멸구동신호의 점멸주기를 가변시켜서 직선광 줄무늬인 격자 무늬의 주기를 증가 또는 감소시키는 것이며, 이를 가변 패턴으로 정의한 것이다.

또한, 상기 구동동작제어부(720)를 이용하여 점멸구동신호제어부(710)를 구동시킴으로써, 광원(1)에 공급되는 점멸구동신호(VIDEO)의 시간지연이 가능하다.

즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 동기신호의 TTL 로우레벨을 기준으로 제 1지연구간 ~ 제 4지연구간(t1 ~ t4)에 이르기까지 시간 지연이 이루어지는 제 1 내지 제 4점멸구동신호(VIDEO 1 ~ VIDEO 4)를 선택적으로 발생시킬 수 있는 것이다.

따라서, 각각 제 1지연구간 ~ 제 4지연구간(t1 ~ t4)을 갖는 제 1 ~ 제 4점멸구동신호(VIDEO 1 ~ VIDEO 4)에 의해, 도 8에 도시된 바와 같이 직선 줄무늬 영역이 그 지연구간에 대응하여 이동하게 된다.

그리고, 일반적으로 격자 무늬의 폭, 주기, 수직방향 길이, 밝기 및 격자 무늬가 형성되는 물체까지의 거리는 서로 상관 관계를 가지고 있는데, 이는 광원의 파장과 출력, 폴리곤미러의 반사면 수, 폴리곤미러의 회전속도, 렌즈부의 사양 등에 의하여 원하는 사양으로 구현할 수 있음은 자명한 사실이다.

다시 말하면, 본 발명와 같이, 광 각도 분해능이 향상되면 수십msec의 동기신호를 1ms 이하로 제공할 수 있어 동기신호를 미세한 시간으로 제어가 가능하여 격자 무늬를 도 9와 같이, 더욱 더 촘촘하게 형성하고, 도 8과 같이, 더욱 더 촘촘한 격자 무늬를 미세하게 이동시켜 고해상도의 3D 이미지를 획득할 수 있게 되는 것이다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 개념 구성도이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는 광원(100), 렌즈부(200), 폴리곤미러(300), 회전수단(400), 분해능향상용미러(500), 수광부(600), 제어수단(700), 스펙클저감필터(800)를 포함하여 구성되게 된다.

구체적으로, 제2 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는,

광을 발생하는 광원(100)과,

상기 광원에서 조사되는 광의 진행 경로 상에 설치 구성하여 광이 물체의 표면에서 산란하는 스페클 무늬를 제거함으로써, 격자 무늬의 광 각도 분해능이 낮아져 발생되는 노이즈를 방지하는 스펙클저감필터(800)와,

상기 스펙클저감필터와 폴리곤미러 사이에 설치 구성되어 스페클 무늬가 제거된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 렌즈부(200)와,

상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,

상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,

상기 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상 설치 구성하여 폴리곤미러와 수광부 사이에서의 광의 진행 경로(D2)를 설치되지 않았을 경우의 광의 진행 경로(D1)보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 분해능향상용미러(500)와,

상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 수광부(600)와,

상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 제어수단(700)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 10에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 구성요소와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예와 동일한 참조부호를 부여하고, 제1 실시예에 구체적으로 설명하였으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 스펙클저감필터(800)는 광원에서 조사되는 광의 진행 경로 상에 설치 구성하여 광이 물체의 표면에서 산란하는 스페클 무늬를 제거함으로써, 격자 무늬의 광 각도 분해능이 낮아져 발생되는 노이즈를 방지하는 기능을 수행하게 된다.

이때, 렌즈부(200)는 상기 스펙클저감필터와 폴리곤미러 사이에 설치 구성되어 스페클 무늬가 제거된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하게 되는 것이다.

구체적으로 설명하면, 레이저 다이오드(LD)는 반도체 내에서 전자의 광학천이에 의한 광자의 유도방출을 이용한 광파의 발진기 및 증폭기를 총칭한다.

레이저 다이오드는 스펙트럼 폭이 좁은 단일 파장으로, 위상이 일정하고 지향성이 높은 빛을 출력하므로 에너지 제어가 용이하고 간섭성이 높다는 특징을 가지고 있다.

그리고, 레이저 다이오드에 전류를 주입하면 발생한 빛이 2개의 거울 사이를 왕복하는 사이에 유도방출로 이어져 증폭하며 레이저 발진이 일어나 간섭성이 높은 광이 방출된다.

이때, 레이저와 같이 간섭성을 가진 빛은 물체의 표면에 조사되었을 때, 표면에서 산란되어 높은 대조도의 초점을 맞추기 어려운 낟알무늬모양의 불규칙한 무늬를 발생시킨다.

도 11에 도시한 바와 같이, 이러한 불규칙한 무늬를 스페클 무늬라 하며, 스페클 무늬는 분해능에 영향을 끼친다.

스페클 무늬로 낮아진 분해능으로 인해 격자 무늬를 영사하였을 때 격자무늬의 분해능이 낮아져 노이즈 발생확률이 높아진다.

따라서, 본 발명에서는 스페클 무늬를 줄이기 위하여 스펙클저감필터(800)를 구성하게 되며, 이를 이용하여 레이저 광원이 물체의 표면에서 산란하는 현상을 억제한다.

즉, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기한 스펙클저감필터(800)를 구성하기 전에는 왼쪽의 현미경 사진을 보이고 있으나, 이를 구성하게 되면 오른쪽의 현미경 사진과 같이 산란하는 현상을 억제할 수 있게 됨을 실험을 통해 확인할 수 있었다.

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치의 개념 구성도이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는 광원(100), 렌즈부(200), 폴리곤미러(300), 회전수단(400), 분해능향상용미러(500), 수광부(600), 제어수단(700), 스펙클저감필터(800), 광원출력조절수단(900)을 포함하여 구성되게 된다.

구체적으로, 제3 실시예에 따른 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는,

광을 발생하는 광원(100)과,

상기 광원에서 조사되는 광의 진행 경로 상에 설치 구성하여 광이 물체의 표면에서 산란하는 스페클 무늬를 제거함으로써, 격자 무늬의 광 각도 분해능이 낮아져 발생되는 노이즈를 방지하는 스펙클저감필터(800)와,

상기 스펙클저감필터와 폴리곤미러 사이에 설치 구성되어 스페클 무늬가 제거된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 렌즈부(200)와,

상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,

상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,

상기 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상 설치 구성하여 폴리곤미러와 수광부 사이에서의 광의 진행 경로(D2)를 설치되지 않았을 경우의 광의 진행 경로(D1)보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 분해능향상용미러(500)와,

상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 수광부(600)와,

상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 제어수단(700)과,

영사되는 격자 무늬 이미지를 획득하여 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 높이고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 낮추어 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 광원의 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 격자 무늬를 생성할 수 있도록 하기 위한 광원출력조절수단(900)을 포함하여 구성되게 된다.

도 13에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 구성요소와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일한 참조부호를 부여하고, 제1 실시예 및 제2 실시예에 구체적으로 설명하였으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 광원출력조절수단(900)은 영사되는 격자 무늬 이미지를 획득하여 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 높이고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 낮추어 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 광원의 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 격자 무늬를 생성할 수 있도록 하기 위한 기능을 수행하게 된다.

구체적으로, 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 광원출력조절수단(900)은,

영상되는 격자 무늬 이미지를 촬영하기 위한 카메라부(910);

상기 카메라부를 통해 획득된 격자 무늬 이미지를 획득하여 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하기 위한 밝기값측정부(920);

상기 밝기값측정부에 의해 측정된 밝기값이 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 광원의 출력값을 현재 설정된 출력값보다 높인 출력값으로 조절하여 광원에 제공하며, 측정된 밝기값이 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 광원의 출력값을 현재 설정된 출력값보다 낮춘 출력값으로 조절하여 광원에 제공하기 위한 광원출력값조절부(930);를 포함하여 구성되게 된다.

즉, 카메라부(910)를 통해 영상되는 격자 무늬 이미지를 촬영하게 된다.

이후, 상기 밝기값측정부(920)는 상기 카메라부를 통해 획득된 격자 무늬 이미지를 획득하여 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하기 위한 기능을 수행하게 된다.

예를 들어, 측정된 밝기값이 5레벨이고, 기준 밝기값이 10레벨이라면, 이를 서로 비교하게 되는 것이다.

이후, 광원출력값조절부(930)는 상기 밝기값측정부에 의해 측정된 밝기값이 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 광원의 출력값을 현재 설정된 출력값보다 높인 출력값으로 조절하여 광원에 제공하며, 측정된 밝기값이 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 광원의 출력값을 현재 설정된 출력값보다 낮춘 출력값으로 조절하여 광원에 제공하게 된다.

예를 들어, 기준 밝기값이 10레벨이며, 측정된 밝기값이 5레벨일 경우에 광원의 출력값을 현재 설정된 출력값보다 높인 출력값으로 조절하여 광원에 제공하게 되는데, 현재 설정된 출력값이 100이라면, 이보다 높인 200이라는 출력값으로 조절된 밝기제어신호를 생성하여 제어수단(700)으로 제공하게 된다.

이때, 상기 제어수단은 획득된 밝기제어신호에 따라 광원의 출력값을 조절하게 되는 것이다.

도 15에 도시한 바와 같이, 레이저를 통해 만들어진 격자 무늬는 측정 환경과 대상체의 재질 및 색깔에 따라 격자의 밝기 차이가 나타날 수 있다.

밝기가 낮다면 격자의 무늬가 옅어(도 15의 왼쪽 사진) 측정 시 오류 발생가능성이 높다.

반대로 밝기가 높으면 격자의 무늬가 짙어져(도 15의 오른쪽 사진) 빛이 측정 면에 부딪쳐 산란되는 빛이 늘어난다.

산란되는 빛이 늘어나면 측정 화면이 전체적으로 밝아져 격자 무늬가 옅어지면서 오류 발생 가능성이 높아진다.

따라서, 본 발명에서는 광원출력조절수단(900)을 구성하여 측정 환경과 대상체의 재질 및 색깔에 따라 레이저 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 격자무늬를 생성한다.

이때, 밝기값측정부(920)는 카메라부를 통해 입력된 격자 무늬 이미지를 분석하여 격자무늬가 측정에 적합한지를 판별한다.

격자무늬가 부적합한 경우, 격자의 밝기가 낮은 상태인지 높은 상태인지를 판별한다.

이때, 광원출력값조절부(930)는 밝기가 낮은 상태라면 레이저 다이오드의 출력을 현재 설정된 수치보다 높여 격자의 밝기를 높여가며 격자의 밝기가 적당한지를 검사한다.

반대로 격자의 밝기가 높은 상태라면 현재 설정된 레이저다이오드의 출력을 낮춰가며 격자의 밝기가 적당한지를 검사한다.

레이저다이오드의 출력을 조절함으로써 출력이 고정된 장치에 비해 다양한 환경에 적응하여 측정이 가능한 상승 효과를 발휘하게 되는 것이다.

본 발명에 의하면, 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 적어도 1개 이상의 분해능향상용미러를 형성하여 기존 가변 패턴 생성장치에서의 광 진행 경로보다 길게 하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 함으로써, 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 가변 패턴의 주기와 이송 거리를 미세하게 구동 제어할 수 있어 고해상도의 3차원 이미지를 획득할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

100 : 광원
200 : 렌즈부
300 : 폴리곤미러
400 : 회전수단
500 : 분해능향상용미러
600 : 수광부
700 : 제어수단
800 : 스펙클저감필터
900 : 광원출력조절수단

Claims (5)

1. 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치에 있어서,
   광을 발생하는 광원(100)과,
   상기 광원에서 조사된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 렌즈부(200)와,
   상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,
   상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,
   상기 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 지그재그 형식으로 다수 형성되어 폴리곤미러와 수광부 사이의 광의 진행 경로(D1)보다 긴 광의 진행 경로(D2)를 형성하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 분해능향상용미러(500)와,
   상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 수광부(600)와,
   상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 제어수단(700)을 포함하여 구성되되,
   상기 제어수단(700)은,
   수광부에서 발생시킨 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호의 1 주기 동안에 구동동작제어부(720)로부터 인가받은 클럭신호를 기준 신호로 하여 광원(100)을 점멸시키기 위한 점멸구동신호를 발생시키기 위한 점멸구동신호제어부(710);
   상기 점멸구동신호제어부의 구동 동작을 제어하기 위한 구동동작제어부(720);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치.
   
2. 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치에 있어서,
   광을 발생하는 광원(100)과,
   상기 광원에서 조사되는 광의 진행 경로 상에 설치 구성하여 광이 물체의 표면에서 산란하는 스페클 무늬를 제거함으로써, 격자 무늬의 광 각도 분해능이 낮아져 발생되는 노이즈를 방지하는 스펙클저감필터(800)와,
   상기 스펙클저감필터와 폴리곤미러 사이에 설치 구성되어 스페클 무늬가 제거된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 렌즈부(200)와,
   상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,
   상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,
   상기 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 지그재그 형식으로 다수 형성되어 폴리곤미러와 수광부 사이의 광의 진행 경로(D1)보다 긴 광의 진행 경로(D2)를 형성하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 분해능향상용미러(500)와,
   상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 수광부(600)와,
   상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 제어수단(700)을 포함하여 구성되되,
   상기 제어수단(700)은,
   수광부에서 발생시킨 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호의 1 주기 동안에 구동동작제어부(720)로부터 인가받은 클럭신호를 기준 신호로 하여 광원(100)을 점멸시키기 위한 점멸구동신호를 발생시키기 위한 점멸구동신호제어부(710);
   상기 점멸구동신호제어부의 구동 동작을 제어하기 위한 구동동작제어부(720);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치.
   
3. 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치에 있어서,
   광을 발생하는 광원(100)과,
   상기 광원에서 조사되는 광의 진행 경로 상에 설치 구성하여 광이 물체의 표면에서 산란하는 스페클 무늬를 제거함으로써, 격자 무늬의 광 각도 분해능이 낮아져 발생되는 노이즈를 방지하는 스펙클저감필터(800)와,
   상기 스펙클저감필터와 폴리곤미러 사이에 설치 구성되어 스페클 무늬가 제거된 점광원을 직선광으로 변화시켜 격자 무늬를 형성하는 렌즈부(200)와,
   상기 렌즈부로부터 조사되는 직선광을 반사시키는 다수의 반사면을 형성하고 있는 폴리곤미러(300)와,
   상기 폴리곤미러에 설치 구성되어 폴리곤미러를 회전시키기 위한 회전수단(400)과,
   상기 폴리곤미러에서 반사되어진 광의 진행 경로 상에 지그재그 형식으로 다수 형성되어 폴리곤미러와 수광부 사이의 광의 진행 경로(D1)보다 긴 광의 진행 경로(D2)를 형성하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 분해능향상용미러(500)와,
   상기 분해능향상용미러에서 반사되는 광을 수광할 수 있는 위치에 설치 구성되며, 폴리곤미러의 회전에 따라 분해능향상용미러에 의해 연속적으로 반사되는 광의 일부분을 검출하여 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호를 발생시키기 위한 수광부(600)와,
   상기 수광부로부터 발생되는 동기신호에 동기시켜 상기 광원의 점멸주기를 조정하여 격자 무늬의 주기와 위상을 제어하는 제어수단(700)과,
   영사되는 격자 무늬 이미지를 획득하여 격자 무늬 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기값과 기준 밝기값을 비교하여 기준 밝기값보다 낮은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 높이고, 기준 밝기값보다 높은 밝기값일 경우에는 광원의 출력을 현재 설정된 출력값보다 낮추어 측정 환경과 대상 물체의 재질 및 색깔에 따라 광원의 출력을 조절하여 측정에 적합한 밝기의 격자 무늬를 생성할 수 있도록 하기 위한 광원출력조절수단(900)을 포함하여 구성되되,
   
   상기 제어수단(700)은,
   수광부에서 발생시킨 향상된 광 각도 분해능의 동기 신호의 1 주기 동안에 구동동작제어부(720)로부터 인가받은 클럭신호를 기준 신호로 하여 광원(100)을 점멸시키기 위한 점멸구동신호를 발생시키기 위한 점멸구동신호제어부(710);
   상기 점멸구동신호제어부의 구동 동작을 제어하기 위한 구동동작제어부(720);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치.
   
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   분해능향상용미러(500)는,
   일정 간격 이격되게 다수 형성시키되, 광의 진행 경로(D2)를 지그재그 형상으로 형성시키기 위한 위치에 각각 형성시키는 것을 특징으로 하는 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치.
   
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치는,
   향상된 광 각도 분해능을 제공하게 되어 1ms 이하의 동기 신호를 제공할 수 있게 되어 미세 시간으로 구동 제어가 가능하여 고해상도의 3차원 이미지를 획득할수 있는 것을 특징으로 하는 광 각도 분해능을 향상시킨 가변 패턴 생성장치.
   

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