KR102571110B1 - System and Method for Measuring Optical Interferometric Distance using Multiple Optical Frequency Stepped Scanning Laser - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 것에 의해 측정한계거리를 연장할 수 있도록 한 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시켜 제1,2 시간간격(t1)(t2)이 tD보다 길 때 tD 시간간격의 신호를 효율적으로 복원할 수 있도록 한다.The present invention is an optical interference using a plurality of optical frequency hopping scan lasers capable of extending the measurement limit distance by hopping-scanning optical frequencies according to time at first and second time intervals (t 1 ) ( t 2 ). It relates to a distance measuring system and method, wherein transmitted light is irradiated to a measurement target located at an arbitrary distance D, and the light reflected and returned is combined with a reference light signal to obtain an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to an arbitrary distance D is generated so that when the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ) are longer than t D , the signal of the time interval t D can be efficiently restored.

Description

복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법{System and Method for Measuring Optical Interferometric Distance using Multiple Optical Frequency Stepped Scanning Laser}System and Method for Measuring Optical Interferometric Distance using Multiple Optical Frequency Stepped Scanning Laser

본 발명은 광간섭 거리측정 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 것에 의해 측정한계거리를 연장할 수 있도록 한 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical interference distance measurement system, and specifically, to extend the measurement limit distance by outputting an optical frequency hop scan over time at first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ) It relates to an optical interference distance measurement system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers.

광학 간섭계는 높은 정확도와 긴 범위로 그리고 대상의 여러 층에서 거리를 측정하기 위한 잘 확립된 방법이다.Optical interferometry is a well-established method for measuring distances with high accuracy and long range and in multiple layers of objects.

현재, OCT(Optical Coherence Tomography)는 생물 의학 영상 및 산업 검사 애플리케이션에 사용된다. 최근 스캔 속도가 높고 일관성이 긴 광주파수 연속스캔 레이저의 개발로 인해 OCT(Swept-Source OCT) 시스템을 이용한 심층에서의 고속 A-스캔이 가능해졌다.Currently, optical coherence tomography (OCT) is used for biomedical imaging and industrial inspection applications. The recent development of optical frequency continuous-scan lasers with high scan speeds and long coherence has enabled high-speed A-scans in depth using swept-source OCT (OCT) systems.

이와 같이 최첨단 광주파수 연속스캔 레이저를 사용함으로써 더 깊은 영상 깊이와 더 빠른 영상 시간을 구현할 수 있으나 이는 제한된 전기 대역폭을 가진 전기 감지기에 상당한 부담을 줄 것이다.By using such a state-of-the-art optical frequency continuous scan laser, a deeper imaging depth and a faster imaging time can be realized, but this will place a significant burden on an electrical detector with a limited electrical bandwidth.

그리고 광주파수 연속스캔 레이저의 여러 요인 중에서, 스펙트럼 선폭은 광원의 가간섭 거리 및 SS-OCT의 간섭계변위 측정범위와 연관되어 있으며 따라서 스펙트럼 선폭을 줄여 OCT 측정범위를 늘리는 여러 방법들이 제시되고 있다.And among the various factors of the optical frequency continuous scan laser, the spectral line width is related to the coherence distance of the light source and the interferometric displacement measurement range of SS-OCT.

그중 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광학 간섭계는 고속 및 장거리 탐지를 위해 수집 대역폭을 효율적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.Among them, an optical interferometer using an optical frequency hopping scan laser has the advantage of efficiently reducing the collection bandwidth for high-speed and long-distance detection.

그러나 일반적으로 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광학 간섭계는 실제 물체의 거리가 정확히 나타나지 않는 '거리 모호성'이라는 문제점이 있다.However, in general, an optical interferometer using an optical frequency hopping scan laser has a problem of 'distance ambiguity' in which the distance of a real object is not accurately displayed.

이는 광 앨리어싱(Aliasing)에 의해 유도된 거리 모호성 때문인데, 광주파수가 연속적으로 스캔하는 레이저를 사용하는 기존의 광학 간섭계에서는 발생하지 않는 광주파수가 도약하여 스캔함으로 인해 간섭 신호의 주파수가 주기적으로 반복되기 때문이다.This is due to the distance ambiguity induced by optical aliasing. The frequency of the interference signal periodically repeats due to scanning by jumping the optical frequency, which does not occur in conventional optical interferometers using lasers that continuously scan optical frequencies. because it becomes

복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 SS-OCT는 복수개의 간격을 가진 간섭신호를 모두 이용함에 따라 거리 모호성을 해결할 수 있으나, 광원에 사용되는 복수개의 광주파수 도약스캔 필터를 구성함에 있어, 복굴절 물질, liquid crystal 등의 소자가 필요하며, 사용가능한 광주파수 도약스캔 필터의 형태도 Fabry-Perot etalon filter 형태로 제한되는 문제점이 있다.SS-OCT using a plurality of optical frequency hopping scan lasers can solve the distance ambiguity by using all the interference signals with a plurality of intervals, but in configuring the plurality of optical frequency hopping scan filters used in the light source, the birefringent material , liquid crystal, etc. are required, and the type of usable optical frequency hopping scan filter is also limited to the Fabry-Perot etalon filter type.

한편, 자율주행 기술의 부상과 더불어 측정과 더불어 정량적인 거리 측정을 위한 라이다(LIDAR; Light Detection and Ranging) 기술이 대두되고 있다.Meanwhile, with the rise of autonomous driving technology, LIDAR (Light Detection and Ranging) technology for quantitative distance measurement along with measurement is on the rise.

기본적으로 라이다 기술은 방출된 빛과 반사되어 되돌아오는 빛의 시간차에 의한 정보를 알아내는데 그 목적이 있으며, 가장 기초적인 라이다 기술로는 펄스 광원을 이용하는 비행시간 방식(TOF; Time of Flight) 라이다가 있다. 하지만 비행시간 방식 라이다는 상대적으로 분해능이 부족하고 기기 상호간의 간섭에 취약한 등 한계점이 다수 존재한다.Basically, lidar technology aims to find information by the time difference between emitted light and reflected light, and the most basic lidar technology is Time of Flight (TOF) using a pulsed light source. there is lidar However, time-of-flight lidar has a number of limitations, such as relatively poor resolution and vulnerability to interference between devices.

이와 같은 한계점들로 인해 새로운 라이다 기술로써 주파수 변조 연속광파(FMCW; Frequency Modulated Continuous Wave) 기술이 조명되고 있다. 비행시간 방식 라이다와는 달리 주파수 변조 연속광파 라이다는 시간에 따라 출력광주파수가 연속적으로 변화하는 광주파수가변 레이저 광원을 이용하는 특성상 높은 분해능을 지니고 기기 상호간의 간섭이 상대적으로 덜 하며, 추가적으로 물체의 거리뿐만이 아니라 속도 정보까지 측정할 수 있다는 장점을 지닌다.Due to these limitations, frequency modulated continuous wave (FMCW) technology is being illuminated as a new lidar technology. Unlike time-of-flight lidar, frequency modulated continuous light wave lidar has high resolution and relatively less interference between devices due to the characteristics of using an optical frequency variable laser light source whose output light frequency continuously changes over time, and additionally, It has the advantage of being able to measure not only the distance but also the speed information.

하지만, 주파수 변조 연속광파 라이다를 이용하여 고속/원거리/고해상도의 영상 정보를 획득하기 위해서는 높은 대역폭과 샘플링 속도를 지니는 신호획득 및 처리장치가 필수적으로 요구되며, 이는 시스템의 경량화 및 원가 절감에 있어 큰 걸림돌로 작용한다.However, in order to obtain high-speed / long-distance / high-resolution image information using frequency-modulated continuous light wave LIDAR, a signal acquisition and processing device having a high bandwidth and sampling rate is required, which is essential for lightening the system and reducing costs. acts as a major stumbling block.

광학적 서브샘플링(Optical Subsampling) 기술은 신호획득 및 처리장치의 주파수 대역폭 및 샘플링 속도에 대한 요구치를 획기적으로 감소시킬 수 있는 기술이다. 광학적 서브샘플링 기술은 나이퀴스트 이론(Nyquist Theorem)에 의거하여 샘플링 한계 이상의 주파수 신호를 측정했을 때 신호가 왜곡되어 저 대역 주파수로 표현되는 앨리어싱 현상을 이용함으로써 요구되는 주파수 대역을 대폭 감소시키는 것이 가능하며, 이를 구현하기 위해서는 불연속적으로 광주파수가 변화하여 출력하는 레이저를 필요로 한다.Optical subsampling technology is a technology that can dramatically reduce the requirements for frequency bandwidth and sampling rate of signal acquisition and processing devices. Optical subsampling technology can significantly reduce the required frequency band by using the aliasing phenomenon in which the signal is distorted and expressed as a low-band frequency when a signal with a frequency higher than the sampling limit is measured based on the Nyquist Theorem. In order to implement this, a laser that outputs a discontinuously changing optical frequency is required.

하지만, 일반적인 광학적 서브샘플링 기술은 측정된 주파수 신호에 대한 앨리어싱 현상 발생유무를 구분하지 못하며, 이와 같은 모호성 문제를 해결하기 위해서는 추가적인 파라미터에 대한 측정이 필요하다.However, general optical subsampling techniques cannot discriminate whether or not an aliasing phenomenon has occurred in the measured frequency signal, and measurement of additional parameters is required to solve the ambiguity problem.

따라서, 이와 같은 문제를 해결하여 효율적인 광간섭 거리측정이 가능하도록 하는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for the development of a new technology that can solve this problem and enable efficient optical interference distance measurement.

대한민국 등록특허 제10-1967669호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1967669 대한민국 등록특허 제10-2101743호Republic of Korea Patent No. 10-2101743 대한민국 등록특허 제10-1967668호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1967668

본 발명은 종래 기술의 광간섭 거리측정 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 것에 의해 측정한계거리를 연장할 수 있도록 한 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problem of the optical interference distance measurement technology of the prior art, and the measurement limit distance is measured by hopping-scanning and outputting the optical frequency according to time at the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ). An object of the present invention is to provide an optical interference distance measurement system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers that can be extended.

본 발명은 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시켜 제1,2 시간간격(t1)(t2)이 tD보다 길 때 tD 시간간격의 신호를 효율적으로 복원할 수 있도록 한 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention, the transmitted light is irradiated to a measurement object located at an arbitrary distance D, and the light reflected and returned is combined with a reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D. When the time interval (t 1 ) (t 2 ) is longer than t D , an optical interference distance measuring system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers are provided to efficiently restore a signal at a time interval of t D. There is a purpose.

본 발명은 측정한계거리를 연장하여 레이저의 광주파수를 도약스캔하는 시간간격이 광간섭 신호의 시간간격보다 길 때 주파수가 제대로 측정되지 않는 앨리어싱 현상이 발생하는 문제를 해결할 수 있도록 한 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention extends the measurement limit distance to solve the problem of aliasing in which the frequency is not measured properly when the time interval for hop-scanning the optical frequency of the laser is longer than the time interval of the optical interference signal. A plurality of optical frequencies Its purpose is to provide an optical interference distance measurement system and method using a leap scan laser.

본 발명은 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위한 구조를, 광원 1개가 순차적으로 신호를 발생하는 구조, 광원 2개가 순차적으로 신호를 발생하는 구조, 광원 2개가 동시에 신호를 발생하는 구조로 다양화하여 거리 측정 시스템 적용성을 높인 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a structure for hop-scanning and outputting optical frequencies according to time at first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ), a structure in which one light source sequentially generates a signal, and two light sources sequentially generating signals. The object of the present invention is to provide an optical interference distance measuring system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, which have increased applicability to a distance measuring system by diversifying the generating structure into a structure in which two light sources simultaneously generate signals.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템은 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 광주파수 도약스캔 레이저부;전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되도록 하고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 광간섭부;상기 광간섭부에서 발생시킨 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 광측정부;상기 광측정부로부터 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 알아내는 신호처리부;를 포함하고, t1, t2 시간간격이 상기 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 것을 특징으로 한다.Optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention for achieving the above object is hop scan optical frequency according to time at first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ) Optical frequency hopping scan laser unit that outputs; The transmitted light is irradiated to a measurement target located at an arbitrary distance D, and the reflected light is combined with a reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to an arbitrary distance D An optical interference unit that generates; An optical measurement unit that converts the optical interference signal generated by the optical interference unit into an electrical signal; A signal processing unit that collects electrical signals transmitted from the optical measurement unit and finds distance information of a measurement target; And, when the time interval t 1 , t 2 is longer than the time interval t D , the time interval t D is restored by the correlation between t 1 and t 2 .

여기서, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위하여, 광원 1개가 순차적으로 신호를 발생하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.Here, it is characterized by having a structure in which one light source sequentially generates signals in order to hop-scan and output optical frequencies according to time at first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ).

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템은 제1 시간간격(t1)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제1 광주파수 도약스캔 레이저부;제2 시간간격(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제2 광주파수 도약스캔 레이저부;상기 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부로부터 전달된 광을 결합하는 광결합부;전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 상기 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 광간섭부;상기 광간섭부에서 발생한 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 광측정부;상기 광측정부로부터 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 알아내는 신호처리부;를 포함하고, t1, t2 시간간격이 상기 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 것을 특징으로 한다.An optical interference distance measuring system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention for achieving another object is a first optical frequency hopping scan outputting an optical frequency hop scan according to time at a first time interval (t 1 ) A laser unit; A second optical frequency hopping scan laser unit for outputting an optical frequency hopping scan according to time at a second time interval (t 2 ); From the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit An optical coupling unit that combines the transmitted light; The transmitted light is irradiated to a measurement target located at an arbitrary distance D, and the reflected light is combined with a reference light signal to generate light interference at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D An optical interference unit that generates a signal; An optical measurement unit that converts the optical interference signal generated by the optical interference unit into an electrical signal; A signal processing unit that collects electrical signals transmitted from the optical measurement unit and finds distance information of a measurement target; And, when the time interval t 1 , t 2 is longer than the time interval t D , the time interval t D is restored by the correlation between t 1 and t 2 .

여기서, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위하여, 광원 2개가 순차적으로 신호 발생하는 구조를 갖고 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부가 순차적으로 출력하는 것을 특징으로 한다.Here, in order to hop-scan and output the optical frequency according to time at the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ), two light sources have a structure in which signals are sequentially generated, and the first optical frequency hop-scan laser unit and the second It is characterized in that the 2 optical frequency hopping scan laser unit outputs sequentially.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템은 제1 시간간격(t1)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제1 광주파수 도약스캔 레이저부;제2 시간간격(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제2 광주파수 도약스캔 레이저부;상기 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부로부터 전달된 광을 결합하는 광결합부;상기 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 상기 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 광간섭부;상기 광간섭부로부터 전달된 광을 상기 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부의 중심광주파수에 따라 분할하여 전달하는 광주파수 분할전달부;상기 광주파수 분할전달부로부터 전달된 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 제1 광측정부; 및 상기 광주파수 분할전달부로부터 전달된 또다른 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 제2 광측정부;제1 광측정부 및 제2 광측정부로부터 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 알아내는 신호처리부;를 포함하고,t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 것을 특징으로 한다.An optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention for achieving another object is a first optical frequency hopping that hops scans and outputs optical frequencies according to time at a first time interval (t 1 ) A scan laser unit; A second optical frequency hopping scan laser unit that hops and outputs an optical frequency according to time at a second time interval (t 2 ); The first optical frequency hop scan laser unit and the second optical frequency hop scan laser unit An optical coupling unit that combines light transmitted from; The transmitted light is irradiated to a measurement target located at an arbitrary distance D, and the reflected light is combined with a reference light signal to obtain a t D time interval corresponding to the arbitrary distance D An optical interference unit generating an optical interference signal; Optical frequency division and transmission dividing the light transmitted from the optical interference unit according to the central optical frequency of the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit. A first optical measurement unit for converting the optical interference signal transmitted from the optical frequency division transmission unit into an electrical signal; and a second optical measurement unit that converts another optical interference signal transmitted from the optical frequency division transmission unit into an electrical signal; collecting electrical signals transmitted from the first optical measurement unit and the second optical measurement unit to measure the distance of the target. Including, a signal processing unit for determining information; characterized in that, when the t 1 and t 2 time intervals are longer than the t D time intervals, the t D time interval is restored by the correlation between t 1 and t 2 .

여기서, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위하여, 광원 2개가 동시에 신호 발생하는 구조를 갖고 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부가 동시에 출력하는 것을 특징으로 한다.Here, in order to hop-scan and output the optical frequency according to time at the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ), a structure in which two light sources simultaneously generate signals is provided, and the first optical frequency hop-scan laser unit and the second It is characterized in that the optical frequency hopping scan laser unit outputs at the same time.

그리고 광주파수 도약스캔 레이저는 인가되는 전류 크기에 따라 출력되는 광주파수가 변화하는 것을 특징으로 한다.In addition, the optical frequency hopping scan laser is characterized in that the output optical frequency changes according to the magnitude of the applied current.

그리고 광주파수 도약스캔 레이저는 인가되는 전압 크기에 따라 출력되는 광주파수가 변화하는 것을 특징으로 한다.In addition, the optical frequency hopping scan laser is characterized in that the output optical frequency changes according to the magnitude of the applied voltage.

그리고 광주파수 도약스캔 레이저는 인가되는 주파수 크기에 따라 출력되는 광주파수가 변화하는 것을 특징으로 한다.In addition, the optical frequency hopping scan laser is characterized in that the output optical frequency changes according to the size of the applied frequency.

그리고 t1, t2 시간간격으로 측정 가능한 최대 주파수 신호를 f1,max, f2,max라 할 때, t1, t2 시간간격을 동시에 이용함으로써 측정 가능한 최대 주파수 신호는 버니어 효과(Vernier Effect)에 의해 최대 주파수 신호 f1,max, f2,max의 최소 공배수의 절반인 f12,max가 되며, 상기 tD 시간간격 광간섭 신호가 가지는 주파수 신호 fD가 상기 주파수 신호 f12,max 이내일 때 임의의 상기 tD 시간간격에 대하여 상기 주파수 신호 f1, f2의 조합 관계는 한 가지 경우의 수로만 존재하는 것을 특징으로 한다.And when f 1 ,max and f 2,max are the maximum frequency signals that can be measured at t 1 and t 2 time intervals, the maximum frequency signal that can be measured by simultaneously using t 1 and t 2 time intervals is the Vernier Effect ) becomes f 12 ,max, which is half of the least common multiple of the maximum frequency signals f 1,max and f 2,max , and the frequency signal f D of the t D time interval optical interference signal is the frequency signal f 12,max Within the time interval t D , the combinational relationship between the frequency signals f 1 and f 2 is characterized in that only one number exists.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법은 광주파수 도약스캔 레이저부에서 t1, t2 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계;광간섭부에서 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 단계;발생한 광간섭 신호를 광측정부에서 전기신호로 전환시키는 단계;광측정부로부터 전달된 전기신호를 수집하여 신호처리부에서 측정대상의 거리 정보를 읽어 t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention for achieving another object is to hop scan and output optical frequencies according to time at t 1 and t 2 time intervals in an optical frequency hop scan laser unit Step; Step of irradiating the light transmitted from the optical interference unit to a measurement target located at an arbitrary distance D, and combining the reflected light with a reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D ;Converting the generated optical interference signal into an electrical signal in the optical measurement unit; Collecting the electrical signal transmitted from the optical measurement unit and reading the distance information of the measurement target in the signal processing unit, t 1 , t 2 time interval is t D time interval and restoring the time interval t D by the correlation between t 1 and t 2 when the time interval is longer than t .

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법은 제1 광주파수 도약스캔 레이저부에서 t1 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계; 제2 광주파수 도약스캔 레이저부에서 t2 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계;광결합부에서 제1 광주파수 도약스캔 레이저부 및 제2 광주파수 도약스캔 레이저부로부터 전달된 광을 결합하는 단계;광간섭부에서 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생하는 단계;발생한 광간섭 신호를 광측정부에서 전기신호로 전환시키고, 신호처리부에서 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 읽어 t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention for achieving another object includes the step of hopping and outputting optical frequencies according to time at t 1 time intervals in a first optical frequency hopping scan laser unit ; Hopping-scanning and outputting an optical frequency according to time at t 2 time intervals from a second optical frequency hopping-scan laser unit; transmitted from the first optical frequency hopping-scan laser unit and the second optical frequency hopping-scan laser unit in the optical coupling unit. Combining light; The light transmitted from the optical interference unit is irradiated to a measurement object located at an arbitrary distance D, and the reflected light is combined with a reference light signal to obtain an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D Generating a step; Converting the generated optical interference signal into an electrical signal in the optical measurement unit, collecting the electrical signal transmitted from the signal processing unit and reading the distance information of the measurement target, so that the t 1 and t 2 time intervals are greater than the t D time intervals. and restoring the time interval t D by the correlation between t 1 and t 2 when it is long.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법은 제1 광주파수 도약스캔 레이저부에서 t1 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계; 제2 광주파수 도약스캔 레이저부에서 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 동일하지 않은 중심광주파수를 지니고 t2 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계;제1 광주파수 도약스캔 레이저부 및 제2 광주파수 도약스캔 레이저부로부터 전달된 광을 광결합부에서 결합하는 단계;광간섭부에서 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생하는 단계;광주파수 분할전달부가 전달된 광을 제1 광주파수 도약스캔 레이저부 및 제2 광주파수 도약스캔 레이저부의 중심광주파수에 따라 분할하여 전달하는 단계;제1,2 광측정부 각각에서 전달된 광간섭 신호를 전기신호로 전환하는 단계;제1,2 광측정부에서 전달된 전기신호를 수집하여 신호처리부에서 측정대상의 거리 정보를 읽어 t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention for achieving another object includes the step of hopping and outputting optical frequencies according to time at t 1 time intervals in a first optical frequency hopping scan laser unit ; hopping-scanning and outputting optical frequencies according to time at intervals of time t 2 having a center optical frequency that is not the same as that of the first optical frequency hopping-scan laser unit in a second optical frequency hopping scan laser unit; Combining the light transmitted from the unit and the second optical frequency hopping scan laser unit in an optical coupling unit; The light transmitted from the optical interference unit is irradiated to a measurement target located at an arbitrary distance D, and the reflected light is converted into a reference light signal Generating an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to an arbitrary distance D by combining the optical frequency division and transfer unit to transmit light to the first optical frequency hopping scan laser unit and the center light of the second optical frequency hopping scan laser unit. Dividing and transmitting according to frequency; Converting the optical interference signal transmitted from each of the first and second optical measurement units into an electrical signal; Collecting the electrical signal transmitted from the first and second optical measurement units and measuring it in the signal processing unit reading the distance information of the target and restoring the time interval tD by the correlation between t1 and t2 when the time interval t1 and t2 is longer than the time interval tD .

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the optical interference distance measuring system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention have the following effects.

첫째, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 것에 의해 측정한계거리를 연장할 수 있도록 한다.First, it is possible to extend the measurement limit distance by hopping-scanning the optical frequency according to time at the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ).

둘째, 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시켜 제1,2 시간간격(t1)(t2)이 tD보다 길 때 tD 시간간격의 신호를 효율적으로 복원할 수 있도록 한다.Second, the transmitted light is irradiated to the measurement target located at an arbitrary distance D, and the light reflected and returned is combined with the reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D. When the interval (t 1 ) (t 2 ) is longer than t D, a signal of time interval t D can be efficiently restored.

셋째, 측정한계거리를 연장하여 레이저의 광주파수를 도약스캔하는 시간간격이 광간섭 신호의 시간간격보다 길 때 주파수가 제대로 측정되지 않는 앨리어싱 현상이 발생하는 문제를 해결할 수 있도록 한다.Third, by extending the measurement limit distance, when the time interval for hop-scanning the optical frequency of the laser is longer than the time interval of the optical interference signal, the aliasing phenomenon in which the frequency is not measured properly can be solved.

넷째, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위한 구조를, 광원 1개가 순차적으로 신호를 발생하는 구조, 광원 2개가 순차적으로 신호를 발생하는 구조, 광원 2개가 동시에 신호를 발생하는 구조로 다양화하여 거리 측정 시스템 적용성을 높인다.Fourth, a structure for hop-scanning and outputting light frequencies according to time at the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ), a structure in which one light source sequentially generates signals, and two light sources sequentially generating signals It increases the applicability of the distance measurement system by diversifying into a structure in which two light sources generate signals at the same time.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템의 구성도
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법을 나타낸 플로우 차트
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템의 구성도
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법을 나타낸 플로우 차트
도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템의 구성도
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법을 나타낸 플로우 차트
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 원리를 나타낸 구성도1 is a block diagram of an optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a first embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing an optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a first embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of an optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a second embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing an optical interference distance measurement method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a second embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of an optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a third embodiment of the present invention.
6 is a flow chart showing an optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a third embodiment of the present invention.
7a to 7c are configuration diagrams showing the principle of optical interference distance measurement using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of an optical interference distance measurement system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of the optical interference distance measurement system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention will become clear through a detailed description of each embodiment below.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of an optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a first embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법은 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 것에 의해 측정한계거리를 연장할 수 있도록 한 것이다.The optical interference distance measurement system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention have measurement limitations by hopping optical frequencies according to time at first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ). This was done to extend the distance.

이를 위하여, 본 발명은 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시켜 제1,2 시간간격(t1)(t2)이 tD보다 길 때 tD 시간간격의 신호를 효율적으로 복원할 수 있도록 하는 구성을 포함할 수 있다.To this end, in the present invention, the transmitted light is irradiated to a measurement target located at an arbitrary distance D, and the reflected light is combined with a reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D. When the 1 and 2 time intervals (t 1 ) (t 2 ) are longer than t D , a configuration capable of efficiently restoring a signal of the time interval t D may be included.

본 발명은 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위한 구조를, 광원 1개가 순차적으로 신호를 발생하는 구조, 광원 2개가 순차적으로 신호를 발생하는 구조, 광원 2개가 동시에 신호를 발생하는 구조를 포함할 수 있다.The present invention provides a structure for hop-scanning and outputting optical frequencies according to time at first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ), a structure in which one light source sequentially generates a signal, and two light sources sequentially generating signals. It may include a structure that generates signals and a structure in which two light sources simultaneously generate signals.

특히, 본 발명은 복수개의 도약스캔 광간섭 광학계를 이용하여 신호 복원과 신호 대역폭 감소의 동시 해결하기 위하여 다음과 같은 기술적 특징을 포함할 수 있다.In particular, the present invention may include the following technical features in order to simultaneously solve signal restoration and signal bandwidth reduction using a plurality of hopping scan optical coherence optical systems.

광학적 서브샘플링은 측정 시간간격에 따라 동일한 광간섭 신호에 대해 앨리어싱이 발생한 신호의 주파수 측정값이 달라지게 된다. 따라서 측정 시간간격을 달리하여 두 차례 이상 측정할 경우 동일한 신호에 대해 서로 다른 두 개의 정보를 확보 가능하며, 이를 필두로 단일 시간간격 기반 광학적 서브샘플링이 가지는 모호성 문제를 극복 가능하다.In optical subsampling, a frequency measurement value of an aliased signal for the same optical interference signal varies according to a measurement time interval. Therefore, when measuring two or more times with different measurement time intervals, it is possible to obtain two different pieces of information about the same signal, and starting with this, it is possible to overcome the ambiguity problem of single time interval-based optical subsampling.

따라서, 본 발명은 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용함으로써 주파수 변조 연속광파 라이다 신호획득 및 처리장치의 주파수 대역폭 요구치를 획기적으로 낮출 수 있음과 더불어 모호성 문제 또한 극복이 가능하도록 한다.Accordingly, the present invention can dramatically lower the frequency bandwidth requirements of the frequency modulated continuous light wave LIDAR signal acquisition and processing device by using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, and also overcome the ambiguity problem.

이하의 설명에서 '도약스캔'은 다음과 같이 정의된다.In the following description, 'leap scan' is defined as follows.

연속적으로 증가하는 시간에 대하여, 비례하여 연속적으로 값을 발생시키는 '연속스캔'에 대비하여, '도약스캔'은 연속적으로 증가하는 시간에 대하여, 일정한 값을 특정 시간 간격동안 발생시키다가,　불연속적으로 도약하여 비례하여 증가된 일정한 값을 상기 특정 시간 간격동안 발생시키는 과정을 반복하는 것으로 정의될 수 있다.In contrast to 'continuous scan', which continuously generates values in proportion to continuously increasing time, 'jump scan' generates a constant value for a specific time interval with respect to continuously increasing time, then discontinuously It can be defined as repeating the process of generating a constant value increased proportionally by jumping to the specific time interval.

본 발명의 제 1 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템은 도 1에서와 같이, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 광주파수 도약스캔 레이저부(11)와, 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되도록 하고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 광간섭부(12)와, 광간섭부(12)에서 발생시킨 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 광측정부(13)와, 상기 광측정부(13)로부터 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 알아내는 신호처리부(14)를 포함한다.The optical interference distance measuring system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. The optical frequency hopping scan laser unit 11 outputs a hop scan, and the transmitted light is irradiated to a measurement target located at an arbitrary distance D, and the reflected light is combined with a reference light signal to obtain t corresponding to an arbitrary distance D An optical interference unit 12 that generates an optical interference signal at D time intervals, an optical measurement unit 13 that converts the optical interference signal generated by the optical interference unit 12 into an electrical signal, and the optical measurement unit 13 ) and a signal processing unit 14 that collects electrical signals transmitted from and finds distance information of the measurement target.

이와 같은 구조는 갖는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템은 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위한 구조를, 광원 1개가 순차적으로 신호를 발생하는 구조를 갖도록 한 것으로, 상기 t1, t2 시간간격이 상기 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원할 수 있도록 한다.The optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the first embodiment of the present invention having such a structure measures the optical frequency according to time at first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ). The structure for hopping scan output has a structure in which one light source sequentially generates a signal, and when the t 1 , t 2 time interval is longer than the t D time interval, by the correlation between t 1 and t 2 t D allows the time interval to be restored.

도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법을 나타낸 플로우 차트이다.2 is a flow chart showing an optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제 1 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법은 도 2에서와 같이, 광주파수 도약스캔 레이저부(11)에서 t1, t2 시간간격으로 시간에 따라 순차적으로 광주파수를 도약스캔 출력한다.(S201)The optical interference distance measurement method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. The optical frequency is output by leap scan. (S201)

그리고 광간섭부(12)에서 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시킨다.(S202)In addition, the light transmitted from the optical interference unit 12 is irradiated to a measurement target located at an arbitrary distance D, and the reflected light is combined with the reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D (S202)

이어, 발생한 광간섭 신호를 광측정부(13)에서 전기신호로 전환시킨다.(S203)Subsequently, the generated optical interference signal is converted into an electrical signal in the optical measuring unit 13 (S203).

그리고 광측정부(13)로부터 전달된 전기신호를 수집하여 신호처리부(14)에서 측정대상의 거리 정보를 읽어 t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원한다.(204)In addition, the electrical signal transmitted from the optical measurement unit 13 is collected, and the signal processing unit 14 reads the distance information of the measurement target, and when the time interval t 1 and t 2 is longer than the time interval t D , the correlation between t 1 and t 2 The time interval t D is restored by the relationship. (204)

본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법을 설명하면 다음과 같다.An optical interference distance measurement system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a second embodiment of the present invention will be described as follows.

도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템의 구성도이다.3 is a block diagram of an optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템은 도 3에서와 같이, 제1 시간간격(t1)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(31)와, 제2 시간간격(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(32)와, 상기 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(31)와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(32)로부터 전달된 광을 결합하는 광결합부(33)와, 상기 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 상기 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 광간섭부(34)와, 광간섭부(34)에서 발생한 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 광측정부(35)와, 상기 광측정부(35)로부터 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 알아내는 신호처리부(36)를 포함한다.An optical interference distance measuring system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a second embodiment of the present invention, as shown in FIG. A 1-optical frequency hopping scan laser unit 31, a second optical frequency hopping scan laser unit 32 outputting an optical frequency hop-scan according to time at a second time interval t 2 , and the first optical frequency hopping An optical coupling unit 33 that combines the light transmitted from the scan laser unit 31 and the second optical frequency hopping scan laser unit 32, and the transmitted light is irradiated to a measurement target located at an arbitrary distance D, An optical interference unit 34 that combines the reflected light with a reference light signal to generate an optical interference signal at an interval t D corresponding to the arbitrary distance D, and the optical interference signal generated by the optical interference unit 34 is converted into an electrical signal and a signal processing unit 36 that collects the electrical signal transmitted from the optical measurement unit 35 and finds distance information of the measurement target.

이와 같은 구조는 갖는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템은 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위한 구조를, 광원 2개가 순차적으로 신호 발생하는 구조를 갖도록 한 것으로, 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(31)와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(32)가 순차적으로 출력하고, t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 것이다.The optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the second embodiment of the present invention having such a structure measures the optical frequency according to time at first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ). The structure for hopping scan output has a structure in which two light sources sequentially generate signals, and the first optical frequency hopping scan laser unit 31 and the second optical frequency hopping scan laser unit 32 output sequentially, , t 1 , t 2 When the time interval is longer than the t D time interval, the t D time interval is restored by the correlation between t 1 and t 2 .

도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법을 나타낸 플로우 차트이다.4 is a flow chart showing an optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법은 먼저, 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(31)에서 t1 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력한다.(S401)In the optical interference distance measurement method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the second embodiment of the present invention, first, the first optical frequency hopping scan laser unit 31 hops the optical frequency according to time at t 1 time intervals Scan output. (S401)

이어, 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(32)에서 t2 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력한다.(S402)Subsequently, the second optical frequency hopping scan laser unit 32 hops scans and outputs optical frequencies according to time at intervals of time t 2 (S402).

그리고 광결합부(33)에서 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(31) 및 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(32)로부터 전달된 광을 결합한다.(S403)Then, the light transmitted from the first optical frequency hopping scan laser unit 31 and the second optical frequency hopping scan laser unit 32 is combined in the optical coupling unit 33 (S403).

이어, 광간섭부(34)에서 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생한다.(S404)Next, the light transmitted from the optical interference unit 34 is irradiated to the measurement target located at an arbitrary distance D, and the reflected light is combined with the reference light signal to obtain an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D occurs. (S404)

그리고 발생한 광간섭 신호를 광측정부(35)에서 전기신호로 전환시키고, 신호처리부(36)에서 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 읽어 t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원한다.(S405)Then, the generated optical interference signal is converted into an electrical signal in the optical measuring unit 35, and the electrical signal transmitted by the signal processing unit 36 is collected to read the distance information of the measurement target, and the time interval t 1 , t 2 is t D time When the interval is longer than the interval, the time interval t D is restored by the correlation between t 1 and t 2 (S405).

본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법을 설명하면 다음과 같다.An optical interference distance measurement system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a third embodiment of the present invention will be described as follows.

도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템의 구성도이다.5 is a block diagram of an optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템은 도 5에서와 같이, 제1 시간간격(t1)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(51)와, 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(51)와 동일하지 않은 중심 광주파수를 지니고 제2 시간간격(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(52)와, 상기 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(51)와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(52)로부터 전달된 광을 결합하는 광결합부(53)와, 상기 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 상기 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 광간섭부(54)와, 상기 광간섭부(54)로부터 전달된 광을 상기 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(51)와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(52)의 중심광주파수에 따라 분할하여 전달하는 광주파수 분할전달부(55)와, 상기 광주파수 분할전달부(55)로부터 전달된 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 제1 광측정부(56) 및 상기 광주파수 분할전달부(55)로부터 전달된 또다른 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 제2 광측정부(57)와, 제1 광측정부(56) 및 제2 광측정부(57)로부터 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 알아내는 신호처리부(58)를 포함한다.An optical interference distance measuring system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a third embodiment of the present invention, as shown in FIG . 1 optical frequency hopping scan laser unit 51 and a center optical frequency that is not the same as that of the first optical frequency hopping scan laser unit 51, and hop-scan output of the optical frequency according to time at a second time interval t 2 . a second optical frequency hopping scan laser unit 52, and an optical coupling unit 53 combining the light transmitted from the first optical frequency hopping scan laser unit 51 and the second optical frequency hopping scan laser unit 52; ), and the transmitted light is irradiated to a measurement object located at an arbitrary distance D, and the light reflected and returned is combined with a reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D. Optical interference unit 54 and the light transmitted from the optical interference unit 54 are divided according to the central optical frequencies of the first optical frequency hopping scan laser unit 51 and the second optical frequency hopping scan laser unit 52 An optical frequency division and transmission unit 55 that transmits the optical frequency division and transmission unit 55, a first optical measurement unit 56 that converts the optical interference signal transmitted from the optical frequency division and transmission unit 55 into an electrical signal, and the optical frequency division and transmission unit 55 The second optical measurement unit 57 converts another optical interference signal transmitted from ) into an electrical signal, and electrical signals transmitted from the first optical measurement unit 56 and the second optical measurement unit 57 are collected. It includes a signal processing unit 58 to find out the distance information of the measurement target.

이와 같은 구조는 갖는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템은 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위한 구조를, 광원 2개가 동시에 신호 발생하는 구조를 갖도록 한 것으로, 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(51)와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(52)가 동시에 출력하고, t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 것이다.The optical interference distance measuring system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the third embodiment of the present invention having such a structure measures the optical frequency according to time at the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ). The structure for hopping scan output has a structure in which two light sources simultaneously generate signals, and the first optical frequency hopping scan laser unit 51 and the second optical frequency hopping scan laser unit 52 simultaneously output, t When the 1 , t 2 time interval is longer than the t D time interval, the t D time interval is restored by the correlation between t 1 and t 2 .

도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법을 나타낸 플로우 차트이다.6 is a flow chart showing an optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법은 도 6에서와 같이, 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(51)에서 t1 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력한다.(S601)The optical interference distance measurement method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG . The optical frequency is output by jumping scan. (S601)

이어, 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(52)에서 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(51)와 동일하지 않은 중심광주파수를 지니고 t2 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력한다.(S602)Subsequently, the second optical frequency hopping scan laser unit 52 has a central optical frequency that is not the same as that of the first optical frequency hopping scan laser unit 51, and hopscan outputs the optical frequency according to time at t 2 time intervals. (S602)

그리고 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(51) 및 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(52)로부터 전달된 광을 광결합부(53)에서 결합한다.(S603)Then, the light transmitted from the first optical frequency hopping scan laser unit 51 and the second optical frequency hopping scan laser unit 52 is combined in the optical coupling unit 53 (S603).

이어, 광간섭부(54)에서 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생한다.(S604)Subsequently, the light transmitted from the optical interference unit 54 is irradiated to the measurement target located at an arbitrary distance D, and the reflected light is combined with the reference light signal to obtain an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D occurs. (S604)

그리고 광주파수 분할전달부(55)가 전달된 광을 제1 광주파수 도약스캔 레이저부(51) 및 제2 광주파수 도약스캔 레이저부(52)의 중심광주파수에 따라 분할하여 전달한다.(S605)Then, the optical frequency division and transmission unit 55 divides and transmits the transmitted light according to the central optical frequency of the first optical frequency hopping scan laser unit 51 and the second optical frequency hopping scan laser unit 52 (S605). )

이어, 제1,2 광측정부(56)(57) 각각에서 전달된 광간섭 신호를 전기신호로 전환한다.(S606)Subsequently, the optical interference signal transmitted from each of the first and second optical measurement units 56 and 57 is converted into an electrical signal (S606).

그리고 제1,2 광측정부(56)(57)에서 전달된 전기신호를 수집하여 신호처리부(58)에서 측정대상의 거리 정보를 읽어 t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원한다.(S607)In addition, when the electrical signals transmitted from the first and second optical measurement units 56 and 57 are collected and the distance information of the measurement target is read by the signal processing unit 58, the t 1 and t 2 time intervals are longer than the t D time intervals. The time interval t D is restored by the correlation between t 1 and t 2 (S607).

이와 같은 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 원리를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The principle of optical interference distance measurement using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention is described in detail as follows.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 원리를 나타낸 구성도이다.7a to 7c are configuration diagrams showing the optical interference distance measurement principle using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention.

본 발명의 제1,2,3 실시 예에서의 레이저 유형은 전류 스캔 또는 전압 스캔 또는 주파수 스캔 방식의 유형이 사용될 수 있다.As the laser type in the first, second and third embodiments of the present invention, current scan, voltage scan, or frequency scan types may be used.

즉, 본 발명의 제1,2,3 실시 예에서의 광주파수 도약스캔 레이저 수단은 인가되는 전류 크기에 따라 출력되는 광주파수가 변화하는 것일 수 있다.That is, the optical frequency hopping scan laser means in the first, second, and third embodiments of the present invention may change the optical frequency output according to the magnitude of the applied current.

그리고 본 발명의 제1,2,3 실시 예에서의 광주파수 도약스캔 레이저 수단은 인가되는 전압 크기에 따라 출력되는 광주파수가 변화하는 것일 수 있다.In the optical frequency hopping scan laser means in the first, second and third embodiments of the present invention, the output optical frequency may be changed according to the applied voltage.

그리고 본 발명의 제1,2,3 실시 예에서의 광주파수 도약스캔 레이저 수단은 인가되는 주파수 크기에 따라 출력되는 광주파수가 변화하는 것일 수 있다.In addition, the optical frequency hopping scan laser means in the first, second and third embodiments of the present invention may be one in which the output optical frequency changes according to the size of the applied frequency.

도 7a는 t1, t2 시간간격 광간섭 측정을 통한 주파수 신호 f1, f2 획득 특성을 나타낸 것이다.7A illustrates acquisition characteristics of frequency signals f 1 and f 2 through measurement of optical interference at time intervals t 1 and t 2 .

광간섭 신호의 시간간격 (tD)은 광경로차가 증가함에 따라 비례하여 증가한다.The time interval (t D ) of the optical interference signal increases proportionally as the optical path difference increases.

시간간격이 t1, t2인 광주파수 도약스캔 레이저를 이용하여 광간섭 신호를 측정할 경우, 도 7a에서와 같이, 전기신호가 아닌 광신호를 기반으로 샘플링이 이루어진다.When an optical interference signal is measured using an optical frequency hopping scan laser having time intervals t 1 and t 2 , sampling is performed based on an optical signal rather than an electrical signal, as shown in FIG. 7A.

만일 레이저의 광주파수를 도약스캔하는 시간간격이 광간섭 신호의 시간간격보다 길 때, 도 7a에서와 같이 주파수가 제대로 측정되지 않는 앨리어싱 현상 발생한다. 앨리어싱 현상으로 인해 동일한 시간간격 tD에 대한 간섭신호 측정에도 불구하고 서로 다른 주파수 신호 f1, f2 획득한다.If the time interval for hop-scanning the optical frequency of the laser is longer than the time interval of the optical interference signal, an aliasing phenomenon in which the frequency is not properly measured occurs as shown in FIG. 7A. Due to the aliasing phenomenon, different frequency signals f 1 and f 2 are obtained despite measuring the interference signal for the same time interval t D .

도 7b는 임의의 광경로차 D에 대한 f1, f2의 조합 조건을 나타낸 것이다.7B shows combination conditions of f 1 and f 2 for an arbitrary optical path difference D.

t1, t2 시간간격으로 측정된 주파수 신호 f1, f2는 임의의 광경로차 D에 대하여 한 가지 조합으로만 존재한다. 따라서, f1, f2의 조합을 토대로 임의의 광경로차 D를 유추 가능하다.Frequency signals f 1 , f 2 measured at time intervals t 1 , t 2 exist in only one combination for an arbitrary optical path difference D. Therefore, an arbitrary optical path difference D can be inferred based on the combination of f 1 and f 2 .

도 7c는 앨리어싱 한계 극복 가능한 최대 측정 거리를 나타낸 것이다.7C shows the maximum measurement distance that can overcome the aliasing limit.

앨리어싱이 발생할 경우, 위와 같이 측정거리가 일정 주기로 되돌아오는 형태로 모호성이 발생하며, 모호성이 발생하는 시점의 광경로차를 측정한계거리 L1,max, L2,max, 이 때 발생하는 주파수 신호는 f1,max, f2,max 가 된다.When aliasing occurs, ambiguity occurs in the form of the measurement distance returning at regular intervals as above, and the optical path difference at the time of ambiguity is measured as L 1,max , L 2,max , and the frequency signal generated at this time becomes f 1,max and f 2,max .

하지만, t1, t2를 동시에 이용할 경우 두 시간간격이 가지는 측정한계거리와 주파수의 최소 공배수 절반 (L12,max, f12,max)까지 측정한계거리를 연장할 수 있다.However, when t 1 and t 2 are used simultaneously, the measurement limit distance can be extended to half the minimum common multiple of the two time intervals and frequencies (L 12,max , f 12,max ).

따라서, t1, t2가 tD보다 길 때 tD 시간간격의 신호를 복원할 수 있고, 본 발명은 이와 같은 기술적 특징을 이용하는 것이다.Therefore, when t 1 and t 2 are longer than t D , a signal of time interval t D can be restored, and the present invention utilizes such a technical feature.

더 구체적으로 Dual comb 원리를 설명하면 다음과 같다.More specifically, the dual comb principle is explained as follows.

tD 시간간격 광간섭 신호가 상기 tD 시간간격보다 긴 t1, t2 시간간격으로 샘플링 될 때, 상기 t1, t2 시간간격이 서로 다름에 따라 동일한 상기 tD 시간간격의 광간섭 신호를 샘플링 하였음에도 불구하고 서로 다른 주파수 신호 f1, f2가 발생한다.When the t D time interval optical interference signal is sampled at t 1 and t 2 time intervals longer than the t D time interval, the optical interference signal at the same t D time interval as the t 1 and t 2 time intervals are different from each other Despite sampling, different frequency signals f 1 and f 2 are generated.

t1, t2 시간간격으로 측정 가능한 최대 주파수 신호를 f1,max, f2,max라 할 때 상기 t1, t2 시간간격을 동시에 이용함으로써 측정 가능한 최대 주파수 신호는 버니어 효과(Vernier Effect)에 의해 상기 최대 주파수 신호 f1,max, f2,max의 최소 공배수의 절반인 f12,max가 되며, 상기 tD 시간간격 광간섭 신호가 가지는 주파수 신호 fD가 상기 주파수 신호 f12,max 이내일 때 임의의 상기 tD 시간간격에 대하여 상기 주파수 신호 f1, f2의 조합 관계는 한 가지 경우의 수로만 존재한다.When f 1 ,max and f 2,max are the maximum frequency signals that can be measured at t 1 and t 2 time intervals, the maximum frequency signals that can be measured by simultaneously using the t 1 and t 2 time intervals are the Vernier Effect where f 12,max is half of the least common multiple of the maximum frequency signals f 1,max and f 2,max , and the frequency signal f D of the t D time interval optical interference signal is the frequency signal f 12,max Within the time interval t D , the combinational relationship between the frequency signals f 1 and f 2 exists only in one case.

따라서, 상기 서로 다른 주파수 신호 f1, f2의 조합 관계에 대한 연립방정식 또는 룩업 테이블 (Lookup Table)을 통해 상기 t1, t2 시간간격이 상기 tD 시간간격보다 길 때 상기 tD 시간간격을 알아낼 수 있다.Therefore , when the t 1 , t 2 time interval is longer than the t D time interval, the t D time interval can find out

이상에서 설명한 본 발명에 따른 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템 및 방법은 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 것에 의해 측정한계거리를 연장할 수 있도록 한 것이다.The optical interference distance measurement system and method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to the present invention described above is based on hopping scan output of optical frequencies over time at first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ). It is possible to extend the measurement limit distance by

본 발명은 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시켜 제1,2 시간간격(t1)(t2)이 tD보다 길 때 tD 시간간격의 신호를 효율적으로 복원할 수 있도록 한 것이다.In the present invention, the transmitted light is irradiated to a measurement object located at an arbitrary distance D, and the light reflected and returned is combined with a reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval of t D corresponding to the arbitrary distance D. When the time interval (t 1 ) (t 2 ) is longer than t D , the signal of the time interval t D can be efficiently restored.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the specified embodiments should be considered from an explanatory point of view rather than a limiting point of view, and the scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range are considered to be included in the present invention. will have to be interpreted

11. 광주파수 도약스캔 레이저부
12. 광간섭부
13. 광측정부
14. 신호처리부11. Optical frequency hopping scan laser unit
12. Optical interference part
13. Optical measuring part
14. Signal processing unit

Claims (13)

제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 순차적으로 광주파수를 도약스캔 출력하는 광주파수 도약스캔 레이저부;
전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되도록 하고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 광간섭부;
상기 광간섭부에서 발생시킨 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 광측정부;
상기 광측정부로부터 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 알아내는 신호처리부;를 포함하고,
t1, t2 시간간격이 상기 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.an optical frequency hopping scan laser unit that sequentially hops scans and outputs optical frequencies according to time at first and second time intervals t 1 (t 2 );
an optical interference unit for irradiating the transmitted light to a measurement target located at an arbitrary distance D and combining the reflected light with a reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval t D corresponding to the arbitrary distance D;
an optical measurement unit that converts the optical interference signal generated by the optical interference unit into an electrical signal;
A signal processing unit that collects the electrical signal transmitted from the optical measurement unit and finds distance information of the measurement target;
Optical interference distance measurement using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, characterized in that the t D time interval is restored by the correlation between t 1 and t 2 when the t 1 and t 2 time intervals are longer than the t D time interval system. 제 1 항에 있어서, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위하여,
광원 1개가 순차적으로 신호를 발생하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.The method of claim 1, in order to hop scan output the optical frequency according to time at the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ),
An optical interference distance measuring system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, characterized in that one light source has a structure in which a signal is sequentially generated. 제1 시간간격(t1)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제1 광주파수 도약스캔 레이저부;
제2 시간간격(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제2 광주파수 도약스캔 레이저부;
상기 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부로부터 전달된 광을 결합하는 광결합부;
전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 상기 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 광간섭부;
상기 광간섭부에서 발생한 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 광측정부;
상기 광측정부로부터 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 알아내는 신호처리부;를 포함하고,
t1, t2 시간간격이 상기 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.a first optical frequency hopping scan laser unit outputting an optical frequency hop scan according to time at a first time interval t 1 ;
a second optical frequency hopping scan laser unit outputting an optical frequency hop scan according to time at a second time interval t 2 ;
an optical coupling unit combining the light transmitted from the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit;
an optical interference unit for irradiating the transmitted light to a measurement target located at an arbitrary distance D, combining the reflected light with a reference light signal to generate an optical interference signal at an interval t D corresponding to the arbitrary distance D;
an optical measurement unit that converts an optical interference signal generated by the optical interference unit into an electrical signal;
A signal processing unit that collects the electrical signal transmitted from the optical measurement unit and finds distance information of the measurement target;
Optical interference distance measurement using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, characterized in that the t D time interval is restored by the correlation between t 1 and t 2 when the t 1 and t 2 time intervals are longer than the t D time interval system. 제 3 항에 있어서, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위하여,
광원 2개가 순차적으로 신호 발생하는 구조를 갖고 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부가 순차적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.The method of claim 3, in order to hop scan output the optical frequency according to time at the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ),
An optical interference distance measuring system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, characterized in that the two light sources have a structure in which signals are sequentially generated and the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit sequentially output . 제1 시간간격(t1)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제1 광주파수 도약스캔 레이저부;
제2 시간간격(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 제2 광주파수 도약스캔 레이저부;
상기 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부로부터 전달된 광을 결합하는 광결합부;
상기 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 상기 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 광간섭부;
상기 광간섭부로부터 전달된 광을 상기 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부의 중심광주파수에 따라 분할하여 전달하는 광주파수 분할전달부;
상기 광주파수 분할전달부로부터 전달된 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 제1 광측정부; 및 상기 광주파수 분할전달부로부터 전달된 또다른 광간섭 신호를 전기신호로 전환시키는 제2 광측정부;
제1 광측정부 및 제2 광측정부로부터 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 알아내는 신호처리부;를 포함하고,
t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.a first optical frequency hopping scan laser unit outputting an optical frequency hop scan according to time at a first time interval t 1 ;
a second optical frequency hopping scan laser unit outputting an optical frequency hop scan according to time at a second time interval t 2 ;
an optical coupling unit combining the light transmitted from the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit;
an optical interference unit for irradiating the transmitted light to a measurement object located at an arbitrary distance D, combining the reflected light with a reference light signal to generate an optical interference signal at a time interval t D corresponding to the arbitrary distance D;
an optical frequency division transmission unit dividing the light transmitted from the optical interference unit according to central optical frequencies of the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit;
a first optical measurement unit that converts the optical interference signal transmitted from the optical frequency division transmission unit into an electrical signal; and a second optical measurement unit that converts another optical interference signal transmitted from the optical frequency division transmission unit into an electrical signal.
A signal processing unit that collects electrical signals transmitted from the first optical measurement unit and the second optical measurement unit to determine distance information of the measurement target;
An optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, characterized by restoring the t D time interval by the correlation between t 1 and t 2 when the t 1 and t 2 time intervals are longer than the t D time intervals . 제 5 항에 있어서, 제1,2 시간간격(t1)(t2)으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하기 위하여,
광원 2개가 동시에 신호 발생하는 구조를 갖고 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 제2 광주파수 도약스캔 레이저부가 동시에 출력하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.The method of claim 5, in order to hop scan output the optical frequency according to time at the first and second time intervals (t 1 ) (t 2 ),
An optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, characterized in that the two light sources have a structure in which signals are generated simultaneously and the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit simultaneously output. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서, 광주파수 도약스캔 레이저는 인가되는 전류 크기에 따라 출력되는 광주파수가 변화하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.The optical interference distance measurement using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to claim 1, claim 3, or claim 5, wherein the optical frequency hopping scan laser is characterized in that the output optical frequency changes according to the magnitude of the applied current. system. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서, 광주파수 도약스캔 레이저는 인가되는 전압 크기에 따라 출력되는 광주파수가 변화하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.The optical interference distance measurement using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to claim 1, claim 3, or claim 5, characterized in that the optical frequency output from the optical frequency hopping scan laser changes according to the magnitude of the applied voltage. system. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서, 광주파수 도약스캔 레이저는 인가되는 주파수 크기에 따라 출력되는 광주파수가 변화하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.The optical interference distance measurement using a plurality of optical frequency hopping scan lasers according to claim 1, claim 3, or claim 5, wherein the optical frequency hopping scan laser is characterized in that the output optical frequency changes according to the size of the applied frequency. system. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서, t1, t2 시간간격으로 측정 가능한 최대 주파수 신호를 f1,max, f2,max라 할 때,
t1, t2 시간간격을 동시에 이용함으로써 측정 가능한 최대 주파수 신호는 버니어 효과(Vernier Effect)에 의해 최대 주파수 신호 f1,max, f2,max의 최소 공배수의 절반인 f12,max가 되며, 상기 tD 시간간격 광간섭 신호가 가지는 주파수 신호 fD가 상기 주파수 신호 f12,max 이내일 때 임의의 상기 tD 시간간격에 대하여 상기 주파수 신호 f1, f2의 조합 관계는 한 가지 경우의 수로만 존재하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 시스템.The method of claim 1 or 3 or 5, wherein t 1 , t 2 When the maximum frequency signal measurable at time intervals is f 1,max , f 2,max ,
The maximum frequency signal that can be measured by simultaneously using the t 1 and t 2 time intervals becomes f 12,max, which is half of the least common multiple of the maximum frequency signals f 1,max and f 2,max by the Vernier Effect, When the frequency signal f D of the optical interference signal at the t D time interval is within the frequency signal f 12,max, the combination relationship between the frequency signals f 1 and f 2 for any time interval t D is one case An optical interference distance measurement system using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, characterized in that only the number exists. 광주파수 도약스캔 레이저부에서 t1, t2 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계;
광간섭부에서 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생시키는 단계;
발생한 광간섭 신호를 광측정부에서 전기신호로 전환시키는 단계;
광측정부로부터 전달된 전기신호를 수집하여 신호처리부에서 측정대상의 거리 정보를 읽어 t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법.step of hopping-scanning an optical frequency according to time at time intervals t 1 and t 2 from an optical frequency hopping-scan laser unit;
generating an optical interference signal of time interval t D corresponding to the arbitrary distance D by irradiating the light transmitted from the optical interference unit to a measurement target located at an arbitrary distance D and combining the reflected light with a reference light signal;
converting the generated optical interference signal into an electrical signal in an optical measuring unit;
The electrical signal transmitted from the optical measurement unit is collected, and the signal processing unit reads the distance information of the measurement target. When the t 1 and t 2 time intervals are longer than the t D time intervals, the t D time interval is determined by the correlation between t 1 and t 2 An optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, characterized in that it comprises a step of restoring. 제1 광주파수 도약스캔 레이저부에서 t1 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계;
제2 광주파수 도약스캔 레이저부에서 t2 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계;
광결합부에서 제1 광주파수 도약스캔 레이저부 및 제2 광주파수 도약스캔 레이저부로부터 전달된 광을 결합하는 단계;
광간섭부에서 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생하는 단계;
발생한 광간섭 신호를 광측정부에서 전기신호로 전환시키고, 신호처리부에서 전달된 전기신호를 수집하여 측정대상의 거리 정보를 읽어 t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법.hopping-scanning an optical frequency according to time at an interval of time t 1 from a first optical frequency hopping-scan laser unit;
hopping-scanning an optical frequency according to time at an interval t 2 from a second optical frequency hopping-scan laser unit;
combining the light transmitted from the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit in an optical coupling unit;
generating an optical interference signal of time interval t D corresponding to the arbitrary distance D by irradiating the light transmitted from the optical interference unit to a measurement target located at an arbitrary distance D and combining the reflected light with a reference light signal;
The generated optical interference signal is converted into an electrical signal in the optical measurement unit , and the electrical signal transmitted by the signal processing unit is collected and the distance information of the measurement target is read . An optical interference distance measurement method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, comprising: restoring the time interval t D by the correlation of t 2 . 제1 광주파수 도약스캔 레이저부에서 t1 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계;
제2 도약스캔 레이저부에서 제1 광주파수 도약스캔 레이저부와 동일하지 않은 중심광주파수를 지니고 t2 시간간격으로 시간에 따라 광주파수를 도약스캔 출력하는 단계;
제1 광주파수 도약스캔 레이저부 및 제2 광주파수 도약스캔 레이저부로부터 전달된 광을 광결합부에서 결합하는 단계;
광간섭부에서 전달된 광이 임의거리 D에 위치하는 측정대상으로 조사되고, 반사되어 되돌아온 광을 기준광 신호와 결합시켜 임의 거리 D에 대응하는 tD 시간간격의 광간섭 신호를 발생하는 단계;
광주파수 분할전달부가 전달된 광을 제1 광주파수 도약스캔 레이저부 및 제2 광주파수 도약스캔 레이저부의 중심광주파수에 따라 분할하여 전달하는 단계;
제1,2 광측정부 각각에서 전달된 광간섭 신호를 전기신호로 전환하는 단계;
제1,2 광측정부에서 전달된 전기신호를 수집하여 신호처리부에서 측정대상의 거리 정보를 읽어 t1, t2 시간간격이 tD 시간간격보다 길 때 t1과 t2의 상관관계에 의하여 tD 시간간격을 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 광주파수 도약스캔 레이저를 이용한 광간섭 거리측정 방법.hopping-scanning an optical frequency according to time at an interval of time t 1 from a first optical frequency hopping-scan laser unit;
hopping-scanning an optical frequency from a second hopping-scan laser unit having a central optical frequency that is not the same as that of the first optical frequency hopping-scan laser unit and hopping-scanning the optical frequency according to time at intervals of time t 2 ;
combining the light transmitted from the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit in an optical coupling unit;
generating an optical interference signal of time interval t D corresponding to the arbitrary distance D by irradiating the light transmitted from the optical interference unit to a measurement target located at an arbitrary distance D and combining the reflected light with a reference light signal;
dividing the transmitted light by the optical frequency division and transmission unit according to the central optical frequencies of the first optical frequency hopping scan laser unit and the second optical frequency hopping scan laser unit and transmitting the divided light;
converting an optical interference signal transmitted from each of the first and second optical measuring units into an electrical signal;
The electrical signals transmitted from the 1st and 2nd optical measurement units are collected, and the distance information of the measurement target is read by the signal processing unit, and when the t 1 and t 2 time intervals are longer than the t D time intervals, the correlation between t 1 and t 2 An optical interference distance measuring method using a plurality of optical frequency hopping scan lasers, comprising: restoring the t D time interval.
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