KR102602323B1 - 박막 광센싱 네트워크를 이용한 촉각 센싱을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

박막 광센싱 네트워크를 이용한 촉각 센싱을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

박막 광센싱 네트워크를 이용한 촉각 센싱을 위한 시스템 및 방법이 공개된다. 센싱 네트워크는 플렉서블 재료에 배치된 광 경로들의 어레이를 포함한다. 각각의 광 경로는 제1 단부에서 입력단을 가지며 제2 단부에서 출력단을 가진다. 광원은 각각의 연계된 광 경로의 입력단에 연결된다. 각각의 광원은 제1 미리 결정된 주파수 및 특성을 갖는 광 신호를 연계된 광 경로 안으로 겨냥한다. 광 검출기는 각각의 연계된 광 경로의 출력단에 연결된다. 각각의 광 검출기는 연계된 광 경로로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호의 크기에 상응하는 출력 신호를 제2 미리 결정된 주파수로 생성한다. 프로세서는 각각의 광 검출기로부터 출력 신호들을 수신하고, 수신된 신호들을 기초로 하여 센싱 네트워크에 가해진 압력의 양을 결정한다.

Description

박막 광센싱 네트워크를 이용한 촉각 센싱을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TACTILE SENSING USING THIN FILM OPTICAL SENSING NETWORKS}
본 발명은 일반적으로 박막 광센싱 네트워크(thin film optical sensing network)를 이용한 촉각 센싱(tactile sensing)을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
인공 촉감(artificial sense of touch)을 구현하는 것이 유익한 다양한 영역들이 존재한다. 촉각 센서(tactile sensor)는 이러한 인공 촉감을 제공하기 위해서 이용될 수 있는 트랜스듀서(transducer)인데, 트랜스듀서는 트랜스듀서 표면과 접촉하고 있는 오브젝트(object)와 트랜스듀서 표면 사이에서 가해지는(applied) 힘을 측정함으로써 이러한 인공 촉감을 제공하도록 이용될 수 있다. 촉각 센서들은, 오브젝트를 적절하게 그리핑하고(grip) 제어하기 위한 충분한 힘을 가지되 이러한 오브젝트에 가해지는 힘의 양이 오브젝트에 대해 손상을 초래할 수 있는 레벨 아래로 잘 유지되는 것을 보장하기 위하여 오브젝트(예컨대, 로봇 그리퍼(robotic gripper)들)의 핸들링(handling) 또는 조작(manipulation)을 수반하는 애플리케이션들에서 흔히 이용된다. 압력 센서 어레이(pressure sensor array)들, 스트레인 게이지 로제트(strain gauge rosette)들, 또는 다른 전기-기계 센싱 시스템(electro-mechanical sensing system)들로부터 형성된 촉각 센서들은 동작하는 동안 반복적인 응력(stresses)을 받는 경우에 영구적 변형을 겪게 되어, 감도 변화(shifting sensitivity), 최적이 아닌 신뢰도(less than optimal reliability), 및 짧은 수명(short life span)을 가지게 된다.
따라서, 상술한 문제점들을 극복하는 촉각 센싱을 위한 향상된 시스템 및 방법을 위한 필요가 존재한다.
하나의 관점에 있어서, 박막 플렉서블 촉각 센서는 플렉서블 재료에 배치된 광 경로들의 어레이로부터 형성된 센싱 네트워크를 포함한다. 광 경로들 각각은 그 제1 단부에서의 입력단 및 그 제2 단부에서의 출력단을 가진다. 박막 플렉서블 촉각 센서는 또한 복수의 광원들을 포함하는데, 복수의 광원들 각각은 광 경로들 각각을 위한 것이다. 복수의 광원들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 입력단에 연결된다. 복수의 광원들 각각은 제1 미리 결정된 주파수 및 특성을 갖는 광 신호를 연계된 광 경로 안으로 겨냥한다. 박막 플렉서블 촉각 센서는 복수의 광 검출기들을 더 포함하는데, 복수의 광 검출기들 각각은 광 경로들 각각을 위한 것이다. 복수의 광 검출기들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 출력단에 연결된다. 복수의 광 검출기들 각각은 연계된 광 경로로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호의 크기에 상응하는 출력 신호를 제2 미리 결정된 주파수로 생성한다. 박막 플렉서블 촉각 센서는 또한 복수의 광 검출기들 각각으로부터 출력 신호들을 수신하도록 연결된 프로세서를 더 포함한다. 프로세서는 복수의 광 검출기들로부터 수신된 신호들을 기초로 하여 센싱 네트워크에 가해진 압력의 양을 결정하도록 구성된다.
다른 관점에 있어서, 박막 플렉서블 촉각 센서는 플렉서블 재료에 배치된 하나 이상의 광 경로들의 어레이로부터 형성된 센싱 네트워크를 포함한다. 광 경로들 각각은 그 제1 단부에서의 입력단 및 그 제2 단부에서의 출력단을 가진다. 박막 플렉서블 촉각 센서는 또한 하나 이상의 광원들을 포함하는데, 하나 이상의 광원들 각각은 광 경로들 각각을 위한 것이다. 하나 이상의 광원들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 입력단에 연결된다. 하나 이상의 광원들 각각은 제1 미리 결정된 주파수 및 특성을 갖는 광 신호를 연계된 광 경로 안으로 겨냥한다. 박막 플렉서블 촉각 센서는 하나 이상의 광 검출기들을 더 포함하는데, 하나 이상의 광 검출기들 각각은 광 경로들 각각을 위한 것이다. 하나 이상의 광 검출기들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 출력단에 연결된다. 하나 이상의 광 검출기들 각각은 연계된 광 경로로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호의 크기에 상응하는 출력 신호를 제2 미리 결정된 주파수로 생성한다. 박막 플렉서블 촉각 센서는 또한 하나 이상의 광 검출기들 각각으로부터 출력 신호들을 수신하도록 연결된 프로세서를 더 포함한다. 프로세서는 하나 이상의 광 검출기들로부터 수신된 신호들을 기초로 하여 센싱 네트워크에 가해진 압력의 양을 결정하도록 구성된다.
또 다른 관점에 있어서, 압력을 센싱하기 위한 방법은 플렉서블 재료에 배치된 광 경로들의 어레이로부터 형성된 센싱 네트워크를 이용한다. 광 경로들 각각은 그 제1 단부에서의 입력단 및 그 제2 단부에서의 출력단을 가진다. 광 신호들은 광 경로들 각각의 안으로 겨냥된다. 광 신호들 각각은 제1 미리 결정된 주파수 및 특성을 가진다. 광 신호는 광 경로들 각각의 출력단에서 수신되고, 연계된 광 경로의 출력단에서, 각각의 수신된 광 신호의 크기에 상응하는 출력 신호들이 제2 미리 결정된 주파수로 생성된다. 출력 신호들은 센싱 네트워크에 가해진 압력의 양을 결정하도록 처리된다.
상술한 특징들, 기능들, 및 이점들은 다양한 실시예들에서 독립적으로 달성되거나, 또 다른 실시예들에서 결합될 수 있으며, 이들의 추가적인 세부사항들은 이하의 설명 및 도면들을 참조하여 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 관점에 따른 박막 광센싱 네트워크의 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 관점에 따른 박막 광센싱 네트워크의 제2 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 관점에 따른 박막 광센싱 네트워크의 제3 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 관점에 따른 박막 광센싱 네트워크의 제4 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 박막 광센싱 네트워크와 함께 이용하기 위한 광학적 광원(optical light source) 및 입력 광학계(input optics)를 도시하는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 박막 광센싱 네트워크와 함께 이용하기 위한 출력 광학계(output optics) 및 검출기(detector)를 도시하는 블록도이다.
이하의 상세한 설명은 예로서 제공되는 것이며 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 첨부도면을 참조함으로써 가장 잘 이해될 것이다.
본 명세서에서, 동일한 참조 번호는 도면들 전체에 걸쳐서 동일한 엘리먼트(element)들을 지칭하는 것이며, 도면들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들을 도시한다.
이제, 도 1을 참조하면, 박막 광센싱 네트워크(thin-film optical sensing network)(100)의 제1 실시예가 도시되며, 이것은 적절한 플라스틱(plastic)과 같은 박형 플렉서블 변형가능 재료(thin flexible deformable material)에 어레이로(in an array) 배치되거나 형성된 다수의 곧은(straight) 광 경로(optical pathway)들(103, 113, 123, 133)로 이루어진다. 각각의 경로(103, 113, 123, 133)는 플라스틱 재료에 형성된 도파관(waveguide) 또는 등가물(equivalent)이거나, 플라스틱 재료 내에 배치된 개별(separate) 광섬유들(optical fibers)일 수 있다. 각각의 광 경로(103, 113, 123, 133)는 연계된 광 경로(103, 113, 123, 133)의 제1 단부(first end)에서 입력 광학계(102, 112, 122, 132)를 통하여 연계된(associated) 각각의 광원(light source)(S1 101, S2 111, S3 121, S4 131)에 연결된다(coupled). 게다가, 각각의 광 경로(103, 113, 123, 133)는 연계된 광 경로(103, 113, 123, 133)의 제2 단부(second end)에서 연계된 각각의 출력 광학계(104, 114, 124, 134)를 통하여 연계된 각각의 검출기(D1 105, D2 115, D3 125, D4 135)에 연결된다. 각각의 광 경로(103, 113, 123, 133)는 광학 스트레인 게이지(optical strain gauge)로서 기능하며, 박막 광센싱 네트워크(100)가 압력 응력(pressure stresses)을 받을 때, 검출기들(D1 105, D2 115, D3 125, D4 135) 중의 하나 이상에 의해 수신된 신호들은 이러한 압력 응력을 반영할 것이다. 도 1에 도시된 실시예는 여기서 도시된 실시예들 모두에 대해 4개의 평행한 광 경로들(103, 113, 123, 133)을 도시하지만, 포함된 광 경로들의 수 및 각각의 광 경로의 레이아웃(layout)은 원하는 센싱 네트워크의 사이즈 및 분해능(resolution)에 따라서 달라질 수 있다.
동작시(in operation), 각각의 광원(S1 101, S2 111, S3 121, S4 131)은, 연계된 각각의 광 경로(103, 113, 123, 133)를 통해서 궁극적으로는 연계된 각각의 검출기(D1 105, D2 115, D3 125, D4 135)까지 가는 미리 결정된(predetermined) 광 신호(light signal)를 제공한다. 이후, 각각의 검출기들(D1 105, D2 115, D3 125, D4 135)의 각각의 출력들은 박막 광센싱 네트워크(100)에 가해지는 임의의 압력의 양(amount)과 위치를 결정하기 위하여 적절한 처리(processing) 및 분석(도 6과 관련하여 이하에서 더욱 상세하게 설명됨)을 위한 프로세서(108)(도 1에서 도시되지 않음)에 제공된다. 도 1에 도시된 박막 광센싱 네트워크(100)는 스트레인-게이지 기술(strain-gauge technology)에 기반한 종래의 촉각 센서들보다 현저하게 더 민감하며(sensitive), 현저하게 더 컴팩트(compact)하다.
이제, 도 2를 참조하면, 박막 광센싱 네트워크(200)의 제2 실시예가 도시되며, 이것은 도 1 실시예에서와 같이, 적절한 플라스틱과 같은 박형 플렉서블 변형가능 재료에 어레이로 배치되거나 형성된 다수의 굽은(curved) 광 경로들(203, 213, 223, 233)로 이루어지고, 플라스틱 재료에 형성된 개별 도파관 또는 등가물이거나, 플라스틱 재료 내에 배치된 개별 광섬유들일 수 있다. 각각의 광 경로(203, 213, 223, 233)는 연계된 광 경로(203, 213, 223, 233)의 제1 단부에서 입력 광학계(202, 212, 222, 232)를 통하여 연계된 각각의 광원(S1 201, S2 211, S3 221, S4 231)에 연결된다. 게다가, 각각의 광 경로(203, 213, 223, 233)는 연계된 광 경로(203, 213, 223, 233)의 제2 단부에서 연계된 각각의 출력 광학계(204, 214, 224, 234)를 통하여 연계된 각각의 검출기(D1 205, D2 215, D3 225, D4 235)에 연결된다. 각각의 광 경로(203, 213, 223, 233)는 광학 스트레인 게이지로서 기능하며, 박막 광센싱 네트워크(200)가 압력 응력을 받을 때, 검출기들(D1 205, D2 215, D3 225, D4 235) 중의 하나 이상에 의해 수신된 신호들은 이러한 압력 응력을 반영할 것이다.
동작시, 각각의 광원(S1 201, S2 211, S3 221, S4 231)은, 연계된 각각의 광 경로(203, 213, 223, 233)를 통해서 궁극적으로는 연계된 각각의 검출기(D1 205, D2 215, D3 225, D4 235)까지 가는 미리 결정된 광 신호를 제공한다. 도 1 실시예에서와 같이, 이후, 각각의 검출기들(D1 205, D2 215, D3 225, D4 235)의 각각의 출력들은 박막 광센싱 네트워크(200)에 가해지는 임의의 압력의 양(amount)과 위치를 결정하기 위하여 적절한 처리 및 분석을 위한 프로세서에 제공된다.
이제, 도 3을 참조하면, 박막 광센싱 네트워크(300)의 제3 실시예가 도시되며, 이것은 적절한 플라스틱과 같은 박형 플렉서블 변형가능 재료에 어레이로 배치되거나 형성된 다수의 광 경로들(303, 313, 323, 333, 343, 353, 363, 373)로 이루어지고, 플라스틱 재료에 형성된 개별 도파관들 또는 등가물이거나, 플라스틱 재료 내에 배치된 개별 광섬유들일 수 있다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 광 경로들(303, 313, 323, 333)은 제1 방향으로 배치되고, 광 경로들(343, 353, 363, 373)은 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 배치된다. 그래서, 광 경로들(303, 313, 323, 333, 343, 353, 363, 373)은 2차원 데카르트 그리드(Cartesian grid)를 형성한다. 각각의 광 경로(303, 313, 323, 333, 343, 353, 363, 373)는 상술한 도 1에 도시된 바와 같이 곧을 수도 있고, 상술한 도 2에 도시된 바와 같이 굽어 있을 수도 있다. 각각의 광 경로(303, 313, 323, 333, 343, 353, 363, 373)는 연계된 광 경로(303, 313, 323, 333, 343, 353, 363, 373)의 제1 단부에서 입력 광학계(도 3에서 도시되지 않음)를 통하여 연계된 각각의 광원(S1 301, S2 311, S3 321, S4 331, S5 341, S6 351, S7 361, S8 371)에 연결된다. 게다가, 각각의 광 경로(303, 313, 323, 333, 343, 353, 363, 373)는 연계된 광 경로(303, 313, 323, 333, 343, 353, 363, 373)의 제2 단부에서 연계된 각각의 출력 광학계(도 3에서 도시되지 않음)를 통하여 연계된 각각의 검출기(D1 305, D2 315, D3 325, D4 335, D5 345, D6 355, D7 365, D8 375)에 연결된다. 각각의 광 경로(303, 313, 323, 333, 343, 353, 363, 373)는 광학 스트레인 게이지로서 기능하며, 박막 광센싱 네트워크(300)가 압력 응력을 받을 때, 검출기들(D1 305, D2 315, D3 325, D4 335, D5 345, D6 355, D7 365, D8 375) 중의 하나 이상에 의해 수신된 신호들은 이러한 압력 응력을 반영할 것이다. 도트 포인트(dotted point)들(예컨대, 포인트들 380, 381, 382)은 이러한 포인트들(도 3에서 명확성을 위해 모든 포인트에 대한 참조번호가 포함되지는 않음)에서 광 경로들이 상호연결된다(interconnected)는 것을 보이기 위하여 포함되는데, 이러한 포인트들은 하나의 광 경로로부터의 광이 다른 인접한 광 경로로 보내지는(directed) 것을 가능하게 해서 플라스틱 재료에서 야기된 응력(stress) 또는 스트레인(strain)에 대한 더욱 양호한 감도(sensitivity)를 가능하게 한다.
동작시, 각각의 광원(S1 301, S2 311, S3 321, S4 331, S5 341, S6 351, S7 361, S8 371)은, 연계된 각각의 광 경로(303, 313, 323, 333, 343, 353, 363, 373)를 통해서 궁극적으로는 연계된 각각의 검출기(D1 305, D2 315, D3 325, D4 335, D5 345, D6 355, D7 365, D8 375)까지 가는 미리 결정된 광 신호를 제공한다. 이후, 각각의 검출기들(D1 305, D2 315, D3 325, D4 335, D5 345, D6 355, D7 365, D8 375)의 각각의 출력들은 박막 광센싱 네트워크(300)에 가해지는 임의의 압력의 양(amount)과 위치를 결정하기 위하여 적절한 처리 및 분석(도 6과 관련하여 이하에서 더욱 상세하게 설명됨)을 위한 프로세서에 제공된다.
이제, 도 4를 참조하면, 박막 광센싱 네트워크(400)의 제4 실시예가 도시되며, 이것은 적절한 플라스틱과 같은 박형 플렉서블 변형가능 재료에 어레이로 배치되거나 형성된 다수의 광 경로들(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)로 이루어지고, 플라스틱 재료에 형성된 개별 도파관들 또는 등가물이거나, 플라스틱 재료 내에 배치된 개별 광섬유들일 수 있다. 이 실시예는 광 경로들(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)이 교차점들에서 상호연결되지 않는다는 점을 제외하고는 도 3 실시예와 유사하며, 그래서, 광(light)은 광 경로들(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473) 중의 하나로부터 광 경로들(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473) 중의 다른 것으로 방향이 전환되지(diverted) 않는다. 도 3 실시예에서와 같이, 광 경로들(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)은 2차원 데카르트 그리드를 형성한다. 각각의 광 경로(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)는 상술한 도 1에 도시된 바와 같이 곧을 수도 있고, 상술한 도 2에 도시된 바와 같이 굽어 있을 수도 있다. 각각의 광 경로(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)는 연계된 광 경로(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)의 제1 단부에서 입력 광학계(도 4에서 도시되지 않음)를 통하여 연계된 각각의 광원(S1 401, S2 411, S3 421, S4 431, S5 441, S6 451, S7 461, S8 471)에 연결된다. 게다가, 각각의 광 경로(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)는 연계된 광 경로(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)의 제2 단부에서 연계된 각각의 출력 광학계(도 4에서 도시되지 않음)를 통하여 연계된 각각의 검출기(D1 405, D2 415, D3 425, D4 435, D5 445, D6 455, D7 465, D8 475)에 연결된다. 각각의 광 경로(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)는 광학 스트레인 게이지로서 기능하며, 박막 광센싱 네트워크(400)가 압력 응력을 받을 때, 검출기들(D1 405, D2 415, D3 425, D4 435, D5 445, D6 455, D7 465, D8 475) 중의 하나 이상에 의해 수신된 신호들은 이러한 압력 응력을 반영할 것이다.
동작시, 각각의 광원(S1 401, S2 411, S3 421, S4 431, S5 441, S6 451, S7 461, S8 471)은, 연계된 각각의 광 경로(403, 413, 423, 433, 443, 453, 463, 473)를 통해서 궁극적으로는 연계된 각각의 검출기(D1 405, D2 415, D3 425, D4 435, D5 445, D6 455, D7 465, D8 475)까지 가는 미리 결정된 광 신호를 제공한다. 이후, 각각의 검출기들(D1 405, D2 415, D3 425, D4 435, D5 445, D6 455, D7 465, D8 475)의 각각의 출력들은 박막 광센싱 네트워크(400)에 가해지는 임의의 압력의 양(amount)과 위치를 결정하기 위하여 적절한 처리 및 분석(도 6과 관련하여 이하에서 더욱 상세하게 설명됨)을 위한 프로세서에 제공된다.
이제, 도 5를 참조하면, 도 1 내지 4에서 도시된 실시예들에서의 각각의 광 경로에 연결된 광원 및 입력 광학계가 더욱 상세하게 도시된다. 특히, 레이저 광원(laser light source)(503)은 전원(power source)에 연결된 전기적 입력(electrical input)(501) 및 제어 입력(control input)(502)을 포함한다. 제어 입력(502)은 도 6에 도시된 프로세서(608)와 같은 프로세서에 연결되거나 별개의 제어 프로세서(separate control processor)(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 레이저 광원(503)은 다이오드 레이저(diode laser) 또는 솔리드 스테이트 레이저(solid state laser)일 수 있다. 레이저 광원(503)의 출력은 입력 광학계(508)를 통과해서 광 경로(509)상으로 겨냥된다. 입력 광학계는 바람직하게는, 편광자(polarizer)(504), 편광 회전자(polarization rotator)(505), 파장 선택기(wavelength selector)(506), 및 광 경로 주입 광학계(optical pathway injection optics)(507)를 포함한다. 편광자(504)는 솔리드 스테이트 디바이스(solid state device)이거나 막-기반인(film-based) 것일 수 있다. 편광 회전자(505)는 옵션이고(optional), 선택한 각도(angle of choice)만큼 레이저 광원(503)/편광자(504)로부터의 선형으로 편광된 광빔(linearly polarized light beam)의 편광축을 회전시킨다. 파장 선택기(506)는 레이저 광원(503)으로부터의 광 중에서 원하는 파장만을 통과시키기 위하여 노치 필터(notch filter)로서 기능한다. 광 경로 주입 광학계(507)는 레이저 광원(503)으로부터의 광의 빔을 광 경로(509)상으로 집중시키는(focus) 렌즈(lens)들이다. 몇몇 경우들에 있어서, 후술하는 바와 같이, 두 개의 개별 광원들은 각각의 광 경로를 활성화시키는(excite) 데에 이용될 수 있다. 이러한 경우들에 있어서, 각각의 광원의 출력을 (그 출력이 출력 광학계를 통과해서 지나간 후에) 광섬유상으로 결합시키기 위하여 광 커플러(optical coupler)가 이용될 수 있다.
이제, 도 6을 참조하면, 도 1 내지 4에서 도시된 박막 광센싱 네트워크의 각각의 실시예들에 대해 가해진 압력을 기초로 하여 출력 신호를 생성하기 위해 이용되는 프로세서와 함께, 도 1 내지 4에서 도시된 실시예들에서의 각각의 광 경로에 연결된 출력 광학계 및 광 검출기가 더욱 상세하게 도시된다. 특히, 캡쳐 광학계(capture optics)(602), 파장 선택기(603), 및 편광 선택기(604)로 이루어진 출력 광학계(607)에 연결된 광 경로(601)가 도시되고, 출력 광학계(607)는 광 검출기(light detector)(605)에 연결되고, 광 검출기(605)는 링크(link)(606)를 통해서 프로세서(processor)(608)에 연결된 출력단(output)을 갖는다. 캡쳐 광학계(602)는 렌즈들인데, 이 렌즈들은 광 경로(601)로부터의 광(light)을 모아서(collect), 출력 광학계(607)의 나머지 부분들을 통과하여 검출기(605)를 향해 이 광(light)을 겨냥한다(direct). 파장 선택기(603)는 광 경로(601)로부터 수신된 광에서 관심 파장(wavelength of interest)만을 통과시키도록 선택된다. 편광 선택기(604)는 적절한 편광 레벨이 검출기(605)에 제공되는 것을 보장한다. 검출기(605)는 수신된 광의 양(amount)에 비례하여 링크(606)상에 전기적 출력 신호를 생성하는 전형적인 광 검출기이다. 프로세서(608)는 박막 광센싱 네트워크 내의 각각의 검출기(605)로부터 전기적 신호들을 수신하고(도 6에서는 하나의 검출기(605)만이 도시되었지만, 본 명세서에서 공개되는 박막 광센싱 네트워크의 실시예들 모두는 복수의 검출기들을 포함하고, 각각은 처리(processing)를 위한 프로세서에 연결된다), 그 네트워크에 가해진 압력의 양(amount)에 비례하여 출력 신호를 생성한다. 게다가, 프로세서(608)는 또한, 박막 광센싱 네트워크 내에서 이러한 압력이 가해지는 곳을 2차원 평면에 나타내는 별개의 신호를 생성할 수 있다.
박막 광센싱 네트워크의 본 발명의 실시예들 중의 임의의 것에 압력이 가해질 때, 야기된 압력(induced pressure)은 내장된 광 경로(embedded optical pathway)들의 마이크로스코픽 비선형성(microscopic nonlinearities)의 국소 변화(localized changes)를 초래한다. 특히, 광 경로들 내에 응력을 야기함으로써, 이러한 광 경로들을 형성하는 재료는 평형 상태(equilibrium state)로부터 벗어나서, 국부 비선형성(local nonlinearities)을 증가시킨다. 본 명세서에서 공개되는 압력 센싱 시스템(pressure sensing system)들은 광 경로들을 형성하는 재료들의 비선형 광특성(non-linear optical properties)에 변화를 초래하는 이러한 변화를 이용한다. 특히, 특정한 특성을 갖는 광 신호를 각각의 광 경로에 인가하고(applying), 반응하는 (하지만, 비선형인) 특성(responsive (but non-linear) characteristic)을 모니터링함으로써, 본 발명의 시스템들은 종래의 선형 시스템(linear system)들보다 더 높은 신호-대-잡음 반응(signal-to-noise response)을 제공한다.
단일한 광 신호가 각각의 광 경로에 인가되는 경우에, 이러한 광 신호는 미리 결정된(predetermined) 파장 및 편광을 가질 것이다. 두 개의 광 신호들이 각각의 광 경로에 인가되는 경우에, 광 신호들 각각은 미리 결정된 파장 및 편광을 가질 것이다. 광 경로들을 형성하는 재료들의 비선형 광특성을 이용하기 위하여, 양쪽 경우들(단일한 광 신호 및 두 개의 광 신호들)에 있어서의 각각의 광 경로의 출력 단부(output end)에서 모니터링되는 반응 신호(responsive signal)는, 압력이 광 경로에 가해짐에 따라 변하는 크기(magnitude)를 갖는 상이한 미리 결정된 파장 및 편광을 가질 것이다. 그래서, 생성된 출력 신호들은 특정한 파장에서 수신된 신호의 크기의 변화를 기초로 하거나 및/또는 그 파장에서의 그러한 신호의 편광의 변화를 기초로 할 수 있다. 단일한 광 신호가 각각의 광 경로에 인가되는 경우에, 각각의 광 경로의 출력단에서 모니터링되는 미리 결정된 파장 및/또는 편광은, 예컨대, 제2차 고조파 발생(second harmonic generation)(출력은 입력 파장의 두 배의 파장을 가질 것임) 및 라만 산란(Raman Scattering)(출력은 라만 스톡스 또는 안티-스톡스 피크들(Raman Stokes or Anti-Stokes peaks)을 기초로 하여 선택됨)을 포함하는 다수의 상이한 경우들을 기초로 하여 선택될 수 있다. 두 개의 광 신호들이 각각의 광 경로에 인가되는 경우에, 각각의 광 경로의 출력단에서 모니터링되는 미리 결정된 파장 및/또는 편광은, 예컨대, 합-주파수 생성(sum-frequency generation)(두 개의 입력 파장들의 합의 출력 파장), 차-주파수 생성(difference-frequency generation)(두 개의 입력 파장들의 차의 출력 파장), 및 시뮬레이션된 라만 산란(simulated Raman Scattering)(다른 입력 파장들보다 작은 입력 파장들의 두 배의 출력 파장)을 기초로 하여 선택될 수 있다.
플라스틱과 같은 변형가능한 재료(deformable material)에 형성된 광 경로들 또는 이러한 변형가능한 재료 내에 배치된 광섬유들을 이용함으로써, 본 발명에 따른 박막 센싱 네트워크들은 종래의 전기-기계 압력 센서들에서의 영구적 변형(permanent deformation)으로 인해 발생하는 다양한 문제들을 방지한다.
동작시, 압력이 광 경로들의 어레이에서의 영역 내의 광 경로에 가해지거나 광 경로들의 어레이에서의 영역에 가해질 때, 광 경로들 각각은 이를 통해 제2 단부에 전달되는(transmitted) 광의 크기의 변동을 초래한다. 프로세서는, 적어도, 압력이 가해진 하나 이상의 광 경로들에 연결된 하나 이상의 광 검출기들로부터의 출력 신호들의 변화(예컨대, 제2 미리 결정된 주파수에서의 광의 크기의 변화)를 기초로 하여 광 경로들의 어레이의 영역에 가해진 압력의 양(amount)을 결정한다.
게다가, 본 발명은 이하의 항목(clause)들에 따른 실시예들을 포함한다:
항목 1. 박막 플렉서블 촉각 센서(thin-film flexible tactile sensor)로서, 상기 박막 플렉서블 촉각 센서는:
센싱 네트워크(sensing network);
복수의 광원(light source)들;
복수의 광 검출기(light detector)들; 및
프로세서(processor);를 포함하고,
상기 센싱 네트워크는 플렉서블 재료(flexible material)에 배치된 광 경로(optical pathway)들의 어레이(array)로부터 형성되고, 상기 광 경로들 각각은 광 경로의 제1 단부(first end)에서 입력단(input)을 가지며 광 경로의 제2 단부(second end)에서 출력단(output)을 가지고,
상기 복수의 광원들 각각은 상기 광 경로들 각각을 위한 것이고, 상기 복수의 광원들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 입력단에 연결되고, 상기 복수의 광원들 각각은 제1 미리 결정된 주파수 및 특성(predetermined frequency and characteristic)을 갖는 광 신호(light signal)를 상기 연계된 광 경로 안으로 겨냥하고(direct),
상기 복수의 광 검출기들 각각은 상기 광 경로들 각각을 위한 것이고, 상기 복수의 광 검출기들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 출력단에 연결되고, 상기 복수의 광 검출기들 각각은 상기 연계된 광 경로로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 상기 광 신호의 크기(magnitude)에 상응하는 출력 신호를 제2 미리 결정된 주파수로 생성하고,
상기 프로세서는 상기 복수의 광 검출기들 각각으로부터 출력 신호들을 수신하도록 연결되고, 상기 복수의 광 검출기들로부터 수신된 상기 신호들을 기초로 하여 상기 센싱 네트워크에 가해진 압력의 양(amount)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 2. 항목 1에 있어서,
상기 프로세서는 상기 복수의 광 검출기들로부터 수신된 상기 신호들을 기초로 하여 상기 센싱 네트워크에 가해진 상기 양(amount)의 압력의, 상기 촉각 센서 내의 위치(location)를 결정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 3. 항목 1에 있어서,
상기 복수의 광원들 각각과 상기 연계된 광 경로의 입력단 사이에 연결된 입력 광학계(input optics)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 4. 항목 3에 있어서,
상기 입력 광학계는 편광자(polarizer), 편광 회전자(polarization rotator), 및 파장 선택기(wavelength selector) 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 5. 항목 1에 있어서,
상기 복수의 광 검출기들 각각과 상기 연계된 광 경로의 출력단 사이에 연결된 출력 광학계(output optics)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 6. 항목 5에 있어서,
상기 출력 광학계는 파장 선택기 및 편광 선택기(polarization selector) 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 7. 항목 1에 있어서,
압력이 상기 어레이에서의 영역(region) 내의 광 경로에 가해질 때, 광 경로들 각각은 광 경로를 통해 상기 제2 단부에 전달되는(transmitted) 광의 크기(magnitude)의 변동(variations)을 초래하고,
상기 프로세서는, 적어도, 압력이 가해진 하나 이상의 광 경로들에 연결된 하나 이상의 광 검출기들로부터의 상기 출력 신호들의 변화(changes)를 기초로 하여 광 경로들의 상기 어레이의 상기 영역에 가해진 압력의 상기 양(amount)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 8. 항목 1에 있어서,
압력이 광 경로들의 상기 어레이의 영역에 가해질 때, 광 경로들 각각은 광 경로를 통해 상기 제2 단부에 전달되는 광의 크기의 변동을 초래하고,
상기 프로세서는, 적어도, 압력이 가해진 하나 이상의 광 경로들에 연결된 하나 이상의 광 검출기들로부터의 상기 출력 신호들의 변화를 기초로 하여 광 경로들의 상기 어레이의 상기 영역에 가해진 압력의 상기 양(amount)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 9. 항목 1에 있어서,
압력이 상기 어레이에서의 영역 내의 광 경로에 가해질 때, 광 경로들 각각은 광 경로를 통해 상기 제2 단부에 전달되는 광의 크기의 변동을 초래하고,
상기 프로세서는, 적어도, 압력이 가해진 하나 이상의 광 경로들의 상기 제2 단부에 전달된 상기 제2 미리 결정된 주파수의, 광의 크기의 변화를 반영하는, 하나 이상의 광 검출기들로부터의 상기 출력 신호들의 변화를 기초로 하여 광 경로들의 상기 어레이의 상기 영역에 가해진 압력의 상기 양(amount)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 10. 항목 1에 있어서,
상기 제2 미리 결정된 주파수는 상기 제1 미리 결정된 주파수의 두 배인 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 11. 항목 1에 있어서,
상기 제2 미리 결정된 주파수는 상기 제1 미리 결정된 주파수의 라만 스톡스 아웃풋(Raman Stokes Outputs) 또는 라만 안티-스톡스 아웃풋(Raman Anti-Stokes Outputs)에 상응하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 12. 항목 1에 있어서,
복수의 제2 광원들을 더 포함하고,
상기 복수의 제2 광원들 각각은 상기 광 경로들 각각을 위한 것이고, 상기 복수의 제2 광원들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 상기 입력단에 연결되고, 상기 복수의 제2 광원들 각각은 제3 미리 결정된 주파수 및 특성을 갖는 광 신호를 상기 연계된 광 경로 안으로 겨냥하고,
상기 제2 미리 결정된 주파수는 상기 제1 미리 결정된 주파수와 상기 제3 미리 결정된 주파수의 함수(function)를 기초로 하여 결정되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 13. 항목 12에 있어서,
상기 함수는 합-주파수 함수(sum-frequency function)에 해당하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 14. 항목 12에 있어서,
상기 함수는 차-주파수 함수(difference-frequency function)에 해당하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 15. 항목 12에 있어서,
상기 함수는 시뮬레이션된 라만 산란 함수(simulated Raman Scattering function)에 해당하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 16. 항목 1에 있어서,
상기 광 경로들은 2차원 데카르트 그리드(Cartesian grid)를 형성하고,
상기 광 경로들은 상기 2차원 데카르트 그리드 내의 각각의 교차점(crossing point)에서 연결되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 17. 항목 1에 있어서,
상기 광 경로들 각각은 상기 플렉서블 재료 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 18. 항목 1에 있어서,
상기 광 경로들은 상기 플렉서블 재료 내에 배치된 개별(separate) 광섬유인 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 19. 박막 플렉서블 촉각 센서로서, 상기 박막 플렉서블 촉각 센서는:
센싱 네트워크;
하나 이상의 광원들;
하나 이상의 광 검출기들; 및
프로세서;를 포함하고,
상기 센싱 네트워크는 플렉서블 재료에 배치된 하나 이상의 광 경로들의 어레이로부터 형성되고, 상기 광 경로들 각각은 광 경로의 제1 단부에서 입력단을 가지며 광 경로의 제2 단부에서 출력단을 가지고,
상기 하나 이상의 광원들 각각은 상기 광 경로들 각각을 위한 것이고, 상기 하나 이상의 광원들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 입력단에 연결되고, 상기 하나 이상의 광원들 각각은 제1 미리 결정된 주파수 및 특성을 갖는 광 신호를 상기 연계된 광 경로 안으로 겨냥하고,
상기 하나 이상의 광 검출기들 각각은 상기 광 경로들 각각을 위한 것이고, 상기 하나 이상의 광 검출기들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 출력단에 연결되고, 상기 하나 이상의 광 검출기들 각각은 상기 연계된 광 경로로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 상기 광 신호의 크기에 상응하는 출력 신호를 제2 미리 결정된 주파수로 생성하고,
상기 프로세서는 상기 하나 이상의 광 검출기들 각각으로부터 출력 신호들을 수신하도록 연결되고, 상기 하나 이상의 광 검출기들로부터 수신된 상기 신호들을 기초로 하여 상기 센싱 네트워크에 가해진 압력의 양(amount)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 20. 항목 19에 있어서,
상기 프로세서는 상기 하나 이상의 광 검출기들로부터 수신된 상기 신호들을 기초로 하여 상기 센싱 네트워크에 가해진 상기 양(amount)의 압력의, 상기 촉각 센서 내의 위치를 결정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 21. 항목 19에 있어서,
압력이 상기 어레이에서의 영역 내의 광 경로에 가해질 때, 광 경로들 각각은 광 경로를 통해 상기 제2 단부에 전달되는 광의 크기의 변동을 초래하고,
상기 프로세서는, 적어도, 압력이 가해진 하나 이상의 광 경로들의 상기 제2 단부에 전달된 상기 제2 미리 결정된 주파수의, 광의 크기의 변화를 반영하는, 하나 이상의 광 검출기들로부터의 상기 출력 신호들의 변화를 기초로 하여 광 경로들의 상기 어레이의 상기 영역에 가해진 압력의 상기 양(amount)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
항목 22. 플렉서블 재료 내에 배치된 광 경로들의 어레이로부터 형성된 센싱 네트워크를 이용해서 압력을 센싱하기 위한 방법으로서,
상기 광 경로들 각각은 광 경로의 제1 단부에서 입력단을 가지며 광 경로의 제2 단부에서 출력단을 가지고,
상기 방법은:
복수의 광원들로부터의 광 신호들을 상기 광 경로들 각각의 안으로 겨냥하는 단계로서, 상기 광 신호들 각각은 제1 미리 결정된 주파수 및 특성을 갖는 단계;
상기 광 경로들 각각의 출력단에서 수행하는 단계로서,
복수의 광 검출기들에서 광 신호를 수신하고, 수신된 상기 광 신호의 크기에 상응하는 출력 신호를 제2 미리 결정된 주파수로 생성하는 것을
연계된 광 경로의 출력단에서 수행하는 단계; 및
상기 센싱 네트워크에 가해진 압력의 양(amount)을 결정하도록 상기 출력 신호를 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
항목 23. 항목 22에 있어서,
상기 센싱 네트워크에 가해진 상기 양의 압력의, 상기 센싱 네트워크 내의 위치를 결정하도록 상기 출력 신호를 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
본 발명은 바람직한 실시예들 및 그 다양한 관점들을 참조하여 구체적으로 도시되고 기술되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경들 및 변형들이 만들어질 수 있다는 점이 통상의 기술자에 의해서 이해될 것이다. 첨부된 청구항들은 본 명세서에서 기술된 실시예들, 상술한 대안들, 및 그에 대한 모든 등가물들을 포함하는 것으로 해석되도록 의도된 것이다.

Claims (14)

  1. 박막 플렉서블 촉각 센서(thin-film flexible tactile sensor)로서, 상기 박막 플렉서블 촉각 센서는:
    센싱 네트워크(sensing network)(100);
    복수의 광원(light source)들(101, 201, 301, 111, 211, 311, 121, 221, 321, 131, 231, 331);
    복수의 광 검출기(light detector)들(105, 205, 305, 115, 215, 315, 125, 225, 325, 135, 235, 335);
    입력 광학계(input optics)(102, 202, 112, 212, 122, 222, 132, 232); 및
    프로세서(processor);를 포함하고,
    상기 센싱 네트워크(100)는 플렉서블 재료(flexible material)에 배치된 광 경로(optical pathway)들(103, 203, 303, 113, 213, 313, 123, 223, 323, 133, 233, 333)의 어레이(array)로부터 형성되고, 상기 광 경로들 각각은 광 경로의 제1 단부(first end)에서 입력단(input)을 가지며 광 경로의 제2 단부(second end)에서 출력단(output)을 가지고,
    상기 복수의 광원들 각각은 상기 광 경로들(103, 203, 303, 113, 213, 313, 123, 223, 323, 133, 233, 333) 각각을 위한 것이고, 상기 복수의 광원들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 입력단에 연결되고, 상기 복수의 광원들 각각은 광 신호(light signal)를 상기 연계된 광 경로 안으로 겨냥하고(direct), 상기 광 신호는 제1 미리 결정된 주파수, 미리 결정된 파장 및 편광을 갖고,
    상기 복수의 광 검출기들 각각은 상기 광 경로들(103, 203, 303, 113, 213, 313, 123, 223, 323, 133, 233, 333) 각각을 위한 것이고, 상기 복수의 광 검출기들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 출력단에 연결되고, 상기 복수의 광 검출기들 각각은 상기 연계된 광 경로로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 상기 광 신호의 크기(magnitude)에 상응하는 출력 신호를 제2 미리 결정된 주파수로 생성하고,
    상기 입력 광학계(102, 202, 112, 212, 122, 222, 132, 232)는 상기 복수의 광원들 각각과 상기 연계된 광 경로의 입력단 사이에 연결되고, 상기 입력 광학계는 편광자(polarizer), 편광 회전자(polarization rotator), 및 파장 선택기(wavelength selector)를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 복수의 광 검출기들 각각으로부터 출력 신호들을 수신하도록 연결되고, 상기 복수의 광 검출기들로부터 수신된 상기 출력 신호들을 기초로 하여 상기 센싱 네트워크에 가해진 압력의 양(amount)을 결정하도록 구성되고,
    압력이 상기 어레이에서의 영역 내의 광 경로에 가해질 때, 광 경로들(103, 203, 303, 113, 213, 313, 123, 223, 323, 133, 233, 333) 각각은 광 경로를 통해 상기 제2 단부에 전달되는(transmitted) 광의 크기(magnitude)의 변동(variations)을 초래하고, 상기 프로세서는, 적어도 압력이 가해진 하나 이상의 광 경로들에 연결된 하나 이상의 광 검출기들로부터의 상기 출력 신호들의 변화(changes)를 기초로 하여 광 경로들의 상기 어레이의 상기 영역에 가해진 압력의 상기 양(amount)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 복수의 광 검출기들로부터 수신된 상기 출력 신호들을 기초로 하여 상기 센싱 네트워크에 가해진 상기 양(amount)의 압력의, 상기 촉각 센서 내의 위치(location)를 결정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 광 검출기들 각각과 상기 연계된 광 경로의 출력단 사이에 연결된 출력 광학계(output optics)(104, 204, 114, 214, 124, 224, 134, 234)를 더 포함하고,
    상기 출력 광학계는 파장 선택기 및 편광 선택기(polarization selector) 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    압력이 광 경로들의 상기 어레이의 영역에 가해질 때, 광 경로들 각각은 광 경로를 통해 상기 제2 단부에 전달되는 광의 크기의 변동을 초래하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는, 적어도, 압력이 가해진 하나 이상의 광 경로들의 상기 제2 단부에 전달된 상기 제2 미리 결정된 주파수의, 광의 크기의 변화를 반영하는, 하나 이상의 광 검출기들로부터의 상기 출력 신호들의 변화를 기초로 하여 광 경로들의 상기 어레이의 상기 영역에 가해진 압력의 상기 양(amount)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 미리 결정된 주파수는 상기 제1 미리 결정된 주파수의 두 배인 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 미리 결정된 주파수는 상기 제1 미리 결정된 주파수의 라만 스톡스 아웃풋(Raman Stokes Outputs) 또는 라만 안티-스톡스 아웃풋(Raman Anti-Stokes Outputs)에 상응하는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
  11. 청구항 1에 있어서,
    복수의 제2 광원들을 더 포함하고,
    상기 복수의 제2 광원들 각각은 상기 광 경로들 각각을 위한 것이고, 상기 복수의 제2 광원들 각각은 각각의 연계된 광 경로의 상기 입력단에 연결되고, 상기 복수의 제2 광원들 각각은 제3 미리 결정된 주파수 및 특성을 갖는 광 신호를 상기 연계된 광 경로 안으로 겨냥하고,
    상기 제2 미리 결정된 주파수는 상기 제1 미리 결정된 주파수와 상기 제3 미리 결정된 주파수의 함수(function)를 기초로 하여 결정되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 경로들은 2차원 데카르트 그리드(Cartesian grid)를 형성하고,
    상기 광 경로들은 상기 2차원 데카르트 그리드 내의 각각의 교차점(crossing point)에서 연결되는 것을 특징으로 하는 박막 플렉서블 촉각 센서.
  13. 플렉서블 재료에 배치된 광 경로들(103, 203, 303, 113, 213, 313, 123, 223, 323, 133, 233, 333)의 어레이로부터 형성된 센싱 네트워크(100)를 이용해서 압력을 센싱하기 위한 방법으로서,
    상기 광 경로들 각각은 광 경로의 제1 단부에서 입력단을 가지며 광 경로의 제2 단부에서 출력단을 가지고,
    상기 방법은:
    복수의 광원들(101, 201, 301, 111, 211, 311, 121, 221, 321, 131, 231, 331)로부터의 광 신호들을 입력 광학계 (102, 202, 112, 212, 122, 222, 132, 232)를 통해 상기 광 경로들 각각의 안으로 겨냥하는 단계로서, 상기 광 신호들 각각은 제1 미리 결정된 주파수, 미리 결정된 파장 및 편광을 갖고, 상기 입력 광학계는 편광자(polarizer), 편광 회전자(polarization rotator), 및 파장 선택기(wavelength selector)를 포함하는, 단계;
    상기 광 경로들 각각의 출력단에서 수행하는 단계로서,
    복수의 광 검출기들(105, 205, 305, 115, 215, 315, 125, 225, 325, 135, 235, 335)에서 광 신호를 수신하고, 수신된 상기 광 신호의 크기에 상응하는 출력 신호를 제2 미리 결정된 주파수로 생성하는 것을
    연계된 광 경로의 출력단에서 수행하는 단계; 및
    상기 센싱 네트워크에 가해진 압력의 양(amount)을 결정하도록 상기 출력 신호를 처리하는 단계;를 포함하고,
    압력이 상기 어레이에서의 영역 내의 광 경로에 가해질 때, 광 경로들(103, 203, 303, 113, 213, 313, 123, 223, 323, 133, 233, 333) 각각은 광 경로를 통해 상기 제2 단부에 전달되는(transmitted) 광의 크기(magnitude)의 변동(variations)을 초래하고,
    상기 출력 신호를 처리하는 단계는, 적어도 상기 출력 신호들의 변화(changes)를 기초로 하여 광 경로들의 상기 어레이의 상기 영역에 가해진 압력의 상기 양(amount)을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    미리 결정된 양(amount)의 압력이 상기 센싱 네트워크에 가해진 상기 센싱 네트워크 내의 위치를 결정하도록 상기 출력 신호를 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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