KR20050096706A - 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로 - Google Patents

레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로에 관한 것으로서, 레이저 발사신호가 인가되면 기 설정된 최적의 레이저 출력조건에 의거하여 레이저 출력을 위한 시간지연 펄스폭을 결정하는 시간지연 펄스폭 결정부와, 상기 시간지연 펄스폭을 이용하여 최적의 조건에서 레이저를 출력하기 위한 레이저 출력 펄스를 결정하는 레이저 출력 펄스 결정부와, 상기 레이저가 발진하여 출력되는 순간에 상기 레이저를 검출하고 그 레이저를 전기적인 펄스 형태로 변환하여 출력하는 초기 레이저 검출부와, 상기 레이저 출력 펄스 결정부에서 결정된 레이저 출력 펄스 및 상기 초기 레이저 검출부에서 검출된 레이저 신호를 논리곱하여 출력하는 논리게이트부를 포함한다. 따라서 최적의 상태에서 출력되는 레이저만이 거리 계산에 이용되며 이로 인해 거리 계산 결과의 신뢰성을 향상시킨다는 효과가 있다. 또한 최적의 레이저만을 출력하므로 레이저 거리 측정기의 레이저 품질이 좋아지고, 에너지를 경제적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

Description

레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로{CIRCUIT FOR GENERATING HIGH-VOLTAGE PULSE OF INSTRUMENT FOR MEASURING DISTANCE USING LASER}
본 발명은 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로에 관한 것으로서, 특히, 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로에서 최적의 레이저 출력 조건을 만족하는 시간 범위 내에서 레이저를 출력하도록 하는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로에 관한 것이다.
레이저 거리 측정기란 소정 위치에서 방사된 레이저가 돌아오는 시간을 이용하여 상기 소정 위치로부터 대상물체까지의 거리를 측정한다. 이러한 레이저 거리 측정기는 최적의 레이저 출력 조건에서 레이저가 출력되어야만 효율이 좋은 레이저가 생성되고 입력에너지의 손실이 줄어든다는 특징이 있다.
따라서 종래에는 최초에 최적의 출력조건을 고려하여 회로를 설계한다. 즉, 종래에는 레이저 거리 측정기의 최초 설계시에 최적의 레이저 출력 조건을 고려하여 시간 지연을 하도록 한다.
도 1은 종래의 실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로에 대한 개략적인 회로도이다.
도 1을 참조하면 종래의 고전압 펄스 생성회로는 제1 멀티바이브레이터(multi-vibrator)(10), 제2 멀티바이브레이터(20) 및 초기 레이저 검출기(30)를 포함한다. 그 동작은 다음과 같다.
먼저 레이저 발사 신호(S1)가 인가되면 제1 멀티바이브레이터(10)는 47㎲ 펄스를 출력한다. 이 때 출력된 47㎲ 펄스는 매 레이저 발사시 마다 기억소자들의 초기화 신호(S2)로서 사용된다.
또한 제2 멀티바이브레이터(20)는 상기 47㎲ 펄스를 이용하여 25㎳ 펄스를 발생/출력한다. 이 때 출력된 25㎳ 펄스는 레이저 생성 근원인 고전압 에너지를 방전하는 레이저용 고전압 방전신호(S3)로서 사용된다.
한편 초기 레이저 검출기(30)는 레이저가 발진하여 출력되는 순간에 상기 레이저를 검출하고 그 레이저를 전기적인 펄스 형태로 변환하여 출력한다. 이 때 펄스 형태로 변환되어 출력된 레이저는 초기 레이저(S4)로 동작한다.
도 2는 종래의 실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로에서 발생되는 신호들에 대한 개략적인 타이밍도로서, 레이저 발사신호(S1)와, 기억소자들의 초기화 신호(S2)와, 레이저용 고전압 방전신호(S3)와, 초기 레이저(S 4)들 간의 타이밍 관계를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면 종래의 실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로는 초기 레이저(S4)가 출력되는 지점의 범위를 설정하지 않고 있음을 알 수 있다.
따라서 이와 같은 종래의 고전압 펄스 생성회로는 레이저 발사 신호가 인가된 후 레이저 발진기의 특성에 알맞은 레이저 발진 시간이 고려되지 않고 발진기의 특성에 따라 일정하지 않은 시간 지연 후 레이저 발진이 이루어지므로 최적의 레이저 출력 여부를 알 수 없다. 즉, 이와 같은 종래의 고전압 펄스 생성회로는 최적의 레이저가 출력되는 지점의 범위가 설정되어 있지 않으므로 레이저가 출력되어 초기 레이저가 입력되면 언제라도 그 초기 레이저를 거리계산에 이용한다. 따라서 최적의 레이저 품질을 보장할 수 없으며 에너지 측면에서 비경제적이다.
또한 관련 주변 부품들의 성능 저하 또는 기타 회로변경에 의하여 최적의 레이저 출력조건을 벗어나는 경우 사용자가 이를 확인하기 어려운 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 최적의 레이저가 출력되는 지점의 범위를 설정하고 그 범위 내에서만 최적의 레이저를 출력하는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 제2 목적은 레이저 거리 측정기의 레이저 품질이 좋아지고, 에너지를 경제적으로 사용할 수 있도록 하는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로를 제공함에 있다.
본 발명의 제3 목적은 주변 부품들의 성능저하나, 회로 변경에 의하여 최적의 레이저 출력 조건을 벗어나 출력되는 레이저를 거리 계산에 사용하지 않도록 하여 레이저 거리 측정기의 신뢰도를 향상시키는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로에 있어서, 레이저 발사신호가 인가되면 기 설정된 최적의 레이저 출력조건에 의거하여 레이저 출력을 위한 시간지연 펄스폭을 결정하는 시간지연 펄스폭 결정부와, 상기 시간지연 펄스폭을 이용하여 최적의 조건에서 레이저를 출력하기 위한 레이저 출력 펄스를 결정하는 레이저 출력 펄스 결정부와, 상기 레이저가 발진하여 출력되는 순간에 상기 레이저를 검출하고 그 레이저를 전기적인 펄스 형태로 변환하여 출력하는 초기 레이저 검출부와, 상기 레이저 출력 펄스 결정부에서 결정된 레이저 출력 펄스 및 상기 초기 레이저 검출부에서 검출된 레이저 신호를 논리곱하여 출력하는 논리게이트부를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에서 제공하는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로에 대한 개략적인 회로도이다. 도 3을 참조하면 본 발명의 일실시 예에 따른 레이저 거리 측정기는 다수의 멀티바이브레이터(multi-vibrator)들(제3 멀티바이브레이터(110), 제4 멀티바이브레이터(120), 제5 멀티바이브레이터(130) 및 제6 멀티바이브레이터(140))과, 초기 레이저 검출기(150)와, 앤드 게이트(160)를 포함한다. 그 동작은 다음과 같다.
먼저 레이저 발사 신호(S5)가 인가되면 제3 멀티바이브레이터(110)는 70㎲ 펄스를 출력한다. 이 때 70㎲ 펄스는 레이저 출력시간 결정을 통한 시간지연 펄스폭(S6)이다. 이처럼 제3 멀티바이브레이터(110)는 레이저 출력시간 결정을 통한 시간지연 펄스폭을 출력하는데 이를 위해 제3 멀티바이브레이터(110)는 최적의 레이저 출력지점을 먼저 가정하고 대응된 시간지연 펄스폭을 설정한다. 통상적으로 최적의 레이저 출력 조건은 최대 방전전류의 1/3 지점의 전류를 기준으로 레이저 발생 에너지원인 고전압 방전전류의 펄스폭을 설정하는 것이다. 도 3의 예에서 제3 멀티바이브레이터(110)는 최적의 레이저 출력지점을 70 ~ 77㎲로 가정하고 시간지연 펄스폭으로서 70㎲를 설정하였다.
제3 멀티바이브레이터(110)에서 출력된 70㎲ 펄스는 제4 내지 제6 멀티바이브레이터들(120, 130 및 140)로 인가되어 초기화 신호, 레이저용 고전압방전신호 및 초기레이저를 발생시킨다. 제4 내지 제6 멀티바이브레이터들(120, 130 및 140) 각각의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
제4 멀티바이브레이터(120)는 제3 멀티바이브레이터(110)로부터 인가된 70㎲ 펄스를 이용하여 기억소자들의 초기화 신호(S7)를 출력한다. 이 때 초기화 신호(S7 )는 47㎲ 펄스인 것이 바람직하다. 이 경우 매 레이저 발사시 마다 47㎲ 동안 기억소자들의 초기화가 진행된다.
제5 멀티바이브레이터(130)는 제3 멀티바이브레이터(110)로부터 인가된 70㎲ 펄스를 이용하여 레이저용 고전압 방전신호(S8)를 출력한다. 이 때 레이저용 고전압 방전신호(S8)는 25㎳ 펄스인 것이 바람직하며, 레이저 출력 발생 에너지 공급원인 고전압의 방전을 위해 인가된다. 즉 레이저용 고전압 방전신호(S8)가 25㎳ 동안 인가되는 것이다.
제6 멀티바이브레이터(140)는 제3 멀티바이브레이터(110)로부터 인가된 70㎲ 펄스를 이용하여 초기레이저의 출력펄스(S9)(일명, '레이저 출력창'이라 칭함)를 결정한다. 도 3의 예에서는 최적의 레이저 출력지점을 70 ~ 77㎲로 가정하므로 제6 멀티바이브레이터(140)는 상기 초기레이저의 출력펄스(S9)를 7㎲ 로 설정한다.
이와 같이 하여 도 3의 예에서 초기 레이저는 시간지연 펄스폭(S6)인 70㎲ 지연 후 출력 펄스(S9)인 7㎲ 동안 출력되도록 허용된다.
한편 초기 레이저 검출기(150)는 레이저가 발진하여 출력되는 순간에 상기 레이저(S10)를 검출하고 그 레이저를 전기적인 펄스 형태로 변환하여 출력한다.
이와 같이 초기 레이저 검출기(150)에서 출력된 레이저 신호(S10)는 앤드게이트(160)를 통해 제6 멀티바이브레이터(140)에서 출력된 출력펄스(S9)와 논리곱 된다. 즉 앤드게이트(160)는 상기 출력펄스(S9) 동안에 발생된 레이저(S10) 만을 초기레이저(S11)로서 출력한다. 이 때 앤드게이트(160)는 하나의 앤드게이트(160)를 이용하여 구성함이 바람직하나, 복수의 논리 회로를 조합하여 앤드게이트의 동작을 수행하도록 구성하는 것도 가능함은 자명하다.
이와 같이 하여 본 발명은 초기 레이저 검출기(150)에서 검출된 레이저들 중 최적의 레이저 출력 조건을 만족하도록 제6 멀티바이브레이터(140)에서 생성된 출력펄스(S9) 동안에만 초기 레이저(S11)로 출력되도록 하는 것이다. 즉 도 3의 예에서 초기 레이저는 70㎲ ~ 77㎲ 펄스 범위 동안 출력되도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로에서 발생되는 신호들에 대한 개략적인 타이밍도로서, 레이저 발사신호(S5)와, 기억소자들의 초기화 신호(S7)와, 출력펄스(예컨대, 레이저 출력창)(S9)와, 레이저용 고전압 방전신호(S8)와, 초기 레이저(S11)들 간의 타이밍 관계를 도시하고 있다.
도 4를 참조하면 본 발명의 일실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로는 초기 레이저(S11)가 출력펄스(예컨대, 레이저 출력창)(S9) 범위 내에서만 출력되도록 제한하고 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로는 초기 레이저(S11)가 출력되는 지점의 범위를 설정하고 있는 것이다.
이상의 설명은 하나의 실시 예를 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며 첨부한 특허청구범위 내에서 다양하게 변경 가능하다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소들의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.
상기 본 발명에서 제공하는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로는 최적의 레이저가 출력되는 지점의 범위를 설정하고 그 범위 내에서만 최적의 레이저를 출력한다. 따라서 최적의 상태에서 출력되는 레이저만이 거리 계산에 이용되며 이로 인해 거리 계산 결과의 신뢰성을 향상시킨다는 효과가 있다. 또한 최적의 레이저만을 출력하므로 레이저 거리 측정기의 레이저 품질이 좋아지고, 에너지를 경제적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로에 대한 개략적인 회로도,
도 2는 종래의 실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로에서 발생되는 신호들에 대한 개략적인 타이밍도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로에 대한 개략적인 회로도,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성 회로에서 발생되는 신호들에 대한 개략적인 타이밍도.

Claims (3)

  1. 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로에 있어서,
    레이저 발사신호가 인가되면 기 설정된 최적의 레이저 출력조건에 의거하여 레이저 출력을 위한 시간지연 펄스폭을 결정하는 시간지연 펄스폭 결정부와,
    상기 시간지연 펄스폭을 이용하여 최적의 조건에서 레이저를 출력하기 위한 레이저 출력 펄스를 결정하는 레이저 출력 펄스 결정부와,
    상기 레이저가 발진하여 출력되는 순간에 상기 레이저를 검출하고 그 레이저를 전기적인 펄스 형태로 변환하여 출력하는 초기 레이저 검출부와,
    상기 레이저 출력 펄스 결정부에서 결정된 레이저 출력 펄스 및 상기 초기 레이저 검출부에서 검출된 레이저 신호를 논리곱하여 출력하는 논리게이트부를 포함함을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간지연 펄스폭을 이용하여 기억소자들의 초기화 신호를 생성하여 출력하는 초기화 신호 발생부를 더 포함함을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시간지연 펄스폭을 이용하여 레이저 출력 발생 에너지 공급원인 고전압의 방전을 위한 방전신호를 생성하여 출력하는 레이저용 고전압 방전신호 발생부를 더 포함함을 특징으로 하는 레이저 거리 측정기의 고전압 펄스 생성회로.
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