KR20060046597A - 자동문 주변을 감지하기 위한 레이저 스캐닝 및 센싱장치 - Google Patents

자동문 주변을 감지하기 위한 레이저 스캐닝 및 센싱장치 Download PDF

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KR20060046597A
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Abstract

본 발명은 목적물(56)의 범위와 각의 방향을 측정하기 위한 광스캐너장치(10)에 관한 것으로, 상기 장치(10)는 광펄스를 전송하도록 구비된 펄스원(12)과; 스위프플레인(15) 내의 스위프섹터를 교차하는 가변 스위프 방향에서 전송된 광펄스를 스위프하고 반사하도록 구비된 전송기 굴절수단(20)과; 상기 스위프 플레인 내에 반사되는 수신된 광펄스를 검출하도록 구비된 광검출수단(42)과; 및 스위프 플레인(15)에서 반사되는 광펄스를 반사하고 광검출수단(42)으로 반사된 광펄스를 방향전환하는 굴절수단(24)과; 를 포함한다.
상기 장치는 펄스원(12)으로부터 전송기 굴절수단(20)까지의 궤적에서 전송된 광학펄스를 광학적으로 실드하도록 구비된 광학실드수단(32)과; 상기 전송기 굴절수단(20)으로부터 상기 광검출수단(42)과 수신기 굴절수단(24) 사이의 궤적에서 반사되는 광펄스로부터 스위프섹터로 스위프섹터까지 연장하는 궤적의 적어도 일부와; 및 스위프섹터 내에서 연장하고 수신기 굴절수단(24)에 한정하는 궤적의 적어도 일부와;를 부가적으로 포함한다.
자동문, 광스캐너장치, 스위프, 굴절수단, 광검출수단

Description

자동문 주변을 감지하기 위한 레이저 스캐닝 및 센싱장치{LASER SCANNING AND SENSING DEVICE FOR DETECTION AROUND AUTOMATIC DOORS}
도1a는 펄스원에 의해 전송된 광펄스의 빔이 굴절되며 회전 전송기 반사수단이 좌표 내에 있는 경우 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 레이저 스캐너장치에서의 평면을 도시한 것이고,
도1b는 도1a에서와 같은 전송기 반사수단의 동일한 좌표를 갖는 도1a에 도시된 레이저 스캐너장치의 측면을 도시한 것이고,
도2a는 광펄스의 전송빔이 굴절되지 않으며 회전 전송기 반사수단이 좌표내에 있는 경우 도1a에 도시된 레이저 스캐너 장치의 평면을 도시한 것이고,
도2b는 도2a에서와 같은 전송기 반사수단의 동일한 좌표를 갖는 도2a에 도시된 레이저 스캐너장치의 측면을 도시한 것이고,
도3은 본 발명에 의한 광스캐너장치의 또 다른 바람직한 실시예의 측면을 도시한 것이로 스위프섹터의 다른 틸트각으로 가능하게 할 수 있는 문센서시스템을 도시한 것이고,
도4는 본 발명에 의한 광스캐너장치의 다른 바람직한 실시예의 정면을 도시한 것으로 다른 측정빛이 스위프섹터에 따라 다른 굴절각에 구비되고 검출범위는 전송광빔의 연속 굴절각 사이에서 한정되고 조절되는 것을 도시한 것이고,
도5는 본 발명에 의한 문센서시스템의 구체적인 실시예의 다른 이용을 도시한 것으로 문센서시스템이 특히 문열림에서 세가지 다른 위치내에서 제공되고 세개의 다른 스위프섹터를 갖을 도시한 것이고,
도6은 본 발명에 의한 문센서시스템의 다른 구체적인 실시예를 도시한 것으로 문프레임에서 상부좌측, 상부중앙 및 상부우측의 세개의 다른 위치에서 구비되는 마운팅 브라켓 수단과 조절수단을 포함하는 것을 도시한 것이고,
도7a는 본 발명에 의한 문센서시스템의 구체적인 실시예에 의해 커버되는 가변 스캐닝영역의 평면을 도시한 것으로 스캐닝영역이 연장하고 스와인딩 문의 문요소 이상 프로젝트하는 것을 도시한 것이고,
도7b는 본 발명에 의한 문센서시스템의 구체적인 실시예에 의해 커버되는 가변 스캐닝영역의 평면을 도시한 것으로 스캐닝영역이 연장하고 스와인딩 문의 문요소 이상 프로젝트하지 않고 스와인딩 문요소가 문프레임 사이에 있는 것을 도시한 것이고,
도8은 본 발명에 의한 문센서의 부가적인 실시이P에서 커버되는 동적으로 변화가능한 스캐닝 영역에서의 평면을 도시한 것으로 회전문요소가 문프레임에 따른 회전문요소의 위치에 따라 동적으로 변화하는 것을 도시한 것이다.
[도면부호의 설명]
10 ... 레이저 스캐너장치 12 ... 펄스원
14 ... 전송빔 15 ... 스위프 플레인
15-1, 15-4 ... 다른 틸트각에서 스위프 플레인
16 ... 전송기렌즈 17 ... 스위프사이의 거리측정
17-1, 17-n ... 다른 굴절각에서의 거리측정
18 ... 케이싱
20 ... 전송기 굴절수단
20-1, 20-2, 20-3, 20-4 ... 제1, 제2, 제3, 제4 에미터 반사면
22 ... 수신빔 24 ... 수신기 굴절수단
24-1, 24-2, 24-3, 24-4 ... 제1, 제2, 제3, 제4 수신기 반사면
26 ... 스폿을 반사하는 전송빔 28 ... 스폿을 반사하는 수신빔
30 ... 반사수단/광파이프 32 ... 실드수단
34 ... 드라이브요소 36 ... 회전축
40 ... 수신기렌즈 42 ... 광검출수단
50 ... 검출범위 52 ... 장치높이
54 ... 오프셋높이 56 ... 목적물
56-1, 56-2, 56-3 ... 다른 위치에서의 목적물
58 ... 스캐닝 길이 59 ... 스캐닝 영역
60 ... 스캐닝폭 62 ... 제1조절수단
64 ... 제2조절수단 66 ... 제3조절수단
68 ... 제4조절수단 70 ... 문 상부 프레임
72 ... 문 측면 프레임 76 ... 이동문 요소
76-1, 76-2, 76-3, 76-4 ... 회전문요소
78 ... 회전문 프레임요소 80 ... 그라운드
90 ... 문센서장치
92-1, 92-2, 92-3 문센서장치의 다른 위치
94 ... 마운팅 브라켓수단, 브라켓 96 ... 문열림
본 발명은 광스캐너 및 감지장치에 관한 것으로 전송광빔에 의해 스캐닝되는 감시영역에서의 목적물의 범위 및 각의 방향을 측정하기 위한 레이저 스캐너장치에 관한 것이다. 상기와 같은 장치는 문내측 또는 문주변에서 목적물의 존재 및/또는 동작검출을 위한 문센서시스템 내에서 이용된다.
존재 및 동작 검출을 위해 사용되었던 능동형 감지기 기구들은 일반적으로 상기 기구가 어느 영역의 방향으로 또는 조사되어야 하는 공간 내에서 고정된 각도로의 방사(전형적으로는 광 또는 전파와 같은 전자기 방사)를 송출하는 송출기(emitter) 및 반사와 같이 감시 영역으로부터 재귀되는(re-emerging) 방사의 일부를 검출하기 위한 방사 검출기(radiation detector)를 포함하는 원리에 의존하게 된다. 방사 검출기의 방향에서의 반사도(reflectivity)가 변경되는 경우, 재귀되는 방사의 양이 변하게 된다. 이는 예를 들어 상기 감시 영역으로 목표가 들어오 는 것과 같은 결과를 야기할 수 있다.
US2002/0018198 A1은 거리측정방법 및 거리측정장치에 관한 것으로 회전다각형 반사휠이,목적물이 스캐닝 라인에 의해 스위프오버(SWEPT OVER)되는 동안 스캐닝을 하는데 이용된다. 방사된 광신호의 적어도 일부는 목적물에서 반사가 없이 수신기에 의한 기준광신호와 같이 수신되고 기준신호로 커버된다. 목적물의 거리는 광전송시간을 결정하여 측정된다. 상기 광전송시간은 기준신호와 반사신호 사이에서의 위상전이를 결정하여 결정된다.
US2002/0008876 A1은 반사측정장치의 스트레이광(STRAY LIGHT) 베리어구조에 관한 것으로 레이저광빔은 평면형 렌즈를 통해 방사되고 회전다각형 반사수단 방향의 분할벽 내의 광출구를 통한다.
광빔의 궤적에 영향을 주는 회전반사 수단의 이용은 EP 0 300 663 A1 및 JP 05 060994 A로 부터 알려져 있다.
또한 광빔 또는 펄스의 반사를 측정하는 것에 기반한 광학장치와 시스템은 EP1 016 850 A2, EP 0 689 033 A1, US2002/0196424 A1, US4,864,296 및 JP 2000028722a 내에 포함된다.
본 발명은 활성광빔 방사센서장치에 관한 것으로 감시영역을 커버하기 위한 스위프 섹터를 교차하는 전송광펄스의 빔을 스위프(SWEEP)하도록 구비된 회전반사수단과 같은 광검출기 및 굴절수단를 포함하는 펄스광원, 수신기를 포함하는 전송기를 포함한다. 빔스위프수단과 같을 것을 이용하여 라인을 따라 또는 스캐닝 라인 또는 라인들 상DPDNLCL하는 목적물으 F반사하는 라인들의 거리를 따라 완전한 프로파일을 제공하는 스캐닝 영역 내의 하나 또는 몇몇 라인을 스캐닝하는 것이 가능하다. 목적물의 검출은 스캐닝 영역 과 수신기의 반사되는 영역 방향으로 전송된 광펄스의 TOF(TIME-OF-FLIGHT) 측정에 기반한다. 상기 TOF는 수치가 구해지는 것이고 거리는 광의 알려진 속도에 기반하여 추정된다. 물이 없음에서 얻어지는 거리와 목적물이 감시영역 내에 존재할 때를 비교하면 신뢰할 만한 존재의 검출이 얻어질 수 있다. 다른 실시에서 얻어지는 거리프로파일과 움직임 목적물이 감시영역에 있을 때를 비교하면 스캐닝라인 또는 라인들을 따라 목적물의 움직임 속도가 잘 추정될 수 있다. TOF 측정에 기반을 두고 있는 존재검출은 몇몇 잇점을 가지고 있다. 측정이 거리측정으로 이루어지기 때문에 측정들은 감시영역에서 그라운드의 예에서와 같이 반사도에서 독립적이다. 그와 같이 측정은 감시영역에서 환경변화에 의해 일으켜질 수 있는 변화, 예를 들면 비, 눈 또는 잎과 같은 작은 자유로운 목적물로 인한 그라운드 반사도의 변화로부터 독립적이다. 펄스레이저가 펄스광원으로 사용되었을 때 검출의 매우 정확한 라인이 얻어질 수 있고 센서장치의 초점을 덜 맞추어 이용할 때 기대될 수 있는 것과 대조적인 감시영역 내에 존재될 수 있는 고정물로부터의 간섭을 방지한다.
문센서로서 적용되었을 때 검출의 정확한 라인은 이동문요소로부터 간섭을 피하기 위해 예를 들면 문열림의 최대표면을 커버하도록 조정될 수 있다. 레이저 스캐닝 기술은 미국특허 5,949,530; 5,604,580; 및 5,291,262와 같이 알려져 있다. 센서종류는 기본적으로 거리측정헤드 및 굴절시스템을 포함한다. TOF 거리측정에 기반한 광은 짧은 시간펄스 및 높은 반복비를 포함하고 낮은 잡음이 되도록 몇몇 샘플 이상으로의 수단갑을 얻도록 하며 목적물로부터 사이트의 반사로부터의 빔의 궤적 이상의 매우 빠른 포착을 포함한다.
굴절시스템은 여러 종류의 기술을 이용하며 그 중에서 대부분이 반사수단을 포함한다. 반사수단은 모터-구동축에 구비되고 연속적으로 회전된다. 상기 반사수단의 위치는 서로 스위프라인을 따라 스위프로부터 신뢰할 수 얻어지도록 프로세싱유닛과 동조되어야 한다.
외측 또는 외부 응용프로그램에서 이용될 때 센서시스템은 광궤적에 영향을 주는 매끄럽지 않은 환경 조건, 예를 들면 우천시 또는 먼지가 많은 경우에 대하여 견딜 수 있는 케이싱 내에 수용된다. 비 또는 먼지와 같은 좋지 않은 조건이 되기 쉬운 케이싱 내에서의 센서는 광펄스의 궤적을 따라 전송전면커버에서 대량반사를 하게된다. 또 다른 문제는 시간이 지남에 따라 반사수단 및/또는 전면 커버의 전송특성 및/또는 반사가 저감되는 것이다. 그와 같은 효과는 수신기에서 강한 반사를 가져오고 연장된 주기 이상으로 적합한 작업으로부터 센서장치를 보호한다.
본 발명의 목적은 외부적용에서와 같이 적용에서의 이용에 적합한 광스캐너장치를 제공하는 것으로 스캐닝 영역에 구비되는 목적물에 의한 반사 보다 비 또는 먼지와 같은 어떤 영향에 의한 수신기에 전송광의 반사가 방지되거나 감소된다. 부가적인 목적은 긴 이용주기 이상으로 좋은 신뢰성을 보증하는 광스캐너장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면 상기 목적이 목적물의 범위와 각의 방향을 측정하기 위한 광스캐너장치를 제공하여 얻어진다. 상기 장치는 광펄스를 전송하도록 구비된 펄스원, 스위프섹터를 교차하여 가변 스위프방향에서 전송광펄스를 스위프 하도록 구비된 전송기 굴절수단, 스위프섹터 내에서 반사되는 수신광펄스를 검출하도록 구비된 광검출수단, 광검출수단에 스위프 플레인 내에서 반사되는 광펄스를 방향전환하도록 구비된 수신기 굴절수단을 포함한다.
본 발명에 의하면 상기 장치는 펄스원으로부터 전송기 굴절수단까지의 궤적에서 전송된 광학펄스를 광학적으로 실드하도록 구비된 광학실드수단과, 상기 전송기 굴절수단으로부터 상기 광검출수단과 수신기 굴절수단 사이의 궤적에서 반사되는 광펄스로부터 스위프섹터로 스위프섹터까지 연장하는 궤적의 적어도 일부와, 스위프섹터 내에서 연장하고 수신기 굴절수단에 한정되는 궤적의 적어도 일부와를 부가하여 포함한다. 상기 광학실딩수단은 장치의 내측 또는 근접부분에서 발생되는 전송광 펄스의 반사 또는 스트레이광("cross talk")이 광검출기에 도달하는 것을 감소하거나 방지한다.
상기 장치는 외부 이용에 적합하고 특히 "스플릿" 광이 알려진 센서 장치와 비교되는 전면 플레이트상의 반사에 덜 민감하게 되는 경로를 전송하고 수용하기 때문이다.
바람직하게는 스위프 섹터는 스위프 플레인 내에 포함된다.
바람직하게 상기 장치는 적어도 펄스원, 전송기 굴절수단, 수신기 굴절수단, 광검출수단 및 광학실드수단을 수용하도록 구비된 케이싱을 포함하되, 상기 광학실 드수단은 상기 케이싱 내에 구비되는 적어도 전체적인 궤적부분에 수신되는 펄스로부터 전송된 펄스를 실드한다. 상기 케이싱은 환경적으로 먼지 및 오물에 의해 덮혀지는 장치의 요소를 보호한다.
바람직하게는 전송기 굴절수단은 회전축 주변에서 회전하도록 구비된 다수의 적어도 한면을 포함하는 제2 다중면 반사수단을 포함한다. 제1 다중면 반사수단은 하나의 면과 여덟면을 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 수신기 굴절수단은 다수의 적어도 한면을 포함하고 가변 스위프 방향과 동조되게 회전하도록 구비되는 제2 다중면 반사수단을 포함한다.
또한 바람직하게는 상기 전송기 굴절수단과 수신기 굴절수단은 서로 평행한 다수의 적어도 한면을 포함하는 다중면 반사수단을 포함하고 상기 전송기 굴절수단의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단의 다중면 반사수단은 공통의 회전축에서 각각 동시에 회전되도록 구비된다.
상기 전송기 굴절수단의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단의 다중면 반사수단은 전송기 굴절수단의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단의 다중면 반사수단을 광학적으로 분리하도록 구비되는 홈을 포함하는 스플릿 다중면 반사수단을 형성한다. 상기 홈은 반사수단 내의 스트레이 광 트레블링을 실드하도록 제공된다.
바람직하게 가장 효과적인 실드가 이루어지도록 상기 광학실드수단은 전송기 굴절수단의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단의 다중면 반사수단 사이의 홈으로 연장한다.
또한 수신기 굴절수단은 스위프 플레인 내에 반사되는 광펄스를 수신하도록 구비된 고정 반사수단을 포함한다. 바람직하게 상기 수신기 굴절수단은 평면형, 구형 또는 원통형 반사부분을 포함한다.
또한 상기 펄스원은 펄스레이저 또는 펄스레이저 다이오드이다.
또한 광검출수단은 수신기의 양질의 감도를 위해 애벌란치 광다이오드와 같은 높은 이득을 갖는 고속의 광검출수단을 포함한다.
부가하여 전송 반사요소와 수신기 반사요소는 스위프 섹터의 틸트각이 가변적이 되도록 구비된다. 또한 상기 스위프 섹터의 틸트각은 증가하는 틸트각에 의해 연속하는 스위프 사이에서 가변적이다. 이것은 스위프섹터 내에서 전송광펄스 스위프 빔의 지름 보다 더 큰 폭을 갖는 영역을 커버링할 수 있다는 것이다.
바람직하게 검출범위는 가변적으로 제어가능하다. 제어력은 전자식 창문 기술과 같이 이루어질 수 있을 것이다. 검출범위의 제어력은 매우 멀리 떨어진 영역 즉 감시영역이 그라운드에서의 표면 보다 공간적으로 고정각 일 때, 또는 감시영역이 그라운드 표면의 제한된 영역일 때 그리고 스캐너장치가 그라운드 방향의 하부 방향으로 광펄스를 전송할 때의 영역 일 때 감시범위 외의 영역에서 목적물로부터 신호의 "필터링 아웃"을 허용하는 것으로 검출될 수 있는 목적물 보다 작은 그라운드에 놓여진 목적물을 필터링 아웃하는 것이다.
또한 펄스원으로부터 전송된 광펄스는, 스위프 섹터 내에서 반사되고 광검출 수단으로수신기 반사수단에 의해 방향전환하는 광펄스에 의해 형성되는 빔에 평행한 빔을 형성한다. 이러한 구조에서 펄스원, 전송기 및 수신기 반사수단을 포함하 는 광학조립체와 수신기는 동축경로를 전송하고 수신하는 것을 유지하는 부가적인 광학요소를 필요하지 않으며 광검출기는 전송광빔에 의해 스위프라인을 커버하도록 용이하게 일직선상에 있을 수 있다.
바람직하게 상기 장치는 전송빔으로 전송광펄스를 형성하도록 구비된 전송기 렌즈를 포함한다. 바람직하게 수신기 렌즈를 포함하는 장치는 수신기 반사수단에 의해 방향전환되는 광펄스의 수신빔을 광검출수단에 촛점을 맞추도록 구비된다. 상기와 같은 조립은 스캐너장치의 생산비용과 크기를 감소하게 할 수 있다.
또한 상기 장치는, 전송펄스가 전송기 굴절수단에 의해 스위프 섹터로 방향전환되지 않았을 때 광스캐너장치에서와 같이 알려진 검출범위를 측정할 수 있게 광검출수단에 전송펄스의 빔을 반사하도록 구비된 반사수단을 포함한다. 상기 반사수단은 펄스원에 의해 전송되는 펄스의 트래블링 방향을 되돌리도록 구비된 역반사기 또는 광파이프이다. 전송광펄스의 내부광 피드백은 측정장치의 시스템오차를 캘리브레이팅하기 위한 기준신호로 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면 자동문과 문열림장치를 갖는 적용에서 광스캐너장치는 문열림과 적어도 하나의 이동문요소를 포함하는 문내측 및/또는 문주변에서의 목적물을검출하기 위한 문센서시스템에서 적합하게 이용될 수 있다. 상기 시스템은 상술한 바와 같은 적어도 하나의 광스캐너장치를 포함한다. 예를 들어 스캐너장치는 문주변의 목적물을 신뢰성있게 검출하기 위해 세개의 다른 특정위치에서 문프레임의 상부에서 이용되도록 최적화될 수 있다.
문센서시스템를 광스캐너장치의 적용에서 종래의 텔리미터 시스템에서 이루 어지는 고도의 정확도와 유사한 측정의 정확도를 제공하는 것이 필요하지 않으며 문센서시스템은 센티미터에서 밀리미터의 범위 내에 있다. 상술한 고도의 정확도는 문의 안전 적용에서 필요하지 않으며 검출된 목적물은 일반적으로 큰 크기이다. 이것은 측정시스템에서의 완화된 사양을 가져오고 이러한 적용분야에서 필요한 것을 실현하는 보다 간단하고 저렴한 비용의 시스템이 공급될 수 있다.
상기 문센서시스템은 가변적인 스위프방향이 문열림 주변과 문요소 주변에 수평적으로 연장한 스캐닝영역과 소정 높이 또는 그라운드를 커버하도록 구비될 것이다.
구체적인 실시예에서 문센서시스템은 문열림을 조사하는 도어열림과 결합된 적어도 하나의 광스캐너장치를 포함한다. 이것은 슬라이딩 또는 분할분에 이용될 때의 예이다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면 스와인딩 문과 같은 이동요소를 갖는 문에서 센서시스템은 이동문요소들 중에 적어도 하나와 결합되는 광스캐너장치를 포함한다. 보다 상세하게는 회전문에서 이용될 때 상기 시스템은 각 이동문요소와 결합되는 적어도 하나의 광스캐너장치를 포함한다. 적어도 하나의 광스캐너장치는 상술한 장치가 가장 바람직하다.
상기 스캐닝영역은 문요소에 평행한 방향으로 스캐닝길이를 갖는다. 바람직하게는 스캐닝길이는, 문요소가 문프레임요소 사이에 있을 때 문요소를 따라 연장하고 문요소를 넘어 프로젝트되지 않게 다양하게 변화될 수 있고 문요소가 문프레임요소 사이에 있지 않을 때 문요소를 넘어 프로젝트 하도록 다양하게 변환될 수 있다.
바람직하게 광스캐너장치는 비가시광펄스를 전송하고 수신하고 문센서시스템은 인스톨레이션 동안에 용이한 위치를 위해 스캐닝 영역을 눈에 띄게 조사하도록 가시광을 방사하도록 구비된 조사수단을 포함한다.
바람직하게 상기 시스템은 스캐닝영역의 위치가 문요소와 일직선상이 될 수 있도록 문센서의 좌표를 조정하기 위한 조절수단을 포함한다. 보다 바람직하게는 상기 조절수단은 스위프섹터의 틸트각을 조절하도록 구비된 스크류를 포함한다. 또한 상기 시스템은, 상기 시스템이 스위프섹터의 적어도 세개의 서로 다른 좌표각과 일치하는 적어도 세개의 서로 다른 각위치에서 문프레임요소에 마운트될 수 있도록 구비된 마운팅 브라켓 수단을 포함한다. 이것은 문열림의 적어도 상부 한편또는 문열림의 상부 중간부에 문프레임 내의 문센서 시스템을 편리하게 인스톨하도록 할 수 있다.
다른 실시예에 따르면 본 발명은 문열림(96) 및 적어도 하나의 이동문 요소(76;6-1, 76-2, 76-3, 76-4)를 포함하는 문내측 및/또는 주변의 목적물을 검출하기 위한 문센서 시스템(90) 내의 광스캐너장치(10)의 용법에 있어서, 상기 장치(10)는 광펄스를 전송하도록 구비된 펄스원(12)과; 스위프섹터를 교차하는 가변 스위프 방향에서 전송된 광펄스를 스위프하도록 구비된 전송기 굴절수단(20)과; 상기 스위프섹터 내에 반사되는 수신된 광펄스를 검출하도록 구비된 광검출수단(42)과; 상기 광검출수단(42)으로 스위프 플레인(15)에서 반사되는 광펄스 방향을 전환하도록 구비된 수신기 굴절수단(24)과; 를 포함하되 상기 장치(10)는 스캐닝 영역(59)이 종 축으로 또는 종축방향에 근접하도록 구비된다.
다른 실시예에 의하면 본 발명은 목적물의 범위와 각의 방향을 측정하기 위한 광스캐너장치에 있어서, 상기 장치(10)는 광펄스를 전송하도록 구비된 펄스원(12)과; 스위프섹터를 교차하는 가변 스위프 방향에서 전송된 광펄스를 스위프하도록 구비된 전송기 굴절수단(20)과; 상기 스위프섹터 내에 반사되는 수신된 광펄스를 검출하도록 구비된 광검출수단(42)과; 및 상기 광검출수단(42)으로 스위프 플레인(15)에서 반사되는 광펄스 방향을 전환하도록 구비된 수신기 굴절수단(24)과; 를 포함하되 펄스원(12)으로부터 전송기 굴절수단(20)까지의 궤적에서 전송된 광학펄스를 광학적으로 실드하도록 구비된 광학실드수단(32)과; 상기 전송기 굴절수단(20)으로부터 상기 광검출수단(42)과 수신기 굴절수단(24) 사이의 궤적에서 반사되는 광펄스로부터 스위프섹터로 스위프섹터까지 연장하는 궤적의 적어도 일부와; 및 스위프섹터 내에서 연장하고 수신기 굴절수단(24)에 한정되는 궤적의 적어도 일부와;를 부가적으로 포함하며 상기 전송기 굴절수단(20)과 수신기 굴절수단(24)은 서로 평행한 다수의 적어도 한면을 포함하는 다중면 반사수단을 포함하고 상기 전송기 굴절수단(20)의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단(24)의 다중면 반사수단은 공통의 회전축(38)에서 각각 동시에 회전되도록 구비되며 상기 전송기 굴절수단(20)의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단(24)의 다중면 반사수단은 전송기 굴절수단(20)의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단(24)의 다중면 반사수단을 광학적으로 분리하도록 구비되는 홈을 포함하는 스플릿 다중면 반사수단을 형성한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 작동상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
본 발명에 의한 광스캐너장치와 상기 광스캐너장치의 기능의 바람직한 실시예는 도1a, 1b, 2a, 2b 및 3에 도시된다.
도1a, 1b, 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 광스캐너장치(10)는 전송광펄스의 전송빔(14)을 방사하는 펄스원(12), 평행한 전송빔(14)을 형성하는 전송기렌즈(16) 및 감시영역(미도시) 방향으로 전송빔(14)을 방향전환하는 전송기굴절수단(20)을 포함한다. 상기 펄스원(12)은 전자기 스펙트럼의 적외선 영역의 파장에서 단파 레이저 펄스를 방사하는 적외선 레이저 다이오드와 같은 구성이된다. 상기 전송기 렌즈(16)는 전송펄스의 평행빔을 형성하도록 공급된다. 상기 전송기 굴절수단(20)은 네개의 평면 반사면(20-1,20-2,20-3,20-4)을 포함하고 펄스원(12)이 전송레이저펄스, 즉 전송빔(14)에 수직인 전송레이저펄스를 방사하는 주 방향에 수직으로 연장하는 회전축(36) 주위에 회전하도록 구비된다.
상기 전송기반사요소(20)는 결합되고 제어가능한 회전속도를 갖는 드라이빙모터(미도시)에 의해 구동되고 결합되는 드라이브요소(34)에 의해 구동된다. 상기 전송기반사요소(20)는 도1a의 화살표에 의해 지시되는 방향, 즉 도1a의 상부로부터 보여지는 시계방향으로 회전되도록 구동된다. 그 결과로서 반사면(20-1)에서의 전송빔 반사스폿(26)에 의해 반사되는 전송빔(14)의 일부는 감시영역으로 스위프 플레인(도1a에 그려진 평면)에 포함되는 스위프 섹터 내에서 스위프된다. 따라서 감시영역에서 전송빔은 스위프라인을 따라 스캔하고 거리프로파일이 측정된다. 전송레이저광 펄스의 일부는 광스캐너장치(10)로 되돌려지고 반대방향으로 반사된다.
광스캐너장치(10)는 광검출기수단(42)를 부가하여 포함하며 광검출기수단(42)은 감시영역으로부터 되돌려지는 광펄스의 수신빔(22)을 반사하고 광검출기수단(42) 방향으로 수용빔(22)의 수신광펄스를 방향전환한다. 상기 광스캐너장치(10)는 광검출기수단(42)의 광감도요소로 수신빔(22)의 촛점을 맞추는 수신렌즈(40)를 포함한다. 상기 수신기굴절수단(24)은 네개의 평면 반사면(24-1,24-2,24-3,24-4)을 포함하는 회전반사요소와 같이 형성되고 전송기 반사요소(20)의 반사면과 공통적으로 되는 회전축(36) 주변에서 회전하도록 구비된다. 상기 수신기 반사요소(24)가 결합되고 구동요소(34)에 의해 구동된다. 그 결과로 수신기 반사요소(24)는 전송기 반사요소(20)와 동시에 회전한다.
상기 회전가능한 수신기 반사수단요소(24)는 회전가능한 전송기 반사요소(20)와 동일축으로 구비되며 수신기 반사요소(24)의 면(24-1,24-2,24-3,24-4)이 전송기 반사요소(20)의 면(20-1,20-2,20-3,20-4)과 평행하게 된다. 그 결과로 감시영역으로부터 되돌아오는 광펄스는 반사면(24-1) 상의 스폿(28)을 반사하는 수신빔에 의해 반사되고 수신빔(22)의 형상에 의해 광검출수단(42) 방향으로 방향전환된다.
각 회전반사요소(24,20)와 각 렌즈(40,16) 사이의 궤적에서 수신빔(22)은 전송빔(14)과 평행하다. 이것은 광스캐너장치(10)의 컴팩트하고 작은 구조를 제작가능하게 한다.
케이싱(18)은 펄스원(12)과 광검출수단(42)을 수용하도록 공급된다. 상기 케이싱(18)은 각각의 전송기렌즈(14)와 수신기렌즈(40)를 수용하도록 구비되는 두개의 틈을 갖는다. 회전축(36)을 따라서 드라이브, 전송기 반사요소(20) 및 수신기 반사요소(24)는 갭 또는 그루브가 그 사이에 존재하도록 축으로 분리된다.
본 발명의 다른 실시예에서 광스캐너장치는 광학실딩수단(32)을 포함한다. 도1 및 도2에 도시된 광스캐너장치(10)의 구체적인 실시예에서, 광학실딩수단(32)은 전송기반사요소(20)와 수신기반사요소(24) 사이에 구비되고 홈 내에 연장하는 플레이트(32)와 같이 형성된다.
상기 실딩수단은 대쉬라인에 의한 도1a 및 도2a에서 지시되고 있는 것과 같이 케이싱(18) 내에 연장하고 있는 부분을 부가하여 포함한다. 상기 광학실딩수단(플레이트32)은 감시영역 방향으로 전송기와 수신기 반사수단(20,24)로부터 연장한다. 반사의 "크로스토킹(crossing talking)"을 방지하기 위해 감시영역 방향으로 반사수단으로부터 거리를 두고 연장하는 실딩수단이 바람직하다.
상기 광학실딩수단(32)은 수신광펄스의 궤적으로부터 전송광펄스의 궤적을 실드하도록 제공되며, 전송광이 수신광펄스의 궤적에 의해 만족되는 공간 또는 광검출수단(42)의 광감도부분으로 들어가는 전송펄스의 궤적을 따라 존재 목적물에 반사되어 발생될 수 있는 스트레이광을 방지할 수 있다.
목적물은 전송광펄스의 궤적에 존재하고 스트레이 광반사를 일으킬 수 있고 먼지와 비; 스폿(26)을 반사하는 전송빔과 스폿(28)을 반사하는 수신빔 내의 반사면(면 20-1 및 24-1)의 표면의 거치부분; 스폿(26,28)을 반사하는 전송빔과 수신빔으로 반사면에 공급되는 반사재료의 반사층의 거친부분 또는 결점; 전송기 및 수신기 렌즈(16,40)의 표면의 다른 결점, 거친부분, 먼지 또는 오물;을 포함할 수 있다.
굴절반사수단과 실딩수단을 포함하는 조립체를 위한 다양한 구체적인 실시예가 제시될 수 있다.
또한 축으로 분리된 두개의 분리반사요소와 같은 형태에서 전송기굴절수단(20)과 수신기굴절수단(24)은 단일의 회전 반사요소 내에 집적될 수 있으며, 각 다중 반사면은 전송빔 반사스폿(26)을 통해 반사하고 상호 오버랩 없이 구분되게 수신빔 반사 스폿(28)을 통해 반사광 펄스의 빔을 리턴하는 충분한 공간을 공급하도록 회전축을 따라 연장한다.
바람직하게 전송빔 반사스폿(26)과 수신빔반사스폿(28)은 회전축을 따르는 방향 내에서 서로 공간이 있고 홈은 전송빔 반사스폿을 포함하는 다른 부분 내의 각면과 수신빔 반사스폿을 포함하는 또 다른 부분을 분할하도록 반사요소의 면에 제공된다. 상기 홈은 각 반사면과 반사요소의 주변의 환형 또는 접선방향으로 연장한다. 광학실딩수단은 회전반사요소를 수신하기 위한 틈을 갖는 플레이트로 형성되고 틈의 환형 내부에지는 반사면을 분리하는 홈으로 연장한다.
또한 네개의 면을 포함하는 반사수단(20,24)에서 상기 전송기 굴절수단(20) 은 다른 몇개의 면을 포함하는 회전-구동 다중면요소로 형성될 수 있다. 상기 전송기 굴절수단의 다수면은 하나에서 여덟개가 될 수 있다. 상기 수신기반사요소는 동일한 갯수의 면을 포함하는 다중면 반사요소와 같이 형성될 수 있고 전송기 반사요소와 동조되게 회전되도록 구동된다. 상기 수신기반사요소는 전송기 반사요소의 회전축과 평행하게 구비되는 회전축을 갖도록 구비되고 전송기 반사요소를 갖는 공통의 회전축을 갖도록 구비된다.
상술한 전송기와 수신기반사요소는 금속 또는 플라스틱으로 제작될 수 있고 몰딩 및/또는 사출 그리고 고반사코팅으로 코팅된다.
구체적인 실시예는 전송기 굴절수단에 의해 형성되는 스위프각의 변화에 따라 서로 다른 방향으로부터 되돌아오는 반사광펄스를 광검출기수단으로 굴절가능하는 것이 가능한 굴절수단을 가정할 수 있다.
또한 전송빔의 스위핑을 얻기 위한 전송기 반사요소를 회전하기 위해 광펄스의 굴절전송빔은 스위프섹터를 교차하여 일치되게 진동하도록 스위핑 전송기 반사수단을 진동시키는 것이 가능하다. 따라서 전송기 반사요소는 피에조전자 드라이브에 의해 구동되어 진동하도록 구비되는 적어도 하나의 면을 포함한다. 좁은 굴절각에서 수신기 반사요소는 고정식을 구비될 수 있고 전송기 반사에 의해 형성되는 스위핑에 따라 서로 다른 방향으로부터 되롤려지는 반사광펄스를 광검출기 수단으로 방향전환하고 반사하기 위해 구비되는 평면형, 적어도 하나의 불연속적인 구형 또는 원통형 반사면을 갖는다.
상기 광학실딩수단은 광스캐너장치의 범위를 통해 반사되는 광펄스를 되돌리 는 궤적을 포함하는 공간으로부터 전송광펄스의 궤적을 포함하는 공간을 실드하기 위해 일반적으로 구비된다.
상기 광스캐너장치는 수신광펄스를 연산, 플라이트 시간의 미분, 동일한 스위프 평면에서 다중 스위프 이상의 동일한 굴절각에서 만들어지는 TOF 측정을 평균, 반사목적물의 거리의 추정 및 각 스위프 플레인(도3의 이하에 설명)의 스위프 섹터 내의 알려진 빔굴절각에 기반하여 광스캐너장치로 목적물의 각방향과 스위프 플레인 내의 펄스-반사 목적물의 실제 각을 결정하기 위한 중앙연산장치를 포함한다.
따라서 광검출기수단은 각각의 광펄스를 결정하고 수신된 전기펄스를 생산하는 것이 충분할 만큼 빠르다. 상기 광검출기는 중앙연산장치에 결합되고 전기적 펄스를 출력한다. 상기 중앙연산장치는 광검출기 수단; 전송광펄스의 전송순간과 반사광 펄스와 일치하는 수용순간 사이의 지연시간을 측정하는 수단; 및 전송광펄스와 수신된 반사광펄스사이의 상관관계의 동조를 확립하는 수단;으로부터 수신되는 전기적펄스를 검출하고 평균을 구하고 트레스 홀드하는 수단을 필요에 따라 포함한다.
상기 굴절수단은, 즉 전송기와 수신기 굴절수단은 중앙연산장치와 반드시 동조되어야 하고 상기 굴절수단의 좌표 또는 위치의 신뢰할 만한 지시로 중앙연산장치로 공급되도록 구비되는 중앙연산장치와 굴절수단과 동기하기 위한 수단으로 제공된다. 예를 들어 회전 또는 진동(전송기 및 수신기) 반사수단은 반사면의 적어도 한면에 의해 형성되는 적어도 하나의 에지 상부 탭을 포함한다. 상기 탭은 소 위 광학포크로써 광베리어수단의 광궤적을 열고 반복적으로 블록되도록 구비된다.
도1 및 도2에 도시된 구체적인 실시예에서 그리고 상술한 바와 같이 광스캐너장치는 단일의 스위프라인을 따라 단일 스위프 플레인 내의 단일 스위프 섹터를 교차하는 전송펄스를 스위프한다. 그리고 장치는, 스위프 플레인이 틸트각의 증가단계 내에서 틸트되도록 구비될 수 있으며 상기 스위프 플레인은 상기 전송펄스가 도3에서 설명된 바와 같이 다수의 스위프 플레인 내의 다수의 다른 스위프 섹터를 교차하는 감시영역 내의 다수의 다른 스위프 라인을 따라 연속적으로 스위프하도록 틸트된다.
도1 및 도2에 도시된 구체적인 실시예에서, 반사수단(20,24)는 다수의 면, 예를 들면 회전축(36)에 평행한 면(20-1 내지 20-4)과 면(24-1 내재 24-4)을 포함하며 전송기 반사면 요소(20)의 면(20-1 내지 20-4)은 회전축에 정확하게 평행하지 않게 구비될 수 있으며 오히려 작고 회전축(36)에 대해 서로 다른 각을 갖는다. 그러므로 도3에 도시된 바와 같이 전송 반사요소(20)는 전송빔반사 스폿(26)이 하나의 면을 교차하여 움직이고 틸트된 면을 교차하여 움직이도록 전송빔(14) 내의 회전축(36) 주변에서 회전한다. 상기 전송빔(14)은 다른 틸트각을 갖는 다른 스위핑 평면(15) 내의 다른 스위프 섹터를 통해 순차적으로 스위프하는 다른 틸트각에서 굴절된다. 따라서 도3에서와 같이 드라운드(80)의 감시영역에서 전송빔은 다른 평행한 스위프 라인을 따라 순차적으로 스위프하고(도3의 도시된 평면에 수직) 폭 또는s 스캐닝 폭(60)을 갖는 스캐닝 영역(59)를 제공한다. 플레인(15)을 스위핑하는 각 스위프 섹터는 일치하는 반사면의 다른 틸트각과 일치한다.
또한 수신기 반사요소(24)의 면(24-1 내지 24-4)은 회전축(36)에 틸트되는 작고 서로 다른 각에 구비되고, 다른 스위프 플레인 내에서 다른 스위프 섹터로부터 되돌리는 반사광펄스는 광검출기수단(42) 방향의 동일한 방향 내에서 회전수신기 반사요소(24)의 반사면(24-1 내지 24-4)에 의해 순차적으로 방향전환된다.
순차적인 스위프 사이에서 스위프 플레인의 틸팅을 제공하기 위해 도1 내지 도3의 구체적인 실시예에서와 같이 네개의 면을 갖으며 상기 전송기반사수단은 서로 다른 틸트각으로 스위핑 플레인 내의 일치하는 스위핑섹터를 제공하도록 서로 다른 틸트각을 갖는 하나 내지 여덟개의 면을 갖는 포함하는 다중면 반사요소가 될 수 있다.
다른 틸트각을 갖는 다수의 면으로 이루어진 회전전송기 반사요소를 제공하기 위해 회전축에 평행한 다수의 면으로 이루어진 회전 제1전송기 반사요소를 제공하거나 진동되게 움직이거나 회전될 수 있는 제1 전송기 반사요소를 제공하거나 고정스위프플레인 내에서 스위핑 굴절을 제공하는 것이 가정될 수 있고 부가하여 이산좌표 사이에서 피봇가능하거나 진동되게 피벗가능하게 제1 전송기 반사요소 주변에 전송광펄스의 궤적에 구비되는 제2반사요소를 제공하며, 예를 들면 피에조전자 드라이브에 의해 활성되어 서로 다른 틸트각을 갖는 이산스위프 평면 내의 제1전송기 반사요소에 의해 스위프된 빔을 굴절한다.
도3과 도4에 도시된 바와 같이 상기 광스캐너장치는 각 스위프에 따른 검출범위를 변화하거나 변조하여 검출범위 및/또는 변조범위를 한정하도록 구비될 수 있다. 상기 용어 "검출범위"는 목적물이 검출될 수 있는 최대거리를 의미한다. 도4의 사각과 일치하는 검출존은 도3에 도시된 각 스위프 플레인에 대해 독립적으로 조정될 수 있다.
상기 검출범위는 바람직한 한정된 검출범위와 일치하는 소정 시간지연 후에 전자펄스검출체인 "클로징(closing)" 에 의해 임의적으로 한정된다. 따라서 표현 "클로징"은 전자펄스검출 체인은 전자펄스검출체인이 클로즈되는 동안 광검출기수단에서 펄스도착을 의미하고 계산은 되지 않는다. 검출체인의 클로징이 달성될 수 있으며, 예를 들면 검출체인이 오픈(open)되었을 때 펄스 검출 또는 전송 그리고 검출체인이 클로징(close)되었을 때 필터아웃 또는 펄스억제를 허용하는 전자창문 기술에 의해 달성될 수 있다.
단일 스위프 내에서 스위프 내측에서 만들어지는 TOF 측정을 위한 검출범위의 한계를 정하는 것이 가능하다. 각 측정에서 최대거리는 목적물이 검출플레인을 교차했을 때 검출될 수 있는 주어진 동등한 검출 표면을 결정하는 창문기술에 의해 정해질 수 있다. 이것은 도4에 도시된 사각부분과 일치한다.
광스캐너장치의 또 다른 적용에서 검출존은 한정되게 형성되고 하나의 스위프에서 연속적인 스위프까지의 변화는 도3과 도4에 대한 실시예에 의해 설명되는 바와 같이 3D입체 볼륨의 검출을 일으킨다. 도4에 도시된 검출표면을 발생하는 광스캐너장치(10)는 다른 틸트각을 갖는 일련의 스위프 플레인(15-1 내지15-4)내에서 일련의 스위프 섹터를 제공하도록 증가스템 내에서 틸트각을 변화하도록 구비된다. 상기 광스캐너장치(10)는 그라운드(80) 상부의 소정 장치의 높은부분(52)에 마운트된다. 서로 틸트된 스위프 플레인(15-1 내지 15-4)에 대하여 검출표면이 독립적으 로 정해진다. 주어진 틸트각과 일치하는 하나의 스위프 내에서 검출표면은 필요한 표면을 따르도록 연속적인 측정(17-1 내지 17-n) 검출의 연속적인 범위를 조정하여 결정된다.
중간굴절각에 대하여 검출범위는 최대검출범위로 스텝와이즈(stepwise, 측정각(17-1)에서 측정각(17-7)까지)를 증가하고 감소하므로(측정각(17-8)에서 측정각(17-14)까지), 공간부분은 도4에서의 두꺼운 선으로 그려진 사각형상 의해 지시되는 것으로써 조사된다. 상기 사각형상은 수직 및 수평 굴절각(17-1 및 17-14)으로 형성되는 검출범위(50)와 일치하는 에지길이를 갖는다. 측정(17-1)에 일치하는 수직은 장치마운팅 높은부분(52) 보다 작고 따라서 오프셋 높은부분(54) 하부의 목적물은 검출범위 외에 있다. 이러한 방식에서 작은 목적물(56-1)은 그라운드에 위치되고 오프셋 높은부분(54) 보다 높지 않은 부분을 갖으며 목적물(56-3)은 검출범위(52) 보다 더 멀리 스캐너장치(10)로부터 거리를 두고 있다. 목적물(56-2)과 같이 검출범위 내의 목적물은 한정된 검출범위에 구비된 광스캐너장치(10)에 의해 검출된다. 도4에 도시된 바와 같이 검출범위의 한정은 오프셋 높은부분(54)을 제공하는 것이고 그라운드에 놓여진 작은 목적물을 광스캐너장치에 비활성상태로 제공되는 것이며 이하의 목적물은 검출되지 않는다.
광스캐너장치의 적합한 기능과 오랜기간의 안정성을 체크하고 거리측정의 정확도를 체크할 목적으로 설비가 최소검출거리를 캘리브레이트 하기 위해 제작된다. 상기 광스캐너장치는 반사수단(30)을 포함하는 캘리브레이션 수단을 부가하여 포함한다. 상기 반사수단(30)은 상대적으로 짧은 거리에 구비된다. 도1 및 도2에 도 시된 바와 같이 반사기수단(30)은 역반사기와 같이 형성된다. 예를 들면 이른바 광파이프가 전송펄스의 트레블방향을 전환하도록 구비되고 광검출기수단 방향으로 전송기 펄스들을 전환하도록 구비된다. 상기 역반사기(30)는 전송빔 일부가 도2a 및 도2b에 도시된 위치에서와 같이 회전전송기 반사수단(20)의 소정좌표를 위해 역반사기(30)에 도달하도록 구비되며 면(20-2)은 전송빔(14)에 접선방향(평행한 방향)이다. 도1a 및 도1b에 도시된 위치에서와 같이 전송기 반사수단(20)의 다른 좌표에서 전송빔은 블록되거나 역반사기(30)에 도달할 수 없다. 도2b에 도시된 바와 같이 역반사기(30)는 역반사펄스는 트래블하고 광검출수단(42)에 도달하도록 구비된다. 바람직하게는 전송기 사이의 비변화 거리 TOF(TIME OF FLIGHT)의 측정, 역반사기 및 수신기가 변화량 갖지 않는 상태로 되는 것이 필요하다. 소정 변화량은 전자 드리프트 때문이다. 상기 전자드리프트는 알려진 거리를 측정하고 측정스위프를 따라 만들어진 활성거리 측정을 보상하는데 이용된다.
도1과 도2에 도시된 바와 같이 반사기수단으로부터 반사되는 검출광펄스는 거리측정을 캘리브레이터하는데 이용될 뿐만 아니라 중앙연산장치를 갖는 감시영역 방향으로 전송펄스를 동조하는데 이용된다. 캘리브레이팅과 동조를 위한 반사수단(30)의 중복이용은, 전송빔의 일부가 역반사기를 통해 수신기로 되돌아 오도록 전송궤적과 수신광이 구비될 때 이루어진다.
도1 및 도2에 도시된 바람직한 실시예에서 실시예는 반사면(20-1,20-2)의 에지가 반사기수단(30) 방향으로의 경로를 블록하기 때문에 전송기 반사요소(20)가 회전할 때 얻어질 수 있다.
도5는 적용상태를 도시한 것으로 예컨대 문열림의 감시상태에서 광스캐너장치(10-1,10-2,10-3)는 문센서시스템(90-1,90-2,90-3)으로 이용되고 세개의 다른 위치에 인스톨된다. 문센서시스템(90-1,90-2 및 90-3)은 문열림(96) 상에서 세개의 다른 위치 즉, 상부좌측(92-1), 상부중앙(92-2) 및 상부우측(92-3)에 마운트된다.
문센서시스템(90-1 내지 90-3)의 최소검출거리와 최대검출거리는, 문센서시스템이 도5에서 두꺼운 선으로 형성된 사각형에 의해 지시되는 바와 같은 문열림(96)의 일부를 측정하도록 조절된다.
상술한 바와 같이 광펄스는 비가시적인 적외선광의 범위 내의 파장이 될 수 있다. 그러나 전송펄스광의 파장은 적외선범위에 한정되지 않고 원거리 적외선, 적외선, 근거리적외선 및 가시범위 내의 파장에서 될 수 있다.
문센서와 같은 적용분야에서와 같이 광스캐너장치의 상업적인 적용분야에서 펄스원, 광검출수단 및 굴절수단을 포함하는 광스캐너장치의 감지요소는 비, 먼지 및 오물과 같은 환경적인 요인으로부터의 영향에 반하는 보호장치를 제공하는 케이싱 내에 수용되는 것이 바람직하다.
공통적인 적용분야에서 감시영역이 용이하게 조절되고 광스캐너장치가 선택될 수 있는 마운팅좌표에서 마운팅표면에 용이하게 마운팅될 수 있는 것이 더욱 바람직하다.
감시영역의 용이한 조절은 전자기스펙트럼 가시범위에서 파장을 갖는 펄스원전송광펄스를 이용하여 이루어질 수 있어서 스캐닝영역은 전송광에 의해 가시적으로 조사된다. 센서장치가 기능에 의심이 없을 때 TOF 측정쉘을 위해 이용되는 광 은 가시적이지 않아 원거리 내지 근거리 적외선범위 내에서 선택될 수 있고, 보상조사수단은 가시광을 방사하도록 스캐닝영역을 가시적으로 조사하도록 구비된다. 상기 조사수단은 조사광량의 가변레벨를 방사하여 스위치온 및 스위치오프 또는 어둡게되는 것이 바람직하다.
마운팅표면에 용이한 마운팅은 도6에 도시된 바와 같이 다른 좌표에서의 광스캐너장치의 용이한 마운팅을 가능하게 하는 마운팅 브라켓 수단을 제공하여 이루어질 수 있다. 상기 브라켓(94)은 케이싱의 일부가 될 수 있다. 바람직하게 브라켓(94)은 장치가 마운트되는 평면 마운팅 표면에 접촉하는 다른 좌표에 허용하도록 다른 플레인 내의 다른 플랫부분을 포함한다.
도6에 도시된 바와 같이 브라켓(94)은 각각 45˚의 각 방향이 되는 세개의 평면부분을 갖는다. 이것은 평면 마운팅 표면에 세개의 다른 세개의 좌표 내에 마운트될 수 있는 광스캐너장치를 허용하는 것이다. 광스캐너장치가 도6의 실시예에서와 같이 문센서시스템(90)과 같이 이용될 때 상기 스캐너장치는 스위프섹터의 틸트각에 대해 일치하는 다른 좌표 내에서 문프레임의 적어도 세개의 다른 위치(92-1,92-2,92-3) 내에 마운트 될 수 있다.
브라켓(94)을 갖는 문센서시스템(90)은 제1(좌측) 문측 프레임(72-1)과 제1 틸트좌표 내의 문상부 프레임요소(7)의 결합에 형성되는 상부 좌측코너(마운팅위치 92-1) 내에 제3좌표 내의 문상브 프레임요소(70)의 중앙 마운팅위치(92-2)에서 또는 문열림(96)의 중앙 방향으로의 틸트각에서 하부로 "주시(LOOK)"하도록, 문열림(96)의 중앙 방향의 종축하부 또는 제2틸트좌표 내의 문열림 프레임요소(70)와 제1 문 측면 프레임요소(72-1)와 마주하는 제2문 측면 프레임요소(72-2)의 결합에 형성된 상부 우측 코너(마운팅 위치) 내에서 "주시(LOOK)"하도록, 도어열림(96)의 중앙 방향으로의 틸트각에서 하부로 "주시(LOOK)"하도록 보이게 마운팅되고 제1틸트좌표를 제공하는 제1 마운팅 위치(92-1)와 대칭적으로 문열림(96) 내 마운팅된다.
상기 문센서시스템(90)은 제1문측 프레임요소(72-1)의 측면마운팅 위치에 부가하여 마운팅될 수 있으며 바람직하게는 문열림(96)의 중앙 방향으로 수평하게 "주시(LOOK)"하도록 제4틸트 좌표를 제공하는 그라운드 상부의 문상부 프레임요소(70)의 높이의 중간에 마운팅 될 수 있고 제4틸트 좌표의 마주하는 방향 내에 문열림(96)의 중앙 방향으로 수평하게 "주시(LOOK)"하도록 제5틸트좌표를 제공하는 제2(우측) 문측 프레임요소(72-2)의 으측 마운팅위치에 문프레임(96) 내에 대칭적으로 마운팅 될 수 있다.
도6에 도시된 바와 같이 문센서시스템은 스캐닝 영역의 위치가 문요소(76;76-1,76-2,76-3,76-4)와 일직선상에 있도록 문센서장치의 좌표를 조절하기 위한 조절수단을 포함한다. 상기 조절수단은 스위프섹터의 틸트각을 조절하도록 구비된 스크류(62,64,66,68)로 형성될 수 있다.
문센서 적용분야에서 선택적으로 및/또는 부가적으로 고정식 문프레임요소에 마운팅되고 문센서시스템은 이동문요소에 마운팅될 수 있다. 예를 들면 스와인딩 또는 슬라이딩 문요소는 문열림(96) 또는 회전문요소를 열고 닫도록 구비된다.
또한 스위프플레인의 틸트각을 연속적으로 스위프하는 사이에 동적으로 변화하는 것이 가능하고 도3으로 설명되는 바와 같이 스캔된 영역(59)의 스캐닝폭(60) 를 조절하는 것이 가능하다. 광스캐너장치의 실시예에서 스위프 플레인 내의 스위프섹터의 열림각은 도7a 및 도7b 에 의해 도시된 바와 같이 스캐닝영역(59)의 스캐닝길이(58)가 변화하도록 동적으로 변화될 수 있으며 광스캐너장치는 문센서시스템(90)과 같이 이용될 수 있다. 각각의 스위프 플레인의 스위프섹터는 그라운트 상의 스캐닝영역(59) 방향의 하부로 틸트되도록 스와인팅 문요소(76)에서의 상부 중앙 마운팅위치에 마운팅되고 맞추어진다. 상기 문센서는 스위프 플레인이 문요소(76)에 평행하게 형성되도록 조절된다. 도7a 및 도7b 에서의 대시라인(DASH LINE)은 그라운드에서 문센서시스템을 광스캐너장치에 의해 프로젝트되는 스위프라인을 지시한다. 상기 스캐닝영역(59)은 다수의 다른 틸트각에 의해 결저오디는 스캐닝폭(60)과 센서시스템으로부터 스캐닝영역(59)의 거리를 갖는 조합에서 인접한 스위프 평면 사이의 증가틸트각을 갖으며, 도7의 실시예에 그라운드 상부의 센서시스템의 마운팅 높이가 도시된다. 상기 스위프 플레인 내의 스위프 섹터의 열림각은 동적으로 변화되고 따라서 스캐닝 영역(59)의 스캐닝길이(58)가 변화되고 이동문요소(76)의 위치에 의존된다.
도7a 에 도시된 바와 같이 문요소는 제1과 제2 문측면 프레임요소(72-1과 72-2) 사이에 있지 않게 위치될 때 스캐닝영역(59)의 스캐닝길이(58)는 연장하고 문요소(76)를 넘어 프로젝트 한다. 상기 프로젝트부분은 스캐닝영역(59)를 증가하고 경계거리를 생성하며 이동문요소(76)에 의해 부상당하는 것으로부터 스와인딩 문요소(76)의 움직임 궤적에 의해 커버되는 영역의 주변의 경계거리 내의 목적물 및 사람를 검출하는 것이 가능하여 안정성이 증가한다. 상기 문이 거의 또는 와전 히 닫혔을 때, 즉 문요소가 제1과 제2 문측 프레임요소(72-1,72-2) 사이에 구비될 때 스캐닝영역(59)의 스캐닝길이(58)는 문측면요소(72-2)와 교차하는 것을 방지하도록 프로젝팅없이 문요소(76)를 따라 연장한다.
도8은 회전문에 문센서시스템(90)의 적용분야를 도시한 것이다. 상기 회전문은 회전문 프레임요소(78-1, 도8의 좌측면)와 제2 회전문 프레임요소(78-2,도8의 우측면)와 서로 직교로 구비된 네개의 회전문요소 또는 문 리브(76-1 내지 76-4)를 포함하고 네개의 문요소 리브(76-1 내지 76-4)의 결합부를 따라 연장하는 종축 주변에서 회전(도8 내의 화살표에 의해 도시되는 바와 같이 상부로부터 보이는 시계방향 내에서)하도록 구비된다. 상기 문센서요소(90)는 회전문요소(76-1 내지 76-4)와 결합되는 하나의 광스캐너장치를 포함한다. 각 광스캐너장치는 스위프 섹터가 문요소와 평행하고 종축 하방으로 연장하도록 결합된 회전문요소의 상부에치 주변에 마운트되고 위치된다. 따라서 스위프영역(59-1 내지 59-4)은 각각의 주변 그라운드에 제공되고 회전문요소(76-1 내지 76-4)에 평행하게 구비된다. 바람직하게 광스캐너장치는, 각 스위프 섹터와 스캐닝 영역(59-1 내지 59-4)이 회전문요소의 움직임의 회전방향으로 회전문요소(76-1 내지 76-4)의 전방에 있도록 구비된다.
스위프 플레인 내의 스위프 섹터의 열림각을 변화하는 능력에 의한 가능함은 도8에 도시된 바와 같이 스캐닝 영역의 스캐닝 길이에 있어의 문센서 시스템이 문프레임(78-1과 78-2) 사이의 방사상 외부에지의 문 리브와 결합되는 스캐닝 영역의 스캐닝 길이가 결합회전문 요소를 따라 연장하고 결합회전문 요소를 넘어 프로젝트하지 않도록 구비되며 회전문요소(76-2)와 결합되는 스캐닝영역(59-2)의 스캐닝길 이(58-2)와 회전문요소(76-4)와 결합되는 스캐닝영역(59-4)의 스캐닝길이(58-4)를 확인할 수 있다. 도8에 도시된 경우에서 문프레임의 외부에 형성된 방사상형 외부 에지의 문리브와 결합된 스캐닝영역의 스캐닝길이, 즉 문프레임요소(78-1 및 78-2) 사이에 있지 않는 문 리브는 결합된 회전문요소를 따라 연장할 뿐만 아니라 결합된 회전문요소를 넘어 프로젝트 한다,
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동문 주변을 감지하기 위한 레이저 스캐닝 및 센싱장치에 의하면 문요소 또는 요소들의 에지의 보호를 항상 최적화한 스캐닝 영역 또는 검출영역을 변화하도록 조절할 수 있고 문요소 또는 요소들의 범위를 넘은 경계영역을 생성한다. 그러므로 이동문요소에 의한 부상으로부터 사람을 보호하여 문요소 에지 주변의 경계영역 내의 사람의 안정성을 증가한다.
참고로 본 발명의 구체적인 실시예는 여러가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

Claims (30)

  1. 목적물(56)의 범위와 각의 방향을 측정하기 위한 광스캐너장치(10)에 있어서,
    상기 장치(10)는 광펄스를 전송하도록 구비된 펄스원(12)과; 스위프섹터를 교차하는 가변 스위프 방향에서 전송된 광펄스를 스위프하도록 구비된 전송기 굴절수단(20)과; 상기 스위프섹터 내에 반사되는 수신된 광펄스를 검출하도록 구비된 광검출수단(42)과; 및 상기 광검출수단(42)으로 스위프 플레인(15)에서 반사되는 광펄스 방향을 전환하도록 구비된 수신기 굴절수단(24)과; 를 포함하되
    펄스원(12)으로부터 전송기 굴절수단(20)까지의 궤적에서 전송된 광학펄스를 광학적으로 실드하도록 구비된 광학실드수단(32)과; 상기 전송기 굴절수단(20)으로부터 상기 광검출수단(42)과 수신기 굴절수단(24) 사이의 궤적에서 반사되는 광펄스로부터 스위프섹터로 스위프섹터까지 연장하는 궤적의 적어도 일부와; 및 스위프섹터 내에서 연장하고 수신기 굴절수단(24)에 한정되는 궤적의 적어도 일부와;를 부가적으로 포함하며
    상기 전송기 굴절수단(20)과 수신기 굴절수단(24)은 서로 평행한 다수의 적어도 한면을 포함하는 다중면 반사수단을 포함하고 상기 전송기 굴절수단(20)의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단(24)의 다중면 반사수단은 공통의 회전축(38)에서 각각 동시에 회전되도록 구비되며
    상기 전송기 굴절수단(20)의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단(24)의 다중 면 반사수단은 전송기 굴절수단(20)의 다중면 반사수단과 수신기 굴절수단(24)의 다중면 반사수단을 광학적으로 분리하도록 구비되는 홈을 포함하는 스플릿 다중면 반사수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 펄스원(12), 전송기 굴절수단(20), 수신기 굴절수단(24), 광검출수단(42) 및 광학실드수단(32)을 수용하도록 구비된 케이싱(18)을 포함하되,
    상기 광학실드수단(32)은 상기 케이싱(18) 내에 구비되는 적어도 전체적인 궤적부분에 수신되는 펄스로부터 전송된 펄스를 실드하는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광학실드수단(32)은 전송기 반사수단면(20)의 다주면 반사수단과 수신기 굴절수단(24)의 다중면 반사수단 사이의 홈으로 연장하는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  4. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신기 굴절수단(24)은 스위프 플레인(15) 내의 반사되는 광펄스를 수신하기 위해 구비되는 고정반사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수신기 굴절수단(24)은 평면형, 구형 또는 원통형 반사부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  6. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스원은 펄스레이저 또는 펄스 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  7. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    상기 광검출수단(42)은 애벌란치 광다이오드와 같은 높은 이득을 갖는 고속의 광검출수단인 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  8. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    상기 전송기 굴절수단(20)과 수신기 굴절수단(24)은 스위프 섹터의 틸트각이 가변적이 되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  9. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위프 섹터의 틸트각은 증가하는 틸트각에 의해 연속하는 스위프 사이에서 가변적인 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  10. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    검출범위(50)는 전자식 창문 기술과 같이 가변적으로 제어가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  11. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    펄스원(12)으로부터 전달되는 광펄스는 스위프 섹터에서 반사되며 광검출수단으로 수신기 굴절수단(24)에 의해 방향전환되는 광펄스에 의해 형성되는 빔(22)과 분리되고 평행한 빔(14)을 형성하는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  12. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    상기 전송기 렌즈(16)는 전송된 광펄스를 전송빔(14)으로 형성하기 위해 구비되는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  13. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    수신기렌즈(40)는 수신기 굴절수단(24)에 의해 방향전환된 광펄스의 수신빔(22)을 광검출수단(42)에 촛점을 맞추기 위해 구비되는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치.
  14. 전항에 기재된 어느 한 항에 있어서,
    전송펄스가 전송기 굴절수단(20)에 의해 스위프 섹터로 방향전환되지 않았을 때 광스캐너장치에서와 같이 알려진 검출범위를 측정할 수 있게 광검출수단(42)에 전송펄스의 빔을 반사하도록 구비된 반사수단(30)을 포함하는 것을 특징하는 광스캐너장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 반사수단(30)은 펄스원(12)에 의해 전송되는 펄스의 트래블링 방향을 되돌리도록 구비된 역반사기 또는 광파이프인 것을 특징하는 광스캐너장치.
  16. 문열림(96)과 적어도 하나의 이동문 요소(76;6-1, 76-2, 76-3, 76-4)를 포함하고 문내측 및/또는 주변의 목적물을 검출하기 위한 문센서 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 제1항 내지 제15항의 어느 한 항에 의한 적어도 광스캐너장치(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 스캐너장치(10)는 스캐닝 영역(59)이 종축방향 내에 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    광스캐너장치(10)는, 전송기 굴절수단(20)이 종축의 스캐닝 영역(59)을 제공하고 다중면 반사수단의 이용에 의해 소정 높이 또는 그라운드(80)에서 부가적인 틸트 스캔영역(59)이 문열림 주변 및 문요소에 수평적으로 연장하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  19. 제16항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서,
    문열림의 전체면을 측정할 수 있는 문열림(96)과 결합된 적어도 하나의 광스캐너장치(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  20. 이동요소(76;6-1, 76-2, 76-3, 76-4)를 갖는 문을 위한 문센서 시스템에 있어서,
    제1항 내지 제15항의 어느 한 항에 의한 적어도 광스캐너장치(10)는 이동문 요소(76;6-1, 76-2, 76-3, 76-4) 중의 하나와 결합되는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    적어도 하나의 광스캐너장치(10)는 각 이동문 요소(76;6-1, 76-2, 76-3, 76-4)와 결합되는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  22. 제16항 내지 제21항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐닝 영역(59)은 문요소(76;6-1, 76-2, 76-3, 76-4)와 평행한 방향이 되는 스캐닝길이(58)를 갖는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    문 요소가 문 프레임 요소(72,78) 사이에 있을 때
    스캐닝길이(58)는 문요소를 따라 연장되어 동적으로 변화하고 문요소(76;76-1,76-2,76-3,76-4)를 넘어 프로젝트하지 않으며 문 요소가 문 프레임요소 사이에 있지 않을 때 문요소를 넘어 프로젝트 하도록 구비된느 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  24. 제16항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서,
    광스캐너장치는 비가시적인 광펄스를 전송하고 수신하며 문센서시스템은 스캐닝영역(59)을 가시적으로 조사하도록 가시광을 방사하도록 구비된 조사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  25. 제16항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서,
    스캐닝 영역의 위치가 문요소(76;6-1, 76-2, 76-3, 76-4)와 일직선상에 있도록 문센서장치의 좌표를 조절하기 위한 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 조절수단은 스위프섹터의 틸트각을 조절하도록 구비되는 스크류 (62,64,66,68)를 포함하는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  27. 제16항 내지 제26항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 스위프섹터의 적어도 세개의 다른 틸트각과 일치하는 적어도 세개의 다른 각위치(92-1, 92-2, 92-3)에서 문프레임요소(70,72,78)에 마운트 될 수 있도록 구비되는 마운팅 브라켓 수단(94)을 포함하는 것을 특징으로 하는 문센서 시스템.
  28. 문열림(96) 및 적어도 하나의 이동문 요소(76;6-1, 76-2, 76-3, 76-4)를 포함하는 문내측 및/또는 주변의 목적물을 검출하기 위한 문센서 시스템(90) 내의 광스캐너장치(10)의 용법에 있어서,
    상기 장치(10)는 광펄스를 전송하도록 구비된 펄스원(12)과;
    스위프섹터를 교차하는 가변 스위프 방향에서 전송된 광펄스를 스위프하도록 구비된 전송기 굴절수단(20)과;
    상기 스위프섹터 내에 반사되는 수신된 광펄스를 검출하도록 구비된 광검출수단(42)과;
    상기 광검출수단(42)으로 스위프 플레인(15)에서 반사되는 광펄스 방향을 전환하도록 구비된 수신기 굴절수단(24)과; 를 포함하되
    상기 장치(10)는 스캐닝 영역(59)이 종축으로 또는 종축방향에 근접하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 광스캐너장치(10)의 용법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 장치(10)는 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 기재된 장치(10)인 것을 특징으로 하는 광스캐너장치(10)의 용법.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 문센서시스템(90)은 제16항 내지 제27항에 기재된 어느 한 항에 기재된 시스템(90)인 것을 특징으로 하는 광스캐너장치(10)의 용법.
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