KR20120133238A - 3차원 광 스캔 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

3차원 광 스캔 장치는 광원, 광원에서 방출된 광의 발산각을 결정하는 광 송신 렌즈, 광 송신 렌즈를 경유한 광을 목표물에 전송되는 외부 광과 내부 참조 신호용 광으로 분리하는 제 1 빔 스플리터, 제 1 빔 스플리터에서 목표물로 전송되는 광의 경로를 변경하는 송신부 반사경, 수직 또는 수평 방향으로 회전하며 목표물을 스캔할 수 있도록 광의 방출 방향을 결정하고 목표물에서 반사된 광을 수신하는 회전 반사경, 회전 반사경에서 굴절된 반사 광을 굴절시키는 수신부 반사경, 수신부 반사경에 의하여 굴절된 반사 광을 집속하는 광 수신 렌즈, 광 수신 렌즈에서 집속된 광을 수신하여 소정 시간 지연시킨 후 광을 방출하는 외부 경로용 광 파이버, 외부 경로용 광 파이버에서 방출된 레이저 광을 수신받아 광 세기가 다른 다수의 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부, 및 광 신호 생성부에서 발생된 신호를 전기 신호로 변환하는 광 검출기를 포함한다.

Description

3차원 광 스캔 장치 및 방법{Device and method for optically scanning 3 dimensional object}
이 발명은 3차원 광 스캔 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 목표물의 측정 지점에 따른 광반사율 차이에 따른 시간측정오차를 보상하여 목표물의 프로파일을 정밀하게 측정할 수 있는 3차원 광 스캔 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 물체의 프로파일을 측정하기 위하여 3차원 광 스캔에서 물체의 각 지점까지 거리를 정확하게 측정해야 한다.
물체의 거리 측정 원리인 TOF(Time Of Flighting) 방법을 살펴보면 다음과 같다. 거리측정유닛에서 일정한 주기 신호를 발생하여 에미터에서 공기, 동선, 광섬유와 같은 매질을 통과하는 펄스 신호, 예를 들어 광신호, 전자기파신호, 음파신호등을 발생시키고, 발신부에서 신호 출발 시각(tE)를 측정하고, 송신된 신호가 매질을 통과하여 목표물에서 반사된 후, 다시 매질을 통과하여 펄스 신호가 되돌아 와서 수신부에서 신호 도착 시각(tR)이 측정된다. 다시 말하면, 측정 신호를 발생하기 위하여 일정한 주파수를 갖는 신호 클록을 발생시켜 일정시간 지연 후 시각(tE)에서 발신 신호가 송출되고 목표물에 반사되어 되돌아온 신호를 시각(tR)에서 수신한다. 이에 따라 거리측정신호가 매질을 통과하여 왕복하는 시간은 tR-tE이고, 여기에 매질의 신호 전달 속도(v)를 곱하면 목표물까지의 왕복 거리가 된다. 따라서, 거리 측정 장치와 목표물 사이의 거리는 다음과 같이 계산된다.
Figure pat00001
D: 거리측정장치와 목표물 사이의 거리
v: 매질에서 펄스신호속도
tE: 신호출발시각
tR: 신호도착시각
거리 측정 장치가 목표물까지 거리를 정밀하게 측정하기 위해서는 식1에서 매질의 속도가 일정한 경우 신호 왕복 시간(tR-tE)를 측정해야 한다.
도1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 또 다른 방식의 거리 측정 장치는 거리 계산 유닛(4)에서 스타트 신호를 발생시키고 송신부(22)에서 전기 신호를 광 신호로 변환하고 광 분배기(22)에서 광 신호의 일부를 광 혼합기(25)에 보내어 수신부(26)에서 전기 신호로 변환한 다음 거리 계산 유닛(21)에서 시작 시간(tE)을 측정한다. 나머지 광신호는 목표물(24)에서 반사되어 광 지연 소자(27)와 광 혼합기(25)를 통과한 후 수신부(26)에 도달한다. 수신부(26)는 목표물에서 반사된 광 신호를 전기 신호로 변화하여 거리 계산 유닛(21)에 출력하고 거리 계산 유닛(21)는 수신부(26)에서 출력된 전기 신호를 입력받아 목표물 왕복 시간(tR)을 측정한다. 거리 계산 유닛(21)는 tR-tE로서 거리 측정 장치의 내부 광 경로에 의한 오차를 제거하여 거리를 측정한다. 여기서 광 지연 소자(27)은 최소거리 측정시 시간 tE과 겹치지 않도록 펄스 신호 폭이상으로 지연시키고 이에 따른 시간 지연은 거리 계산 유닛(21)에 의하여 보정된다.
한편, 3차원 광 스캔에서 TOF(Time Of Flight)방식을 채용하는 경우, 수신된 광량을 항상 일정하게 조절하여야 측정 오차를 줄일 수 있으나, 3차원 광 스캔의 경우 일반 레이저 거리 측정기와는 달리 빠른 측정 시간을 요구하므로 광량을 조절할 수 있는 시간이 없다.
펄스 레이저를 사용하는 3차원 레이저 광 스캔에서 활용하고 있는 종래 기술은 빠른 레이저 거리 측정속도에 따라 수신되는 레이저 펄스의 세기를 조절할 수 없기 때문에 별도의 보상 테이블을 이용하여 거리와 반사율에 따라 변화하는 레이저 펄스의 세기에 따른 거리 오차를 보상해주는 방식을 사용했었다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 반사광을 수신한 후 광량 조절부에 의하여 다양한 진폭을 갖는 다수의 동일 신호를 생성하여 목표물의 하나의 지점까지 거리를 정확히 측정할 수 있는 3차원 광 스캔 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치는 광원, 광원에서 방출된 광의 발산각 결정하는 광 송신 렌즈, 광 송신 렌즈를 경유한 광을 목표물에 전송되는 외부 광과 내부 참조 신호용 광으로 분리하는 제 1 빔 스플리터, 제 1 빔 스플리터에서 목표물로 전송되는 광의 경로를 변경하는 송신부 반사경, 수직 또는 수평 방향으로 회전하며 목표물을 스캔할 수 있도록 광의 방출 방향을 결정하고 목표물에서 반사된 광을 수신하는 회전 반사경, 회전 반사경에서 굴절된 반사 광을 굴절시키는 수신부 반사경, 수신부 반사경에 의하여 굴절된 반사 광을 집속하는 광 수신 렌즈, 광 수신 렌즈에서 집속된 광을 수신하여 소정 시간 지연시킨 후 광을 방출하는 외부 경로용 광 파이버, 외부 경로용 광 파이버에서 방출된 레이저 광을 수신받아 광 세기가 다른 다수의 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부, 및 광 신호 생성부에서 발생된 신호를 전기 신호로 변환하는 광 검출기를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 신호 생성부는 외부 경로용 광 파이버에서 방출된 광을 분리하는 제 2 빔 스플리터, 제 2 빔 스플리터에 의하여 분리된 광의 일부를 수신하여 광 검출기에 방출하는 신호 검출용 광 파이버, 및 제 2 빔 스플리터에 의하여 분리된 광의 다른 일부를 수신받아 소정 시간 지연 후 제 2 빔 스플리터로 재방출하는 무한 피드백 광 파이버를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 광 스캔 방법은 광원에서 방출된 광을 제 1 빔 스플리터에 의하여 목표물에 방출되는 광과 내부 광 경로용 광 파이버로 방출되는 광으로 분리하는 단계, 목표물에서 반사된 광을 집속하여 외부 광 경로용 광 파이버로 입사하는 단계, 외부 광 경로용 광 파이버에서 방출된 레이저 광을 제 2 빔 스플리터에 의하여 신호 검출용 광 파이버에 입사되어 광 검출기로 방출되는 광과 무한 피드백 광 파이버로 입사되는 광으로 분리하는 단계, 무한 피드백 광 파이버에 입사된 광을 제 2 빔 스플리터에 의하여 신호 검출용 광 파이버에 재입사되어 광 검출기로 재방출되는 광과 무한 피드백 광 파이버에 재입사되는 광으로 분리하는 단계, 신호 검출용 광파이버에서 방출된 레이저 광을 수신받아 광 검출기에 의하여 전기 신호로 변화하는 단계, 전기 신호 중에서 거리 측정 오차를 발생하지 않는 신호 세기 범위 내의 전기 신호를 선정하는 단계, 및 선정된 전기 신호를 기초로 왕복시간을 측정하여 거리를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 시간 지연 보상 장치는 제1 광 지연 소자와 제2 광 지연 소자를 감기 위한 광 섬유 권취부를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 광량 조절부의 무한 피드백 광 파이버에 의하여 레이저 광이 광량 조절부의 무한 피드백 광 파이버를 반복해서 통과하여 소정 범위 내의 광 세기에 해당하는 신호를 선택할 수 있기 때문에 지연시간이 온도 변화와 무관하게 항상 일정하게 보상되고 목표물의 지점 별로 다른 반사율에 따라 반사 광 세기의 차이에 따른 시간 오차를 짧은 시간 내에 보상할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 거리 측정 장치를 개략적인 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치를 개략적인 구성을 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치의 광량 조절부를 나타내는 부분 확대도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 방법을 나타내는 블록도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치의 스타트 신호와 스톱 신호의 타이밍 차트,
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치의 수평 스캔과 수직 스캔을 나타내는 개념도를 각각 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치를 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치의 광량 조절부를 나타내는 부분 확대도이다.
도 2과 도 3에 도시된 바와 같이, 3차원 광 스캔는 광 송신부, 광 수신부, 광량 조절부 및 광 신호 생성부를 포함한다.
광 송신부는 레이저와 같은 광을 방출하는 광원(110), 레이저 광이 목표물까지 작은 빔 크기를 갖고 도달할 수 있도록 빔 발산각 결정하는 광 송신 렌즈(120), 광 송신 렌즈를 경유한 레이저 광을 목표물에 전송되는 외부 레이저 광과 레이저 스캔 장비 내부의 온도와 그에 따른 불안정한 전자적 신호 처리 시간 오차를 소거하기 위한 내부 참조 신호용 레이저 광을 분리하는 제 1 빔 스플리터(130), 평행 광으로 만들어진 레이저 광의 경로를 변경하는 송신부 반사경(140), 및 방출된 레이저 광이 수직 또는 수평 방향으로 회전하며 목표물을 스캔할 수 있도록 레이저 광의 방출 방향을 결정하고 목표물에서 반사된 레이저 광을 수신하는 회전 반사경(150)을 포함한다.
광 수신부는 회전 반사경(150)에서 굴절된 반사 레이저 광을 굴절시키는 수신부 반사경(210), 수신부 반사경(210)에 의하여 굴절된 반사 레이저 광을 집속하는 광 수신 렌즈(220), 광 수신 렌즈(220)에서 집속된 광을 수신하여 근거리 스캔시 레이저 송신부에서 일부 사용한 내부 참조용 광 신호와 간섭이 일어나지 않도록 광파이버 길이만큼 시간 지연시킨 후 광을 방출하는 외부 경로용 광 파이버(230)를 포함한다.
광량 조절부는 외부 경로용 광 파이버에서 방출된 레이저 광을 수신받아 광 세기가 다른 다수의 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부(310), 광 신호 생성부(310)에서 발생된 신호를 전기 신호로 변환하는 광 검출기(320)를 포함한다.
광 검출기(320)는 예를 들어 아발란치 포토 다이오드(APD: Avalanche Photo Diode)를 사용할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광 신호 생성부(310)는 외부 경로용 광 파이버(230)에서 방출된 레이저 광을 분리하는 제 2 빔 스플리터(311), 제 2 빔 스플리터(311)에 의하여 분리된 레이저 광의 일부를 수신하여 광 검출기(320)에 방출하는 신호 검출용 광 파이버(312), 제 2 빔 스플리터(311)에 의하여 분리된 레이저 광의 다른 일부를 수신받아 소정 시간 지연 후 제 2 빔 스플리터(311)로 재방출하는 무한 피드백 광 파이버(313)를 포함한다.
본 발명의 일실시예 따른 광 스캔의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 목표물의 한 지점의 거리를 측정하기 위하여 광원(110)에서 방출된 레이저는 광 송신 렌즈(120)를 통과하여 평행하게 진행된다. 광 송신 렌즈(120)에 의하여 평행 광으로 진행되는 레이저 광은 제 1 빔 스플리터(130)에 의하여 분리되어 일부가 송신부 반사경(140)으로 진행된다. 이때 송신부 반사경(140)은 광 송신 렌즈(120)의 광축과 광 수신 렌즈(220)의 광축이 일치되어 있다. 송신부 반사경(140)에 의해 굴절된 평행 레이저 광은 회전 반사경(150)에 의해 외부로 송신된다.
한편, 제 1 빔 스플리터(130)에 의하여 분리된 레이저 광 중 다른 일부는 내부 광 경로용 광 파이버(240)를 거쳐 광 검출기(320)에 입사된다. 내부 광 경로를 거친 레이저 광은 광 검출기(320)에 의하여 전기 신호로 변환되어 3차원 스캔 내부의 광 경로에 의하여 발생된 시간 오차를 소거하는 데 사용된다.
목표물에서 반사된 레이저 광은 다시 회전 반사경(150)에 의해 3차원 광 스캔 내부로 입사되어 수신부 반사경(210)에 의해 광 경로가 굴절되어 광 수신 렌즈(220)로 입사된다. 수신부 반사경(210)에 의하여 굴절된 레이저 광은 광 수신 렌즈(220)에 의해 수렴되어 외부 광 경로용 광 파이버(230)에 입사된다. 외부 광 경로용 광 파이버(230)에 입사된 레이저 광은 광 경로 오차를 소거하기 위해 사용된 내부 광 경로용 광 파이버(240)에 입사된 레이저 광과 간섭을 피할 정도로 일정한 길이를 갖는다.
목표물의 한 지점에 대한 반사광에 기초하여 다수의 광 신호가 광량 조절부에 의하여 생성되는 과정을 도 4와 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 방법을 나타내는 블록도이고 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치의 스타트 신호와 스톱 신호의 타이밍 차트이다.
외부 광 경로용 광 파이버(230)에서 방출된 레이저 광은 제 2 빔 스플리터(311)에 의하여 분리된다. 분리비는 예를 들어 직진광:반사광 = 50%:50%일 수 있다.
분리된 레이저 광의 일부는 신호 검출용 광 파이버(312)에 입사되어 광 검출기(320)로 방출되고 분리된 레이저 광의 다른 일부는 무한 피드백 광 파이버(313)에 입사되어 소정의 시간 지연 후 방출된다.
무한 피드백 광 파이버(313)에서 방출된 레이저 광은 제 2 빔 스플리터(311)에 의하여 재분리된다. 재분리된 레이저 광의 일부는 신호 검출용 광 파이버(312)에 입사되어 광 검출기(320)로 방출되고 재분리된 레이저 광의 다른 일부는 무한 피드백 광 파이버(313)에 재입사된 후 소정의 시간 지연 후 재방출된다.
이러한 과정을 무수히 반복하여 목표물의 동일 지점에서 반사된 레이저 광이 광량 조절부(310)에 의하여 다수의 광 신호로 변환된다.
신호 검출용 광파이버(312)에서 방출된 레이저 광을 수신받은 광 검출기(320)는 전기 신호로 변환한다.
광 검출기(320)는 목표물의 한 지점에 대한 다수의 광 신호를 다수의 전기 신호로 변환하면 다수의 전기 신호 중에서 거리 측정 오차를 발생하지 않는 신호 세기 범위 내의 전기 신호를 선정한 후, 선정된 전기 신호를 기초로 왕복시간을 측정하여 거리를 계산한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 외부 경로용 광 파이버(230)에서 방출된 레이저 광의 세기를 100%라 하면 1차로 광 검출기에 입력된 레이저 광의 세기는 50%이다. 2차로 광 검출기에 입력된 레이저 광의 세기는 25%이고 3차 레이저 광의 세기는 12.5%, 4차 레이저 광의 세기는 6.25%이다.
이때, 측정 시간은 다음과 같이 보상될 수 있다.
Figure pat00002
Tm: 시작 신호와 스톱 신호간 측정 시간
Td: 레이저 광이 무한 피드 백 광 파이버를 통과한 시간
n: n번째 발생 광 신호
T: 목표물까지 왕복 시간
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 광 스캔 장치의 수평 스캔과 수직 스캔을 나타내는 개념도이다. 도 2와 도 5에 도시된 바와 같이, 목표물의 한 지점에 대한 거리를 측정한 다음 목표물의 다른 수직 지점에 대한 거리를 측정하는 수직 스캔을 진행하기 위하여, 수직 회전 기구(410)를 시키면 이에 연결된 회전 반사경(150)이 회전하여 목표물의 다른 수직 지점에 대한 거리를 상기와 같은 방식으로 측정한다.
다음으로, 목표물의 다른 수평 지점에 대한 거리를 측정하는 수평 스캔을 진행하기 위하여, 수평 회전 기구(420)를 시키면 3차원 스캔 장치 몸체가 수평 회전하고 회전 반사경(150)도 함께 수평 회전하여 목표물의 다른 수평 지점에 대한 거리를 상기와 같은 방식으로 측정한다. 수직 스캔과 수평 스캔이 완료되면 목표물에 대한 3차원 스캔이 완료된다.
이제까지 본 발명에 대한 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 이 발명이 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 이해되어야 한다. 이 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 이 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
4: 거리 계산 유닛 27: 광 지연 소자
25: 광 혼합기 26: 수신부
110: 광원 120: 광 송신 렌지
130: 제 1 빔 스플리터 140: 송신부 반사경
150: 회전 반사경 210: 수신부 반사경
220: 광 수신 렌즈 230: 외부 경로용 광 파이버
240: 내부 경로용 광 파이버 310: 광 신호 생성부
311: 제 2 빔 스플리터 312: 신호 검출용 광파이버
313: 무한 피드백 광파이버 320: 광 검출기
410: 수직 회전 기구 420: 수평 회전 기구

Claims (7)

  1. 3차원 광 스캔 장치에 있어서,
    광원;
    상기 광원에서 방출된 광의 발산각 결정하는 광 송신 렌즈;
    상기 광 송신 렌즈를 경유한 광을 목표물에 전송되는 외부 광과 내부 참조 신호용 광으로 분리하는 제 1 빔 스플리터;
    상기 제 1 빔 스플리터에서 목표물로 전송되는 광의 경로를 변경하는 송신부 반사경;
    수직 또는 수평 방향으로 회전하며 목표물을 스캔할 수 있도록 광의 방출 방향을 결정하고 목표물에서 반사된 광을 수신하는 회전 반사경;
    상기 회전 반사경에서 굴절된 반사 광을 굴절시키는 수신부 반사경;
    상기 수신부 반사경에 의하여 굴절된 반사 광을 집속하는 광 수신 렌즈;
    상기 광 수신 렌즈에서 집속된 광을 수신하여 소정 시간 지연시킨 후 광을 방출하는 외부 경로용 광 파이버;
    상기 외부 경로용 광 파이버에서 방출된 레이저 광을 수신받아 광 세기가 다른 다수의 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부; 및
    상기 광 신호 생성부에서 발생된 신호를 전기 신호로 변환하는 광 검출기를 포함하는 3차원 광 스캔 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 신호 생성부는
    상기 외부 경로용 광 파이버에서 방출된 광을 분리하는 제 2 빔 스플리터;
    상기 제 2 빔 스플리터에 의하여 분리된 광의 일부를 수신하여 광 검출기에 방출하는 신호 검출용 광 파이버; 및
    상기 제 2 빔 스플리터에 의하여 분리된 광의 다른 일부를 수신받아 소정 시간 지연 후 상기 제 2 빔 스플리터로 재방출하는 무한 피드백 광 파이버를 포함하는 3차원 광 스캔 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 반사경과 연결되어 목표물의 수직 지점들에 대한 거리를 측정하는 수직 스캔을 진행하도록 회전하는 수직 회전 기구; 및
    상기 3차원 스캔 장치의 몸체를 수평회전하여 목표물의 수평 지점들에 대한 거리를 측정하는 수평 스캔을 진행하도록 회전하는 수평 회전 기구를 더 포함하는 3차원 광 스캔 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광원은 아발란치 포토 다이오드인 3차원 광 스캔 장치.
  5. 광 스캔 방법에 있어서,
    광원에서 방출된 광을 제 1 빔 스플리터에 의하여 목표물에 방출되는 광과 내부 광 경로용 광 파이버로 방출되는 광으로 분리하는 단계;
    목표물에서 반사된 광을 집속하여 외부 광 경로용 광 파이버로 입사하는 단계;
    상기 외부 광 경로용 광 파이버에서 방출된 레이저 광을 제 2 빔 스플리터에 의하여 신호 검출용 광 파이버에 입사되어 광 검출기로 방출되는 광과 무한 피드백 광 파이버로 입사되는 광으로 분리하는 단계;
    상기 무한 피드백 광 파이버에 입사된 광을 제 2 빔 스플리터에 의하여 상기 신호 검출용 광 파이버에 재입사되어 광 검출기로 재방출되는 광과 상기 무한 피드백 광 파이버에 재입사되는 광으로 분리하는 단계;
    상기 신호 검출용 광파이버에서 방출된 레이저 광을 수신받아 광 검출기에 의하여 전기 신호로 변화하는 단계;
    상기 전기 신호 중에서 거리 측정 오차를 발생하지 않는 신호 세기 범위 내의 전기 신호를 선정하는 단계; 및
    상기 선정된 전기 신호를 기초로 왕복시간을 측정하여 거리를 계산하는 단계를 포함하는 광 스캔 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 거리를 계산하는 단계는 다음 식에 의하여 계산하는 광 스캔 방법.
    Figure pat00003

    Tm: 시작 신호와 스톱 신호간 측정 시간
    Td: 레이저 광이 무한 피드 백 광 파이버를 통과한 시간
    n: n번째 발생 광 신호
    T: 목표물까지 왕복 시간
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전 반사경과 연결된 수직 회전 기구에 의하여 목표물의 수직 지점들에 대한 거리를 측정하는 수직 스캔을 하는 단계; 및
    상기 회전 반사경과 연결된 수평 회전 기구에 의하여 목표물의 수평 지점들에 대한 거리를 측정하는 수평 스캔을 하는 단계를 더 포함하는 광 스캔 방법.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014107036A1 (ko) * 2013-01-03 2014-07-10 주식회사 나노포토닉스 삼차원 광학적 조향장치와 유한한 크기의 물체면을 가지는 대물 렌즈 및 그로부터 출력되는 발산광의 발산각과 빔 직경을 동시에 조절할 수 있는 z 스캐너
KR20150010852A (ko) * 2013-07-19 2015-01-29 한국식품연구원 검출용 프로브 및 프로브형 검출 장치
CN105824004A (zh) * 2016-04-29 2016-08-03 深圳市虚拟现实科技有限公司 一种交互式空间定位方法及系统
CN107390225A (zh) * 2017-08-14 2017-11-24 杭州欧镭激光技术有限公司 一种激光测距装置及其使用方法
CN109298431A (zh) * 2018-10-26 2019-02-01 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种三波段机载激光雷达系统
KR20200073711A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 한국광기술원 콘택트렌즈 측정 시스템 및 방법
CN114980831A (zh) * 2020-01-16 2022-08-30 鲁美斯有限公司 用于估计光纤末端之间距离的方法和系统

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014107036A1 (ko) * 2013-01-03 2014-07-10 주식회사 나노포토닉스 삼차원 광학적 조향장치와 유한한 크기의 물체면을 가지는 대물 렌즈 및 그로부터 출력되는 발산광의 발산각과 빔 직경을 동시에 조절할 수 있는 z 스캐너
KR20150010852A (ko) * 2013-07-19 2015-01-29 한국식품연구원 검출용 프로브 및 프로브형 검출 장치
CN105824004A (zh) * 2016-04-29 2016-08-03 深圳市虚拟现实科技有限公司 一种交互式空间定位方法及系统
CN107390225A (zh) * 2017-08-14 2017-11-24 杭州欧镭激光技术有限公司 一种激光测距装置及其使用方法
CN107390225B (zh) * 2017-08-14 2024-02-02 杭州欧镭激光技术有限公司 一种激光测距装置及其使用方法
CN109298431A (zh) * 2018-10-26 2019-02-01 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种三波段机载激光雷达系统
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KR20200073711A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 한국광기술원 콘택트렌즈 측정 시스템 및 방법
CN114980831A (zh) * 2020-01-16 2022-08-30 鲁美斯有限公司 用于估计光纤末端之间距离的方法和系统

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