KR20170116635A - 스캐닝 장치 및 이의 작동 방법 - Google Patents

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송민협
민봉기
서홍석
최규동
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명의 스캐닝 장치는 스캔 대상을 복수의 스캔 영역들로 분할하고, 순차적으로 배치된 상기 스캔 영역들에 제1 레이저광과 제2 레이저광을 교번적으로 조사하는 송신 모듈과, 상기 스캔 영역들 각각에 대한 반사된 레이저광을 수신하는 수신 모듈과, 상기 반사된 레이저광을 이용하여 상기 스캔 영역들 각각에 대한 분할 이미지를 생성하고, 상기 분할 이미지를 기초로 상기 스캔 대상에 대한 전체 이미지를 생성하는 이미지 생성 모듈을 포함하고, 상기 송신 모듈은 레이저광의 라이징 에지(rising edge)를 트리거(trigger)하여 상기 제1 레이저광을 생성하고, 상기 레이저광의 폴링 에지(falling edge)를 트리거하여 상기 제2 레이저광을 생성한다.

Description

스캐닝 장치 및 이의 작동 방법{SCANNING DEVICE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 스캐닝 장치 및 이의 작동 방법에 관한 것이다.
삼차원 영상에 대한 고속획득방법은 빠르고 정확한 사물 인식 및 동작 제어가 필요한 분야에 필수적인 요소이다. 고속으로 삼차원 영상획득이 가능한 삼차원 영상센서는 기계, 로봇, 자동차, 자동차 산업, 게임/교육 콘텐츠 산업 등 다양한 산업에서 활용이 가능하며, 특히 무인화, 자율화가 요구되는 대부분의 산업에서 큰 활용도가 있을 것으로 기대된다.
공간을 삼차원으로 인식하는 기술은 광원의 사용 여부에 따라 빛을 조사하는 액티브 방식과 패시브 방식으로 구분될 수 있으며, 액티브 방식이 패시브 방식보다 각광받는 추세이다. 액티브 방식은 특정 패턴의 광에너지를 피사체에 조사하고, 피사체로부터 광에너지가 반사되어 되돌아 오는 반사 시간차를 이용하는 TOF(Time-of-flight) 기술에 기반을 둔다.
특히, TOF 기술은 광에너지로 펄스 또는 변조된 연속파 광원을 이용할 수 있는데, 광에너지가 피사체에 반사되어 돌아오는 시간을 계산하고, 광원과 피사체 사이의 거리를 계산하여 공간을 인식할 수 있다. 이러한 TOF 기술은 분해능이 높고, 장거리에 배치된 피사체의 삼차원 이미지 영상을 측정하는데 유용하다.
본 발명이 이루고자하는 기술적인 과제는 레이저광의 라이징 에지 성분을 포함하는 제1 레이저광과 폴링 에지 성분을 포함하는 제2 레이저광을 순차적으로 배치된 복수의 스캔 영역들에 교번적으로 조사하고, 반사된 제1 레이저광과 반사된 제2 레이저광 각각을 기초로 생성된 분할 이미지를 이용하여 스캔 대상에 대한 전체 이미지를 생성하는 스캐닝 장치 및 이의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치는, 스캔 대상을 복수의 스캔 영역들로 분할하고, 순차적으로 배치된 상기 스캔 영역들에 제1 레이저광과 제2 레이저광을 교번적으로 조사하는 송신 모듈과, 상기 스캔 영역들 각각으로부터 반사된 레이저광을 수신하는 수신 모듈과, 상기 반사된 레이저광을 이용하여 상기 스캔 영역들 각각에 대한 분할 이미지를 생성하고, 상기 분할 이미지를 기초로 상기 스캔 대상에 대한 전체 이미지를 생성하는 이미지 생성 모듈을 포함하고, 상기 송신 모듈은 레이저광의 라이징 에지(rising edge)를 트리거(trigger)하여 상기 제1 레이저광을 생성하고, 상기 레이저광의 폴링 에지(falling edge)를 트리거하여 상기 제2 레이저광을 생성한다.
실시 예에 따라, 상기 스캐닝 장치는, 제1 방향으로 조사되는 상기 제1 레이저광을 상기 제1 방향과 제2 방향으로 분리하여 조사하고, 제3 방향으로 조사되는 상기 제2 레이저광을 상기 제3 방향과 제4 방향으로 분리하여 조사하는 빔 가르개를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 90°도의 각을 이룰 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제3 방향과 상기 제4 방향은 서로 90°도의 각을 이룰 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 예각을 이룰 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제3 방향과 상기 제4 방향은 서로 예각을 이룰 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 수신 모듈은, 상기 제1 방향으로부터 반사된 제1 레이저광을 수신하는 제1 수광부와, 상기 제2 방향으로부터 반사된 제1 레이저광을 수신하는 제2 수광부와, 상기 제3 방향으로부터 반사된 제2 레이저광을 수신하는 제3 수광부와, 상기 제4 방향으로부터 반사된 제2 레이저광을 수신하는 제4 수광부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 빔 가르개는, 상기 제1 레이저광 및 상기 제2 레이저광을 360°전방위로 분리하여 조사할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 전체 이미지는 삼차원 이미지 영상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 스캐닝 장치의 작동 방법은, 스캔 대상을 복수의 스캔 영역들로 분할하는 단계와, 순차적으로 배치된 상기 스캔 영역들에 제1 레이저광과 제2 레이저광을 교번적으로 조사하는 단계와, 제1 방향으로 조사되는 상기 제1 레이저광을 상기 제1 방향과 제2 방향으로 분리하여 조사하는 단계와, 제3 방향으로 조사되는 상기 제2 레이저광을 상기 제3 방향과 제4 방향으로 조사하는 단계와, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각으로부터 반사된 제1 레이저광을 수신하여 제1 분할 이미지들을 생성하는 단계와, 상기 제3 방향 및 상기 제4 방향 각각으로부터 반사된 제2 레이저광을 수신하여 제2 분할 이미지들을 생성하는 단계와, 상기 제1 분할 이미지들과 상기 제2 분할 이미지들을 기초로 상기 스캔 대상에 대한 전체 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 레이저광과 상기 제2 레이저광 각각은 서로 다른 높이의 레이저 펄스를 트리거하여 생성된다.
실시 예에 따라, 상기 제1 레이저광은 상기 레이저 펄스의 라이징 에지를 포함하고, 상기 제2 레이저광은 상기 레이저 펄스의 폴링 에지를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 90°도의 각을 이룰 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제3 방향과 상기 제4 방향은 서로 90°도의 각을 이룰 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치 및 이의 작동 방법에 의하면, 레이저광의 라이징 에지 성분을 포함하는 제1 레이저광과 폴링 에지 성분을 포함하는 제2 레이저광을 순차적으로 배치된 복수의 스캔 영역들에 교번적으로 조사하고, 복수의 스캔 영역들로부터 반사된 제1 레이저광과 반사된 제2 레이저광 각각을 기초로 생성된 분할 이미지를 이용하여 스캔 대상에 대한 전체 이미지를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치 및 이의 작동 방법에 의하면, 분할 이미지를 이용하여 스캔 대상에 대한 전체 이미지를 생성할 때 발생하는 간섭효과를 제거할 수 있기 때문에, 보다 명확하게 스캔 대상을 스캐닝할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치의 작동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치가 제1 스캔 영역에 제1 레이저광을 조사하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치가 제2 스캔 영역에 제2 레이저광을 조사하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치가 스캔 영역들에 교번적으로 제1 레이저광과 제2 레이저광을 조사하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 빔 가르개가 레이저광을 분리하여 조사하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치가 자동차에 장착되어 스캐닝 동작을 수행하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치의 작동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 모듈(module)이라 함은 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 수행하기 위한 하드웨어 또는 상기 하드웨어를 구동할 수 있는 소프트웨어의 기능적 또는 구조적 결합을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 모듈은 프로그램 코드와 상기 프로그램 코드를 수행할 수 있는 하드웨어 리소스(resource)의 논리적 단위 또는 집합을 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아니다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치(100)는 송신 모듈(110), 빔 가르개(120), 수신 모듈(130), 이미지 생성 모듈(140)을 포함한다.
스캐닝 장치(100)는 레이저광을 스캔 대상에 조사하고, 스캔 대상으로부터 반사된 레이저광을 이용하여 삼차원 이미지 영상을 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, 레이저광은 펄스 또는 변조된 연속파 광원일 수 있다.
실시 예에 따라, 스캐닝 장치(100)는 고정형 통합 검출기 기반의 비회전형 검출 시스템 방식을 적용한 레이저 레이더 시스템으로 구현될 수 있다.
레이저 레이더 시스템으로 구현된 스캐닝 장치(100)는 먼저 레이저광을 스캔 대상으로 조사하고, 수광 광학계 및 대면적 수광소자를 이용하여 반사된 레이저광을 검출할 수 있다. 검출된 레이저광의 세기와 반사 시간에 대한 정보는 신호처리 과정을 거쳐서 삼차원 이미지 영상으로 구현될 수 있다.
레이저 레이더 시스템으로 구현된 스캐닝 장치(100)는 고속의 고해상도 삼차원 영상을 얻는데 매우 유리하며, 생성된 삼차원 이미지 영상의 프레임 레이트, 펄스 레이저의 동작 주파수 등을 변경하여 가변적으로 구동할 수 있다.
또한, 레이저 레이더 시스템으로 구현된 스캐닝 장치(100)는 광에너지를 조사하는 송신모듈 및 반사된 광에너지를 수신하는 수신 모듈(130)을 픽셀 수준으로 정렬할 필요가 없기 때문에, 다양한 송수신 구조를 가질 수 있다. 따라서, 레이저 레이더 시스템으로 구현된 스캐닝 장치(100)는 다양한 애플리케이션의 요구에 따른 기술적 변형 및 응용성이 매우 높다.
송신 모듈(110)은 라이징 에지(rising edge) 또는 폴링 에지(falling edge)를 갖는 레이저광을 생성할 수 있다.
예컨대, 송신 모듈(110)은 레이저광을 생성하고, 생성된 레이저광의 라이징 에지를 트리거(trigger)하여 제1 레이저광을 생성하고, 폴링 에지를 트리거하여 제2 레이저광을 생성할 수 있다.
송신 모듈(110)은 스캔 대상을 복수의 스캔 영역들로 분할하고, 순차적으로 배치된 스캔 영역들에 제1 레이저광과 제2 레이저광을 교번적으로 조사할 수 있다.
빔 가르개(120)는 송신 모듈(110)로부터 조사되는 레이저광을 적어도 두 방향으로 분리하여 조사할 수 있다. 스캐닝 장치(100)는 복수의 빔 가르개(120)들을 포함할 수 있고, 빔 가르개(120)에서 분리되어 조사된 레이저광이 다른 빔 가르개(120)에서 다시 분리되어 스캔 대상에 조사될 수 있다.
스캐닝 장치(100)는 단일의 송신 모듈(110)을 사용하더라도 복수의 빔 가르개(120)들을 사용하여 레이저광을 360°전방위로 조사할 수 있다.
수신 모듈(130)은 복수의 스캔 영역들로부터 반사된 레이저광을 수신할 수 있다.
실시 예에 따라, 수신 모듈(130)은 수광 광학계, 대면적 수광소자 등을 이용하여 반사된 레이저광을 검출할 수 있다.
수신 모듈(130)은 레이저광이 반사되는 방향들에 대응하여 복수의 수광부를 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 방향으로부터 반사된 레이저광을 수신하기 위해 제1 수광부를 포함할 수 있고, 제1 방향과 다른 제2 방향으로부터 반사된 레이저광을 수신하기 위해 제2 수광부를 포함할 수 있다.
이미지 생성 모듈(140)은 반사된 레이저광을 이용하여 스캔 영역들 각각에 대한 분할 이미지를 생성할 수 있다. 이때, 이미지 생성 모듈(140)은 TOF(Time of Flight) 기술을 기초로 반사된 레이저광을 이용하여 분할 이미지를 생성할 수 있다.
이미지 생성 모듈(140)은 분할 이미지를 기초로 스캔 대상에 대한 전체 이미지를 생성할 수 있다. 이때, 전체 이미지는 삼차원 이미지 영상일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치의 작동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 송신 모듈(110)이 빔 가르개(120)에 제1 레이저광(LS1) 및 제2 레이저광(LS2)을 조사하고, 빔 가르개(120)를 통해 분리되어 복수의 방향으로 조사되는 제1 레이저광(LS1)과 제2 레이저광(LS2)이 도시되어 있다.
여기서, 제1 레이저광(LS1)은 레이저광의 라이징 에지를 트리거(trigger)하여 생성된 레이저광을 의미하고, 제2 레이저광(LS2)은 레이저광의 폴링 에지를 트리거하여 생성된 레이저광을 의미할 수 있다.
송신 모듈(110)은 스캔 대상(200)을 복수의 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4)로 분할하고, 빔 가르개(120)를 통해 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4) 각각에 제1 레이저광(LS1) 및 제2 레이저광(LS2)을 조사할 수 있다.
수신 모듈(130)은 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4)로부터 반사된 레이저광(RLS)을 광학렌즈(132)와 수광부들(130A, 130B, 130C, 및 130D)을 이용하여 수신할 수 있다.
실시 예에 따라, 수광부들(130A, 130B, 130C, 및 130D) 각각은 대응하는 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4)로부터 반사된 레이저광(RLS)을 수신할 수 있다.
예컨대, 제1 수광부(130A)는 제1 스캔 영역(AR1)으로부터 반사된 제1 레이저광을 수신하고, 제2 수광부(130B)는 제2 스캔 영역(AR2)으로부터 반사된 제2 레이저광을 수신하고, 제3 수광부(130C)는 제3 스캔 영역(AR3)으로부터 반사된 제1 레이저광을 수신하고, 제4 수광부(130D)는 제4 스캔 영역(AR4)으로부터 반사된 제2 레이저광을 수신할 수 있다.
수광부들(130A, 130B, 130C, 및 130D) 각각에서 수신된 반사된 제1 레이저광과 반사된 제2 레이저광은 이미지 생성 모듈(140)에 의해 분할 이미지들로 생성될 수 있고, 이미지 생성 모듈(140)은 분할된 이미지들을 이용하여 하나의 전체 이미지를 생성할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치가 제1 스캔 영역에 제1 레이저광을 조사하는 방법을 설명하기 위한 개념도이고, 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치가 제2 스캔 영역에 제2 레이저광을 조사하는 방법을 설명하기 위한 개념도이고, 도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치가 스캔 영역들에 교번적으로 제1 레이저광과 제2 레이저광을 조사하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a을 참조하면, 송신 모듈(110)은 빔 가르개(120)를 통해 제1 스캔 영역(AR1)에 라이징 에지를 포함하는 제1 레이저광 또는 폴링 에지를 포함하는 제2 레이저광(LS2)을 조사할 수 있다.
이때, 송신 모듈(110)은 동시에 한 종류의 레이저광을 스캔 영역에 조사할 수 있기 때문에, 제1 스캔 영역(AR1)은 제1 레이저광(LS1) 또는 제2 레이저광(LS2)을 수신할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 송신 모듈(110)은 빔 가르개(120)를 통해 제1 스캔 영역(AR1)에 라이징 에지를 포함하는 제1 레이저광(LS1) 또는 폴링 에지를 포함하는 제2 레이저광(LS2)을 조사할 수 있다.
이때, 송신 모듈(110)이 제1 스캔 영역(AR1)에 제1 레이저광(LS1)을 조사한 경우, 송신 모듈(110)은 제2 스캔 영역(AR2)에 제2 레이저광(LS2)을 조사한다. 그리고, 송신 모듈(110)이 제1 스캔 영역(AR1)에 제2 레이저광(LS2)을 조사한 경우, 송신 모듈(110)은 제2 스캔 영역(AR2)에 제1 레이저광(LS1)을 조사한다.
즉, 송신 모듈(110)은 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4)에 서로 다른 펄스 높이를 갖는 레이저광을 조사할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 송신 모듈(110)이 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4)에 제1 레이저광(LS1) 또는 제2 레이저광(LS2)을 조사하는 방법이 도시되어 있다.
송신 모듈(110)은 순차적으로 배치된 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4)에 제1 레이저광(LS1)과 제2 레이저광(LS2)을 교번적으로 조사한다.
예컨대, 송신 모듈(110)이 제1 스캔 영역(AR1)에 제1 레이저광(LS1)을 조사하면, 송신 모듈(110)은 제2 스캔 영역(AR2)에 제2 레이저광(LS2)을 조사하고, 이후 제3 스캔 영역(AR3)에 제1 레이저광(LS1)을 조사하고, 제4 스캔 영역(AR4)에 제2 레이저광(LS2)을 조사한다.
만약, 송신 모듈(110)이 순차적으로 배치된 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4)에 제1 레이저광(LS1) 또는 제2 레이저광(LS2)을 연속적으로 조사하면, 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4)로부터 반사된 레이저광을 이용하여 생성된 분할 이미지는 간섭 이미지를 포함할 수 있다.
따라서, 송신 모듈(110)은 순차적으로 배치된 스캔 영역들(AR1, AR2, AR3, 및 AR4)에 제1 레이저광(LS1)과 제2 레이저광(LS2)을 교번적으로 조사하여, 인접한 스캔 영역에서 반사된 레이저광에 의한 간섭 현상을 최소화할 수 있다.
즉, 이미지 생성 모듈(140)이 제1 스캔 영역(AR1)으로부터 반사된 제1 레이저광을 이용하여 제1 분할 이미지를 생성하고, 제2 스캔 영역(AR2)으로부터 반사된 제2 레이저광(LS2)을 이용하여 제2 분할 이미지를 생성하고, 제3 스캔 영역(AR3)으로부터 반사된 제1 레이저광을 이용하여 제3 분할 이미지를 생성하고, 제4 스캔 영역(AR4)으로부터 반사된 제2 레이저광(LS2)을 이용하여 제4 분할 이미지를 생성한 경우, 이미지 생성 모듈(140)은 제1 분할 이미지 내지 제4 분할 이미지를 합성하여 최소한의 간섭 이미지를 포함하는 전체 이미지를 생성할 수 있다.
여기서, 본 발명의 설명의 편의를 위해 송신 모듈(110)이 제1 레이저광(LS1)을 조사한 후 제2 레이저광(LS2)을 조사하는 방법을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 송신 모듈(110)은 먼저 제2 레이저광(LS2)을 조사한 후 제1 레이저광(LS1)을 조사할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 빔 가르개가 레이저광을 분리하여 조사하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 스캐닝 장치(100)는 레이저광(LS)을 조사하기 위한 스캔 영역의 위치에 따라 복수 개의 빔 가르개들(120A, 120B, 및 120C)을 포함할 수 있다.
빔 가르개들(120A, 120B, 및 120C) 각각은 입사되는 레이저광(LS)을 복수의 방향으로 분리하여 조사할 수 있다.
제1 빔 가르개(120A)는 송신 모듈(110)로부터 제1 방향을 따라 입사한 레이저광(LS)을 제1 방향 및 제2 방향으로 분리할 수 있다. 제1 빔 가르개(120A)에서 제1 방향으로 분리된 레이저광은 제2 빔 가르개(120B)에 입사되고, 제2 방향으로 분리된 레이저광은 제3 빔 가르개(120C)에 입사된다.
실시 예에 따라, 제1 방향이 제1 빔 가르개(120A)의 반사면과 이루는 각이 45°이면, 제1 빔 가르개(120A)에서 제1 방향으로 분리된 레이저광과 제2 방향으로 분리된 레이저광이 서로 이루는 각(θ2)은 90°일 수 있다.
제2 빔 가르개(120B)는 제1 빔 가르개(120A)로부터 제1 방향을 따라 입사한 레이저광을 제1 방향 및 제3 방향으로 분리할 수 있다.
제2 빔 가르개(120B)에서 제1 방향으로 분리된 레이저광(LSA)은 제1 방향에 위치한 스캔 영역에 조사되고, 제3 방향으로 분리된 레이저광(LSB)은 제3 방향에 위치한 스캔 영역에 조사된다.
실시 예에 따라, 제1 방향이 제2 빔 가르개(120B)의 반사면과 이루는 각이 45°이면, 제2 빔 가르개(120B)에서 제1 방향으로 분리된 레이저광(LSA)과 제3 방향으로 분리된 레이저광(LSB)이 서로 이루는 각(θ1)은 90°일 수 있다.
제3 빔 가르개(120C)는 제1 빔 가르개(120A)로부터 제2 방향을 따라 입사한 레이저광을 제4 방향 및 제5 방향으로 분리할 수 있다.
제3 빔 가르개(120C)에서 제4 방향으로 분리된 레이저광(LSC)은 제4 방향에 위치한 스캔 영역에 조사되고, 제5 방향으로 분리된 레이저광(LSD)은 제5 방향에 위치한 스캔 영역에 조사된다.
실시 예에 따라, 제2 방향이 제3 빔 가르개(120C)의 반사면과 이루는 각이 45°보다 작으면, 제3 빔 가르개(120C)에서 제4 방향으로 분리된 레이저광(LSC)과 제5 방향으로 분리된 레이저광(LSD)이 서로 이루는 각(θ3)은 예각일 수 있다.
이와 같이, 스캐닝 장치(100)는 빔 가르개들(120A, 120B, 및 120C) 각각의 반사면이 이루는 각도를 조절하여 레이저광의 조사 방향을 조절할 수 있다.
따라서, 스캐닝 장치(100)는 빔 가르개들(120A, 120B, 및 120C)의 반사면이 이루는 각도를 조절하여, 송신 모듈(110)로부터 입사되는 레이저광을 360°전방위에 조사할 수 있다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치가 자동차에 장착되어 스캐닝 동작을 수행하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치들(100A, 100B, 및 100C)은 자동차에 후 방면, 전방 좌측 방면, 및 전방 우측 방면에 장착되어 스캐닝 동작을 수행할 수 있다.
자동차의 후 방면에 장착된 스캐닝 장치(100A)는 후 방면에 배치된 스캔 영역들을 스캐닝할 수 있고, 전방 좌측 방면에 장착된 스캐닝 장치(100B)는 좌측 및 전 방면에 배치된 스캔 영역들을 스캐닝할 수 있고, 전방 우측 방면에 장착된 스캐닝 장치(100C)는 우측 및 전 방면에 배치된 스캔 영역들을 스캐닝할 수 있다.
이때, 스캐닝 장치들(100A, 100B, 및 100C) 각각은 순차적으로 배치된 스캔 영역들에 라이징 에지를 포함하는 제1 레이저광과 폴링 에지를 포함하는 제2 레이저광을 교번적으로 조사할 수 있다.
예컨대, 전방 좌측 방면에 장착된 스캐닝 장치(100B)는 좌측 및 전 방면에 순차적으로 배치된 스캔 영역들에 제1 방향으로 제1 레이저광(LSA')을 조사하고, 제2 방향으로 제2 레이저광(LSB')을 조사하고, 제3 방향으로 제1 레이저광(LSC')을 조사하고, 제4 방향으로 제2 레이저광(LSD')을 조사할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치는 자동차에 후 방면 및 전 방면에 장착되어 스캐닝 동작을 수행할 수 있다. 도 5b에 도시된 스캐닝 장치들(100D 및 100E)의 작동 방법은 도 5a에 도시된 스캐닝 장치들(100A, 100B, 및 100C)의 작동 방법과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다.
자동차의 후 방면에 장착된 스캐닝 장치(100D)는 후 방면에 배치된 스캔 영역들을 스캐닝할 수 있고, 전 방면에 장착된 스캐닝 장치(100E)는 전 방면에 배치된 스캔 영역들을 스캐닝할 수 있다.
도 5c 및 도 5d를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치는 자동차의 상단, 예컨대 지붕에 장착되어 스캐닝 동작을 수행할 수 있다. 도 5c 및 5d에 도시된 스캐닝 장치들(100F 및 100G)의 작동 방법은 도 5a에 도시된 스캐닝 장치들(100A, 100B, 및 100C)의 작동 방법과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다.
자동차의 상단에 장착된 스캐닝 장치(100F)는 전방위에 배치된 스캔 영역들을 스캐닝할 수 있다. 이때, 자동차의 상단에 장착된 스캐닝 장치(100F)는 순차적으로 배치된 스캔 영역들에 라이징 에지를 포함하는 제1 레이저광과 폴링 에지를 포함하는 제2 레이저광을 교번적으로 조사할 수 있다.
예컨대, 자동차의 상단에 장착된 스캐닝 장치(100F)는 전방위에 순차적으로 배치된 스캔 영역들에 제1 방향으로 제1 레이저광(LSA'')을 조사하고, 제2 방향으로 제2 레이저광(LSB'')을 조사할 수 있다.
실시 예에 따라, 자동차의 상단에 장착된 스캐닝 장치(100G)는 자동차의 상단에 장착되어 전 방면 및 후 방면에만 배치된 스캔 영역들을 스캐닝할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치는 스캔 영역이 위치한 방향에 따라 임의로 레이저광을 조사하여 스캐닝 동작을 수행할 수 있다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d에서 설명된 자동차에 포함된 스캐닝 장치의 동작 방법은 본 발명의 설명의 편의를 위한 것으로서 이에 한정되지 않고, 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치는 여러 운송 수단 예컨대 비행기, 오토바이, 자전거 등에 포함되어 스캐닝 동작을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스캐닝 장치의 작동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1, 도 2, 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 스캐닝 장치(100)는 스캔 대상을 복수의 스캔 영역들로 분할하고(S100), 순차적으로 배치된 스캔 영역들에 제1 레이저광(LS1)과 제2 레이저광(LS2)을 교번적으로 조사할 수 있다(S110).
이때, 스캐닝 장치(100)는 조사되는 제1 레이저광(LS1)과 제2 레이저광(LS2)을 복수의 방향으로 분리하여 조사할 수 있다(S120).
스캐닝 장치(100)는 스캔 영역들 각각으로부터 반사된 제1 레이저광(LS1)과 제2 레이저광을 수신하고, 이에 대한 분한 이미지를 생성할 수 있다(S130).
스캐닝 장치(100)는 분할 이미지를 기초로 간섭 이미지를 최소한으로 포함하는 전체 이미지를 생성할 수 있다(S140).
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 스캐닝 장치
110: 송신 모듈
120: 빔 가르개
130: 수신 모듈
140: 이미지 생성 모듈

Claims (13)

  1. 스캔 대상을 복수의 스캔 영역들로 분할하고, 순차적으로 배치된 상기 스캔 영역들에 제1 레이저광과 제2 레이저광을 교번적으로 조사하는 송신 모듈;
    상기 스캔 영역들 각각으로부터 반사된 레이저광을 수신하는 수신 모듈; 및
    상기 반사된 레이저광을 이용하여 상기 스캔 영역들 각각에 대한 분할 이미지를 생성하고, 상기 분할 이미지를 기초로 상기 스캔 대상에 대한 전체 이미지를 생성하는 이미지 생성 모듈을 포함하고,
    상기 송신 모듈은 레이저광의 라이징 에지(rising edge)를 트리거(trigger)하여 상기 제1 레이저광을 생성하고, 상기 레이저광의 폴링 에지(falling edge)를 트리거하여 상기 제2 레이저광을 생성하는 스캐닝 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 방향으로 조사되는 상기 제1 레이저광을 상기 제1 방향과 제2 방향으로 분리하여 조사하고, 제3 방향으로 조사되는 상기 제2 레이저광을 상기 제3 방향과 제4 방향으로 분리하여 조사하는 빔 가르개를 더 포함하는 스캐닝 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 90°도의 각을 이루는 스캐닝 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제3 방향과 상기 제4 방향은 서로 90°도의 각을 이루는 스캐닝 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 예각을 이루는 스캐닝 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제3 방향과 상기 제4 방향은 서로 예각을 이루는 스캐닝 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 수신 모듈은,
    상기 제1 방향으로부터 반사된 제1 레이저광을 수신하는 제1 수광부;
    상기 제2 방향으로부터 반사된 제1 레이저광을 수신하는 제2 수광부;
    상기 제3 방향으로부터 반사된 제2 레이저광을 수신하는 제3 수광부; 및
    상기 제4 방향으로부터 반사된 제2 레이저광을 수신하는 제4 수광부를 포함하는 스캐닝 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 빔 가르개는,
    상기 제1 레이저광 및 상기 제2 레이저광을 360°전방위로 분리하여 조사하는 스캐닝 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전체 이미지는 삼차원 이미지 영상인 스캐닝 장치.
  10. 스캔 대상을 복수의 스캔 영역들로 분할하는 단계;
    순차적으로 배치된 상기 스캔 영역들에 제1 레이저광과 제2 레이저광을 교번적으로 조사하는 단계;
    제1 방향으로 조사되는 상기 제1 레이저광을 상기 제1 방향과 제2 방향으로 분리하여 조사하는 단계;
    제3 방향으로 조사되는 상기 제2 레이저광을 상기 제3 방향과 제4 방향으로 조사하는 단계;
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각으로부터 반사된 제1 레이저광을 수신하여 제1 분할 이미지들을 생성하는 단계;
    상기 제3 방향 및 상기 제4 방향 각각으로부터 반사된 제2 레이저광을 수신하여 제2 분할 이미지들을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 분할 이미지들과 상기 제2 분할 이미지들을 기초로 상기 스캔 대상에 대한 전체 이미지를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 레이저광과 상기 제2 레이저광 각각은 서로 다른 높이의 레이저 펄스를 트리거하여 생성된 스캐닝 장치의 작동 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 레이저광은 상기 레이저 펄스의 라이징 에지를 포함하고, 상기 제2 레이저광은 상기 레이저 펄스의 폴링 에지를 포함하는 스캐닝 장치의 작동 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 90°도의 각을 이루는 스캐닝 장치의 작동 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제3 방향과 상기 제4 방향은 서로 90°도의 각을 이루는 스캐닝 장치의 작동 방법.
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