KR960010522B1 - 시분할 방식을 이용한 광학식 거리측정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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김주용
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q9/00—Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling

Abstract

내용 없음.

Description

시분할 방식을 이용한 광학식 거리측정 장치 및 그 방법
제1도는 본 발명 시분할 방식을 이용한 광학식 거리측정 장치의 구성도.
제2도의 (a) 내지 (c)는 제1도에 대한 시간 측정의 원리도.
제3도는 본 발명 시분할 방식을 이용한 광학식 거리측정 방법의 동작 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 발광부 11 : 발광 광학계
12 : 레이저 다이오드 13 : 레이저 다이오드 구동부
20 : 수광부 21 : 수광광학계
22 : 적외선 필터 23 : 광전변환 및 증폭기
30 : 트리거부 40 : 제어 및 신호 처리부
50 : 시간 측정부 60 : 거리 계산부
본 발명은 광을 이용하여 거리를 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 광을 이용하여 물체와의 거리를 비접촉으로 측정 가능케 함으로써, 각종 거리 측정장치나 자동차의 충돌방지 장치등의 거리측정 장치로 활용할 수 있도록 한 시분할 방식을 이용한 광학식 거리측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 거리측정 기기들은 대부분 해당하는 길이의 표준측정 장비를 가지고 물체와의 거리를 상대적으로 측정하는 방법을 사용하였다. 그리고 측량기와 같은 일부분에는 삼각법을 이용하여 거리를 측정하였으므로, 측정하고자 하는 거리 만큼의 상대측정 기구나 있거나 여러개의 측정장비를 사용하여 계산을 하여야 하는 등의 복잡성이 있었고, 특히 자동차등에 장착하여 이동하면서 계속적으로 거리를 측정 한다는 것은 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 광을 이용하여 광의 주행거리를 시분할 함으로써, 광이 이동한 시간을 측정하고 이 시간을 이용하여 물체와의 거리를 측정함을 특징으로 한다.
즉, 광을 목표물을 향하여 발광한 후 목표물에 맞고 반사되어 돌아오는 광을 집속하는 수광 광학계(21)와; 이 수광 광학계(21)를 통해 수광된 광중에서 발광부(10)로부터 발사된 광만을 통과시키고 태양광을 제거하기 위한 적외선 필터(22)와; 이 적외선 필터(22)를 통해 수광된 반사광을 전류 및 전압신호로 변환하여 주는 광전변환 및 증폭기(23)를 포함하여 구성한다.
이와같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 제2도 및 제3도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
발광부(10)는 거리측정의 매개체인 광을 발광시키는 부분으로, 레이저 다이오드(12)를 구동하여 고출력의 순간 펄스광을 발광시키기 위하여, 광을 발광시키는 발광원인 레이저 다이오드(12)를 레이저 다이오드 구동부(13)를 통해 순간적으로 고출력의 에너지를 갖는 펄스광으로 발광시킨 후, 발광 광학계(11)에 의해 발광되는 펄스 레이저 광을 목표물에 집광시킨다.
이때, 상기 발광부(10)의 펄스광은 펄스 폭이 짧고 주기가 빠를수록 거리측정에 유리하다.
한편, 수광부(20)는 발광부(10)에서 발사된 광이 목표물에 맞고 반사되는 광을 수광하기 위한 부분으로, 수광부(20)의 수광 광학계(21)는 반사된 레이저 광을 효율적으로 수광하기 위해 반사광을 집속한 후, 적외선 필터(21)를 통해 수광된 광중에서 발광부(10)로부터 발사된 광만을 통과시키고 시간을 측정하여 이 시간을 거리로 변환 함으로써, 비접촉식으로 물체와의 거리를 측정 가능하도록 한 것이다.
이하 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명 시분할 방식을 이용한 광학식 거리측정 장치는 제1도에 도시한 바와같이, 거리측정의 매개체인 광을 발광시키는 발광부(10)와; 이 발광부(10)에서 발사된 광이 목표물에 맞고 반사되는 광을 수광하기 위한 수광부(20)와; 상기 발광부(10)에서 발광되는 발광신호를 광전 변환하여 광이 이동하는 시간의 시작 신호로 하는 신호를 생성하는 트리거부(30)와; 이 트리거부(30)에서 생성된 신호를 입력받아 시스템 전체 동작을 제어 처리하는 측정부(50)와; 이 시간 측정부(50)에서 측정된 시간을 상기 제어 및 신호처리부(40)의 제어를 받아 거리로 계산하는 거리 계산부(60)로 구성한다.
상기 발광부(10)는 발광되는 펄스 레이저 광을 목표물에 집광시키는 발광 광학계(11)와; 광을 발광시키는 발광원인 레이저 다이오드(12)와; 이 레이저 다이오드(12)를 순간적으로 고출력의 에너지를 갖는 펄스광으로 발광 시키는 레이저 다이오드 구동부(13)를 포함하여 구성한다.
상기 수광부(20)는 반사된 레이저 광을 효율적으로 수광하기 위해 반사 태양광을 제거한 다음, 광전변환 및 증폭기(23)를 통해 수광된 반사광을 전류 및 전압신호로 변환하여 준다.
트리거부(30)는 레이저 다이오드(12)에서 발광되는 발광 신호를 광전변환하여 광이 이동하는 시간의 시작신호로 하는 신호를 낸다.
제어 및 신호 처리부(40)는 발광부(10)의 레이저 다이오드 구동부(13)를 제어하고, 트리거부(30)로부터의 아날로그 신호를 받아 디지탈 펄스 신호로 가공하여 주며, 수광부(20)로부터 반사광이 광전변환 되어 증폭된 아날로그 신호를 받아 역시 디지탈 신호로 변환하여 준다.
이렇게 변환된 신호는 시간을 측정하기 위해 시간측정부(50)로 송신된다.
시간측정부(50)에서는 제어 및 신호처리부(40)로부터 디지탈화된 제2도의 (가) 와 같은 트리거 신호와 제2도의 (나)와 같은 반사광 신호를 수신하여 광이 이동한 시간을 측정한 후, 거리 계산부(60)를 이용하여 목표물과의 거리를 계산한다.
광이 이동한 시간으로 거리를 계산하는 방법은 광의 진행속도를 이용하여 계산한다.
광의 진행속도는 3×108[m/s]이다.
따라서 발광부(10)에서 광이 발광되어 목표물에 맞고 반사되어 돌아오는 시간을 측정하면 발광면에서 목표물과의 거리를 측정할 수 있다.
본 발명에서 광의 진행시간을 이용해 목표물과의 시간을 측정하는 원리는 제2도의 (가)와 같은 트리거 신호와 제2도의 (나)와 같은 반사광 신호 사이의 시간을 제2도의 (다)와 같은 매우 짧은 주기의 클럭을 이용하여 계수함으로써, 목표물까지의 광이 이동한 거리를 측정한다.
광이 이동한 시간(t)은 거리측정용 클럭의 한 주기(T)에 트리거 신호와 반사광 신호 사이의 클럭수를 곱하면 목표물까지 광이 이동한 시간이 계산된다.
t=T[ses]×[sec]
이 이동시간을 가지고 목표물까지의 거리를 인식하는 방법은 상기의 광의 진행속도를 이용하면 된다.
그러므로 목표물과의 이동한 거리(s)s={t[sec]×3×108[m/sec]}/2와 같이 광을 이요하여 비접촉으로 물체와의 거리를 측정할 수 있다.
상기 동작을 순서도로 나타내면 제3도에 도시한 바와같이, 시스템 동작을 위해 초기화 한 후 자기 진단을 하는 제1단계(S1)와; 자기 진단후 정산인가를 판단하는 제2단계(S2)와; 정상이 아닌 경우 시스템 작동을 중지하는 제3단계(S3)와; 정상인 경우 펄스 레이저를 발생시켜 트리거 신호를 발생시키는 제4단계(S4)와; 트리거신호 발생시 거리 측정 카운터의 카운트를 시작하여, 반사광 신호 발생시 거리측정 카운터의 카운트 동작을 중지하는 제5단계(S5)와; 카운트 값에 의해 광의 진행시간을 계산한 후, 계산된 시간을 이용하여 목표물과의 거리를 계산하는 제6단계(S6)로 순차 동작한다.
이성에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 광의 진행시간을 측정하여 목표물과의 거리를 비접촉식으로 측정함으로써, 물체와의 거리를 간편하게 측정할 수 있고, 매우 짧은 시간내에 거리측정이 가능하므로 이동물체에도 장착하여 이동하면서도 거리를 측정할 수가 있어, 휴대용 거리측정기나 자동차의 충돌방지 장치등에 이용 가능한 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 거리측정의 매개체로 레이저 광을 목표물에 발광시키는 발광부(10)와; 목표물에 맞고 반사되는 레이저 광을 수광하기 위한 수광부(20)와; 상기 발광부(10)에서 발광되는 발광신호를 광전 변환하여 레이저 광을 이동하는 시간의 시작신호로 하는 신호를 생성하는 트리거부(30)와; 이 트리거부(30)에서 생성된 신호를 입력받아 시스템 전체 동작을 제어 처리하는 제어 및 신호 처리부(40)와; 이 제어 및 신호 처리부(40)의 제어를 받아 레이저 광이 이동한 시간을 측정하는 시간 측정부(50)와; 이 시간 측정부(50)에서 측정된 시간을 상기 제어 및 신호 처리부(40)의 제어를 받아 거리로 계산하는 거리 계산부(60)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 시분할 방식을 이용한 광학식 거리 측정 장치.
KR1019930029740A 1993-12-27 1993-12-27 시분할 방식을 이용한 광학식 거리측정 장치 및 그 방법 KR960010522B1 (ko)

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