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KR102655064B1 - 거리 측정 시스템 및 거리 측정 방법 - Google Patents

거리 측정 시스템 및 거리 측정 방법 Download PDF

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KR102655064B1
KR102655064B1 KR1020200147037A KR20200147037A KR102655064B1 KR 102655064 B1 KR102655064 B1 KR 102655064B1 KR 1020200147037 A KR1020200147037 A KR 1020200147037A KR 20200147037 A KR20200147037 A KR 20200147037A KR 102655064 B1 KR102655064 B1 KR 102655064B1
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led light
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장용석
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세메스 주식회사
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Publication date
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Priority to US17/520,262 priority patent/US20220137212A1/en
Priority to JP2021180832A priority patent/JP7323593B2/ja
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Abstract

본 발명의 일 예시에 따른 거리 측정 시스템이 개시된다. 상기 시스템은, 거리를 측정하고자 하는 대상체에 광을 인가하는 LED 광원; 상기 LED 광원으로부터 인가되는 광을 일부 반사시키는 제1 스플리터; 상기 제1 스플리터를 투과한 광을 상기 대상체에 인가하는 광섬유; 상기 대상체로부터 반사된 광을 반사시키는 제2 스플리터; 를 포함하고, 상기 제1 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제1 센서; 및 상기 제2 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제2 센서;를 더 포함할 수 있다.

Description

거리 측정 시스템 및 거리 측정 방법{DISTANCE MEASURING SYSTEM AND DISTANCE MEASURING METHOD}
본 발명은 거리 측정 시스템 및 거리 측정 방법에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 RGB 광원 및 RGB 센서를 이용한 변위 측정 시스템 및 방법에 관한 발명이다.
종래 기술에서의 공초점형(confocal) 배치 센서는 다음과 같은 구성을 포함하여 제공된다. 일 예시에 따르면 종래 기술에서의 공초점형(confocal) 배치 센서는 백색광원과 집광부, 광 스플리터, 광섬유, 공초점 렌즈, 반사체, 분광기, 이미지 센서 및 이미지 프로세서를 포함하여 제공된다.
종래 기술의 경우, 가시광선 대역에서 고른 주파수 분포를 갖는 광원을 이용하기 위해 백색광원을 사용하며, 백색광원을 사용하는 것을 통해 구성 주파수대역의 단절이 없도록 할 수 있다. 집광부는 백색광원의 출력을 집광하고 평행광으로 만들기 위한 렌즈부를 의미하며, 광 스플리터는 백색 광원은 통과시키고, 반사체로부터 반사된 반사광은 반사시켜 분광기로 유도하도록 제공된다. 광섬유는 광원 및 분광부와 공초점 렌즈 사이의 광 경로로 제공된다. 공초점 렌즈는 주파수에 따른 초점거리 편차를 생성하기 위한 광학 렌즈부로 제공된다. 반사체는 변위를 측정하고자 하는 대상체의 반사 표면을 의미한다. 분광기는 반사된 광을 분광시켜 주파수 성분을 위치 정보로 변환하기 위한 프리즘 계를 의미한다. 이미지 센서는 분광기로부터 분광된 광을 감지하고 이미지 촬영을 하며, 이미지 프로세서는 이미지센서로부터 분광 이미지를 획득하여 변위 정보를 계산하기 위한 프로세서를 의미한다.
기존의 공초점형(confocal) 배치 센서를 이용한 거리 측정을 수행하는 경우, 물리적으로 가시광선 대역에 고른 스펙트럼 밀도(Spectral Density)를 갖는 광원을 구하기 곤란한 문제점이 있었다. 이는 비용 측면에서도 고가이며, 사이즈가 커지는 문제점, 그리고 발열 문제가 함께 발생하였다. 또한 기존의 경우 분광기는 프리즘을 사용하여 사이즈가 커지는 문제점이 있었다. 또한 분석을 위한 이미지 센서 및 이미지 프로세서를 사용하여야 했기 때문에, 고해상도 및 고속 이미지 센서를 사용하여야 하여 비용 상승의 문제가 있었고, 또한 이미지 센서 연동 및 고속 이미지 처리를 위해 FPGA, DSP등 이미지 프로세서 비용도 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명에 따르면 비용 및 사이즈 측면에서 효과적인 거리 측정 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 예시에 따르면, 거리 측정 시스템이 개시된다.
상기 시스템은, 거리를 측정하고자 하는 대상체에 광을 인가하는 LED 광원; 상기 LED 광원으로부터 인가되는 광을 일부 반사시키는 제1 스플리터; 상기 제1 스플리터를 투과한 광을 상기 대상체에 인가하는 광섬유; 상기 대상체로부터 반사된 광을 반사시키는 제2 스플리터; 를 포함하고, 상기 제1 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제1 센서; 및 상기 제2 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제2 센서;를 더 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 광섬유와 상기 대상체 사이에 배치된 공초점 렌즈;를 더 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 LED 광원과 상기 제1 스플리터 사이에 배치되는 제1 집광 렌즈; 및 상기 제2 스플리터와 상기 광섬유 사이에 배치되는 제2 집광 렌즈;를 더 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 제1 센서에서의 측정 값 및 상기 제2 센서에서의 측정 값을 비교하여 상기 대상체의 변위 계산을 수행하는 계산부;를 더 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 계산부는, 상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 값을 디지털 형태로 변환하는 컨버터를 더 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 계산부에서의 상기 변위 계산은 상기 제1 센서 및 제2 센서 각각에서의 감응 총량을 이용하여 피크 점의 위치를 계산하여 처리될 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 계산부는, 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 LED 광원은 RGB 광원을 사용할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 공초점 렌즈는 3개로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 거리 측정 시스템이 개시된다.
상기 시스템은, 센서 프로브; 대상체에 근접하여 광을 인가할 수 있는 헤드; 및 상기 센서 프로브와 상기 헤드를 연결하는 광섬유;를 포함하고, 상기 헤드는 공초점 렌즈를 포함하며, 상기 센서 프로브는 거리를 측정하고자 하는 대상체에 광을 인가하는 LED 광원; 상기 LED 광원으로부터 인가되는 광을 일부 반사시키는 제1 스플리터; 상기 대상체로부터 반사된 광을 반사시키는 제2 스플리터; 상기 제1 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제1 센서; 및 상기 제2 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제2 센서;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 LED 광원을 이용하여 거리를 측정하는 방법이 개시된다.
상기 방법은, 상기 LED 광원을 대상체에 인가하는 단계; 상기 LED 광원으로부터 인가한 광원을 1차적으로 수광하는 단계; 상기 대상체로부터 반사된 빛을 2차적으로 수광하는 단계; 상기 1차적으로 수광한 광과, 상기 2차적으로 수광한 광을 비교하여 상기 대상체의 변위를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 LED 광원으로부터 인가한 광원을 1차적으로 수광하는 단계; 및 상기 대상체로부터 반사된 빛을 2차적으로 수광하는 단계; 는, 각각 제1 센서 및 제2 센서를 이용하여 수광할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 인가한 광원과 상기 수광된 광을 비교하여 상기 대상체의 변위를 측정하는 단계;는, 상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 값을 디지털 형태로 변환하고, 제1 센서 및 제2 센서 각각에서의 감응 총량을 이용하여 피크 점의 위치를 계산하여 변위를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비용 및 사이즈 측면에서 효과적인 거리 측정 시스템이 개시된다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 예시에 따른 거리 측정 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 예시에 따른 센서 프로브의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 예시에 따른 센서 프로브 및 광섬유, 헤드의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 예시에 따른 계산부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 제1 센서 및 제2 센서에 의해 측정된 값을 통해 거리를 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 예시에 따른 거리 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
본 명세서 전체에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 예시에 따른 거리 측정 시스템(10)을 나타내는 도면이다.
도 1에 따른 거리 측정 시스템(10)은 센서 프로브(100), 광섬유(200), 헤드(300) 그리고 계산부(400)를 포함할 수 있다. 일 예시에 따르면 본 발명에 따른 거리 측정 시스템(10)은 복수개의 센서 프로브(100), 복수 개의 광섬유(200), 복수개의 헤드(300) 및 하나의 계산부(400)를 포함할 수 있다. 일 예시에 따르면, 센서 프로브(100)와 광섬유(200), 헤드(300)는 하나의 세트로 구성될 수 있고, 계산부(400)는 센서 프로브(100)와 광섬유(200), 헤드(300)의 세트 복수개와 연결될 수 있다.
이하에서 각각의 구성요소에 대해 보다 상세하게 도면을 통해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 예시에 따른 센서 프로브(100)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 따른 센서 프로브(100)는 LED 광원(110)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면 LED 광원(110)을 이용하여 거리를 측정하고자 하는 대상체에 광을 인가할 수 있다. LED 광원(110)은 RGB 광원을 포함할 수 있다. 일 예시에 따르면 LED 광원(110)은 R,G,B를 포함하는 고휘도 LED로 구성할 수 있다. LED 광원(110)은 R, G, B를 혼합한 백색광을 대상체로 인가할 수 있다. LED 광원(110)으로부터 도출된 광이 진행하는 경로 상에는 LED 광원(110)으로부터 인가되는 광을 일부 반사시키는 제1 스플리터(120)가 배치될 수 있다. 제1 스플리터(120)는 일부 광을 반사시키고, 나머지 광은 투과시킬 수 있다. 일 예시에 따르면 제1 스플리터(120)는 약 10%의 광을 반사시키고, 90%의 광은 투과시킬 수 있다. 제1 스플리터(120)를 투과한 광은 광섬유(200)를 통해 거리를 측정하고자 하는 대상체로 인가될 수 있다. 대상체로부터 반사된 광은 제2 스플리터(130)를 통해 제2 센서(150)로 인가될 수 있다. 제2 스플리터(130)는 대상체로부터 반사된 광을 제2 센서(150)로 반사시킬 수 있다. 일 예시에 따르면 제2 스플리터(130)는 대상체로부터 반사된 광을 100% 반사시킬 수 있다. 즉 본 발명에 따르면 분광기 대신 반사된 광을 집광하여 RGB 센서로 보내기 위한 제2 스플리터(130)가 포함될 수 있다.
LED 광원(110)이 배치된 평면 상에는, 제1 스플리터(120)로부터 반사된 광을 센싱하는 제1 센서(140) 및 제2 스플리터(130)로부터 반사된 광을 센싱하는 제2 센서(150)가 함께 배치될 수 있다.
제1 센서(140)와 제2 센서(150)는 RGB 센서일 수 있다. 또한 LED 광원(110)은 RGB 광원일 수 있다. 본 발명에 따르면 제1 센서(140)에서 LED 광원(110)을 통해 인가한 광을 센싱하고, 제2 센서(150)에서 대상체를 반사면으로 하여 반사된 광을 센싱하고, 각각의 RGB 센서를 통해 측정한 값을 이용하여 대상체의 변위를 측정할 수 있다.
제1 센서(140) 및 제2 센서(150)는 제1 스플리터(120) 및 제2 스플리터(130)로부터 반사된 광을 감지할 수 있다. 제1 센서(140)는 레퍼런스용 센서일 수 있다. 제2 센서(150)는 측정용 센서일 수 있다.
계산부(400)는, 제1 센서(140) 및 제2 센서(150)에서 측정된 값을 디지털로 변환하고, 변환한 데이터를 이용하여 변위를 계산할 수 있다. 계산부(400)를 통한 자세한 계산 방식에 대해서는 도 4 및 도 5를 통해 후술한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 거리 측정 시스템(10)은 LED 광원(110)과 제1 스플리터(120) 사이에 배치되는 제1 집광 렌즈(160) 및 제2 스플리터(130)와 광섬유(200) 사이에 배치되는 제2 집광 렌즈(170)를 포함할 수 있다. 제1 집광 렌즈(160)는 LED 광원(110)으로부터 토출된 광을 집광시켜 제1 스플리터(120)로 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 제2 집광 렌즈(170)는 대상체에 반사된 광을 집광시켜 제2 스플리터(130)로 인가하는 기능을 수행할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 스플리터(120)와 제1 센서(140) 사이에는 제1 구면 거울(180)이 배치되어, 제1 스플리터(120)로부터 반사된 광이 제1 센서(140)로 센싱될 수 있는 경로를 형성할 수 있다. 제2 스플리터(130)와 제2 센서(150) 사이에는 제2 구면 거울(190)이 배치되어, 제2 스플리터(130)로부터 반사된 광이 제2 센서(150)로 센싱될 수 있는 경로를 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 예시에 따른 센서 프로브(100) 및 광섬유(200), 헤드(300)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 도 2와 중복되는 부분인 센서 프로브(100)에 대한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 센서 프로브(100)에는 광섬유(200)가 연결될 수 있다. 광섬유(200)는 센서 프로브(100)와 헤드(300)를 연결할 수 있다. 광섬유(200)는 센서 프로브(100)와 헤드(300)를 연결하도록 구성되어, 센서 프로브(100)로부터 인가된 광을 헤드(300)로 연결하는 광 경로로 제공될 수 있다. 또한 광섬유(200)는 대상체로부터 반사된 광이 헤드(300)를 통해 인가될 때, 이를 센서 프로브(100)로 통할 수 있도록 광 경로를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 헤드(300)는 내부에 공초점 렌즈(310)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 헤드(300)는 3개의 공초점 렌즈(310)를 포함할 수 있다. 일 예시에 따르면, 3개의 공초점 렌즈(310)를 사용하는 경우 가장 효과적으로 처리가 가능하다. 본 발명에 따른 헤드(300)는 복엽 렌즈를 사용하여, 효과적인 광 처리를 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 2 내지 도 3에 따른 본 발명의 거리 측정 시스템(10)이 기존의 센서와 상이한 점은 다음과 같다.
본 발명에서는 기존의 백색광원 대신 RGB 광원을 사용한다. 이는 비용, 사이즈, 발열 측면에서 우수한 장점이 있다. 또한, 본 발명은 분광기가 불필요하며, 이미지 센서 대신 RGB 센서 및 고속 ADC를 사용하는 것을 통해 비용 및 사이즈의 측면에서 우수한 장점이 있다. 또한 이미지 처리 프로세서가 불필요하여 마이크로 프로세서로 대체 가능하고, ADC만 연동하면 되므로 이미지처리 과정이 불필요하여 처리 과정에서 효율적이다.
도 4는 본 발명의 일 예시에 따른 계산부(400)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 거리측정 알고리즘과 고속다중 ADC 연동을 위한 구성이 개시된다.
도 4에 따르면 계산부(400)는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 일 예시에 따르면 계산부(400)는 FPGA와 ADC를 연동할 수 있는 로직을 포함할 수 있다. 일 예시에 따르면 센서 프로브(100)가 컨버터(Analog Digital Converter)를 포함할 수 있다. 그러나 컨버터는 계산부(400)에 포함될 수도 있다. 컨버터를 통해 각각의 센서로부터 측정한 아날로그 결과값을 디지털로 변경할 수 있다. 계산부(400)는 변경된 디지털 데이터를 연동하고, 이를 마이크로프로세서를 통해 계산함으로써 신속한 계산이 가능한 효과가 있다.
도 4를 참조하면, 하나의 계산부(400)에 복수개의 센서 프로브(100)가 연결되어 복수 개의 대상체에 대한 거리 측정도 가능함을 확인할 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 제1 센서(140) 및 제2 센서(150)에 의해 측정된 값을 통해 거리를 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a에 따르면, 감응 총량이 Det R > Det B > Det G의 순서로 형성되며, 도 5b에 따르면, 감응 총량이 Det R >> Det B > Det G의 순서로 형성됨을 확인할 수 있다.
도 5a에 따르면, 제1 센서(140)에 의해 측정된 결과를 나타내는 도면이다. 도 5a에 따르면 피크를 감지하는 주파수 fp의 위치가 R 센서의 중심을 기준으로 우측에 위치한 것을 확인할 수 있다. 도 5b에 따르면, 제2 센서(150)에 의해 측정된 결과를 나타내는 도면이다. 도 5b에 따르면 피크를 감지하는 주파수 fp의 위치가 R 센서의 중심을 기준으로 좌측에 위치함을 확인할 수 있다.
본 발명에 따르면, RGB 광원 및 RGB 센서를 이용하여 RGB 간의 상대 값으로부터 변위 계산을 수행할 수 있다. RGB 광원의 광 분포, 광 섬유의 굵기, 광학 렌즈로 방사되는 토출구의 반경, 초점 직경, RGB 센서의 감응 구간 등이 상대적으로 크므로 RGB의 모든 센서에 일정량의 감응 값이 존재한다. 이를 이용하여 RGB 각 센서의 감응 총량으로부터 그 비를 이용하여 피크점의 위치를 계산할 수 있다. 이를 통해 대상체의 변위를 계산할 수 있다.
기존에 따른 공초점(Confocal) 배치 센서는 백색광원을 광섬유(200)와 렌즈를 통해 거리 측정 대상 물체(광 반사체)에 투사하고 광원의 주파수 대역별 렌즈 굴절률 차에 의한 최대 반사 주파수를 감지하여 거리를 측정하는 방식을 이용하였다. 본 발명에 따르면, RGB 광원 및 RGB 센서를 이용하여 RGB 간 상대 값으로부터 변위 계산하는 방식을 이용한다. 도 5는 RGB 광원 및 반사 피크 주파수, 그에 따른 RGB 센서의 감응 총량을 도식화한 그림이다. 각 변위 별 R, G, B 각 센서의 감응 총량 비 테이블을 이용하여 거리를 환산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 예시에 따른 거리 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명에 따른 거리 측정 방법은, 본 발명에 개시된 거리 측정 시스템(10)을 이용하여 측정될 수 있다. 본 발명에 따른 거리 측정 방법에 따르면, LED 광원(110)을 대상체에 인가하고, LED 광원(110)으로부터 인가한 광원을 1차적으로 수광하고, 대상체로부터 반사된 빛을 2차적으로 수광할 수 있다. 이 때, LED 광원(110)으로부터 인가한 광원의 1차적인 수광은 제1 센서(140)를 통해, 대상체로부터 반사된 빛의 2차적인 수광은 제2 센서(150)를 통해 수광될 수 있다. 본 발명에 따르면, 1차적으로 수광한 광과, 2차적으로 수광한 광을 비교하여 대상체의 변위를 측정할 수 있다.
이 때, 변위 측정 방법은 제1 센서(140) 및 제2 센서(150)에서 측정된 값을 디지털 형태로 변환하고, 제1 센서(140) 및 제2 센서(150) 각각에서의 감응 총량을 이용하여 피크 점의 위치를 계산하여 변위를 계산할 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명에서 제공되는 도면은 본 발명의 최적의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10 : 거리 측정 시스템
100 : 센서 프로브
110 : 광원
120 : 제1 스플리터
130 : 제2 스플리터
140 : 제1 센서
150 : 제2 센서
160, 170 : 집광렌즈
180, 190 : 거울
200 : 광섬유
300 : 헤드
400 : 계산부

Claims (20)

  1. 거리를 측정하고자 하는 대상체에 광을 인가하는 LED 광원;
    상기 LED 광원으로부터 인가되는 광을 일부 반사시키는 제1 스플리터;
    상기 제1 스플리터를 투과한 광을 상기 대상체에 인가하는 광섬유;
    상기 대상체로부터 반사된 광을 반사시키는 제2 스플리터; 를 포함하고,
    상기 제1 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제1 센서; 및
    상기 제2 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제2 센서;를 더 포함하며,
    상기 LED 광원은 RGB 광원을 사용하는 거리 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유와 상기 대상체 사이에 배치된 공초점 렌즈;를 더 포함하는 거리 측정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 LED 광원과 상기 제1 스플리터 사이에 배치되는 제1 집광 렌즈; 및
    상기 제2 스플리터와 상기 광섬유 사이에 배치되는 제2 집광 렌즈;를 더 포함하는 거리 측정 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 센서에서의 측정 값 및 상기 제2 센서에서의 측정 값을 비교하여 상기 대상체의 변위 계산을 수행하는 계산부;를 더 포함하는 거리 측정 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 계산부는,
    상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 값을 디지털 형태로 변환하는 컨버터를 더 포함하는 거리 측정 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 계산부에서의 상기 변위 계산은 상기 제1 센서 및 제2 센서 각각에서의 감응 총량을 이용하여 피크 점의 위치를 계산하여 처리되는 거리 측정 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 계산부는, 마이크로프로세서를 포함하는 거리 측정 시스템.
  8. 삭제
  9. 제2항에 있어서,
    상기 공초점 렌즈는 3개로 구성되는 거리 측정 시스템.
  10. 센서 프로브;
    대상체에 근접하여 광을 인가할 수 있는 헤드; 및
    상기 센서 프로브와 상기 헤드를 연결하는 광섬유;를 포함하는 거리 측정 시스템에 있어서,
    상기 헤드는 공초점 렌즈를 포함하며,
    상기 센서 프로브는
    거리를 측정하고자 하는 대상체에 광을 인가하는 LED 광원;
    상기 LED 광원으로부터 인가되는 광을 일부 반사시키는 제1 스플리터;
    상기 대상체로부터 반사된 광을 반사시키는 제2 스플리터;
    상기 제1 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제1 센서; 및
    상기 제2 스플리터로부터 반사된 광을 센싱하는 제2 센서;를 포함하며,
    상기 LED 광원은 RGB 광원을 사용하는 거리 측정 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센서 프로브는,
    상기 LED 광원과 상기 제1 스플리터 사이에 배치되는 제1 집광 렌즈; 및
    상기 제2 스플리터와 상기 광섬유 사이에 배치되는 제2 집광 렌즈;를 포함하는 거리 측정 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 거리 측정 시스템은,
    상기 제1 센서에서의 측정 값 및 상기 제2 센서에서의 측정 값을 비교하여 상기 대상체의 변위 계산을 수행하는 계산부;를 더 포함하는 거리 측정 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 계산부는,
    상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 값을 디지털 형태로 변환하는 컨버터를 더 포함하는 거리 측정 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 계산부에서의 상기 변위 계산은 상기 제1 센서 및 제2 센서 각각에서의 감응 총량을 이용하여 피크 점의 위치를 계산하여 처리되는 거리 측정 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 계산부는, 마이크로프로세서를 포함하는 거리 측정 시스템.
  16. 삭제
  17. 제10항에 있어서,
    상기 공초점 렌즈는 3개로 구성되는 거리 측정 시스템.
  18. LED 광원을 이용하여 거리를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 LED 광원을 대상체에 인가하는 단계;
    상기 LED 광원으로부터 인가한 광원을 1차적으로 수광하는 단계;
    상기 대상체로부터 반사된 빛을 2차적으로 수광하는 단계;
    상기 1차적으로 수광한 광과, 상기 2차적으로 수광한 광을 비교하여 상기 대상체의 변위를 측정하는 단계;를 포함하며,
    상기 LED 광원은 RGB 광원을 사용하는 거리 측정 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 LED 광원으로부터 인가한 광원을 1차적으로 수광하는 단계; 및
    상기 대상체로부터 반사된 빛을 2차적으로 수광하는 단계; 는,
    각각 제1 센서 및 제2 센서를 이용하여 수광하는 거리 측정 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 인가한 광원과 상기 수광된 광을 비교하여 상기 대상체의 변위를 측정하는 단계;는,
    상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 값을 디지털 형태로 변환하고,
    제1 센서 및 제2 센서 각각에서의 감응 총량을 이용하여 피크 점의 위치를 계산하여 변위를 계산하는 거리 측정 방법.
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