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KR20090121609A - Multi channel laser range finder - Google Patents

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Publication number
KR20090121609A
KR20090121609A KR1020080047589A KR20080047589A KR20090121609A KR 20090121609 A KR20090121609 A KR 20090121609A KR 1020080047589 A KR1020080047589 A KR 1020080047589A KR 20080047589 A KR20080047589 A KR 20080047589A KR 20090121609 A KR20090121609 A KR 20090121609A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
unit
target
distance
wavelength
Prior art date
Application number
KR1020080047589A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
류한권
구본조
양은정
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스전선 주식회사 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to KR1020080047589A priority Critical patent/KR20090121609A/en
Publication of KR20090121609A publication Critical patent/KR20090121609A/en

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Abstract

PURPOSE: A multichannel laser range measuring device is provided to divide and process measurement signals by providing different signal processing channel according to distance measurement range. CONSTITUTION: A multichannel laser range measuring device comprises a laser unit(T), a light reception unit(R) and a multichannel signal processing unit(107). The laser unit scans the laser light in the target direction. The light reception unit receives the laser light which is incident from a laser unit and is reflected by a target(A,B). The laser unit comprises a first laser diode(101) and a second laser diode(103). The laser unit comprises a first laser driver(100) and a second laser driver(102). The multichannel signal processing unit calculates the time difference of the laser light and produces distance to the target.

Description

멀티채널 레이저 거리측정 장치{MULTI CHANNEL LASER RANGE FINDER}Multi-channel laser rangefinder {MULTI CHANNEL LASER RANGE FINDER}

본 발명은 레이저 거리측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 광을 이용하여 타겟(Target)까지의 거리를 측정하는 처리를 멀티(Multi) 광 채널을 통해 수행하는 구조를 가진 레이저 거리측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser distance measuring device, and more particularly, to a laser distance measuring device having a structure in which a process of measuring a distance to a target using a laser light is performed through a multi optical channel. It is about.

기준지점으로부터 타겟까지의 거리를 측정하는 용도로 사용되는 레이저 거리측정 장치(LRF: Laser range finder)는 레이저 광을 스캔(Scan)하여 거리정보를 획득하는 구조를 가진 광학센서로서, TOF(Time of flight) 카메라, RF 레이더 등과 마찬가지로 공간인식센서의 범주에 포함된다.Laser range finder (LRF), which is used to measure the distance from the reference point to the target, is an optical sensor with a structure that acquires distance information by scanning laser light. flight) Like cameras, RF radars, etc., they are included in the category of spatial recognition sensors.

레이저 공간인식센서를 상용화한 대표적인 기업으로는 독일의 Sick AG사와 일본의 Hokuyo사를 들 수 있다. 일반적으로 일본 Hokuyo사의 URG-04LX 센서는 Sick AG사의 공간인식센서에 비해 소형, 경량화되어 있으나 스캔거리가 대략 4미터(m) 이내로 짧고, 스캔속도도 10헤르츠(Hz) 수준으로 낮은 것으로 알려져 있다. Sick AG사의 공간인식센서는 센서의 크기가 크고 무게가 무거운 단점이 있으나, 스캔거리가 수십 미터(m)로 광범위하며 20헤르츠(Hz)까지 스캔속도를 높일 수 있는 것으로 알려져 있다.The representative companies that have commercialized the laser space sensor are Sick AG of Germany and Hokuyo of Japan. In general, the URG-04LX sensor of Japan's Hokuyo Corporation is smaller and lighter than Sick AG's space recognition sensor, but the scan distance is short within 4 meters (m), and the scan speed is low as 10 Hz. Sick AG's space recognition sensor has the disadvantage of large size and heavy weight, but it is widely known that the scan distance can be several tens of meters (m) and the scan speed can be increased up to 20 hertz (Hz).

RF나 초음파를 이용한 공간인식센서는 파(Wave)의 수렴성이 약하고 공간 분해능이 떨어져 주로 근거리의 공간인식용으로만 제한적으로 사용되는 데 반해 레이저 광원을 이용한 센서는 빔의 수렴성 조절이 용이하고 측정속도, 정밀도, 단위시간당 측정거리 등이 우수하여 고분해능, 원거리 측정, 고속측정이 요구되는 매우 다양한 분야에 다양한 방식으로 응용되고 있다.The spatial recognition sensor using RF or ultrasonic wave is weakly converged and has low spatial resolution, so it is mainly used only for near space recognition, whereas the sensor using laser light source is easy to control the convergence of the beam and the measurement speed. Because of its excellent precision, precision and measurement distance per unit time, it has been applied in various ways in a wide variety of fields requiring high resolution, long distance measurement and high speed measurement.

레이저 공간인식센서와 관련된 공개문헌으로는 예컨대, 대한민국 특허공개 제1997-0048621호(레이저를 이용한 거리 측정장치), 대한민국 특허공개 제2001-0015537호(측정헤드), 대한민국 특허공개 제1997-0004170호(저가의 레이저 레인지 파인더 시스템 구조) 등을 들 수 있다.As publications related to laser space recognition sensors, for example, Korean Patent Publication No. 1997-0048621 (Range Measuring Device Using Laser), Korean Patent Publication No. 2001-0015537 (Measurement Head), and Korean Patent Publication No. 1997-0004170 (Low cost laser range finder system structure).

상기와 같은 종래의 레이저 공간인식센서들은 단일 파장의 펄스 레이저를 단일 혹은 복수개의 어레이(array) 형태로 구비하여 타겟 방향으로 레이저 광을 스캔하고, 타겟에 의해 반사된 광을 포토 다이오드로 수광한 후 출사부터 반사까지의 시간차를 계산하여 타겟까지의 거리를 측정하도록 구성된다.Conventional laser spatial recognition sensors as described above are equipped with a single wavelength or a plurality of arrays of pulse lasers to scan laser light in a target direction, and after receiving light reflected by the target with a photodiode, The distance to the target is measured by calculating the time difference from the emission to the reflection.

최근 기술동향에 따르면, 레이저 공간인식센서 기술을 적용하고 있는 로봇업계에서는 로봇의 기동시 근거리 탐지의 곤란성 해소에 대한 요구가 강하고, 차량 안전시스템에서는 원거리 탐지에 대한 요구뿐만 아니라 예측 불가능한 근거리탐지에 대한 요구가 강한 것으로 나타나고 있다.According to the recent technology trend, the robot industry applying the laser spatial recognition sensor technology has a strong demand for eliminating the difficulty of near-field detection at the start of the robot. The demand appears to be strong.

하지만, 현재 상용화되어 있는 제품이나 종래의 공개문헌에서 개시하고 있는 레이저 공간인식센서는 단일 파장의 레이저 광을 사용하여 스캔을 수행하는 한계에서 벗어나지 못하고 있으며, 상기와 같은 요구들을 해소하기 위해 하드웨어적인 방 법보다는 TDC(Time to Digital Converter) 모듈에 의한 소프트웨어적인 측면의 연구에 주력하고 있는 실정이다. 이와 관련하여 도 1에는 TDC 모듈(15)을 사용하는 레이저 거리측정 장치의 주요 구성이 도시되어 있다. 도 1에 나타난 바와 같이 레이저 거리측정 장치는 특정 단일 파장의 레이저 광을 출사렌즈(12)를 통해 타겟(1)으로 조사하는 펄스 레이저 다이오드(11) 및 이를 구동하는 레이저 드라이버(Laser driver)(10)와, 펄스 레이저 다이오드(10)에서 출사된 후 타겟(A)에 의해 반사되어 되돌아 온 레이저 광을 입사렌즈(13)를 통해 수신하는 애벌런치 포토 다이오드(Avalanche photodiode: APD)(14)와, 타겟(A)까지의 거리 산출에 활용될 레이저 광의 송,수신 시간차를 계산하는 TDC 모듈(15)을 포함한다.However, the laser space recognition sensor disclosed in the currently commercialized products or conventional publications has not escaped the limitation of performing a scan using a single wavelength laser light, and in order to solve the above demands, Rather than the law, the TDC (Time to Digital Converter) module focuses on the study of software. In this regard, FIG. 1 shows a main configuration of a laser ranging apparatus using the TDC module 15. As shown in FIG. 1, a laser distance measuring apparatus includes a pulse laser diode 11 for irradiating a laser beam of a specific single wavelength to a target 1 through an exit lens 12, and a laser driver 10 for driving the laser beam 10. And an avalanche photodiode (APD) 14 for receiving the laser light emitted from the pulsed laser diode 10 and reflected by the target A and returned through the incident lens 13, And a TDC module 15 for calculating a time difference between transmitting and receiving laser light to be used for calculating the distance to the target A.

TDC 모듈(15)은 펄스 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저 광에 대한 스타트 신호(Start Signal)를 획득하는 한편, 애벌런치 포토 다이오드(14)로부터 레이저 광의 스톱 신호(Stop Signal)를 획득하여 스타트 신호와 스톱 신호 간의 시간차를 계산한다. 측정 거리 약 10미터(m)를 측정하기 위해서는 수십 나노초(ns) 안팎의 짧은 시간 계측이 가능해야 하며, 물체가 10미터(m) 이내에 있다면 수십 피코초(ps) 단위의 시간 계측이 가능해야 한다. 그러나 현재 개발되고 있거나 상용화 단계에 진입하고 있는 펄스 레이저 다이오드의 최소 발진 시간은 약 수십 나노초(ns) 단위로 제한받고 있으며, 따라서 현재의 TDC 모듈 설계 방식은 근거리 측정을 위하여 신호 처리 단계에서 인위적으로 스톱 처리 신호가 전달되는 배선의 길이를 늘여 신호지연(Signal delay)을 만들어 적용하고 있다.The TDC module 15 obtains a start signal for the laser light emitted from the pulsed laser diode, and obtains a stop signal of the laser light from the avalanche photodiode 14 to stop the start signal and the stop signal. Calculate the time difference between signals. In order to measure a measurement distance of about 10 meters (m), a short time measurement should be possible within and around tens of nanoseconds (ns). . However, the minimum oscillation time of pulsed laser diodes currently being developed or entering the commercialization stage is limited to about tens of nanoseconds (ns), so the current TDC module design method is artificially stopped at the signal processing stage for near field measurement. Signal delay is applied by extending the length of the wiring through which a processing signal is transmitted.

그러나, 인위적인 신호지연를 이용한 신호 처리 방식은 근거리 측정에는 유 리할 수 있으나 수십 미터 이상의 중,장거리 측정에서는 바람직하지 못하여 범용성이 떨어지는 것으로 알려져 있다.However, the signal processing method using artificial signal delay can be useful for short-range measurement, but it is not preferable in the medium and long distance measurement of several tens of meters or more, and it is known to have low versatility.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 거리측정범위별로 서로 다른 신호처리 채널이 부여되어 단거리와, 중,장거리의 측정 신호를 분할 처리할 수 있는 구조를 가진 멀티채널 레이저 거리측정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and is provided with a different signal processing channel for each distance measuring range, and has a structure capable of splitting short and medium and long distance measurement signals. The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 서로 다른 파장의 레이저 다이오드들을 단일의 패키지에 집적화하고, 거리측정범위별로 사용 파장을 달리하여 거리측정을 분할처리하는 멀티채널 레이저 거리측정 장치를 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention discloses a multi-channel laser distance measuring apparatus for integrating laser diodes of different wavelengths into a single package, and splitting the distance measurement by varying the use wavelength for each distance measuring range.

즉, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 거리측정 장치는, 서로 다른 거리측정범위에 대응하는 서로 다른 파장의 레이저 광을 타겟으로 조사하는 적어도 둘 이상의 레이저 다이오드와, 각각의 레이저 다이오드에 대응하도록 설치되어 구동 제어기능을 제공하는 레이저 드라이버를 구비한 레이저 유닛; 상기 레이저 유닛에서 출사된 후 상기 타겟에 의해 반사되어 되돌아 온 레이저 광을 수신하는 광수신 유닛; 및 타겟이 놓여진 거리측정범위에 따라 사용 파장이 선택되어 상기 레이저 유닛에서 출사되는 레이저 광에 대한 스타트(Start) 신호를 파장별로 구분되게 획득하고, 상기 광수신 유닛으로부터 상기 레이저 광에 대한 스톱(Stop) 신호를 획득한 후 상 기 스타트 신호와 스톱 신호 간의 시간차를 계산하여 상기 타겟까지의 거리를 산출하는 멀티채널 신호처리 유닛;을 포함한다.That is, the multi-channel laser distance measuring apparatus according to the present invention, at least two laser diodes for irradiating laser light of different wavelengths corresponding to different distance measurement range to the target, and installed and driven to correspond to each laser diode A laser unit having a laser driver that provides a control function; A light receiving unit for receiving the laser light emitted from the laser unit and reflected by the target and returned; And a use wavelength is selected according to the distance measurement range on which the target is placed to obtain a start signal for the laser light emitted from the laser unit for each wavelength, and stop for the laser light from the light receiving unit. And a multi-channel signal processing unit calculating a distance to the target by calculating a time difference between the start signal and the stop signal after acquiring the signal.

상기 레이저 유닛은 1100~1600㎚ 파장의 레이저 다이오드를 포함하는 것이 바람직하다.The laser unit preferably comprises a laser diode of 1100 ~ 1600nm wavelength.

바람직하게, 상기 레이저 유닛은 1310㎚, 1490nm 또는 1550nm 파장의 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.Preferably, the laser unit may include a laser diode of 1310nm, 1490nm or 1550nm wavelength.

대안으로, 상기 레이저 유닛은 1480㎚, 1510nm 또는 1570nm 파장의 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.Alternatively, the laser unit may comprise a laser diode of 1480 nm, 1510 nm or 1570 nm wavelength.

본 발명에 따른 레이저 거리측정 장치는 서로 다른 파장의 레이저 광을 분할 처리하는 멀티채널 신호처리를 통해 10m 이내 정도의 근거리 측정은 물론, 수십 미터 이상의 중,장거리 측정에서는 사용될 수 있으므로 범용성이 뛰어난 장점이 있다.Laser distance measuring apparatus according to the present invention can be used in the near-field measurement of less than 10m, as well as medium- and long-range measurement of more than ten meters through multi-channel signal processing for splitting the laser light of different wavelengths, the advantage of excellent versatility have.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 거리측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a laser distance measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 거리측정 장치는 타겟 방향으로 레이저 광을 스캔하는 레이저 유닛(T)과, 레이저 유닛(T)에서 출사된 후 타겟(A,B)에 의해 반사되어 되돌아 온 레이저 광을 수신하는 광수신 유닛(R)과, 레이저 광의 송,수신 시간차를 계산하여 타겟까지의 거리를 산출하는 멀티채널 신호처리 유닛(107)을 포함한다.2, a laser distance measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a laser unit T for scanning laser light in a target direction, and emitted from the laser unit T to targets A and B. And a multi-channel signal processing unit 107 for calculating the distance to the target by calculating the time difference between the laser beam and the light receiving unit R for receiving the returned laser light.

레이저 유닛(T)은 서로 다른 거리측정범위에 대응하는 서로 다른 파장의 레이저 광을 방출하는 적어도 둘 이상의 레이저 다이오드를 구비한다. 이하에서는 듀얼(Dual) 타입의 레이저 다이오드를 구비한 구성을 중심으로 본 발명을 설명하기로 한다.The laser unit T includes at least two laser diodes emitting laser light of different wavelengths corresponding to different ranges of distance measurement. Hereinafter, the present invention will be described based on a configuration having a dual type laser diode.

레이저 유닛(T)은 서로 다른 파장을 갖는 제1 레이저 다이오드(101) 및 제2 레이저 다이오드(103)와, 상기 제1 레이저 다이오드(101)와 제2 레이저 다이오드(103)에 각각 대응하여 연결되어 전원 온(On)/오프(Off), 펄스 제어 등의 구동제어를 담당하는 제1 레이저 드라이버(100) 및 제2 레이저 드라이버(102)를 포함한다. 제1 레이저 다이오드(101)와 제2 레이저 다이오드(103)는 동일 패키지 내에 배치되어 집적화되는 것이 바람직하다.The laser unit T is connected to the first laser diode 101 and the second laser diode 103 having different wavelengths corresponding to the first laser diode 101 and the second laser diode 103, respectively. The first laser driver 100 and the second laser driver 102 in charge of driving control such as power on / off and pulse control are included. It is preferable that the first laser diode 101 and the second laser diode 103 are arranged and integrated in the same package.

제1 레이저 다이오드(101)와 제2 레이저 다이오드(103)로는 1100~1600㎚의 파장 범위 내에서 서로 다른 파장의 레이저 광을 출사렌즈(104)를 통해 조사하는 펄스 레이저 다이오드가 채용된다. 이와 같은 파장 범위는 인간의 시신경에 대한 영향이 미비한 장파장 영역이므로 안정성을 확보할 수 있고 상용화된 통상의 애벌런치 포토 다이오드(APD)(106) 하나로 신호처리가 가능한 파장대이기 때문이다(KSC IEC 60825-1 레이저 제품의 안전성 규정, "위험기계 방호장치에 적용되는 레이저에 관한 연구" 산업안전보건연구원 2002 논문 참조). 바람직하게, 제1 레이저 다이오드(101)와 제2 레이저 다이오드(103)는 1310㎚, 1490nm 혹은 1550nm의 파장대를 갖는 제품이 채용될 수 있다. 대안으로는 1480㎚, 1510nm 혹은 1570nm의 파장대를 갖는 제품이 채용될 수도 있다.As the first laser diode 101 and the second laser diode 103, pulsed laser diodes for irradiating laser light having different wavelengths through the exit lens 104 within the wavelength range of 1100 to 1600 nm are employed. This is because the wavelength range is a long wavelength region having little influence on the optic nerve of the human being, and thus, stability can be ensured and a signal band can be processed by one commercially available avalanche photodiode (APD) 106 (KSC IEC 60825-). 1 Safety Regulations for Laser Products, "Study on Lasers Applied to Hazardous Machine Protection Devices," Journal of Occupational Safety and Health, 2002). Preferably, the first laser diode 101 and the second laser diode 103 may be a product having a wavelength band of 1310 nm, 1490 nm or 1550 nm. Alternatively, a product having a wavelength band of 1480 nm, 1510 nm or 1570 nm may be employed.

제1 레이저 다이오드(101)과 제2 레이저 다이오드(103)는 타겟이 놓여진 거리측정범위에 따라 구분되게 사용된다. 예를 들어, 제1 레이저 다이오드(101)의 파장이 1490nm이고, 제2 레이저 다이오드(103)의 파장이 1310nm인 경우, 제1 레이저 다이오드(101)는 수십 내지 수백 미터(m) 떨어진 중, 장거리 측정용으로 사용되고, 제2 레이저 다이오드(103)는 10 미터(m) 이내의 근거리 측정용으로 사용될 수 있을 것이다.The first laser diode 101 and the second laser diode 103 are used to be distinguished according to the distance measuring range in which the target is placed. For example, when the wavelength of the first laser diode 101 is 1490 nm and the wavelength of the second laser diode 103 is 1310 nm, the first laser diode 101 is a long distance of several tens to several hundred meters (m). Used for measurement, the second laser diode 103 may be used for near field measurements within 10 meters (m).

광수신 유닛(R)은 레이저 유닛(T)에서 출사된 후 타겟에 의해 반사되어 되돌아 온 레이저 광을 입사렌즈(105)를 통해 수신한다. 광수신 유닛(R)은 광검출 민감도가 상대적으로 높은 소자인 애벌런치 포토 다이오드(106)를 구비하는 것이 바람직하다. 애벌런치 포토 다이오드(106)로는 1100~1600㎚의 파장 범위의 레이저 광을 안정적으로 수광처리할 수 있는 상용화된 소자가 채용되는 것이 바람직하다.The light receiving unit R receives the laser light emitted from the laser unit T and reflected back by the target through the incident lens 105. The light receiving unit R preferably includes an avalanche photodiode 106 that is a device having a relatively high light detection sensitivity. As the avalanche photodiode 106, a commercially available device capable of stably receiving laser light in the wavelength range of 1100 to 1600 nm is preferably employed.

멀티채널 신호처리 유닛(107)은 제1 레이저 드라이버(100)와 제2 레이저 드라이버(102)로부터 레이저 광의 출사 시점을 알려주는 스타트(Start) 신호를 파장별로 구분되게 획득하고, 광수신 유닛(R)으로부터 상기 레이저 광의 도착 시점을 알려주는 스톱(Stop) 신호를 획득한 후 스타트 신호와 스톱 신호 간의 시간차를 계산하여 타겟(A,B)까지의 거리를 산출한다.The multi-channel signal processing unit 107 acquires a start signal for each wavelength, from the first laser driver 100 and the second laser driver 102, indicating the point of time at which the laser light is emitted, and the light receiving unit R After obtaining the stop signal indicating the arrival time of the laser light from the) to calculate the time difference between the start signal and the stop signal to calculate the distance to the target (A, B).

멀티채널 신호처리 유닛(107)은 제1 레이저 드라이버(100)와 제2 레이저 드라이버(102)로부터 각각 독립적으로 신호를 전달받도록 구성된다. 여기서, 제1 레이저 드라이버(100)와 제2 레이저 드라이버(102)는 서로 다른 파장의 레이저 다이오드의 구동을 담당하므로 결과적으로 멀티채널 신호처리 유닛(107)은 스타트(Start) 신호를 파장별로 구분되게 획득한다고 할 수 있다. 여기서, 제1 레이저 드라이버(100)와 제2 레이저 드라이버(102)는 측정모드에 따라 둘 중 어느 하나 또는 양쪽 모두가 동시에 활성화되어 작동될 수 있다.The multichannel signal processing unit 107 is configured to receive signals from the first laser driver 100 and the second laser driver 102 independently of each other. Here, since the first laser driver 100 and the second laser driver 102 are responsible for driving laser diodes having different wavelengths, the multi-channel signal processing unit 107 may divide the start signal into wavelengths as a result. It can be said to be obtained. Here, the first laser driver 100 and the second laser driver 102 may be activated by one or both of them simultaneously depending on the measurement mode.

도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티채널 레이저 거리측정 장치에 의해 수행되는 거리측정 과정의 예가 도시되어 있다.3 shows an example of a distance measuring process performed by the multi-channel laser ranging apparatus according to the preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티채널 레이저 거리측정 장치의 사용 시, 사용자는 먼저 타겟을 선택하고(단계 S100), 선택된 타겟이 속한 거리측정범위가 수 미터(m) 정도의 근거리인지, 그보다 멀리 떨어진 중거리나 장거리인지 여부를 대략적으로 판단하여 측정모드를 설정해야 한다(단계 S110).When using the multi-channel laser ranging apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, the user first selects a target (step S100), and the distance measuring range to which the selected target belongs is a short distance of several meters (m), farther than that. The measurement mode should be set by roughly judging whether the distance is medium or long distance (step S110).

중거리나 장거리에 위치한 타겟 B에 대한 거리를 측정하는 모드의 경우에는 예컨대, 1490nm 파장의 펄스 레이저 광을 제공하는 제1 레이저 다이오드(101)가 사용되고, 근거리에 위치한 타겟 A에 대한 거리를 측정하는 경우에는 예컨대, 1310nm 파장의 펄스 레이저 광을 제공하는 제2 레이저 다이오드(103)가 사용된다.In the case of measuring the distance to the target B located at the medium or long distance, for example, when the first laser diode 101 providing pulse laser light having a wavelength of 1490 nm is used, and measuring the distance to the target A located at a short distance. For example, a second laser diode 103 is used which provides pulsed laser light of 1310 nm wavelength.

구체적으로, 중,장거리에 위치한 타겟 B에 대한 거리를 측정하는 경우에는 제1 레이저 드라이버(100)가 구동되고(단계 S120), 멀티채널 신호처리 유닛(107)은 제1 레이저 드라이버(102)로부터 스타트 신호 1(Start Signal 1)를 획득하는 한편(단계 S121), 타겟 B에 의해 반사되어 되돌아온 레이저 광에 대한 스톱 신호 1(Stop Signal 1)를 애벌런치 포토 다이오드(106)로부터 획득한다(단계 S122).Specifically, when measuring the distance to the target B located in the medium and long distance, the first laser driver 100 is driven (step S120), the multi-channel signal processing unit 107 from the first laser driver 102 While obtaining the start signal 1 (Start Signal 1) (step S121), the stop signal 1 (Stop Signal 1) for the laser light reflected and returned by the target B is obtained from the avalanche photodiode 106 (step S122). ).

이후 멀티채널 신호처리 유닛(107)은 스타트 신호 1(Start Signal 1)과 스톱 신호 1(Stop Signal 1) 간의 시간차 tp1을 계산한 후 그 계산결과를 아래의 수학식 1에 적용하여 레이저 거리측정 장치로부터 타겟 B까지의 거리(D1)를 산출한다(단계 S123 및 단계 S124). 여기서, C는 광속(Velocity of light)을 나타낸다.Thereafter, the multi-channel signal processing unit 107 calculates the time difference t p1 between the start signal 1 and the stop signal 1, and then applies the calculation result to the following equation 1 to measure the laser distance. The distance D 1 from the apparatus to the target B is calculated (step S123 and step S124). Here, C represents the velocity of light.

Figure 112008036427419-PAT00001
Figure 112008036427419-PAT00001

한편, 대략 10m 이내의 근거리에 위치한 타겟 A에 대한 거리를 측정하는 경우에는 제2 레이저 드라이버(102)가 구동되고(단계 S130), 멀티채널 신호처리 유닛(107)은 제2 레이저 드라이버(102)로부터 스타트 신호 2(Start Signal 2)를 획득하는 한편(단계 S131), 타겟 A에 의해 반사되어 되돌아온 레이저 광에 대한 스톱 신호(Start Signal 2)를 애벌런치 포토 다이오드(106)로부터 획득한다(단계 S132).On the other hand, when measuring the distance to the target A located at a short distance within approximately 10m, the second laser driver 102 is driven (step S130), the multi-channel signal processing unit 107 is the second laser driver 102 Start signal 2 is obtained from the avalanche photodiode 106 (step S131), and a stop signal (Start Signal 2) for the laser light reflected and returned by the target A is obtained (step S132). ).

이후 멀티채널 신호처리 유닛(107)은 스타트 신호 2(Start Signal 2)와 스톱 신호 2(Start Signal 2) 간의 시간차 tp2를 계산한 후 그 계산결과를 아래의 수학식 2에 적용하여 레이저 거리측정 장치로부터 타겟 A까지의 거리(D2)를 산출한다(단계 S133 및 단계 S134).Thereafter, the multi-channel signal processing unit 107 calculates the time difference t p2 between the start signal 2 and the start signal 2, and applies the calculation result to Equation 2 below to measure the laser distance. The distance D 2 from the apparatus to the target A is calculated (step S133 and step S134).

Figure 112008036427419-PAT00002
Figure 112008036427419-PAT00002

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티채널 레이저 거리측정 장치는 타겟이 놓여진 거리측정범위에 따라 서로 다른 파장의 레이저 광을 스캔하고, 타겟까지의 거리를 산출하기 위한 신호를 파장별로 분할처리함으로써 근거리로부터 중,장거리까지의 거리측정에 범용성 있게 사용될 수 있다. 여기서, 서로 다른 거리측정범위에 속한 복수 개의 타겟이 존재하는 경우, 멀티채널 레이저 거리측정 장치는 서로 다른 파장의 레이저 광을 동시에 스캔하고, 각 광신호들을 분할처리하여 각각의 타겟까지의 거리를 동시에 산출하는 고속 측정기능을 제공하는 것도 가능하다.As described above, the multi-channel laser ranging apparatus according to the preferred embodiment of the present invention scans laser light having different wavelengths according to the ranging range where the target is placed, and divides the signal for calculating the distance to the target for each wavelength. By processing, it can be widely used for distance measurement from short distance to medium to long distance. In this case, when there are a plurality of targets belonging to different distance measuring ranges, the multi-channel laser ranging apparatus simultaneously scans laser light having different wavelengths, and splits each optical signal to simultaneously determine the distance to each target. It is also possible to provide a high speed measurement function for calculating.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내 에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention includes matters described in such drawings. It should not be construed as limited to.

도 1은 종래기술에 따른 레이저 거리측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a laser distance measuring apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 거리측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a laser distance measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 거리측정 장치를 이용하여 거리측정을 수행하는 과정을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of performing distance measurement using a laser distance measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawings>

100: 제1 레이저 드라이버 101: 제1 레이저 다이오드100: first laser driver 101: first laser diode

102: 제2 레이저 드라이버 103: 제2 레이저 다이오드102: second laser driver 103: second laser diode

104: 출사렌즈 105: 입사렌즈104: exit lens 105: entrance lens

106: 애벌런치 포토 다이오드 107: 멀티채널 신호처리 유닛106: Avalanche Photodiode 107: Multichannel Signal Processing Unit

T: 레이저 유닛 R: 광수신 유닛T: laser unit R: light receiving unit

Claims (4)

서로 다른 거리측정범위에 대응하는 서로 다른 파장의 레이저 광을 타겟으로 조사하는 적어도 둘 이상의 레이저 다이오드와, 각각의 레이저 다이오드에 대응하도록 설치되어 구동 제어기능을 제공하는 레이저 드라이버를 구비한 레이저 유닛;A laser unit having at least two laser diodes for irradiating laser light of different wavelengths corresponding to different distance measuring ranges to a target, and a laser driver installed to correspond to each laser diode and providing a driving control function; 상기 레이저 유닛에서 출사된 후 상기 타겟에 의해 반사되어 되돌아 온 레이저 광을 수신하는 광수신 유닛; 및A light receiving unit for receiving the laser light emitted from the laser unit and reflected by the target and returned; And 타겟이 놓여진 거리측정범위에 따라 사용 파장이 선택되어 상기 레이저 유닛에서 출사되는 레이저 광에 대한 스타트(Start) 신호를 파장별로 구분되게 획득하고, 상기 광수신 유닛으로부터 상기 레이저 광에 대한 스톱(Stop) 신호를 획득한 후 상기 스타트 신호와 스톱 신호 간의 시간차를 계산하여 상기 타겟까지의 거리를 산출하는 멀티채널 신호처리 유닛;을 포함하는 멀티채널 레이저 거리측정 장치.The wavelength used is selected according to the distance measurement range on which the target is placed to obtain a start signal for the laser light emitted from the laser unit for each wavelength, and a stop for the laser light from the light receiving unit. And a multichannel signal processing unit calculating a distance to the target by calculating a time difference between the start signal and the stop signal after acquiring a signal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 유닛은 1100~1600㎚ 파장의 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 레이저 거리측정 장치.The laser unit is a multi-channel laser distance measuring apparatus comprising a laser diode of 1100 ~ 1600nm wavelength. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 레이저 유닛은 1310㎚, 1490nm 또는 1550nm 파장의 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 레이저 거리측정 장치.The laser unit is a multi-channel laser distance measuring apparatus comprising a laser diode of 1310nm, 1490nm or 1550nm wavelength. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 레이저 유닛은 1480㎚, 1510nm 또는 1570nm 파장의 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 레이저 거리측정 장치.The laser unit is a multi-channel laser distance measuring apparatus comprising a laser diode of 1480nm, 1510nm or 1570nm wavelength.
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