끊김없는 무선 광 통신을 위한 광 추적 장치 및 방법
Optical Tracking Apparatus and Method for Seamless Free space optical communication
특허 요약
본 개시는 입사되는 광을 분할하는 비콘 빔 스프리터, 타겟 광 송신 장치에서 전송된 비콘 빔이 비콘 빔 스프리터에 입사되어 분할된 제1 및 제2 비콘 빔 중 제1 비콘 빔이 투영되어 제1 빔 이미지를 획득하는 제1 이미지 센서 모듈 및 제2 비콘 빔이 투영되어 제2 빔 이미지를 획득하되, 제1 이미지 센서 모듈의 시야각 보다 좁은 시야각을 갖는 제2 이미지 센서 모듈을 포함하여, 비콘 빔의 세기 저하나 검출 범위 이탈에 의한 비콘 빔을 검출 실패를 억제함으로써, 끊김없는 무선 광 통신 수행할 수 있는 광 추적 장치 및 방법을 제공한다.
청구항
번호청구항
1

입사되는 광을 분할하는 비콘 빔 스프리터; 타겟 광 송신 장치에서 전송된 비콘 빔이 상기 비콘 빔 스프리터에 입사되어 분할된 제1 및 제2 비콘 빔 중 상기 제1 비콘 빔이 투영되어 제1 빔 이미지를 획득하는 제1 이미지 센서 모듈; 및 상기 제2 비콘 빔이 투영되어 제2 빔 이미지를 획득하되, 상기 제1 이미지 센서 모듈의 시야각 보다 좁은 시야각을 갖는 제2 이미지 센서 모듈을 포함하는 광 추적 장치.

2

제1항에 있어서, 상기 광 추적 장치는 상기 비콘 빔이 입사되는 방향으로 지향 방향을 조절하는 짐벌; 및 상기 제1 및 제2 빔 이미지 중 적어도 하나의 빔 이미지에서 검출되는 상기 비콘 빔의 위치를 기반으로 상기 짐벌을 제어하는 짐벌 제어기를 포함하는 광 추적 장치.

3

제2항에 있어서, 상기 짐벌 제어기는 상기 타겟 광 송신 장치에서 RF 신호 형태로 전송된 위치 정보를 인가받아, 상기 타겟 광 송신 장치의 상대 위치를 확인하고, 확인된 상대 위치에 따라 상기 비콘 빔이 입사되는 방향을 지향하도록 상기 짐벌을 제어하는 광 추적 장치.

4

제3항에 있어서, 상기 짐벌 제어기는 상기 제1 및 제2 빔 이미지 모두에서 상기 비콘 빔이 검출되지 않으면, 상기 상대 위치의 주변 영역에서 비콘 빔에 대한 스캔이 수행되도록 상기 짐벌을 제어하는 광 추적 장치.

5

제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 센서 모듈은 서로 다른 크기의 이미지 센서를 포함하는 광 추적 장치.

6

제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 센서 모듈은 서로 다른 형상을 갖는 렌즈를 포함하는 광 추적 장치.

7

제1항에 있어서, 상기 광 추적 장치는 상기 타겟 광 송신 장치에서 조사되어 입사된 통신 빔을 반사하여 진행 경로를 변경하는 FSM; 및 상기 FSM에서 반사된 통신 빔을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 광 검출기를 포함하는 광 추적 장치.

8

제1항에 있어서, 상기 광 추적 장치는 상기 타겟 광 송신 장치에서 조사되어 입사된 통신 빔을 반사하여 진행 경로를 조절하는 FSM; 상기 FSM에서 반사된 통신 빔을 제1 및 제2 통신 빔으로 분할하는 빔 스프리터; 상기 제1 통신 빔을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 제1 광 검출기; 및 빔 감지 영역의 중심을 기준으로 구분되어 각 감지 영역별로 상기 제2 통신 빔을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 제2 광 검출기를 포함하는 광 추적 장치.

9

제8항에 있어서, 상기 광 추적 장치는 상기 제2 광 검출기에서 감지 영역별로 감지된 상기 제2 통신 빔의 세기에 따라 상기 FSM을 제어하여 상기 통신 빔의 진행 경로를 조절하는 제어기를 포함하는 광 추적 장치.

10

짐벌, 비콘 빔 스프리터, 서로 다른 시야각을 갖는 제1 및 제2 이미지 센서 모듈 및 제어기를 포함하는 광 추적 장치의 광 추적 방법에 있어서, 상기 제어기는 타겟 광 송신 장치에서 전송된 비콘 빔이 상기 비콘 빔 스프리터에 입사되어 분할된 제1 및 제2 비콘 빔이 상기 제1 및 제2 이미지 센서에 투영되어 생성되는 제1 및 제2 빔 이미지를 획득하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 빔 이미지 중 적어도 하나의 빔 이미지에서 검출되는 상기 비콘 빔의 위치를 기반으로 상기 비콘 빔이 입사되는 방향을 지향하도록 상기 짐벌을 제어하는 단계를 포함하는 광 추적 방법.

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제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 빔 이미지를 획득하는 단계는 상기 제1 및 제2 빔 이미지를 획득하는 단계 이전, 상기 타겟 광 송신 장치에서 RF 신호 형태로 전송된 위치 정보를 기반으로 상기 타겟 광 송신 장치 방향을 지향하도록 상기 짐벌을 제어하고, 상기 타겟 광 송신 장치 방향에서 입사되는 상기 비콘 빔으로부터 상기 제1 및 제2 빔 이미지를 획득하는 광 추적 방법.

12

제10항에 있어서, 상기 짐벌을 제어하는 단계는 상기 제1 및 제2 빔 이미지 각각에서 상기 비콘 빔을 검출하고, 상기 제1 및 제2 빔 이미지 중 적어도 하나의 빔 이미지에서 상기 비콘 빔이 검출되면, 검출된 위치를 기반으로 상기 짐벌을 제어하며, 상기 제1 및 제2 빔 이미지 모두에서 상기 비콘 빔이 검출되지 않으면, 상기 타겟 광 송신 장치에 대한 상대 위치의 주변 영역에서 비콘 빔에 대한 스캔이 수행되도록 상기 짐벌을 제어하는 광 추적 방법.

13

제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 센서 모듈은 서로 다른 크기의 이미지 센서를 포함하여 서로 다른 시야각을 갖는 광 추적 방법.

14

제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 센서 모듈은 서로 다른 형상을 갖는 렌즈를 포함하여 서로 다른 시야각을 갖는 광 추적 방법.

15

제10항에 있어서, 상기 광 추적 장치는 FSM, 빔 스프리터, 제1 및 제2 광 검출기를 더 포함하고, 상기 광 추적 방법은 상기 제어기가 상기 타겟 광 송신 장치에서 조사되어 입사된 통신 빔이 상기 FSM에서 반사되고, 상기 빔 스프리터에 의해 분할된 제1 및 제2 통신 빔 중 상기 제2 광 검출기에서 감지되는 제2 통신 빔을 기반으로 상기 FSM을 제어하여 상기 통신 빔의 진행 경로를 조절하는 단계를 더 포함하는 광 추적 방법.

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제15항에 있어서, 상기 진행 경로를 조절하는 단계는 빔 감지 영역의 중심을 기준으로 다수의 감지 영역으로 구분되어, 각 감지 영역별로 상기 제2 통신 빔을 감지하는 상기 제2 광 검출기에서 인가되는 전기적 신호를 기반으로, 상기 제2 통신 빔이 상기 빔 감지 영역의 중심에 위치하도록 상기 FSM을 제어하는 광 추적 방법.

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제15항에 있어서, 상기 진행 경로를 조절하는 단계는 상기 제1 광 검출기가 상기 제1 통신 빔을 감지하여 인가한 전기적 신호로부터 데이터를 추출하는 광 추적 방법.