CN113015882A - 用于确定至少一个对象的位置的测量头 - Google Patents
用于确定至少一个对象的位置的测量头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113015882A CN113015882A CN201980066485.5A CN201980066485A CN113015882A CN 113015882 A CN113015882 A CN 113015882A CN 201980066485 A CN201980066485 A CN 201980066485A CN 113015882 A CN113015882 A CN 113015882A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical
- fiber
- light receiving
- light
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 536
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 226
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 165
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims abstract description 37
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 532
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 212
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 156
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 30
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 10
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 claims description 3
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 claims description 2
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 84
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 58
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 22
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 15
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 7
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 229910021418 black silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CCOC(N)=O UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005329 float glass Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- ZVJOQYFQSQJDDX-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,3,3,4,4,4-octafluorobut-1-ene Chemical compound FC(F)=C(F)C(F)(F)C(F)(F)F ZVJOQYFQSQJDDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- ATMLPEJAVWINOF-UHFFFAOYSA-N acrylic acid acrylic acid Chemical compound OC(=O)C=C.OC(=O)C=C ATMLPEJAVWINOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000005387 chalcogenide glass Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 235000019646 color tone Nutrition 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- OYXJWQNVBVJFRT-UHFFFAOYSA-N dioxosilane prop-2-enoic acid Chemical compound [Si](=O)=O.C(C=C)(=O)O OYXJWQNVBVJFRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000005383 fluoride glass Substances 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 235000020061 kirsch Nutrition 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- -1 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 description 1
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4818—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements using optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/103—Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
- G02B6/3616—Holders, macro size fixtures for mechanically holding or positioning fibres, e.g. on an optical bench
- G02B6/3624—Fibre head, e.g. fibre probe termination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
提出了一种用于确定至少一个对象(112)的位置的测量头(110)，该测量头包括：‑至少一个传递装置(114)，其中传递装置(114)具有响应于从对象(112)传播到测量头(110)的至少一个入射光束(122)的至少一个焦距；‑至少两个光接收光纤(116)，其中至少一个光接收光纤(116)和/或传递装置(114)具有比率εr/k≥0.362(m·K)/W，其中，k是热导率，以及εr是相对介电常数。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定至少一个对象的位置的测量头、一种用于确定至少一个对象的位置的装备和方法。本发明还涉及检测器装置的各种用途。具体地，根据本发明的装置、系统、方法和用途可以例如在日常生活、游戏、交通技术、生产技术、安全技术、摄影(诸如用于艺术、文献或技术目的的数字摄影或视频摄影)、医学技术或科学中的各个领域中使用。此外，本发明具体地可以用于扫描一个或多个对象和/或用于扫描场景(scenery)，诸如用于生成对象或场景的深度分布，例如在建筑、测量、考古、艺术、医学、工程或制造领域。然而，其它应用也是可能的。
背景技术
通常根据现有技术已知光纤距离传感器。这些设备允许将距离测量的位置与测量电子器件分开。因此，可以在恶劣的环境中进行测量，诸如恶劣的化学环境、高温冲击、强电场，或具有强烈机械影响(诸如，振动、冲击、弯曲、拉伸、跳动或其他影响)的环境。例如，在2018年3月15日提交的PCT/EP2018/056545中描述了光纤传感器，其全部内容通过引用包含于此。
期望这些光纤距离传感器不是专用的，而是可靠的测量对于诸如在不同环境中的几种应用是可能的。然而，已知的光纤距离传感器通常包括在恶劣的环境中变得太昂贵或不可用的材料和光学器件，从而可能损害测量可靠性或材料本身劣化。此外，已知的光纤距离传感器通常包括当诸如温度或电场的环境条件改变时导致测量误差的材料和光学器件，从而使其不适用于恶劣和变化的环境条件。
US 9,593,941 B2描述了一种间隙检测系统和一种使用频率识别的方法。间隙检测系统使用光纤传感器来确定穿越目标区域的目标与目标在其中旋转的壳体或套管(casing)的壁之间的距离。间隙检测系统将包括多个交替并且发散的照射和非照射区域的光场投射到目标区域中，收集在目标穿越光场时从目标反射回来的光，并基于所收集的反射光生成振荡信号，识别信号的主频，并使用主频来确定距离。
US 2018/084981 A1描述了一种用于光谱编码的内窥镜的装置、方法和系统，该内窥镜包括被光导部件和间隔物包围的聚焦透镜，其中该聚焦透镜的形状基本上为球形或半圆形，并且聚焦透镜的折射率大于间隔物的折射率。
WO 2018/091640 A2描述了一种用于确定至少一个对象的位置的检测器。该检测器包括：-至少一个传递(transfer)装置，其中该传递装置具有响应于从对象传播到检测器的至少一个入射光束的至少一个焦距；-至少两个光学传感器，其中每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中每个光学传感器被设计为响应于光束对其相应的光敏区域的照射而生成至少一个传感器信号；-至少一个评估装置，其被配置用于通过评估来自传感器信号的商信号Q来确定对象的至少一个纵坐标z。该检测器适于在与对象平面中的对象尺寸无关的至少一个测量范围内确定对象的纵坐标z。
发明内容
本发明解决的问题
因此，本发明的目的是提供面对已知装置和方法的上述技术挑战的装置和方法。具体地，本发明的目的是提供即使在恶劣的环境中也可以可靠地确定对象在空间中的位置的装置和方法，优选地，以较低的技术努力和对技术资源和成本的要求较低。
具有独立权利要求的特征的本发明解决了该问题。在从属权利要求和/或以下说明书和详细实施例中提出了可以单独或组合实现的本发明的有利发展。
如下面所使用的，术语“具有”、“包含”或“包括”或其任意语法变化形式以非排他性方式使用。因此，这些术语既可以指一种情况，其中除了由这些术语引入的特征之外，在该上下文中描述的实体中不存在其它特征，并且还可以指存在一个或多个其它特征的情况。作为示例，表达“A具有B”、“A包含B”和“A包括B”可以指一种情况：除B之外，A中不存在其它元素(即，其中仅A并且唯一地由B组成的情况)，并且指这样的情况：除B之外，实体A中还存在一个或多个其它元素，诸如元素C、元素C和D或甚至其它元素。
此外，应注意，指示特征或元素可存在一次或多于一次的术语“至少一个”、“一个或多个”或类似表达通常在引入相应特征或元素时仅使用一次。在下面，在大多数情况下，当提及相应的特征或元素时，尽管相应的特征或元素可能只存在一次或多于一次，但不会重复“至少一个”或“一个或多个”的表达。
此外，如下面所使用的，术语“优选地”、“更优选地”、“具体地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似的术语与可选特征结合使用，而没有限制替代可能性。因此，由这些术语引入的特征是可选特征，并且不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如本领域技术人员将认识到的，本发明可以通过使用替代特征来执行。类似地，由“在本发明的实施例中”引入的特征或类似表达旨在是可选特征，而对本发明的替代实施例没有任何限制，对本发明的范围没有任何限制，并且对关于以这种方式引入的特征与本发明的其它可选或非可选特征相结合的可能性没有任何限制。
在本发明的第一方面，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的测量头。如本文所使用的，术语“测量头”是指至少一个测量装置，其被配置为接收来自对象的至少一个光束。测量头可以包括至少一个间隔(spacer)装置，该间隔装置被配置为容纳测量头的其他部件，诸如至少两个光接收光纤，诸如至少两个光学测量光纤，这将在下面详细概述。特别是鉴于光接收光纤的布置，测量头可以包括至少一个径向布置或甚至径向对称的设计。径向布置或径向对称的设计可以允许增强测量值的鲁棒性，特别是在对象的被测点处强烈的黑白对比度下或在用于凹表面或凸表面的测量。
如本文所用，术语“对象”是指发射至少一个光束的点或区域。光束可以源自对象，例如通过对象和/或集成或附接到发射光束的对象的至少一个照射源，或者可以源自不同的照射源，诸如源自直接或间接照射对象的照射源，其中光束被对象反射或散射。如在此所使用的，术语“位置”是指关于对象和/或对象的至少一部分在空间中的位置和/或取向的至少一项信息。因此，该至少一项信息可以暗示在该对象的至少一个点与该至少一个测量头之间的至少一个距离。如将在下面进一步详细概述的，该距离可以是纵坐标，或者可以有助于确定对象的点的纵坐标。另外地或可替代地，可以确定关于对象和/或对象的至少一部分的位置和/或取向的一项或多项其它信息。作为示例，另外，可以确定对象和/或对象的至少一部分的至少一个横坐标。因此，对象的位置可以暗示对象和/或对象的至少一部分的至少一个纵坐标。另外地或可替代地，对象的位置可以暗示对象和/或对象的至少一部分的至少一个横坐标。另外地或可替代地，对象的位置可以暗示对象的至少一个取向信息，其指示对象在空间中的取向。
测量头包括：
-至少一个传递装置，其中该传递装置具有响应于从对象传播到测量头的至少一个入射光束的至少一个焦距；
-至少两个光接收光纤，其中，至少一个光接收光纤和/或传递装置具有比率εr/k≥0.362(m·K)/W，其中k是热导率，εr是相对介电常数。
术语“传递装置”(也称为“传递系统”)通常可以指一个或多个光学元件，其适于诸如通过修改光束的束参数、光束的宽度或光束的方向中的一个或多个来修改光束。传递装置可以适于将光束引导到光接收光纤上。传递装置具体地可以包括以下一种或多种：至少一个透镜，例如选自由至少一个聚焦可调透镜、至少一个非球面透镜、至少一个球面透镜、至少一个菲涅耳透镜组成的组中的至少一个透镜；至少一个衍射光学元件；至少一个凹面镜；至少一个束偏转元件，优选至少一个反射镜；至少一个分束元件，优选分束立方体或分束镜中的至少一个；至少一个多透镜系统。传递装置可包括至少一个梯度折射率(GRIN)透镜。GRIN透镜可以具有连续的折射梯度，例如轴向和/或径向和/或球形的折射梯度。GRIN透镜的光圈数(f-number)可取决于透镜长度。使用GRIN透镜可以允许光学器件小型化，特别是使用非常薄的光学器件。例如，具有0.2mm的厚度或直径的非常薄的光学器件是可能的。传递装置可包括至少一个环形轴向透镜，例如圆环(torus)形式。环形轴向透镜可具有平凸形式，例如轴向和/或径向和/或球形曲率。
响应于从对象传播到测量头的至少一个入射光束，传递装置具有焦距。如在此所使用的，传递装置的“焦距”是指可能撞击传递装置的入射准直射线进入“焦点”的距离，该“焦点”也可以被称为“焦距点”。因此，焦距构成传递装置会聚撞击光束的能力的量度。因此，传递装置可以包括可以具有会聚透镜作用的一个或多个成像元件。举例来说，传递装置可具有一个或多个透镜，特别是一个或多个折射透镜，和/或一个或多个凸面镜。在该示例中，焦距可以被定义为从薄折射透镜的中心到薄透镜的主焦点的距离。对于会聚的薄折射透镜(诸如凸或双凸薄透镜)，焦距可以被视为正值，并且可以提供一个距离，在该距离处，撞击作为传递装置的薄透镜的准直光束可以聚焦到单个斑点中。另外，传递装置可包括至少一个波长选择元件，例如至少一个滤光器。另外地，传递装置可以设计为(例如，在传感器区域的位置处，并且特别是传感器区域中)将预定的束轮廓施加在电磁辐射上。原则上，传递装置的上述可选实施例可以单独地或以任何所需的组合来实现。
传递装置可以具有光轴。如在此所使用的，术语“传递装置的光轴”通常是指透镜或透镜系统的镜面对称或旋转对称的轴。具体地，测量头和传递装置具有公共的光轴。测量头的光轴可以是测量头的光学装置的对称线。该测量头可以包括具有至少一个透镜的至少一个传递系统。作为示例，传递系统可以包括至少一个束路径，其中束路径中的传递系统的元件以关于光轴旋转布置或者甚至对称的方式定位。仍然，如还将在下面更详细地概述的，位于束路径内的一个或多个光学元件也可以关于光轴偏心或倾斜。然而，在该情况下，可以顺序地定义光轴，诸如通过互连束路径中的光学元件的中心，例如通过互连透镜的中心，其中，在该情况下，光学传感器不算作光学元件。光轴通常可以表示束路径。其中，测量头可以具有单个束路径，光束可以沿着该束路径从对象行进到光接收光纤，或者可以具有多个束路径。作为示例，可以给出单个束路径，或者可以将束路径分成两个或更多个部分束路径。在后一种情况下，每个部分束路径可以具有其自己的光轴。光接收光纤可以位于一个且相同的束路径或部分束路径中。然而，可替代地，光接收光纤也可以位于不同的部分束路径中。
传递装置可以构成坐标系，其中纵坐标l是沿着光轴的坐标，并且其中d是距光轴的空间偏移。坐标系可以是极坐标系，其中传递装置的光轴形成z轴，并且其中距z轴的距离和极角可以用作附加坐标。平行于或反平行于z轴的方向可以被认为是纵向方向，并且沿着z轴的坐标可以被认为是纵坐标l。垂直于z轴的任何方向都可以被认为是横向方向，并且极坐标和/或极角可以被认为是横坐标。
术语“光束”通常可以指发射和/或反射到特定方向的一定量的光。因此，光束可以是在垂直于光束的传播方向的方向上具有预定延伸的一束光线。优选地，光束可以是或可以包括一个或多个高斯光束，诸如高斯光束的线性组合，其可以通过一个或多个高斯束参数(诸如束腰、瑞利长度或任何其它束参数或适于表征束直径的发展和/或束在空间中的传播的束参数的组合中的一个或多个)来表征。如在此所使用的，术语“光线(ray)”通常是指垂直于光的波阵面的线，其指向能量流的方向。如在此所使用的，术语“束(beam)”通常是指光线的集合。在下面，术语“光线”和“束”将用作同义词。如在此进一步使用的，术语“光束”通常是指一定量的光，特别是基本上在相同方向上行进的一定量的光，包括光束具有发散角(spreading angle)或扩展角(widening angle)的可能性。光束可以具有空间延伸。具体地，光束可以具有非高斯束轮廓。束轮廓可以选自由如下组成的组：梯形束轮廓；三角束轮廓；锥形束轮廓。梯形束轮廓可以具有平台区域和至少一个边缘区域。如在此所使用的，术语“束轮廓”通常是指光束的横向强度轮廓。束轮廓可以是光束强度的空间分布，特别是在垂直于光束传播的至少一个平面中。如将在下面更详细概述的，光束具体地可以是高斯光束或高斯光束的线性组合。然而，其它实施例是可行的。测量头可以包括至少一个传递装置，该传递装置可被配置用于调节、限定和确定束轮廓(特别是束轮廓的形状)中的一种或多种。如在此所使用的，术语“光”通常是指在可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一个或多个范围中的电磁辐射。其中，术语可见光谱范围通常是指380nm至780nm的光谱范围。术语红外光谱范围通常是指在780nm至1mm范围内，优选在780nm至3.0微米范围内的电磁辐射。术语紫外光谱范围通常是指在1nm至380nm范围内，优选在100nm至380nm范围内的电磁辐射。优选地，在本发明中使用的光是可见光，即在可见光谱范围内的光。
如在此所使用的，术语“光纤”具有其普通含义，并且具体地是指被配置为将入射在光纤的入射面上的至少一个光束至少部分地引导到光纤的出射面的至少一个光学元件。入射面和出射面可以彼此隔开一定距离并且可以通过至少一个光导结构连接。如在此所使用的，术语“至少部分地引导”是指完美的光导，并且是指其中被入射面吸收和反射和/或被光导结构吸收和反射或被光导结构吸收和反射出是可能的配置。具体地，每个光接收光纤可以是和/或可以包括至少一根光学测量光纤。如在此所使用的，术语“光学测量光纤”是指具有至少一根光纤的至少一个角度相关光学元件，该至少一根光纤被配置为向至少一个光学传感器提供入射光束。光接收光纤可以包括两个端。光接收光纤可包括至少一个接收端，该接收端适于接收源自对象的至少一个光束。光接收光纤可包括至少一个出射端，源自对象的光束从该出射端离开光接收光纤。接收端也可以表示为至少一个接收光纤的至少一个入射面，其也可以表示为从对象行进到测量头的光束入射在光接收光纤上的位置。不希望受到该理论的束缚，假定入射角等于或小于光接收光纤的接收角(acceptance angle)，则认为由光接收光纤所接收的光束的入射角被保持，使得入射角等于出射角。因此，可以基本上保留编码在光束中的距离信息，并且可以使用组合信号Q对其进行评估，这将在下面进行详细描述。
光接收光纤可被设计成使得对于平行于光接收光纤(即与光纤成0°角)的入射光线，透射(transmission)度可以是最高的，而忽略了反射效应。可以设计光接收光纤，使得对于更高的角度(例如，从1°到10°的角度)，透射度可以平稳地降低到对于平行光线的透射度的80％左右，并且可以始终保持在该水平处直至光接收光纤的接收角。如在此所使用的，术语“接收角”可以指如下角度，在该角度以上在相应的光接收光纤内不可能进行全反射，使得光线从光接收光纤中反射出来。光接收光纤可被设计成在接收角处透射度可以急剧下降到零。具有大入射角的光线可能会被截止(cut off)。
光接收光纤可以适于在相应的光接收光纤的两端(诸如入射端和出射端)之间透射未被吸收和/或反射的入射光束的至少一部分。光接收光纤可以具有一定长度，并且可以适于允许在一定距离的传输。光接收光纤可包括选自包括以下项的组的至少一种材料：二氧化硅、硅铝酸盐玻璃、锗硅酸盐玻璃、氟锆酸盐、稀土掺杂的玻璃、氟化物玻璃、硫族化玻璃、蓝宝石、掺杂的变体，特别是用于石英玻璃、磷酸盐玻璃、PMMA、聚苯乙烯、含氟聚合物，诸如聚(全氟丁烯乙烯基醚)等。光接收光纤可以是单模或多模光纤。每个光接收光纤可以是或可以包括阶跃折射率光纤、偏振光纤、保偏光纤、塑料光接收光纤等中的一个或多个。
每个光接收光纤可以包括至少一个纤芯，该纤芯被至少一个光纤包层围绕。光纤包层可以具有较低的折射率作为纤芯。光纤包层也可以是双包层或多包层。光纤包层可以包括所谓的护套。光纤包层可以涂覆有所谓的缓冲层，该缓冲层适于保护光接收光纤免受损坏和湿气。缓冲层可包含至少一种UV固化的氨基甲酸酯丙烯酸酯复合物和/或至少一种聚酰亚胺材料。在一个实施例中，纤芯的折射率可以高于光纤包层材料的折射率，并且光接收光纤可以适于通过在接收角以下的全内反射来引导入射光束。在一个实施例中，光接收光纤可包括至少一根中空光纤，也称为光子带隙光纤。中空光纤可以适于基本上在所谓的中空区域内引导入射光束，其中由于传播到光纤包层材料中而损失了光束的一小部分。
光接收光纤可在相应的光接收光纤的端部处包括一个或多个光纤连接器。光接收光纤可包括诸如无芯端盖的端盖。光接收光纤可以包括光纤耦合器、光纤布拉格光栅、光纤偏振器、光纤放大器、光纤耦合二极管激光器、光纤准直器、光纤接头、光纤拼接、光纤连接器、机械拼接、融合拼接等中的一个或多个。光接收光纤可以包括聚合物涂层。
光接收光纤可以包括至少两根或更多根光纤。至少一根光接收光纤可以是至少一根多叉式光纤，特别是至少一根分叉光纤。例如，分叉光纤可以包括两根光纤，特别是至少一个第一光纤和至少一个第二光纤。第一光纤和第二光纤可以在分叉光纤的入射端处彼此靠近布置，并且可以在分叉光纤的出射端处分成以一定距离隔开的两个腿。第一光纤和第二光纤可以被设计为具有相同特性的光纤，或者可以是不同类型的光纤。第一光纤可适于生成至少一个第一透射光束，并且第二光纤可适于生成至少一个第二透射光束。分叉光纤可以被布置为使得入射光束可以以第一入射角撞击到第一光纤中并且以不同于第一角度的第二入射角撞击到第二光纤中，使得对于第一透射光束和第二透射光束，透射度不同。至少一个光接收光纤可以包括多于两根的光纤，例如三、四个或更多的光纤。例如，多叉式可包括多根光纤，其中每根光纤可包括芯、包层、缓冲层、护套中的至少一种，并且一根或多根光纤可被另一护套(诸如聚合物软管)部分地或全部地捆束，以确保光纤诸如在光纤的一端彼此靠近。所有光接收光纤可以具有相同的数值孔径。所有光接收光纤可以布置成使得从对象传播到测量头的光束撞击在传递装置和传递装置的焦点之间的所有光接收光纤上。光接收光纤可以布置成使得从对象传播到测量头的光束撞击在光接收光纤上的情况下沿光轴的位置对于所有光接收光纤都是相同的。其它布置也是可能的。
光接收光纤可以具有特定的机械特性，以确保在广泛的环境中距离测量的稳定性。光接收光纤的机械特性可以相同，或者光接收光纤的机械特性可以不同。不希望受到该理论的束缚，包括用于在各种快速变化的环境条件下进行测量的光接收光纤的光学系统的可靠性依赖于折射率与某些能量传输性质的关系。进一步的某些机械参数可能是以稳定的方式保持光学系统(包括光接收光纤)的所有功能的先决条件，尤其是在条件变化期间。因此，某些机械参数可能是确保自身稳定测量的先决条件。至少一个光接收光纤和/或传递装置具有比率εr/k≥0.362(m·K)/W。优选地，至少一个光接收光纤和/或传递装置具有比率εr/k≥0.743(m·K)/W，优选地，比率为εr/k≥1.133(m·K)/W。至少一个光接收光纤和/或传递装置可以具有在0.362(m·K)/W≤εr/k≤1854(m·K)/W范围内的比率εr/k，其中，k为热导率，并且εr为相对介电常数。不希望受到该理论的束缚，在与电加热装置和/或电冷却装置相关联，与由这些装置和/或电火花装置和/或加热电弧装置等所发射的电场相关联的快速热循环和/或高温或低温的环境中，在热导率与介电常数的商的给定范围内使用光学系统已经证明在这些环境中产生具有优异稳定性的测量头。相对介电常数也称为介电常数。优选地，比率εr/k在0.743(m·K)/W≤εr/k≤194(m·K)/W范围内。更优选地，比率εr/k在1.133(m·K)/W≤εr/k≤88.7(m·K)/W范围内。至少一个光接收光纤和/或传递装置可以具有在1.02≤εr≤18.5范围内，优选在1.02≤εr≤14.5范围内，更优选在1.02≤εr≤8.7范围内的相对介电常数，其中相对介电常数在20℃和1kHz下测量。光接收光纤和/或传递装置可具有k≤24(m·K)/W，优选地k≤17(m·K)/W，更优选地k≤14(m·K)/W的热导率。光接收光纤和/或传递装置可以具有k≥0.003(m·K)/W，优选地k≥0.007(mK)/W，更优选地k≥0.014(m·K)/W的热导率。可以在0℃和<1％的相对湿度下测量热导率。
传递装置可具有在范围9.05≤νe/nD≤77.3内的比率νe/nD，其中，νe是阿贝数(Abbé-number)，并且nD是折射率。阿贝数νe由
给出，其中，ni是不同波长的折射率，其中，nC是656nm的折射率，nD是589nm的折射率，并且nF是486nm的折射率，如在室温测量的，参见例如https://en.wikipedia.org/wiki/Abbe_number。优选地，比率νe/nD在范围13.9≤νe/nD≤44.7内，更优选地比率νe/nD在范围15.8≤νe/nD≤40.1内。不希望受到该理论的束缚，折射率总是取决于制造公差。此外，折射率是温度相关的。此外，光源的波长始终具有关于温度变化的给定公差。为了即使在快速变化或非常高的温度或不受控制的环境中也能确保稳定的距离测量，可以将阿贝数与折射率的商限制为确保必要的稳定范围的值。
如上所述，每个光接收光纤可以包括至少一个包层和至少一个纤芯。在可见光和近红外波长范围内的至少一个波长处，优选地在从656nm、589nm或486nm中选择的至少一个波长处，乘积αΔn可以是αΔn≤110dB/km，其中，α是衰减系数，Δn是折射率对比度，其中Δn＝(n1 2-n2 2)/(2n1 2)，其中n1是最大纤芯折射率，n2是包层折射率。优选地，乘积αΔn是αΔn≤23dB/km，优选地αΔn≤11.26dB/km。在可见光和近红外波长范围内的至少一个波长处，优选在从656nm、589nm或486nm中选择的至少一个波长处，乘积αΔn可以在0.0004dB/km≤αΔn≤110dB/km的范围内。优选地，乘积αΔn在0.002dB/km≤αΔn≤23dB/km范围内，更优选地在0.02dB/km≤αΔn≤11.26dB/km范围内。折射率对比度Δn可以在0.0015≤Δn≤0.285范围内，优选地在0.002≤Δn≤0.2750范围内，更优选地在0.003≤Δn≤0.25范围内。光接收光纤的衰减系数可以在0.2dB/km≤α≤420dB/km范围内，优选地在0.25dB/km≤α≤320dB/km范围内。传递装置可以具有孔孔径面积D1，并且至少一个光接收光纤具有横截面面积为D2的纤芯，其中，比率D1/D2在0.54≤D1/D2≤5087范围内，优选地为1.27≤D1/D2≤413，更优选地为2.17≤D1/D2≤59.2。不希望受到该理论的束缚，限制光学系统的机械边界可能导致显著提高有关光学系统的测量稳定性。至少一个光接收光纤的纤芯的直径dcore可以在2.5μm≤dcore≤10000μm范围内，优选地在7μm≤dcore≤3000μm范围内，更优选地在10μm≤dcore≤500μm范围内。不希望受到该理论的束缚，光接收光纤的折射率对比度已经示出对制造公差和/或制造质量敏感，而又对温度变化和/或高温敏感。此外，与折射率对比度无关并且主要受材料特性影响的衰减系数示出对制造质量、温度变化、高工作温度等的可比较敏感。此外，如果需要强烈的环境参数独立性，则需要将这些量的相关敏感度限制在一定范围内，以确保测量头正常工作。
光接收光纤和/或传递装置可以具有例如在室温下通过使用超声测试所测量的小于或等于188GPa的杨氏模量，也称为弹性模量。优选地，光接收光纤和/或传递装置可以具有小于或等于167GPa的杨氏模量，更优选地在0.0001GPa至97GPa的范围内。光接收光纤和/或传递装置可以具有大于或等于0.0001GPa，优选地大于或等于0.007GPa，更优选地大于或等于0.053GPa的杨氏模量。
如上概述，每个光接收光纤可具有至少一个入射面。相应的入射面的几何中心可以关于传递装置的光轴垂直地对准。如在此所使用的，术语区域的“几何中心”通常可以指该区域的重心。作为示例，如果区域内侧或外侧的任意点被选择，并且如果将该任意点与区域的每个点互连的矢量上形成积分，则积分是任意点的位置的函数。当任意点位于区域的几何中心时，积分的绝对值的积分被最小化。因此，换句话说，几何中心可以是区域内侧或外侧的点，其中，与该区域所有点的总距离或总和距离最小。
至少一个光接收光纤可以具有朝向对象取向的入射面。如在此所使用的，术语“朝向对象取向”通常是指入射面的相应表面或开口被对象完全或部分可见的情况。具体地，在对象的至少一个点与相应的入射面的至少一个点之间的至少一条互连线可以与入射面的表面元件形成不同于0°的角度，诸如在20°至90°，优选地80至90°(诸如90°)的范围内的角度。因此，当对象位于光轴上或接近光轴时，从对象朝向测量头传播的光束可以基本上平行于光轴。如在此所使用的，术语“基本上垂直”是指垂直取向的条件，其公差为例如±20°或更小，优选公差为±10°或更小，更优选公差为±5°或更小。类似地，术语“基本上平行”是指平行取向的条件，其公差为例如±20°或更小，优选公差为±10°或更小，更优选公差为±5°或更小。另外地或可替代地，入射面中的至少一个入射面可以与朝向对象的取向不同地取向。例如，至少一个入射面可以相对于光轴垂直或以任意角度取向以及相对于对象垂直于或以任意角度取向。
传递装置可以适于调节和/或改变光束的传播方向。传递装置特别可以是或可以包括至少一个GRIN透镜和/或至少一个衍射光学元件(DOE)。传递装置可以适于影响(例如，转向)从对象传播到测量头的光束。具体地，传递装置可以适于调节光束的传播方向。传递装置可适于关于传递装置的光轴来调节和/或生成传播角。传播角可以是传递装置的光轴与从对象传播到测量头的光束的传播方向之间的角度。在不使用传递装置的情况下，光束的传播角可主要取决于生成光束的对象的特性，诸如表面特性和/或材料特性。传递装置可适于调节和/或生成传播角，使得其独立于对象的表面特性。传递装置可以适于增强和/或放大光束的传播方向的角度相关性。不希望受到理论的束缚，由对象生成的光束可以从对象传播到测量头并且可以在从0°(即光轴)到任意角度X的角度范围撞击到传递装置上，该任意角度X可以通过对象上的散射的起点到传递装置的边缘来定义。由于传递装置可以包括聚焦特性，因此通过传递装置之后的角度范围可能与原始角度范围显著不同。例如，平行于光轴撞击的光束可以聚焦在一个或多个焦点上。取决于传递装置的聚焦特性，在撞击到传递装置上之前和穿过传递装置之后的角度相关性可以颠倒。传递装置可以适于放大远场的角度相关性，即，在对象以远距离布置的情况下，其中光束基本上平行于光轴传播。通常，在不使用传递装置的情况下，角度相关性在近场区域中可能最大。在近场中，信号通常与远场信号相比更强。因此，由于传递装置放大了远场中的角度相关性，因此近场中的较小角度相关性可以通过在近场中通常更优的信噪比和/或通过使用附加的近场特性(诸如由于非零基线引起的距离相关的光斑运动)来至少部分地补偿。另外地或可替代地，为了调节和/或改变光束的传播方向，至少一个光接收光纤可以是具有成形和/或结构化的入射面和/或出射面的结构化光纤。使用结构化光纤可以允许进一步增加入射光束的角度相关性。
光接收光纤可以在从对象传播到测量头的入射光束的传播方向上布置在传递装置后面。光接收光纤和传递装置可以布置为使得从对象传播到测量头的光束在撞击到光接收光纤上之前穿过传递装置。可以将诸如GRIN透镜的传递装置和光接收光纤配置为一体。可以诸如通过聚合物或胶水等将光接收光纤附接到传递装置，以减少具有较大折射率差的界面处的反射。可替代地，传递装置和光接收光纤可以在空间上分开布置，诸如在光轴中或与光轴平行的方向上分开。传递装置和/或光接收光纤可以被布置为在垂直于光轴的方向上位移。光接收光纤可以这样布置，使得从对象传播到测量头的光束在传递装置和传递装置的焦点之间撞击在光接收光纤上。例如，在平行于光轴的方向上，在传递装置与从对象传播到测量头的光束撞击到光接收光纤上的位置之间的距离可以是焦距的至少20％，更优选地焦距的至少50％，最优选地焦距的至少80％。例如，在平行于光轴的方向上，接收从对象传播到测量头的光束的至少一个光接收光纤的入射面与传递装置之间的距离可以是焦距的至少20％，更优选地焦距的至少50％，最优选地焦距的至少80％。
每个光接收光纤可以被配置为生成至少一个光束，该至少一个光束具有至少一个束轮廓，这取决于从对象朝向测量头传播并撞击到相应的光接收光纤上的入射光束的入射角。具体地，每个光接收光纤可以适于影响和/或改变和/或调节入射光束的束轮廓。例如，光学元件中的每个光学元件可具有角度相关的透射特性、角度相关的反射特性、或角度相关的吸收特性中的一个或多个。已经穿过相应的光接收光纤的光束可以包括至少一个透射光束和/或至少一个反射光束。入射角可以关于诸如入射面的光接收光纤的光轴来测量。
取决于光接收光纤的特性，撞击在入射面上的电磁波可以部分地被吸收和/或反射和/或透射。术语“吸收”是指入射光束被光接收光纤降低的功率和/或强度。例如，入射光束的功率和/或强度可以由光接收光纤转换成热量或另一种类型的能量。如在此所使用的，术语“透射”是指可在光接收光纤外侧以关于光轴的角度为90°及以上的半空间中测量的电磁波的一部分。例如，透射可以是撞击在入射面上，穿过光接收光纤并在出射端离开光接收光纤的电磁波的其余部分。术语“反射”是指可在光接收光纤外侧以关于光轴的角度为小于90°的半空间中测量的电磁波的一部分。例如，反射可以是由于与光接收光纤的相互作用而导致的入射光束的波前方向上的变化。撞击到光接收光纤上的电磁波的总功率可以由光接收光纤分配为至少三个分量，即吸收分量、反射分量和透射分量。透射度可以定义为通过撞击在光接收光纤上的电磁波的总功率所归一化的透射分量的功率。吸收度可以定义为通过撞击在光接收光纤上的电磁波的总功率所归一化的吸收分量的功率。反射度可以定义为通过撞击在光接收光纤上的电磁波的总功率所归一化的反射分量的功率。使用至少一个传递装置允许进一步增强纵坐标的测量的鲁棒性。传递装置可以例如包括至少一个准直透镜。与以较小角度撞击的光线相比，光接收光纤可被设计为减弱以较大角度撞击的光线。例如，对于平行于光轴(即在0°处)的光线，透射度可能是最高的，而对于较大的角度，可能减小。具体地，在至少一个截止角处，透射度可以陡峭地下降到零。因此，具有大入射角的光线可能被截止。
该测量头可以包括多个光接收光纤，例如，多个单根光接收光纤或多个多叉式光接收光纤。例如，光接收光纤可以被布置为光接收光纤束。例如，测量头可以包括多个单根光纤，例如具有相同特性的光接收光纤。光纤(即，单根光纤或多叉式光纤)可以被布置为使得入射光束可以以不同的入射角撞击到每个光纤中，使得对于每个光纤，透射度是不同的。
测量头可以包括至少一个间隔(spacer)装置。间隔装置可以被配置用于将至少一个传递装置和至少一个光纤连接。间隔装置可以被配置为将传递装置附接到至少一个光纤。在测量头包括多个传递装置和/或光纤的情况下，间隔装置可以被配置用于将至少一个传递装置与至少一个光纤连接。可以通过机械手段(诸如完全或部分不透明的机械壁或包层等)将光纤的光路完全或部分地光学分离，以避免内部反射。通过机械手段进行的该光学分离可以是间隔装置的一部分。间隔装置可包括实心(solid)体积Vs和中空(hollow)体积Vh(凸壳(hull)体积)。实心体积可以由构成间隔装置的实心材料的体积来定义。凸壳体积可以是凸的凸壳体积。间隔装置的凸壳(hull)体积可以被定义为间隔装置的实心体积中最小的凸壳的体积。间隔装置的中空体积可以被定义为间隔装置的凸壳体积减去间隔装置的实心体积。例如，空体积可以由实心材料的内边缘限定。实心体积与中空体积的比率Vs/Vh可以在范围0.013≤Vs/Vh≤547内，优选在范围0.047≤Vs/Vh≤87.6内，更优选在范围0.171≤Vs/Vh≤26.2内。检测器可以包括另外的耦合元件，特别是另外的入耦合元件，其适于将从对象行进到检测器的光束耦合到光接收光纤中。另外的耦合元件可以在从对象行进到检测器的光束的传播方向上布置在光接收光纤的前面。该另外的耦合元件可以是或可以包括至少一个传递装置。
入射光束可以从对象朝向测量头传播。如将在下面更详细地概述的那样，入射光束可以源自对象，诸如通过对象和/或集成或附接到发射光束的对象的至少一个照射源，或者可以源自不同的照射源，诸如来自直接或间接照射对象的照射源，其中光束被对象反射或散射，从而至少部分地指向测量头。作为示例，照射源可以是或可以包括外部照射源、集成到检测器中的照射源、或集成到信标设备中的照射源中的一个或多个，其中的信标设备是被附接到对象、集成到对象中或由对象保持中的一个或多个。因此，测量头可以用在主动和/或被动照射场景中。
测量头还可以包括用于照射对象的照射源。照射源可以被配置为例如通过将光束朝向反射该光束的对象引导来照射该对象。照射源可以被配置为生成用于照射对象的照射光束。因此，照射源可以包括至少一个光源。具体地，照射源可以包括至少一个激光和/或激光源。光源可以是或可以包括至少一个多光束光源。例如，光源可以包括至少一个激光源和一个或多个衍射光学元件(DOE)。照射源可以适于通过至少一个角度相关的光学元件来照射对象。可以采用各种类型的激光器，诸如半导体激光器。另外地或可替代地，可以使用非激光光源，诸如LED和/或灯泡。照射源可以适于生成和/或投影点云，例如照射源可以包括至少一个数字光处理投影仪、至少一个LCoS投影仪、至少一个空间光调制器；至少一个衍射光学元件；至少一个发光二极管阵列；至少一个激光光源阵列中的一个或多个。照射源可以包括人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源，例如，至少一个发光二极管，特别是有机发光二极管和/或无机发光二极管。作为示例，由照射源发出的光可以具有300nm至1000nm，特别是500nm至1000nm的波长。另外地或可替代地，可以使用红外光谱范围内，诸如在780nm至3.0μm的范围内的光。具体地，可以使用在近红外区域中的硅光电二极管可具体适用于700nm至1000nm的范围内的部分中的光。由于它们通常定义的束轮廓和其它可操作性，特别优选使用至少一个激光源作为照射源。照射源可以被集成到测量头的间隔装置中。
照射源可以被配置为使得照射光束沿着测量头的光轴从检测器朝向对象传播。为此，测量头可以包括至少一个反射元件，优选至少一个棱镜，用于将照射光束偏转到光轴上。
照射源可以包括至少一个光学照射光纤。光学照射光纤可以具有至少一个入射端。至少一个光源可以位于入射端。照射源可以包括至少一个耦合元件，该至少一个耦合元件被配置为将由光源生成的至少一个光束耦合到光学照射光纤中。该光学照射光纤还可以包括至少一个出射端，其中，该出射端被配置为发射已经穿过该光学照射光纤的光束。照射源可以包括至少一个另外的传递装置。另外的传递装置可以被设计为与传递装置成为一体，例如传递装置可以用作该另外的传递装置。
此外，照射源可以被配置用于发射调制的或非调制的光。在使用多个照射源的情况下，不同的照射源可以具有不同的调制频率，随后可以将不同的调制频率用于区分光束。
照射光束通常可以平行于测量头的光轴，特别是传递装置的光轴，或者相对于光轴倾斜，例如包括与光轴成角度。作为示例，诸如激光束的照射光束和光轴可以具有小于10°，优选地小于5°或甚至小于2°的角度。然而，其他实施例是可行的。此外，照射光束可以在光轴上或偏离光轴。作为示例，照射光束可以平行于光轴，其距光轴的距离小于10mm，优选距光轴的距离小于5mm，或者甚至距光轴的距离小于1mm，或者甚至与光轴重合。
测量头可以包括另外的耦合元件，特别是另外的入耦合元件，其适于将从对象行进到测量头的光束耦合到光纤中。该另外的耦合元件可以在从对象行进到检测器的光束的传播方向上被设置在光纤的前方。该另外的耦合元件可以是或可以包括至少一个传递装置。
测量头可以包括一个照射源或多个相同的照射源和/或多个不同的照射源。例如，多个照射源可以包括生成具有不同性质(诸如，颜色或调制频率)的光的至少两个照射源。
照射源可具有在1.5·10-7mm2·sr≤G≤314mm2·sr范围内，优选地在1·10- 5mm2·sr≤G≤22mm2·sr范围内，更优选地在3·10-4mm2·sr≤G≤3.3mm2·sr范围内的几何延伸G。照射源的几何延伸G可以由下式定义：
G＝A·Ω·n2，
其中A是表面的面积，该表面可以是主动(active)发射表面、光阀、光学孔径、或具有AOF＝π·r2 OF的光纤纤芯面积，以及Ω是光对射的投影立体角，并且n是介质的折射率。对于具有半孔径角θ的旋转对称光学系统，其几何延伸由下式给出
G＝π·A·sin2(θ)n2。
对于光纤，发散角通过θmax＝arcsin(NA/n)获得，其中NA是光纤的最大数值孔径。
半孔径角θ和/或发散角θmax可以很小。特别地，半孔径角θ可以在0.01°≤θ≤42°的范围内；优选地，在0.1°≤θ≤21°的范围内；更优选在0.15°≤θ≤13°的范围内，和/或发散角θmax在0.01°≤θmax≤42°的范围内；优选在0.1°≤θmax≤21°的范围内；更优选在0.15°≤θmax≤13°的范围内。面积A可以很小。特别地，面积A可以小于10mm2，优选地小于3mm2，更优选地小于1mm2。
测量头可以包括小的基线。特别地，基线可以是检测器的至少一个照射通道与至少一个接收器通道之间的距离。具体地，至少一个照射通道与至少一个接收器通道之间的例如在xy平面上的距离可以尽可能小。如本文中所使用的，术语“照射通道”是指包括至少一个照射源的至少一个光学通道，其中的照射源诸如适于生成用于照射至少一个对象的至少一个照射光束的至少一个光学照射光纤。照射通道可以包括至少一个发射器光学器件，诸如至少一个照射源和至少一个透镜元件。如本文所使用的，术语“接收器通道”是指包括至少一个光接收光纤的至少一个光学通道，其中的光接收光纤适于接收从对象传播到测量头的光束。接收器通道可以包括至少一个接收器光学器件，例如至少一个传递装置。基线即照射通道与接收器通道之间的距离可以是最小距离。最小距离可以仅取决于发射器光学器件和接收器光学器件的部件的尺寸。最小距离可以为零。特别地，在照射源与光接收光纤的入射面之间的垂直于测量头的光轴的距离可以很小。每个光接收光纤包括至少一个光纤包层和至少一个纤芯。比率d1/BL可以在0.0011≤d1/BL≤513的范围内，其中d1是纤芯的直径并且BL是基线。优选地，比率d1/BL在0.0129≤d1/BL≤28的范围内，更优选在0.185≤d1/BL≤7.1的范围内。基线的延伸可以大于0。基线可以在10μm≤BL≤127000μm的范围内，优选在100μm≤BL≤7 6200μm的范围内，更优选在500μm≤BL≤25400μm的范围内。如本文所使用的，术语“基线”，也表示为基本线，还指的是至少一个发射器光学器件与至少一个接收器光学器件之间的例如在xy平面中的距离。例如，基线可以是光轴与照射源之间的距离，特别是光轴与照射光束的z分量之间的距离。测量头可以包括附加的光学元件，例如至少一个反射镜，其可以另外地增加与照射源的距离。例如，基线可以是发射器透镜与接收器透镜之间的距离。可以在照射光束的传播方向上将发射器透镜布置在光学照射光纤的后面。接收器透镜可以在从对象传播到测量光纤的光束的传播方向上布置在也称为测量光纤的光接收光纤的前面。传递装置可以包括接收器透镜。具体地，术语“基线”是指从对象传播到测量头的光束入射在光接收光纤上的位置(特别是至少一个光接收光纤的至少一个入射面或入射端)与照射源和/或至少一个光学照射光纤的至少一个出射面或出射端之间的距离。如本文所用，术语“光学照射光纤的入射面或入射端”是指适于接收由光源生成的光束的光学照射光纤的至少一端。术语“光学照射光纤的出射面或出射端”是指通过光学照射光纤传播的光束从其离开光学照射光纤的该光学照射光纤的至少一端。如本文所用，术语“光接收光纤的入射面或入射端”是指适于接收从对象传播到测量头的光束的光接收光纤的至少一端。术语“光接收光纤的出射面”是指通过光接收光纤传播的光束从其离开光接收光纤的该光接收光纤的至少一端。光接收光纤可以包括两个接收光纤，第一光接收光纤向第一光学传感器提供光，第二光接收光纤向第二光学传感器提供光。每个光接收光纤可以包括出射端和入射端。例如，光接收光纤可以包括至少两个光接收光纤，每个光接收光纤具有至少一个入射面，其中，入射面可以同心或在彼此顶部或彼此平行或并排布置。
照射源可以适于生成至少一个照射光束，其中光学照射光纤可以例如通过聚合物或胶水等被附接到另一传递装置，以减少在折射率差异较大的界面处的反射。例如，测量头可以是没有其他光学元件的紧凑设备，其中照射源可以被放置成尽可能靠近传递装置的边缘。因此，基线可以接近传递装置的直径(特别是透镜直径)以及透镜和光源的壳体的直径的一半。例如，测量头可以是甚至更紧凑的设备，其中可以将反射镜(特别是小的反射镜)放置在传递装置的前面，特别是在传递装置的中心(例如，几何中心)处，或靠近传递装置的中心，以便将照射光束耦合到光束路径中。因此，基线可以小于传递装置的直径的一半。可以将照射源布置成使得基线尽可能小。通过布置照射源和/或照射光纤的出射面，以使照射光束的传播方向基本上平行于光轴，并且使照射源和/或照射光纤的出射面与光轴通过小的基线分开，非常紧凑的设备是可能的。例如，从传递装置的中心到照射源和/或照射光纤的出射面的距离，特别是沿着从传递装置的中心到照射源和/或照射光纤的出射面的连接线，优选地可以小于从传递装置的中心到传递装置的边缘的距离的2.5倍，更优选地小于从传递装置的中心到边缘的距离的1.5倍，并且最优选地小于从传递装置的中心到边缘的距离的1倍。传递装置可以具有任意的形状，特别是非圆形的形状是可能的。在小距离处，照射源的孔径可以很小，并且基线可以很小。在大距离处，照射源的孔径可能较大，并且基线可能较小。这与三角测量方法相反，在三角测量方法中，在较大距离处需要较大的基线。此外，由于基线的必要空间范围，基于三角测量的系统具有的最小检测范围明显大于零，例如距检测器系统20cm。如此大的基线可能导致从对象散射的照射光可能无法到达传递装置后面的光学传感器的光敏区域。另外，在基于三角测量的系统中，使用较小的基线会减小最小检测范围，但是同时会减小最大检测范围。此外，基于三角测量的系统需要多个光敏区域和传感器信号，例如至少一个检测器行的传感器信号。根据本发明，以减少数量的传感器信号，特别是少于20个，优选地少于10个，并且更优选地少于5个传感器信号来确定纵坐标z是可能的。照射源和光接收光纤可以在从对象行进到测量头的光束的传播方向上布置在传递装置后面，这将在下面进行详细描述。在诸如照射光纤的出射面的照射源与光接收光纤的出射面之间的垂直于测量头的光轴的距离可以小于传递装置的半径。
测量头可以包括至少一个致动器，该至少一个致动器被配置为移动测量头以扫描关注区域。如在此所使用的，术语“移动”是指驱动测量头和/或引起测量头振动。如在此所使用的，术语“致动器”是指适于生成使测量头移动的力的任意装置。具体地，致动器可以被附接和/或耦接和/或连接到光接收光纤，并且可以适于生成使光接收光纤移动(特别是振动)的力。致动器可以被附接和/或耦接和/或连接到光学照射光纤，并且可以适于生成使光学照射光纤移动的力。致动器可以适于生成与光接收光纤和/或光学照射光纤的自然谐振频率的谐波对应的力。致动器可以包括至少一个机电致动器和/或至少一个压电致动器。压电致动器可包括选自包括以下项的组中的至少一种致动器：至少一种压电陶瓷致动器；至少一个压电致动器。致动器可以被配置为使测量头(特别是光学照射光纤和/或光接收光纤)振荡。致动器可以适于在线性扫描和/或径向扫描和/或螺旋扫描中移动测量头。例如，致动器可以适于在测量头上生成力，使得测量头向上和向下移动。例如，致动器可以被配置为在测量头上生成力，使得测量头在具有预定半径的轨道中移动。半径可以是可调节的。例如，致动器可以适于生成力，使得测量头以具有诸如交替地减小或增大的半径的螺旋形移动。
在本发明的另一方面，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的装备。该装备包括至少一个根据以上公开的实施例和/或根据以下更详细公开的实施例中的一个或多个实施例的测量头。该装备还包括至少一个检测器，该检测器包括：
-至少两个光学传感器，其中，每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中每个光学传感器被设计为响应于已经穿过测量头的至少一个光接收光纤的光束对其相应的光敏区域的照射而生成至少一个传感器信号；
-至少一个评估装置，其被配置用于通过评估来自传感器信号的组合信号Q来确定对象的至少一个纵坐标z。
如在此所使用的，“光学传感器”通常是指用于检测光束的光敏装置，诸如用于检测由至少一个光束生成的照射和/或光斑。如在此进一步使用的，“光敏区域”通常是指响应于至少一个传感器信号生成的照射而可以由至少一个光束从外部照射的光学传感器的区域。光敏区域可以具体地位于相应光学传感器的表面上。然而，其它实施例是可行的。术语“至少两个光学传感器，每个具有至少一个光敏区域”是指具有两个单个光学传感器的配置，每个具有一个光敏区域，并且是指带有具有至少两个光敏区域的一个组合光学传感器的配置。因此，术语“光学传感器”另外指被配置为生成一个输出信号的光敏装置，而在此，被配置为生成两个或更多个输出信号的光敏装置(例如至少一个CCD和/或CMOS装置)称为两个或更多个光学传感器。如将在下面进一步详细概述的，每个光学传感器可被体现为使得诸如通过提供响应于针对整个光学传感器而由一个均匀的传感器信号恰好创建的照射而可被照射的恰好一个光敏区域，在相应的光学传感器中恰好存在一个光敏区域。因此，每个光学传感器可以是单区域光学传感器。然而，单区域光学传感器的使用使得检测器的设置特别简单和有效。因此，作为示例，可以在设置中使用可商购的光传感器，诸如可商购的硅光电二极管，每个硅光电传感器恰好具有一个光敏区域。然而，其它实施例是可行的。因此，作为示例，可以使用包括两个、三个、四个或多于四个的光敏区域的光学装置，其在本发明的上下文中被视为两个、三个、四个或多于四个的光学传感器。作为示例，光学装置可以包括光敏区域矩阵。因此，作为示例，光学传感器可以是像素化光学装置的一部分或构成像素化光学装置。作为示例，光学传感器可以是具有像素矩阵的至少一个CCD和/或CMOS器件的一部分或构成具有像素矩阵的至少一个CCD和/或CMOS器件，每个像素形成光敏区域。
每个光接收光纤可以被配置为发射至少一个光束，使得光束撞击在光敏区域上。例如，至少一个光敏区域关于光轴以任意角度取向的情况下，光接收光纤可以适于将光束引导到光敏区域上。
如在此进一步使用的，“传感器信号”通常是指由光学传感器响应于光束的照射而生成的信号。具体地，传感器信号可以是或可以包括至少一种电信号，诸如至少一种模拟电信号和/或至少一种数字电信号。更具体地，传感器信号可以是或可以包括至少一个电压信号和/或至少一个电流信号。更具体地，传感器信号可以包括至少一个光电流。此外，可以使用原始传感器信号，或者检测器、光学传感器或任何其它元件可适于处理或预处理传感器信号，从而生成辅助传感器信号，该辅助传感器信号也可以用作传感器信号，诸如通过过滤等进行预处理。
光学传感器在紫外、可见或红外光谱范围中的一个或多个范围中可以是敏感的。具体地，光学传感器在从500nm至780nm，最优选地在650nm至750nm，或在690nm至700nm处的可见光谱范围内可以是敏感的。具体地，光学传感器在近红外区域中可以是敏感的。具体地，光学传感器在近红外区域的其中硅光电二极管特别适用于700nm至1000nm范围内的部分中可以是敏感的。具体地，光学传感器在红外光谱范围内，具体地在780nm至3.0微米的范围内可以是敏感的。例如，光学传感器各自独立地可以是或可以包括从由光电二极管、光电管、光电导体、光电晶体管或其任何组合组成的组中选择的至少一种元件。例如，光学传感器可以是或可以包括选自由CCD传感器元件、CMOS传感器元件、光电二极管、光电管、光电导体、光电晶体管或其任何组合组成的组中选择的至少一种元件。可以使用任何其它类型的光敏元件。如将在下面进一步详细概述的，光敏元件通常可以完全或部分地由无机材料制成和/或可以完全或部分地由有机材料制成。最常见的是，如将在下面更详细概述的，可以使用一个或多个光电二极管，诸如可商购的光电二极管，例如无机半导体光电二极管。
可以在每个光接收光纤的出射端处布置至少一个光学传感器。可替代地，至少两个或更多个光接收光纤可以使用相同的光学传感器。在光接收光纤的端部处的光学传感器可以被布置为使得离开光接收光纤朝向光学传感器的光束的照射功率的至少80％，优选地至少90％，更优选地至少99％，撞击在至少一个光学传感器上。从对象行进到测量装置的光束撞击到光接收光纤上的相对于传递装置的位置可以被优化，以获得具有高动态范围的组合信号Q。
照射源和/或光学照射光纤的出射面以及一个或两个光接收光纤的入射面可以被布置为与传递装置的光轴具有相对的空间偏移。特别地，照射源和/或照射光纤的出射面以及一个或两个光接收光纤的入射面可以被布置成与光轴具有不同的空间偏移。这样的布置可以允许增强组合信号Q的趋势(tendency)，并且因此可以增强距离测量的准确性。尤其是，随着空间偏移的增加，Q与距离的关系图中的斜率会增加，因此可以更准确地区分相似的距离。例如，照射源和一个或两个光接收光纤的入射面中的一个可以布置在光轴上，而另一个可以与光轴间隔开。例如，照射源和一个或两个光接收光纤的入射面都可以与光轴间隔开至少一个不同的距离，特别是垂直于光轴来布置。例如，至少两个光接收光纤可以被布置在距光轴的不同距离处。与照射源与光学传感器之间的垂直于光轴的实际距离相比，光接收光纤可以适于模拟更大的距离，而无需移动照射源和/或光学传感器。
光学传感器和/或至少一个光接收光纤的入射面可偏离焦点定位。如在此所使用的，术语“焦点(focus)”通常是指由传递装置引起的光束(特别是从对象的一个点发射的至少一个光束)的混淆圆(circle of confusion)的最小范围或传递装置的焦距中的一个或二者。如在此所使用的，术语“混淆圆”是指由传递装置所聚焦的光束的光线锥引起的光斑。混淆圆可取决于传递装置的焦距f、从对象到传递装置的纵向距离、传递装置的出射光瞳的直径、从传递装置到光敏区域的纵向距离、从传递装置到对象的图像的距离。例如，对于高斯束，混淆圆的直径可以是高斯束的宽度。具体地，对于位于或放置距检测器无限距离处的点状对象，传递装置可以适于将来自对象的光束聚焦到传递装置的焦距处的焦点中。对于位于或放置距接收器单元无限距离处的非点状对象，传递装置可适于将来自对象的至少一个点的光束聚焦到传递装置的焦距处的聚焦平面中。对于没有位于或放置在距测量头无限距离处的点状对象，混淆圆可至少在一个纵坐标处具有最小范围。对于没有位于或放置在距接收器单元无限距离处的非点状对象，来自对象的至少一个点的光束的混淆圆可至少在一个纵坐标处具有最小的延伸。如在此所使用的，术语“偏离焦点定位”通常是指除了由传递装置引起的光束的混淆圆的最小范围或传递装置的焦距之外的位置。具体地，混淆圆的焦点或最小范围可以位于纵坐标lfocus处，而每个光学传感器的位置和/或至少一个光接收光纤的入射面可以具有与lfocus不同的纵坐标lsensor。例如，纵坐标lsensor可以在纵向方向中布置成比纵坐标lfocus更靠近传递装置的位置，或者可以布置成比纵坐标lfocus更远离传递装置的位置。因此，纵坐标lsensor和纵坐标lfocus可以位于距传递装置不同的距离处。例如，光学传感器和/或至少一个光接收光纤的入射面可以在纵向方向上与混淆圆最小范围间隔开焦距的±2％，优选地焦距的±10％，最优选焦距的±20％。例如，在传递装置的焦距处可以是20mm，并且纵坐标lsensor可以是19.5mm，即，传感器和/或至少一个光接收光纤的入射面可以以97.5％的焦距定位，使得lsensor与焦点间隔开焦距的2.5％。
例如，至少一个光接收光纤的入射面可以布置为使得组合信号的距离相关性上的变化(variance)最大，这等于组合信号Q中的最大动态范围。不希望受该理论的束缚，使动态范围最大化实际上是使距离相关性上的混淆圆变化最大化的近似。小物距与大物距处的混淆圆半径的商实际上是小物距和大物距处的组合信号的商的近似。具体地，至少一个光接收光纤的入射面可以如此定位，使得大物距处的组合信号Qfar和小物距处的组合信号Qclose具有最大变化。
其中
是在小物距处的混淆圆的半径，而
是在大物距处的混淆圆的半径，其中zo是至少一个光接收光纤的入射面与对象之间的可检测距离范围，zs是传递装置与至少一个光接收光纤的入射面之间的距离，并且zi是聚焦图像在传递装置后面的位置，该位置取决于对象的位置zo。光接收光纤的最优位置，特别是从对象行进到测量头的光束撞击到光接收光纤上情况下的光接收光纤的端部的位置，可以使用以下步骤进行调节：i)将至少一个光接收光纤的入射面放置在最远物距的焦点处；ii)将光学传感器和/或至少一个光接收光纤的入射面特别是沿光轴或相对于(against)光轴移出焦点，使得距焦点的距离Δ给出最优混淆圆变化和最大范围，其中
其中Osize是至少一个光接收光纤的入射面上的光斑大小，f是传递装置的焦距，F#是传递装置的F数，
是最远物距。
如上概述，测量头包括至少两个光接收光纤(特别是至少两个接收光纤)，其中第一接收光纤适于将从对象传播到测量头的光束的至少一部分提供给第一光学传感器，并且其中第二接收光纤适于将从对象传播到测量头的光束的至少一部分提供给第二光学传感器。该测量头可以包括多个光接收光纤，其中每个光接收光纤适于将从对象传播到测量头的光束的至少一部分提供给光学传感器中的一个光学传感器。接收光纤的相应入射面的每个几何中心可以布置在纵坐标lcenter，i处，其中，i表示相应接收光纤的编号(number)。该检测器可以包括恰好两个光学传感器和/或测量头包括恰好两个接收光纤，每个都包括入射面。该检测器可以包括多于两个的光学传感器和/或测量头包括多于两个的接收光纤。接收光纤可包括具有至少一个第一入射面的至少一个第一接收光纤，以及具有至少一个第二入射面的至少一个第二接收光纤。第一入射面(特别是几何中心)可以布置在第一纵坐标lcenter，1处，而第二入射面(特别是几何中心)可以布置在第二纵坐标lcenter，2处，其中第一纵坐标和第二纵坐标不同。例如，第一入射端和第二入射端可以位于在光轴方向上偏移的不同平面中。第一入射端可以布置在第二入射端的前面。第一入射端和第二入射端的相对距离可以例如取决于焦距或物距。接收光纤的入射面的纵坐标也可以是相同的。具体地，接收光纤的入射面的纵坐标可以是相同的，但是接收光纤的入射面可以与光轴间隔开不同的空间偏移。第一光接收光纤和第二光接收光纤可以被布置为具有公共的中心轴。第一光接收光纤和第二光接收光纤可以同心布置。第一光接收光纤可以围绕第二光接收光纤。例如，第一入射面和第二入射面可以具有圆形形状，其中第一入射面可以是具有第一半径的圆，并且第二入射面可以是具有与第一半径不同的第二半径的圆。另外地或可替代地，第一入射面可以与第二入射面间隔开。第一入射面可以布置在第二入射面的前面，并且可以与第二入射面间隔不超过50mm，优选地不超过15mm。第一光学传感器和第二光学传感器的相对距离可以取决于例如焦距或物距。
接收光纤的每个入射面的每个几何中心可以与传递装置的光轴(诸如束路径或接收光纤的相应入射面所位于的相应束路径的光轴)间隔开。在测量头包括各自包括一个入射面的恰好两个接收光纤的情况下，以及在测量头包括多于两个的接收光纤的情况下，接收光纤包括至少一个第一接收光纤和至少一个第二接收光纤，第一接收光纤包括与光轴间隔开第一空间偏移的至少一个第一入射面，并且第二接收光纤包括与光轴间隔开第二空间偏移的至少一个第二入射面，其中第一空间偏移和第二空间偏移可以不同。作为示例，第一和第二空间偏移可以相差至少1.2倍，更优选地相差至少1.5倍，更优选地相差至少2倍。空间偏移也可以是零，或如果接收光纤的入射面的纵坐标和/或横截面可能不同，则可以取负值。
光接收光纤可以包括至少一个第一接收光纤和至少一个第二接收光纤，第一接收光纤可具有第一横截面，而第二接收光纤可具有第二横截面。术语“横截面”是指垂直于接收光纤的延伸方向的区域。在测量头包括多于两个的接收光纤的情况下，第一组光接收光纤或至少一个光接收光纤可以形成第一横截面，其中第二组光接收光纤或至少另一个光接收光纤可以形成第二横截面。第一横截面和第二横截面可以不同。具体地，第一横截面和第二横截面不全等。因此，第一接收光纤和第二接收光纤的横截面可以在形状或内容中的一个或多个上不同。例如，第一横截面可以小于第二横截面。作为示例，第一横截面和第二横截面二者可以具有圆形的形状。第一入射面的第一圆的半径可以小于第二入射面的第二圆的对应半径。具体地，第一横截面的直径可以小于第二横截面的直径。同样，可替代地，作为示例，第一横截面可具有第一等效直径，而第二横截面可具有第二等效直径，其中第一等效直径小于第二等效直径。如果接收光纤的入射面的空间偏移和/或纵坐标不同，则横截面可以全等。
评估装置被配置用于通过评估传感器信号的组合信号Q来确定对象的至少一个纵坐标z。如在此通常使用的，术语“组合”通常可以指任意操作，其中两个或更多个分量(诸如信号)是被数学地合并以便形成至少一个合并的组合信号和/或被比较以便形成至少一个比较信号或比较结果中的一个或多个。如在此所使用的，术语“组合信号Q”是指通过组合传感器信号，特别是通过划分(divide)传感器信号，划分传感器信号的倍数，或划分传感器信号的线性组合中的一项或多项所生成的信号。具体地，组合信号可以是商信号。可以通过使用各种部件来确定组合信号Q。作为示例，可以使用并且可以在评估装置中实现用于得出组合信号的软件部件，用于得出组合信号的硬件部件或二者。因此，作为示例，评估装置可以包括至少一个除法器(divider)，其中除法器被配置用于得出商信号。除法器可以全部或部分地体现为软件除法器或硬件除法器中的一个或二者。
评估装置可以被配置用于通过划分传感器信号，划分传感器信号的倍数，划分传感器信号的线性组合中的一项或多项来得出组合信号Q。评估装置可以被配置用于使用组合信号Q和纵坐标之间的至少一种预定关系来确定纵坐标。例如，评估装置被配置用于通过以下方式得出组合信号Q：
其中x和y是横坐标，A1和A2是在传感器位置处已经穿过光接收光纤的光束的束轮廓的面积，并且E(x，y，zo)表示物距zo处给定的束轮廓。面积A1和面积A2可能不同。具体地，A1和A2不全等。因此，A1和A2在形状或内容中的一项或多项中可以不同。束轮廓可以是光束的横截面。束轮廓可以选自由如下组成的组：梯形束轮廓；三角形束轮廓；圆锥形束轮廓和高斯束轮廓的线性组合。通常，束轮廓取决于亮度L(zo)和束形状S(x，y；zo)，E(x，y；zo)＝L·S。因此，通过得出组合信号，它可以允许确定独立于亮度的纵坐标。另外，使用组合信号允许确定与对象大小无关的距离z0。因此，组合信号允许独立于对象的材料特性和/或反射特性和/或散射特性并且独立于光源的改变(诸如通过透镜上的制造精度、热量、水、污垢、损坏等)来确定距离z 0。
每个传感器信号可以包括已经穿过光接收光纤的光束的束轮廓的至少一个区域的至少一个信息。如在此所使用的，术语“束轮廓的区域”通常是指在用于确定组合信号Q的传感器位置处束轮廓的任意区域。光接收光纤的光敏区域和/或入射面可以布置为使得第一传感器信号包括束轮廓的第一区域的信息，并且第二传感器信号包括束轮廓的第二区域的信息。束轮廓的第一区域和束轮廓的第二区域可以是相邻或重叠区域中的一个或二者。束轮廓的第一区域和束轮廓的第二区域在面积上可以不全等。
评估装置可以被配置为确定和/或选择束轮廓的第一区域和束轮廓的第二区域。束轮廓的第一区域可以基本上包括束轮廓的边缘信息，并且束轮廓的第二区域可以基本上包括束轮廓的中心信息。束轮廓可以具有中心，即，束轮廓的最大值和/或束轮廓的平台的中心点和/或光斑的几何中心，以及从中心延伸的下降边缘。第二区域可以包括横截面的内部区域，而第一区域可以包括横截面的外部区域。如在此所使用的，术语“基本上中心信息”通常是指与中心信息的比例(即，与中心对应的强度分布的比例)相比，边缘信息的低比例，即，与边缘对应的强度分布的比例。优选地，中心信息具有小于10％，更优选地小于5％的边缘信息的比例，最优选地，中心信息不包括边缘内容。如在此所使用的，术语“基本上边缘信息”通常是指与边缘信息的比例相比中心信息的低比例。边缘信息可以包括特别来自中心和边缘区域的整个束轮廓的信息。边缘信息可具有小于10％，优选地小于5％的中心信息的比例，更优选地，边缘信息不包括中心内容。如果束轮廓的至少一个区域靠近或围绕中心并且包括基本上中心信息，则可以确定和/或选择束轮廓的至少一个区域作为束轮廓的第二区域。如果束轮廓的至少一个区域包括横截面的下降边缘的至少一部分，则可以确定和/或选择束轮廓的至少一个区域作为束轮廓的第一区域。例如，可以将横截面的整个区域确定为第一区域。束轮廓的第一区域可以是区域A2，并且束轮廓的第二区域可以是区域A1。
边缘信息可以包括与束轮廓的第一区域中的光子数量有关的信息，而中心信息可以包括与束轮廓的第二区域中的光子数量有关的信息。评估装置可以适于确定束轮廓的面积积分。评估装置可以适于通过对第一区域进行积分和/或求和来确定边缘信息。评估装置可以适于通过对第二区域进行积分和/或求和来确定中心信息。例如，束轮廓可以是梯形束轮廓，并且评估装置可以适于确定梯形的积分。此外，当可以假定梯形束轮廓时，边缘和中心信号的确定可以用等效评估来代替，该等效评估利用梯形束轮廓的特性，诸如确定边缘的倾斜和位置以及中心平台的高度，以及通过几何考虑得出边缘和中心信号。
另外地或可替代地，评估装置可以适于从光斑的至少一个切片或切口确定中心信息或边缘信息中的一个或二者。例如，这可以通过用沿着切片或切口的线积分代替组合信号Q中的面积积分来实现。为了提高准确性，可以使用通过光斑的若干切片或切口并求平均。在椭圆形斑点轮廓的情况下，对多个切片或切口求平均可导致改善的距离信息。
评估装置可以被配置为通过以下中的一项或多项来得出组合信号Q：划分边缘信息和中心信息，划分边缘信息和中心信息的倍数，划分边缘信息和中心信息的线性组合。因此，基本上，光子比率可以用作该方法的物理基础。
如在此进一步使用的，术语“评估装置”通常是指适于执行指定操作的任意装置，优选地通过使用至少一个数据处理装置，并且更优选地，通过使用至少一个处理器和/或至少一个专用集成电路。因此，作为示例，至少一个评估装置可以包括具有存储在其上的软件代码的至少一个数据处理装置，该软件代码包括多个计算机命令。评估装置可以提供用于执行一个或多个指定操作的一个或多个硬件元件，和/或可以向一个或多个处理器提供在其上运行的用于执行一个或多个指定操作的软件。
在本发明的一个实施例中，检测器可以包括：
-具有第一光敏区域的至少一个第一光学传感器，其中，第一光学传感器可以被配置为响应于由已经穿过光接收光纤中的一个光接收光纤的光束对第一光敏区域的照射而生成至少一个第一传感器信号；
-具有第二光敏区域的至少一个第二光学传感器，其中，第二光学传感器可以被配置为响应于由已经穿过光接收光纤中的另一个光接收光纤的光束对第二光敏区域的照射而生成至少一个第二传感器信号。
评估装置可以被配置用于通过评估第一传感器信号和第二传感器信号来确定对象的至少一个纵坐标z。
光接收光纤的入射面可以在大小和/或形状上相同或者可以不同。例如，第一光接收光纤的第一入射面可以小于第二光接收光纤的第二入射面。第一入射面可以小于第二光敏区域。如在此所使用的，术语“小于”是指第一入射面的表面积小于第二入射面的表面积，诸如是至少0.9倍，例如是至少0.7倍，或甚至是至少0.5倍的事实。作为示例，第一入射面和第二入射面二者均可以具有正方形或矩形的形状，其中，第一入射面的正方形或矩形的边长小于第二入射面的正方形或矩形的对应边长。可替代地，作为示例，第一入射面和第二入射面二者均可以具有圆形的形状，其中，第一入射面的直径小于第二入射面的直径。再次，可替代地，作为示例，第一入射面可以具有第一等效直径，并且第二入射面可以具有第二等效直径，其中第一等效直径小于第二等效直径。第二入射面可大于第一入射面。因此，作为示例，第二入射面可以比第一入射面大至少一倍，更优选大至少二倍，最优选大至少四倍。具体地，第一入射面可以是小的入射面，使得优选地，光束完全照射该入射面。因此，作为可应用于典型光学配置的示例，第一入射面可具有1mm2至150mm2的表面积，更优选地10mm2至100mm2的表面积。具体地，入射面可以是大面积。因此，优选地，在检测器的测量范围内，光斑可以完全位于第二入射面内，使得光斑完全位于第二入射面的边界内。作为例如在典型的光学装置中适用的示例，第二入射面可以具有160mm2至1000mm2的表面积，更优选地200mm2至600mm2的表面积。
具体地，第一入射面可以在光束的传播方向上与第二入射面重叠。光束可以照射第一入射面以及全部或部分地照射第二入射面。因此，作为示例，如从位于检测器的光轴上的对象看，第一入射面可以位于第二入射面的前面，使得如从对象看，第一入射面完全位于第二入射面内。当来自该对象的光束朝向第一和第二入射面传播时，光束可完全照射第一入射面并可能在第二入射面上产生光斑，其中由第一入射面产生的阴影位于光斑内。然而，应注意，其它实施例是可行的。
具体地，第一入射面和第二入射面可以线性地布置在检测器的一个且相同的束路径中。如在此所使用的，术语“线性地”通常是指入射面沿一个轴布置。因此，作为示例，第一入射面和第二入射面二者都可以位于检测器的光轴上。具体地，第一入射面和第二入射面可以关于检测器的光轴同心地布置。
第一入射面可以布置在第二入射面的前面。因此，作为示例，可以将第一入射面简单地放置在第二入射面的表面上。另外地或可替代地，第一入射面可以与第二入射面间隔不超过第一入射面的表面积的平方根的五倍。另外地或可替代地，第一入射面可以布置在第二入射面的前面并且可以与第二入射面间隔不超过50mm，优选地不超过15mm。
在一个示例中，测量头包括
-具有第一横截面的至少一个第一接收光纤，其中，第一接收光纤可以适于将从对象传播到测量头的光束的至少一部分提供给至少一个光学传感器；
-具有第二横截面的至少一个第二接收光纤，其中，第二接收光纤可以适于将从对象传播到测量头的光束的至少一部分提供给光学传感器的至少另一个光学传感器。
第一横截面可以小于第二横截面。
从对象传播到测量头的光束具体地可以完全照射第一横截面和/或第二横截面，使得第一横截面和/或第二横截面完全位于光束内，例如光束的宽度大于第一接收光纤的第一横截面和/或第二接收光纤的第二横截面。相反，优选地，从对象传播到测量头的光束具体地可以部分地照射第一横截面和/或第二横截面。在从对象传播到测量头的光束的传播方向上，至少一个或多个合适的透镜或对光束具有聚焦或散焦效果的元件可以布置在接收光纤的入射面的前面，例如适当的传递装置。
如上概述，第一横截面可以小于第二横截面。如在此所使用的，术语“小于”是指第一横截面小于第二横截面，诸如是至少0.9倍，例如是至少0.7倍，或甚至是至少0.5倍。作为示例，第一横截面和第二横截面二者均可以具有圆形的形状，其中第一横截面的直径小于第二横截面的直径。如上概述，第二横截面可以大于第一横截面。因此，作为示例，第二横截面可以比第一横截面大至少一倍，更优选大至少两倍，以及最优选大至少四倍。
具体地，第一横截面可以在光束从对象传播到检测器的传播方向上与第二横截面重叠。从对象传播到检测器的光束既可以照射第一横截面，也可以全部或部分地照射第二横截面。因此，作为示例，从位于检测器的光轴上的对象看，第一横截面可以位于第二横截面的中心，使得第一横截面和第二横截面是同心的。然而，应当注意，其它实施例是可行的。
具体地，第一和第二接收光纤的入射面可以布置在相同的纵坐标处，或者可以布置在不同的纵坐标处。因此，作为示例，第一入射面和第二入射面二者都可以位于检测器的光轴上。具体地，第一入射面和第二入射面可以关于检测器的光轴同心地布置。例如，第一入射面可以布置在第二入射面的前面。例如，第一入射面可以与第二入射面间隔不超过第一入射面的横截面的平方根的五倍。另外地或可替代地，第一入射面可以布置在第二入射面的前面，并且可以与第二入射面间隔不超过50mm，优选地不超过15mm。
作为两个光学传感器的线性布置的替代，光学传感器可以布置在检测器的不同束路径中。光接收光纤可以适于生成第一光束和第二光束。可以以不同的透射度生成第一光束和第二光束。第一光学传感器可以被配置为响应于第一光束对第一光敏区域的照射而生成第一传感器信号。第二光学传感器可以被配置为响应于第二光束对第二光敏区域的照射而生成第二传感器信号。例如，如上概述，光接收光纤可以包括至少一个多叉式光接收光纤，该多叉式光纤可以被布置为使得入射光束可以以第一入射角撞击到第一光纤中并且以与第一角度不同的第二入射角撞击到第二光纤中，使得对于第一光束(在该情况下为第一透射光束)和第二光束(在该情况下为第二透射光束)，透射程度不同。第一光学传感器和第二光学传感器中的一个光学传感器可以布置在第一光纤的出射端处，并且另一个光学传感器可以布置在第二光纤的出射端处。
评估装置可以具体地被配置用于通过划分第一和第二传感器信号，划分第一和第二传感器信号的倍数、或划分第一和第二传感器信号的线性组合来得出组合信号Q。作为示例，可以简单地将Q确定为Q＝s1/s2或Q＝s2/s1，其中s1表示第一传感器信号，并且s2表示第二传感器信号。另外地或可替代地，可以将Q确定为Q＝a·s1/b·s2或Q＝b·s2/a·s1，其中a和b是实数，作为示例，该实数可以是预定的或可确定的。另外地或可替代地，可以将Q确定为Q＝(a·s1+b·s2)/(c·s1+d·s2)，其中a、b、c和d是实数，作为示例，该实数是预定的或可确定的。作为后者的简单示例，可以将Q确定为Q＝s1/(s1+s2)。其它组合信号或者商信号也是可行的。
通常，在上述设置中，Q是对象的纵坐标和/或光斑的大小(诸如光斑的直径或等效直径)的单调函数。因此，作为示例，具体地，在使用线性光学传感器的情况下，商Q＝s1/s2是光斑的大小的单调递减函数。不希望受到该理论的束缚，据信这是由于以下事实：在上述设置中，第一信号s1和第二信号s2二者均随着距光源的增加距离作为平方函数减小，因为到达检测器的光量减少。然而，其中，第一信号s1比第二信号s2更迅速地下降，因为在如实验中使用的光学设置中，图像平面中的光斑增长，并且因此散布在更大的区域上。因此，第一和第二传感器信号的商随着光束的直径或光斑在第一和第二光敏区域上的直径的增加而连续减小。此外，商主要独立于光束的总功率，因为光束的总功率在第一传感器信号和第二传感器信号二者中均形成因子。因此，商Q可以形成次级信号，该次级信号在第一和第二传感器信号与光束的大小或直径之间提供唯一且明确的关系。另一方面，由于光束的大小或直径取决于对象(入射光束从其朝向检测器传播)与检测器本身之间的距离，即取决于对象的纵坐标，在第一和第二传感器信号与纵坐标之间可能存在唯一且明确的关系。对于后者，可以参考例如WO 2014/097181A1。可以通过以下来确定预定关系，通过分析考虑(诸如通过假设高斯光束的线性组合)、通过经验测量(诸如测量第一和第二传感器信号或根据对象的纵坐标得出的次级信号的测量)、或二者。
鉴于现有技术文件WO 2014/097181 A1中涉及的技术挑战，具体地鉴于生成FiP效应所需的技术努力，必须注意的是，本发明可以具体地通过使用非FiP光学传感器来实现。实际上，由于具有FiP特性的光学传感器通常在焦点处的相应的传感器信号中表现出很强的峰，因此使用FiP传感器作为光学传感器的根据本发明的检测器的测量范围可能被限制在两个位置之间以及第一和第二光学传感器在光束的焦点中。然而，当使用线性光学传感器时，即，不表现出FiP效应的光学传感器，通常可以避免本发明的设置中的这个问题。因此，第一和第二光学传感器可以各自至少在测量范围内具有线性信号特性，使得相应的第一和第二传感器信号可以取决于相应光学传感器的总照射功率并且可以是与照射的光斑直径无关。然而，应当注意，其他实施例也是可行的。
第一光学传感器和第二光学传感器各自具体地可以是半导体传感器，优选地是无机半导体传感器，更优选地是光电二极管，并且最优选地是硅光电二极管。因此，与复杂且昂贵的FiP传感器相比，本发明可以简单地通过使用可商购的无机光电二极管，即一个小光电二极管和一个大面积光电二极管来实现。因此，可以以便宜且廉价的方式实现本发明的设置。
具体地，第一光学传感器和第二光学传感器各自独立地可以是或可以包括无机光电二极管，其在红外光谱范围内，优选在780nm至3.0微米的范围内是敏感的，和/或在可见光谱范围内，优选在380nm至780nm的范围内是敏感的。具体地，第一光学传感器和第二光学传感器在近红外区域的其中硅光电二极管特别适用于700nm至1000nm范围内的部分中可能是敏感的。可以用于第一光学传感器、用于第二光学传感器或用于第一光学传感器和第二光学传感器二者的红外光学传感器可以是可商购的红外光学传感器，诸如可从德国莱茵河畔路德维希港(D-67056)的trinamiX GmbH以商标名称HertzstueckTM商购的红外光学传感器。因此，作为示例，第一光学传感器、第二光学传感器或第一光学传感器和第二光学传感器二者可以包括本征光伏类型的至少一个光学传感器，更优选地，选自由包括以下项的组的至少一个半导体光电二极管：Ge光电二极管、InGaAs光电二极管、扩展型InGaAs光电二极管、InAs光电二极管、InSb光电二极管、HgCdTe光电二极管。另外地或可替代地，第一光学传感器、第二光学传感器或第一光学传感器和第二光学传感器二者可以包括非本征光伏类型的至少一种光学传感器，更优选地，选自包括以下项的组的至少一种半导体光电二极管：Ge:Au光电二极管、Ge:Hg光电二极管、Ge:Cu光电二极管、Ge:Zn光电二极管、Si:Ga光电二极管、Si:As光电二极管。另外地或可替代地，第一光学传感器、第二光学传感器或第一光学传感器和第二光学传感器二者可包括至少一个辐射热计，优选为选自由VO辐射热计和非晶Si辐射热计组成的组的辐射热计。
第一光学传感器和第二光学传感器各自具体地可以是均具有单个光敏区域的均匀传感器。因此，第一光学传感器和第二光学传感器具体可以是非像素化光学传感器。
如上概述，通过评估第一传感器信号和第二传感器信号，可以使检测器确定对象的至少一个纵坐标，包括确定整个对象或其一个或多个部分的纵坐标的选项。然而，此外，对象的其它坐标，包括一个或多个横坐标和/或旋转坐标，可以由检测器确定，具体地由评估装置确定。因此，作为示例，一个或多个附加的横向传感器可以用于确定对象的至少一个横坐标。各种横向传感器在本领域中是众所周知的，诸如WO 2014/097181 A1中公开的横向传感器和/或其它位置敏感装置(PSD)，诸如象限二极管、CCD或CMOS芯片等。这些装置通常还可以实现在根据本发明的检测器中。作为示例，光束的一部分可以通过至少一个分束元件在检测器内被分开。作为示例，分开部分可以被导向横向传感器(诸如CCD或CMOS芯片或相机传感器)，并且由分开部分在横向传感器上生成的光斑的横向位置可以被确定，从而确定对象的至少一个横坐标。因此，根据本发明的检测器可以是一维检测器，诸如简单的距离测量装置，或者可以被体现为二维检测器或甚至被体现为三维检测器。此外，如以上概述或下面进一步详述，通过以一维方式扫描场景或环境，也可以创建三维图像。因此，根据本发明的检测器具体地可以是一维检测器、二维检测器或三维检测器之一。评估装置可以进一步被配置为确定对象的至少一个横坐标x、y。
光学传感器可以是双单元(bi-cell)二极管或象限二极管的部分二极管和/或包括至少一个CMOS传感器。例如，光学传感器可以包括CMOS传感器。评估装置可以适于将CMOS传感器的传感器区域划分为至少两个子区域。具体地，评估装置可以适于将CMOS传感器的传感器区域划分为至少一个左部和至少一个右部和/或至少一个上部和至少一个下部和/或至少一个内部和至少一个外部。评估装置可以被配置用于根据至少两个子区域的传感器信号评估组合信号Q来确定对象的至少一个纵坐标z。使用至少一个CMOS传感器可以允许照射源的运动以照射对象。具体地，至少一个光学照射光纤和光接收光纤的独立运动可以是可能的。在使用布置为双单元二极管或象限二极管的部分二极管的光学传感器的情况下，光接收光纤和光学照射光纤可以特别固定地互连。作为对使用光学照射光纤的照射的补充或替代，对象可以由从任意照射源生成的光束照射。具体地，可以由光接收光纤独立地执行对象的照射。
例如，检测器可以包括具有光学传感器矩阵的至少一个传感器元件，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光学传感器可以被配置为响应于由已经穿过一根或多根光接收光纤的光束对光敏区域的照射而生成至少一个传感器信号。检测器可以包括两个传感器元件，特别是布置在检测器的不同的束路径中的至少一个第一传感器元件和至少一个第二传感器元件。第一传感器元件和第二传感器元件中的一个传感器元件可以布置在第一光纤的出射端处，而另一个传感器元件可以布置在第二光纤的出射端处。
评估装置可以被配置用于通过以下方式评估传感器信号：
a)确定具有最高传感器信号的至少一个光学传感器并形成至少一个中心信号；
b)评估光学传感器矩阵的传感器信号并形成至少一个和信号；
c)通过组合中心信号与和信号来确定至少一个组合信号；以及
d)通过评估组合信号来确定对象的至少一个纵坐标z。
如在此所使用的，术语“传感器元件”通常是指被配置用于感测至少一个参数的装置或多个装置的组合。在当前情况下，参数具体可以是光学参数，并且传感器元件具体可以是光学传感器元件。传感器元件可以形成为单一的单个装置或作为多个装置的组合。如在此进一步使用的，术语“矩阵”通常是指多个元件以预定的几何顺序的布置。如以下将详细概述的，该矩阵具体地可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。行和列具体地可以以矩形方式布置。然而，应当概述的是，其它布置也是可行的，诸如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中元件围绕中心点布置成同心圆或椭圆形。例如，矩阵可以是单行的像素。其它布置是可行的。
矩阵的光学传感器具体地可以在大小、灵敏度和其它光学、电和机械特性中的一个或多个上相等。具体地，矩阵的所有光学传感器的光敏区域可以位于公共平面中，该公共平面优选地面对对象，使得已经穿过光接收光纤的光束可以在公共平面上生成光斑。
如在一个或多个上述现有技术文件中更详细地解释的那样，例如，在WO 2012/110924 A1或WO 2014/097181 A1中，通常，在光斑的大小(诸如，光斑的直径、束腰或等效直径)与对象的纵坐标之间存在预定或可确定的关系，光束从该对象朝向检测器传播。不希望受到该理论的束缚，光斑可以通过两个测量变量来表征：在光斑中心或接近光斑中心的小测量块中测量的测量信号，也称为中心信号，以及在具有或不具有中心信号的情况下在光斑上积分的积分或和信号。对于当束在被加宽或聚焦时不改变的具有一定总功率的光束，和信号应与光斑的光斑大小无关，并且因此，至少当使用其相应的测量范围内的线性光学传感器时，应与对象和检测器之间的距离无关。然而，中心信号取决于光斑大小。因此，中心信号通常在光束聚焦时增大，而在光束散焦时减小。通过比较中心信号与和信号，因此，可以生成关于由光束生成的光斑的大小以及因此关于对象的纵坐标的信息项。作为示例，可以通过从中心信号与和信号中形成组合信号Q，并且通过使用纵坐标和组合信号之间的预定或可确定的关系以得出纵坐标来进行中心信号与和信号的比较。
光学传感器矩阵的使用提供了许多优点和益处。因此，由光束在传感器元件上(诸如在传感器元件的矩阵的光学传感器的光敏区域的公共平面上)生成的光斑中心可以随对象的横向位置而变化。通过使用光学传感器矩阵，根据本发明的检测器可以适应这些条件的变化，并且因此可以简单地通过比较传感器信号来确定光斑的中心。因此，根据本发明的检测器可以自己选择中心信号并确定和信号，并从这两个信号中得出组合信号，该组合信号包含有关对象的纵坐标的信息。通过评估组合信号，可以因此确定对象的纵坐标。因此，光学传感器矩阵的使用在对象的位置方面，特别是在对象的横向位置方面提供了显著灵活性。
光斑在光学传感器矩阵上的横向位置，诸如生成传感器信号的至少一个光学传感器的横向位置，甚至可以用作附加信息项，从该附加信息项中可以得出关于对象的横向位置的至少一项信息，如例如在WO 2014/198629 A1中公开。另外地或可替代地，如将在下面更详细地概述，根据本发明的检测器可以包含至少一个附加横向检测器，用于除了至少一个纵坐标之外，还检测对象的至少一个横向坐标。
因此，根据本发明，术语“中心信号”通常是指至少一个传感器信号，该至少一个传感器信号包括束轮廓的基本上中心信息。如在此所使用的，术语“最高传感器信号”是指局部最大值或关注区域中的最大值中的一个或二者。例如，中心信号可以是由整个矩阵或矩阵内关注区域的光学传感器生成的多个传感器信号中具有最高传感器信号的至少一个光学传感器的信号，其中关注区域可以在由光学传感器矩阵生成的图像内预定或可确定。中心信号可以来自单个光学传感器，或者如下面将更详细概述的，来自一组光学传感器，其中，在后一种情况下，作为示例，该组光学传感器的传感器信号可以相加、积分或平均，以便确定中心信号。产生中心信号的一组光学传感器可以是一组相邻的光学传感器，诸如与具有最高传感器信号的实际光学传感器相距小于预定距离的光学传感器，或可以是生成距最高传感器信号预定范围内的传感器信号的一组光学传感器。为了允许最大的动态范围，可以尽可能大地选择产生中心信号的一组光学传感器。评估装置可以适于通过积分多个传感器信号(例如，在具有最高传感器信号的光学传感器周围的多个光学传感器)来确定中心信号。例如，束轮廓可以是梯形束轮廓，并且评估装置可以适于确定梯形(特别是梯形的平台)的积分。
类似地，术语“和信号”通常是指包括束轮廓的基本上边缘信息的信号。例如，可以通过将传感器信号相加，对传感器信号进行积分或对整个矩阵或矩阵内关注区域的传感器信号求平均来得出和信号，其中关注区域可以在由矩阵的光学传感器生成的图像内预定或可确定。当对传感器信号进行相加、积分或求平均时，可以从相加、积分或求平均中省去生成传感器信号的实际光学传感器，或可替代地可以将其包括在相加、积分或求平均中。评估装置可以适于通过对整个矩阵或矩阵内关注区域的信号进行积分来确定和信号。例如，束轮廓可以是梯形束轮廓，并且评估装置可以适于确定整个梯形的积分。此外，当可以假设梯形束轮廓时，边缘和中心信号的确定可以用等效评估来代替，该等效评估利用梯形束轮廓的特性，诸如确定边缘的斜率和位置以及中心平台的高度，以及通过几何考虑得出边缘和中心信号。
另外地或可替代地，评估装置可以适于从光斑的至少一个切片或切口确定中心信息或边缘信息中的一个或二者。这可以例如通过用沿着切片或切口的线积分代替组合信号Q中的面积积分来实现。为了提高准确性，可以使用通过光斑的若干切片或切口并求平均。在椭圆形斑点轮廓的情况下，对多个切片或切口求平均可导致改善的距离信息。
类似地，如在此进一步所使用的，术语“组合信号”通常是指通过组合中心信号与和信号而生成的信号。具体地，该组合可以包括以下中的一个或多个：形成中心信号与和信号的商，反之亦然；形成中心信号的倍数与和信号的倍数的商，反之亦然；形成中心信号的线性组合与和信号的线性组合的商，反之亦然。另外地或可替代地，组合信号可以包括任意信号或信号组合，其包含关于中心信号与和信号之间的比较的至少一项信息。
光束可以完全照射从其生成中心信号的至少一个光学传感器，使得产生中心信号的至少一个光学传感器完全位于光束内，其中光束宽度大于从中产生传感器信号的至少一个光学传感器的光敏区域。相反，优选地，光束可以在整个矩阵上产生小于矩阵的光斑，使得光斑完全位于矩阵内。光学领域的技术人员可以通过选择对光束具有聚焦或散焦效果的一个或多个合适的透镜或元件，诸如通过使用合适的传递装置，来容易地调节该情况，如下面进一步详细描述的。如本文进一步使用的，“光斑”通常是指光束对物品、区域或对象的可见或可检测的圆形或非圆形照射。
如上概述，中心信号通常可以是单个传感器信号，诸如来自光斑中心的光学传感器的传感器信号，或者可以是多个传感器信号的组合，诸如由光斑中心的光学传感器产生的传感器信号的组合，或通过处理由上述一种或多种可能性得出的传感器信号得出的次级传感器信号。中心信号的确定可以通过电子方式执行，因为传感器信号的比较通过传统的电子装置相当简单地实现，或者可以完全或部分地通过软件来执行。具体地，中心信号可以选自包括以下项的组：最高传感器信号；与最高传感器信号处于预定公差范围内的一组传感器信号的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的一组光学传感器和预定的一组相邻光学传感器的传感器信号的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的一组光学传感器和预定的一组相邻光学传感器的传感器信号之和；与最高传感器信号处于预定公差范围内的一组传感器信号之和；高于预定阈值的一组传感器信号的平均值；高于预定阈值的一组传感器信号之和；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的一组光学传感器和预定的一组相邻光学传感器的传感器信号的积分；与最高传感器信号处于预定公差范围内的一组传感器信号的积分；高于预定阈值的一组传感器信号的积分。
如上概述，光学传感器的原始传感器信号可以用于评估或从中得出的次级传感器信号。如在此所使用的，术语“次级传感器信号”通常是指信号，诸如电子信号，更优选地是模拟和/或数字信号，其通过处理一个或多个原始信号(诸如通过滤波、求平均、解调等)来获得。因此，图像处理算法可以用于根据矩阵的全部传感器信号或从矩阵内的关注区域生成次级传感器信号。具体地，检测器(诸如评估装置)可以被配置为用于变换光学传感器的传感器信号，从而生成次级光学传感器信号，其中评估装置被配置为用于通过使用次级光学传感器信号来执行步骤a)-d)。传感器信号的变换具体地可以包括选自包括以下项的组的至少一种变换：滤波；选择至少一个关注区域；由传感器信号产生的图像与至少一个偏移之间形成的差异图像；通过反转由传感器信号产生的图像来反转传感器信号；在不同时间由传感器信号产生的图像之间形成的差异图像；背景校正；分解成颜色通道；分解成色调；饱和；以及亮度通道；频率分解；奇异值分解；应用Canny边缘检测器；应用高斯滤波器的拉普拉斯算子；应用差分高斯滤波器；应用Sobel算子；应用拉普拉斯算子；应用Scharr算子；应用Prewitt算子；应用Roberts算子；应用Kirsch算子；应用高通滤波器；应用低通滤波器；应用傅立叶变换；应用Radon变换；应用霍夫变换；应用小波变换；阈值转换法；创建二进制图像。关注区域可以由用户手动确定或可以自动确定，诸如通过识别由光学传感器生成的图像内的对象。作为示例，可以通过图像内(即在由光学传感器生成的传感器信号的总数之内)的自动图像识别来确定车辆、人或另一种类型的预定对象，并且可以选择关注区域，使得对象位于关注区域内。在该情况下，可以仅对关注区域执行评估，诸如纵坐标的确定。然而，其它实现方式也是可行的。
如上概述，对光斑中心的检测(即对中心信号和/或从中产生中心信号的至少一个光学传感器的检测)可以完全或部分地电子地执行，或通过使用一种或多种软件算法完全或部分地执行。具体地，评估装置可以包括至少一个中心检测器，用于检测至少一个最高传感器信号和/或用于形成中心信号。中心检测器具体地可以完全或部分地体现在软件中和/或可以完全或部分地体现在硬件中。中心检测器可以完全或部分地集成到至少一个传感器元件中和/或可以独立于传感器元件而完全或部分地体现。
如上概述，和信号可以从矩阵的所有传感器信号，从关注区域内的传感器信号，或从排除了由有助于中心信号的光学传感器产生的传感器信号的这些可能性之一得出。在每种情况下，可以生成可靠的和信号，该可靠的和信号可以与中心信号可靠地比较，以便确定纵坐标。通常，和信号可以选自包括以下项的组：矩阵的所有传感器信号的平均值；矩阵的所有传感器信号之和；矩阵的所有传感器信号的积分；矩阵中所有传感器信号的平均值，但来自有助于中心信号的那些光学传感器的传感器信号除外；矩阵中所有传感器信号之和，但来自有助于中心信号的那些光学传感器的传感器信号除外；矩阵中所有传感器信号的积分，但来自有助于中心信号的那些光学传感器的传感器信号除外；与具有最高传感器信号的光学传感器处于预定范围内的光学传感器的传感器信号之和；与具有最高传感器信号的光学传感器处于预定范围内的光学传感器的传感器信号的积分；高于与具有最高传感器信号的光学传感器处于预定范围内的光学传感器的特定阈值的传感器信号之和；高于与具有最高传感器信号的光学传感器处于预定范围内的光学传感器的特定阈值的传感器信号的积分。然而，其它选项存在。
求和可以完全或部分地以软件执行和/或可以完全或部分地以硬件执行。通常，通过纯电子手段进行求和是可能的，这通常可以很容易地将其实现到检测器中。因此，在电子技术领域中，通常已知求和装置用于求和两个或更多个电信号，即模拟信号和数字信号二者。因此，评估装置可以包括至少一个求和装置，用于形成和信号。求和装置可以完全或部分地集成到传感器元件中，或者可以完全或部分地独立于传感器元件而体现。求和装置可以完全或部分地体现在硬件或软件中的一个或二者中。
如上概述，具体地，可以通过形成一个或多个商信号来执行中心信号与和信号之间的比较。因此，通常，组合信号可以是商信号，其由以下中的一种或多种得出：形成中心信号与和信号的商，反之亦然；形成中心信号的倍数与和信号的倍数的商，反之亦然；形成中心信号的线性组合与和信号的线性组合的商，反之亦然；形成中心信号与和信号和中心信号的线性组合的商，反之亦然；形成和信号与和信号和中心信号的线性组合的商，反之亦然；形成中心信号的幂与和信号的幂的商，反之亦然。然而，其它选项存在。评估装置可以被配置用于形成一个或多个商信号。评估装置可以进一步被配置用于通过评估至少一个商信号来确定至少一个纵坐标。
评估装置具体地可以被配置用于使用组合信号Q与纵坐标之间的至少一个预定关系，以便确定至少一个纵坐标。因此，由于以上公开的原因以及由于光斑的特性对纵坐标的相关性，组合信号Q通常是对象的纵坐标和/或光斑大小(诸如光斑的直径或等效直径)的单调函数。因此，作为示例，特别是在使用线性光学传感器的情况下，传感器信号scenter与和信号ssum的简单商Q＝scenter/ssum可以是距离的单调递减函数。不希望受到该理论的束缚，可以认为，这是由于以下事实：在上述优选设置中，中心信号scenter与和信号ssum二者随距光源的距离的增加而作为平方函数减小，因为到达检测器的光量减少。然而，其中，中心信号scenter比和信号ssum更迅速地下降，因为在实验中使用的光学设置中，图像平面中的光斑增长，并且因此散布在更大的区域上。因此，中心信号与和信号的商随着矩阵光学传感器的光敏区域上增加的光束直径或光斑直径而连续减小。此外，商通常独立于光束的总功率，因为光束的总功率在中心信号和和传感器信号二者中均形成因数。因此，商Q可以形成次级信号，该次级信号提供中心信号和和信号与光束的大小或直径之间唯一且明确的关系。另一方面，由于光束的大小或直径取决于对象(光束从对象朝向检测器传播)与接检测器本身之间的距离，即取决于对象的纵坐标，因此一方面中心信号与和信号与另一方面纵坐标之间唯一且明确的关系可能存在。对于后者，可以参考一个或多个上述现有技术文件(例如WO 2014/097181 A1)。可以通过分析考虑来确定预定关系，诸如通过假设高斯光束的线性组合，通过经验测量，诸如测量作为对象的纵坐标的函数的组合信号和/或中心信号以及和信号或由其得出的次级信号或二者的测量。
因此，通常，评估装置可以被配置用于通过评估组合信号Q(诸如商信号)来确定纵坐标。该确定可以是一步过程，诸如通过直接组合中心信号与和信号并从其得出纵坐标，或者可以是多步过程，诸如，通过首先从中心信号与和信号中得出组合信号，并且其次，通过从组合信号中得出纵坐标。本发明应包括两个选项，即分开且独立的步骤的步骤c)和d)的选项，以及完全或部分地组合的步骤c)和d)的选项。
评估装置可以被配置用于使用组合信号和纵坐标之间的至少一个预定关系。预定关系可以是经验关系、半经验关系和分析得出的关系中的一种或多种。评估装置可以包括用于存储预定关系(诸如查找列表或查找表)的至少一个数据存储装置。
如上概述，光学传感器具体地可以是或可以包括光电检测器，优选地，无机光电检测器，更优选地，无机半导体光电检测器，最优选地，硅光电检测器。具体地，光学传感器在红外光谱范围内可能是敏感的。矩阵的所有光学传感器或矩阵的至少一组光学传感器具体地可以是相同的。可以为不同的光谱范围专门设置矩阵的相同光学传感器的组，或者就光谱灵敏度而言，所有光学传感器可以相同。此外，光学传感器可以在大小上和/或关于它们的电子或光电特性相同。
矩阵可以包括独立的光学传感器。因此，可以包括无机光电二极管的矩阵。然而，可替代地，可以使用可商购矩阵，诸如CCD检测器(诸如CCD检测器芯片)和/或CMOS检测器(诸如CMOS检测器芯片)中的一个或多个。
因此，通常，检测器的光学传感器可以形成传感器阵列或可以是传感器阵列的一部分，诸如上述矩阵。因此，作为示例，检测器可以包括具有m行和n列的光学传感器阵列，诸如矩形阵列，其中m、n独立地为正整数。优选地，给出多于一列且多于一行，即，n＞1，m＞1。因此，作为示例，n可以为2至16或更高，并且m可以为2至16或更高。优选地，行数与列数的比率接近于1。作为示例，n和m可以被选择为使得0.3≤m/n≤3，诸如通过选择m/n＝1:1、4:3、16:9或类似的值。作为示例，该阵列可以是具有相等数量的行和列的正方形阵列，诸如通过选择m＝2，n＝2、或m＝3，n＝3等。
如上面进一步概述的，具体地，矩阵可以是具有至少一行(优选地多行)以及多列的矩形矩阵。作为示例，行和列可以基本上垂直地取向，其中，关于术语“基本上垂直”，可以参考如上给出的定义。因此，作为示例，小于20°，特别是小于10°或甚至小于5°的公差是可以接受的。为了提供宽广的视野，矩阵特别地可以具有至少10行，优选地至少50行，更优选地至少100行。类似地，矩阵可具有至少10列，优选地至少50列，更优选地至少100列。矩阵可以包括至少50个光学传感器，优选地至少100个光学传感器，更优选地至少500个光学传感器。矩阵可以包括数百万像素范围内的多个像素。然而，其它实施例是可行的。因此，如上面概述的，在期望轴向旋转对称的设置中，矩阵的光学传感器的圆形布置或同心布置(也可以称为像素)可能是优选的。
照射源可以适于生成和/或投影点云，使得在光学传感器(例如CMOS检测器)的矩阵上生成多个照射区域。另外，在光学传感器的矩阵上可能存在干扰，诸如由于斑点和/或外来光和/或多次反射引起的干扰。评估装置可以适于确定至少一个关注区域，例如由光束照射的一个或多个像素，该像素用于确定对象的纵坐标。例如，评估装置可以适于执行过滤方法，例如斑点分析和/或对象识别方法。
如上概述，通过评估中心信号和与和信号，可以使检测器能够确定对象的至少一个纵坐标，包括确定整个对象或其一个或多个部分的纵坐标的选项。然而，此外，对象的其它坐标，包括一个或多个横坐标和/或旋转坐标，可以由检测器确定，具体地由评估装置确定。因此，作为示例，一个或多个横向传感器可以用于确定对象的至少一个横向坐标。如上概述，至少一个光学传感器(从中产生中心信号)的位置可以提供有关对象的至少一个横向坐标的信息，其中，作为示例，可以使用简单的透镜方程式进行光学转换并用于得出横向坐标。另外地或可替代地，可以使用一个或多个附加横向传感器，并且可以由检测器包括。各种横向传感器在本领域中通常是已知的，诸如WO 2014/097181 A1中公开的横向传感器和/或其它位置敏感装置(PSD)，诸如象限二极管、CCD或CMOS芯片等。另外地或可替代地，作为示例，根据本发明的检测器可以包括R.A.Street:Technology and Applications ofAmorphous Silicon,Springer-Verlag Heidelberg,2010,pp.346-349(非晶硅技术和应用，施普林格出版社海德堡，2010年，第346-349页)中公开的一个或多个PSD。其它实施例是可行的。这些装置通常也可以实现在根据本发明的检测器中。作为示例，光束的一部分可以在检测器内通过至少一个分束元件分开。作为示例，分开部分可以被导向横向传感器(诸如CCD或CMOS芯片或相机传感器)，并且由分开部分在横向传感器上生成的光斑的横向位置可以被确定，从而确定对象的至少一个横向坐标。因此，根据本发明的检测器可以是一维检测器，诸如简单的距离测量装置，或者可以被体现为二维检测器或甚至被体现为三维检测器。此外，如以上概述的或如以下进一步详细概述的，通过以一维方式扫描场景或环境，还可以创建三维图像。因此，根据本发明的检测器具体地可以是一维检测器、二维检测器或三维检测器之一。评估装置可以进一步被配置为确定对象的至少一个横坐标x、y。评估装置可以适于组合纵坐标和横坐标的信息并确定对象在空间中的位置。
在实施例中，检测器可以包括至少两个光学传感器，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光敏区域具有几何中心，其中光学传感器的几何中心与检测器的光轴间隔开不同的空间偏移，其中，每个光学传感器被配置为响应于已经穿过光接收光纤的光束对其相应的光敏区域的照射而生成传感器信号。评估装置可以被配置用于通过组合至少两个传感器信号来确定对象的至少一个纵坐标z。
光学传感器的光敏区域可以重叠，如从对象可见，或者可以不重叠，即可以彼此相邻放置而没有重叠。光敏区域可以彼此间隔开或者可以直接相邻。光学传感器可以位于一个且相同的束路径或部分束路径中。然而，可替代地，光学传感器也可以位于不同的部分束路径中。在光学传感器分布在不同的部分束路径上的情况下，可以描述上述条件，使得至少一个第一光学传感器位于至少一个第一部分束路径中，与第一部分束路径的光轴偏移第一空间偏移，并且至少一个第二光学传感器位于至少一个第二部分束路径中，与第二部分束路径的光轴偏移至少一个第二空间偏移，其中第一空间偏移和第二空间偏移不同。
检测器可以包括多于两个的光学传感器。在任何情况下，即在检测器包括恰好两个光学传感器的情况下，以及在检测器包括多于两个的光学传感器的情况下，光学传感器可包括与光轴间隔开第一空间偏移的至少一个第一光学传感器，以及与光轴间隔开第二空间偏移的至少一个第二光学传感器，其中第一空间偏移和第二空间偏移不同。在提供另外的光学传感器的情况下，除了第一和第二光学传感器之外，这些附加光学传感器还可以满足条件，或者可替代地，可以与光学轴间隔开第一空间偏移、第二空间偏移或不同的空间偏移。作为示例，第一和第二空间偏移可以相差至少1.2倍，更优选地至少1.5倍，更优选地至少2倍。如上概述，每个光敏区域具有几何中心。每个光敏区域的每个几何中心可以与检测器的光轴(诸如束路径或相应的光学传感器所位于的相应的束路径的光轴)间隔开。如上概述，光学传感器和/或接收光纤的入射面可以具体地位于一个且相同的平面中，该平面优选地是垂直于光轴的平面。然而，其它配置也是可能的。因此，两个或更多个光学传感器和/或接收光纤的入射面也可以在平行于光轴的方向上间隔开。
例如，光学传感器可以是分段二极管(segmented diode)的部分二极管，其中分段二极管的中心与检测器的光轴偏心(off-center)。光学传感器可以是双单元(bi-cell)二极管或象限二极管中的部分二极管和/或包括至少一个CMOS传感器。如在此所使用的，术语“部分二极管”可以包括串联或并联连接的多个二极管。该示例相当简单，并且可以经济高效地实现。因此，作为示例，双单元二极管或象限二极管以低成本广泛地可商购，并且用于这些双单元二极管或象限二极管的驱动方案是众所周知的。如在此所使用的，术语“双单元二极管”通常是指在一个封装中具有两个部分二极管的二极管。双单元二极管和象限二极管可以具有两个或四个单独的光敏区域，特别是两个或四个有源区域。作为示例，双单元二极管可以各自形成具有二极管的全部功能的独立二极管。作为示例，双单元二极管中的每一个可以具有正方形或矩形的形状，并且两个二极管可以放置在一个平面中，使得两个部分二极管总共形成具有矩形形状的1×2或2×1矩阵。然而，在本发明中，如将在下面进一步详细概述的，提出了一种用于评估双单元二极管和象限二极管的传感器信号的新方案。然而，通常，光学传感器特别地可以是象限二极管的部分二极管，其中象限二极管的中心与检测器的光轴偏心。如在此所使用的，术语“象限二极管”通常是指在一个封装中具有四个部分二极管的二极管。作为示例，四个部分二极管可各自形成具有二极管的全部功能的独立二极管。作为示例，四个部分二极管可以各自具有正方形或矩形的形状，并且四个部分二极管可以放置在一个平面中，使得四个部分二极管总共形成具有矩形或正方形形状的2×2矩阵。在另一示例中，四个部分二极管总共可以形成具有圆形或椭圆形的2×2矩阵。作为示例，部分二极管可以彼此相邻，并且彼此之间的间隔最小。
在使用具有2×2的部分二极管矩阵的象限二极管的情况下，象限二极管的中心具体地可以与光轴偏心或偏移。因此，作为示例，象限二极管的中心(其可以是象限二极管的光学传感器的几何中心的交点)可以与光轴偏心至少0.2mm，更优选地至少0.5mm，更优选地至少1.0mm或甚至2.0mm。类似地，当使用具有多个光学传感器的其它类型的光学传感器设置时，光学传感器的整个中心可以从光轴偏移相同的距离。
通常，光学传感器的光敏区域可以具有任意的表面区域或大小。然而，优选地，特别是考虑到对传感器信号的简化评估，光学传感器的光敏区域基本上相等，诸如在小于10％，优选小于5％或甚至小于1％的公差内。特别是在典型的可商购象限二极管中就是这种情况。
在典型设置中，使用诸如象限光电二极管的可商购象限二极管进行定位，即，用于调节和/或测量象限光电二极管平面中光斑的横向坐标。因此，作为示例，通过使用象限光电二极管进行激光束定位是众所周知的。然而，根据典型的偏好，象限光电二极管仅用于xy定位。根据该假设，象限光电二极管不适合测量距离。然而，关于检测器的光轴使用偏心象限光电二极管，上述发现以其它方式示出，如以下进一步的测量所示。因此，如上所指示，在象限光电二极管中，光斑的不对称性可以通过将象限二极管稍微偏轴地移动(诸如上述偏移)来测量。由此，诸如通过形成象限光电二极管的两个或更多个部分光电二极管(即象限)的两个或更多个传感器信号的组合信号Q，可以生成单调的z相关函数。其中，原则上测量仅需要两个光电二极管。其它两个二极管可用于噪声消除或获得更精确的测量。
作为使用象限二极管或象限光电二极管的补充或替代，可以使用其它类型的光学传感器。因此，例如，可以使用交错的光学传感器。
象限二极管的使用提供了胜于已知光学检测器的许多优点。因此，象限二极管与LED或有源目标结合用于许多应用中，并且以非常低的价格、具有诸如光谱灵敏度的各种光学特性并且以各种大小广泛地可商购。由于可以在根据本发明的检测器中实现商购产品，因此无需建立特定的制造过程。
如将在下面更详细地概述，通过使用根据本发明的检测器的距离测量可以通过在检测器中实现一个或多个附加的距离测量部件和/或通过将检测器与其它类型的距离测量部件组合来增强。因此，作为示例，检测器可以包括或可以与至少一个三角测量距离测量装置组合。因此，可以通过结合以上讨论的测量原理和三角测量型距离测量来增强距离测量。
此外，可以提供用于测量一个或多个其它坐标(诸如x坐标和/或y坐标)的部件。在使用象限二极管的情况下，也可以将象限二极管用于附加目的。因此，如光电子学和激光物理学领域中通常已知的，象限二极管也可以用于光斑的传统x-y测量。因此，作为示例，可以使用象限二极管的传统xy位置信息来调节透镜或检测器的位置，以优化用于距离测量的光斑位置。作为实际示例，光斑最初可以刚好位于象限二极管的中心，这通常不允许使用商函数Q进行上述距离测量。因此，首先，传统象限光电二极管技术可用于使光斑在象限光电二极管上的位置偏心，使得例如使象限二极管上的光斑位置对于测量是最优的。因此，作为示例，检测器的光学传感器的不同偏心可以简单地是光学传感器相对于光轴运动的起点，使得光斑相对于光轴以及相对于光学传感器阵列的几何中心偏心。
因此，通常，检测器的光学传感器可以形成传感器阵列或可以是传感器阵列的一部分，诸如上述象限二极管。因此，作为示例，检测器可以包括具有m行和n列的光学传感器阵列，诸如矩形阵列，其中m、n独立地为正整数。优选地，给出多于一列且多于一行，即n＞1，m＞1。因此，作为示例，n可以为2至16或更高，并且m可以为2至16或更高。优选地，行数与列数的比率接近于1。作为示例，可以选择n和m，使得0.3≤m/n≤3，诸如通过选择m/n＝1:1、4:3、16:9或类似的值。作为示例，该阵列可以是具有相等行数和列数的正方形阵列，诸如通过选择m＝2，n＝2或m＝3，n＝3等。m＝2，n＝2是象限二极管或象限光学传感器的情况，由于实际原因，这是优选的情况之一，因为象限光电二极管是广泛可用的。
作为起点，阵列内的光接收光纤的入射面的几何中心可以与光轴偏心(诸如某些偏移)。光接收光纤的入射面具体地可以相对于光轴(例如沿着梯度)可移动，优选地诸如通过例如在垂直于光轴的平面中移动光接收光纤的入射面而自动地移动，和/或通过移动光轴本身，例如以平行移位来移位光轴和/或倾斜光轴。因此，光接收光纤的入射面可以被移位以便调节由光束生成的光斑在光接收光纤的入射面的平面中的位置。另外地或可替代地，可以通过使用适当的元件，诸如通过使用一个或多个偏转元件和/或一个或多个透镜，来移位和/或倾斜光轴。作为示例，该运动可以通过使用一个或多个适当的致动器(诸如一个或多个压电致动器和/或一个或多个电磁致动器和/或一个或多个气动或机械致动器)来进行，其例如移动和/或移位光接收光纤的入射面和/或移动和/或移位和/或倾斜束路径中的一个或多个光学元件以便移动光轴，诸如平行移位光轴和/或倾斜光轴。评估装置具体地可以被调节以控制例如在垂直于光轴的平面中传感器阵列对于光轴的相对位置。可以进行调节过程，因为评估装置被配置为，首先，通过使用传感器信号来确定光束在光接收光纤的入射面上生成的光斑的至少一个横向位置，并且其次，相对于光轴移动阵列，诸如通过移动光接收光纤的入射面和/或光轴，例如通过在平面中对于光轴来移动光接收光纤的入射面直到光斑偏心和/或通过倾斜透镜直到光斑偏心。如在此所使用的，横向位置可以是在垂直于光轴的平面(其也可以称为x-y平面)中的位置。为了测量横向坐标，作为示例，可以比较光学传感器的传感器信号。作为示例，在发现传感器信号相等的情况下，并且因此，在确定光斑相对于光学传感器对称地定位的情况下，诸如在象限二极管的中心，光接收光纤的入射面的移位和/或透镜的倾斜可以发生，以便使光接收光纤的入射面中的光斑偏心。因此，诸如通过使光接收光纤的入射面的中心与光轴偏心，光接收光纤的入射面与光轴的偏心可以仅是起点，以便避免典型的情况，其中光斑位于光轴上并因此居中。通过使阵列相对于光轴偏心，因此，光斑应该偏心。在发现并非如此以至于光斑恰好位于光接收光纤的入射面的中心并均匀照射所有光接收光纤的入射面的情况下，阵列相对于光轴的上述移位可以优选自动发生，以便使光接收光纤的入射面上的光斑偏心。由此，可靠的距离测量可以发生。此外，在具有可移动光源的扫描系统中，象限二极管上的光斑的位置可能不固定。这仍然是可能的，但可能需要使用不同的校准，这取决于二极管中光斑的xy位置。
如上概述，具体地，可以使用象限光电二极管。作为示例，可以集成可商购的象限光电二极管，以便提供四个光学传感器，诸如可从Hamamatsu Photonics DeutschlandGmbH,D-82211Herrsching am Ammersee,Germany获得的一个或多个象限光电二极管，诸如S4349型的象限Si PIN光电二极管，其在紫外光谱范围至近红外光谱范围敏感。在使用光学传感器阵列的情况下，该阵列可以是裸芯片或可以是封装的阵列，诸如封装在TO-5金属封装中。另外地或可替代地，可以使用表面安装的装置，诸如可从TT Electronics plc,Fourth Floor,St Andrews House,West Street Woking Surrey,GU21 6EB,England获得的TT Electronics OPR5911。应当注意，也可以使用其它光学传感器。
此外，应当注意，除了精确使用一个象限光电二极管的选项之外，还可以使用两个或更多个象限光电二极管。因此，作为示例，如上所述，第一象限光电二极管可以用于距离测量，提供两个或更多个光学传感器。可以例如在与第一象限光电二极管的束路径分离的第二部分束路径中使用另一个象限光电二极管，以进行横向位置测量，诸如用于使用至少一个横向坐标x和/或y。作为示例，第二象限光电二极管可以相对于光轴位于轴上。
此外，应注意，除了使用一个或多个象限光电二极管的选项之外，一个或多个象限光电二极管或其它光电二极管阵列也可以由彼此接近布置或组装的分离的光电二极管代替或模仿，该光电二极管优选地以对称形状，诸如矩形矩阵(诸如2×2矩阵)。然而，其它布置是可行的。在此类布置或组件中，光电二极管可被布置或组装在壳体或底座中，诸如所有光电二极管在单个壳体或底座中，或包括光电二极管的组在一个壳体或底座中，或每个光电二极管在单独的壳体或底座中。此外，光电二极管也可以直接组装在电路板上。在此类布置或组件中，可以将光电二极管布置成使得光电二极管的有源区域之间的间隔具有小于一厘米，优选地小于一毫米，更优选地尽可能小的不同值。此外，为了避免可能使测量劣化的光学反射、扭曲等，有源区域之间的空间可以是空的，或填充有材料，优选填充有吸光材料，诸如黑色聚合物，诸如黑硅、黑色聚甲醛等，更优选光学吸收且电绝缘的材料，诸如黑色陶瓷或绝缘的黑色聚合物，诸如黑硅等。此外，还可以通过在光电二极管之间添加不同的构建块(诸如塑料隔离物)来实现光电二极管间隔的不同值。其它实施例是可行的。采用有源区域之间的最小距离，通过诸如在2×2矩形矩阵中类似设置布置的单个二极管代替象限光电二极管，可以进一步最小化光学检测器的成本。此外，来自象限二极管的两个或更多个二极管可以并联或串联连接以形成单个光敏区域。
每个光学传感器可以独立地是不透明的、透明的或半透明的。然而，为了简单起见，可以使用对于光束不透明的不透明传感器，因为这些不透明传感器通常广泛地可商购。
包括确定对象的至少一个纵坐标的上述操作由至少一个评估装置执行。因此，作为示例，诸如可以通过实现一个或多个查找表，以软件和/或硬件来实现上述关系中的一个或多个。因此，作为示例，评估装置可以包括一个或多个可编程装置，诸如一个或多个计算机、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或数字信号处理器(DSP)，它们被配置为执行上述评估，以便确定对象的至少一个纵坐标。然而，另外地或可替代地，评估装置也可以全部或部分地由硬件来体现。
检测器可以被配置用于评估单个光束或多个光束。在多个光束从对象传播到检测器的情况下，可以提供用于区分光束的部件。因此，光束可以具有不同的光谱特性，并且检测器可以包括用于区分不同光束的一个或多个波长选择元件。然后可以独立地评估每个光束。作为示例，波长选择元件可以是或可以包括一个或多个滤光器、一个或多个棱镜、一个或多个光栅、一个或多个二向色镜或其任意组合。此外，另外地或可替代地，为了区分两个或更多个光束，可以以特定的方式调制光束。因此，作为示例，可以对光束进行频率调制，并且可以对传感器信号进行解调，以便根据它们的解调频率来部分地区分源自不同光束的传感器信号。这些技术通常是高频电子领域的技术人员已知的。通常，评估装置可以被配置用于区分具有不同调制的不同光束。
如上概述，检测器可以进一步包括一个或多个附加元件，诸如一个或多个附加光学元件。此外，检测器可以完全或部分地集成到至少一个壳体中。
装备进一步可以包括至少一个信标(beacon)装置，该信标装置适于将至少一个光束朝向检测器引导，其中信标装置是可附接到对象、可被对象保持、以及可集成到对象中的至少一种。该至少一个信标装置可以是或可以包括至少一个有源信标装置，该有源信标装置包括一个或多个照射源，诸如一个或多个光源，如激光器、LED、灯泡等。作为示例，由照射源发射的光可以具有300至1000nm，特别是500至1000nm的波长。可替代地，如上概述，可以使用红外光谱范围，诸如在780nm至3.0μm的范围内。具体地，可以使用其中在700nm至1000nm的范围内具体可适用的硅光电二极管的近红外区域。如上概述，由一个或多个信标装置发射的光可以是未调制的或可以被调制的，以便区分两个或多个光束。另外地或可替代地，至少一个信标装置可以适于诸如通过包括一个或多个反射元件而将一个或多个光束朝向检测器反射。此外，该至少一个信标装置可以是或可以包括适于散射光束的一个或多个散射元件。其中，可以使用弹性或非弹性散射。在至少一个信标装置适于朝向检测器反射和/或散射主光束的情况下，该信标装置可以适于使光束的光谱特性不受影响，或者可替代地可以适于诸如通过修改光束的波长来改变光束的光谱特性。
在另一方面，本发明公开了一种用于通过使用根据本发明的装备来确定至少一个对象的位置的方法，诸如根据涉及如上面公开的或下面进一步详细公开的检测器的一个或多个实施例。另外，可以使用其它类型的装备。该方法包括以下方法步骤，其中该方法步骤可以以给定顺序执行或可以以不同顺序执行。此外，可以存在未列出的一个或多个附加方法步骤。此外，可以重复地执行一个、多于一个或甚至所有方法步骤。
该方法包括以下步骤：
i)提供至少一个测量头，该测量头包括：
-至少一个传递装置，其中，该传递装置具有响应于从对象传播到测量头的至少一个入射光束的至少一个焦距；
-至少两个光接收光纤，其中，至少一个光接收光纤和/或传递装置具有比率εr/k≥0.362(m·K)/W，其中k为热导率，εr为相对介电常数
ii)提供至少一个检测器，该检测器包括至少两个光学传感器，其中，每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中，每个光学传感器被设计为响应于已经穿过测量头的至少一个光接收光纤的光束对其相应的光敏区域的照射而生成至少一个传感器信号；
iii)利用已经穿过至少一个光接收光纤的至少一个光束来照射检测器的至少两个光学传感器的每个光敏区域，其中，从而每个光敏区域生成至少一个传感器信号；以及
iv)评估传感器信号，从而确定对象的至少一个纵坐标z，其中，评估包括得出传感器信号的组合信号Q。
具体地，评估第一传感器信号和第二传感器信号可以包括通过划分第一传感器信号和第二传感器信号，通过划分第一传感器信号和第二传感器信号的倍数、或通过划分第一传感器信号和第二传感器信号的线性组合来得出组合信号Q。此外，确定纵坐标可以包括评估组合信号Q。
对于细节、选项和定义，可以参考如上所述的检测器。因此，具体地，如上概述，该方法可以包括使用根据本发明(诸如根据以上给出的或以下进一步详细给出的一个或多个实施例)的检测器。
在本发明的另一方面，出于用途目的，提出了根据本发明(诸如根据上面给出的或下面进一步详细给出的一个或多个实施例)的装备的用途，该用途选自由如下组成的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；光学数据存储应用；安全性应用；监视应用；安全应用；人机界面应用；跟踪应用；摄影应用；成像应用或相机应用；工业传感应用；医疗应用；3D打印应用；用于生成至少一个空间的地图的地图绘制应用；车辆的归位或跟踪信标检测器；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用。
对于根据本申请的测量头和装备的进一步使用，参考WO 2018/091640A1，其全部内容通过引用包含于此。
总体上，在本发明的上下文中，以下实施例被认为是优选的：
实施例1：一种用于确定至少一个对象的位置的测量头，包括：
-至少一个传递装置，其中，该传递装置具有响应于从对象传播至测量头的至少一个入射光束的至少一个焦距；
-至少两个光接收光纤，其中，至少一个光接收光纤和/或传递装置具有比率εr/k≥0.362(m·K)/W，其中，k为热导率，εr为相对介电常数。
实施例2：根据前述实施例所述的测量头，其中，至少一个光接收光纤和/或传递装置具有比率εr/k≥0.743(m·K)/W，优选地，比率为εr/k≥1.133(m·K)/W。
实施例3：根据前述实施例中的任一项所述的测量头，其中，比率εr/k在0.362(m·K)/W≤εr/k≤1854(m·K)/W的范围内，其中，k为热导率，εr为相对介电常数。
实施例4：根据前述实施例所述的测量头，其中，比率εr/k在0.743(m·K)/W≤εr/k≤194(m·K)/W的范围内，优选地比率εr/k在1.133(m·K)/W≤εr/k≤88.7(m·K)/W的范围内。
实施例5：根据前述实施例中的任一项所述的测量头，其中，传递装置的比率νe/nD在9.05≤νe/nD≤77.3的范围内，其中，νe是阿贝数，nD是折射率，其中，阿贝数νe由
给出，其中，ni是不同波长的折射率，其中，nC是656nm的折射率，nD是589nm的折射率，以及nF是486nm的折射率。
实施例6：根据前述实施例所述的测量头，其中，比率νe/nD在13.9≤νe/nD≤44.7的范围内，更优选地在15.8≤νe/nD≤40.1的范围内。
实施例7：根据前述实施例中任一项所述的测量头，其中，每个光接收光纤包括至少一个包层和至少一个纤芯。
实施例8：根据前述实施例所述的测量头，其中，乘积αΔn在可见光和近红外波长范围内的至少一个波长处为αΔn≤110dB/km，优选地在从656nm、589nm或486nm中选择的至少一个波长处为αΔn≤110dB/km，其中，α是衰减系数，Δn是折射率对比度，其中，Δn＝(n1 2-n2 2)/(2n1 2)，其中。n1是最大纤芯折射率，n2是包层折射率。
实施例9：根据前述实施例所述的测量头，其中，乘积αΔn为αΔn≤23dB/km，优选地αΔn≤11.26dB/km。
实施例10：根据前述三个实施例中任一项所述的测量头，其中，乘积αΔn在可见光和近红外波长范围内的至少一个波长处在0.0004dB/km≤αΔn≤110dB/km的范围内，优选地在从656nm、589nm或486nm中选择的至少一个波长处在0.0004dB/km≤αΔn≤110dB/km的范围内，其中，α是衰减系数，Δn是折射率对比度，其中Δn＝(n1 2-n2 2)/(2n1 2)，其中，n1是最大纤芯折射率，n2是包层折射率。
实施例11：根据前述实施例所述的测量头，其中，乘积αΔn在0.002dB/km≤αΔn≤23dB/km的范围内，优选地在0.02dB/km≤αΔn≤11.26dB/km的范围内。
实施例12：根据前述三个实施例中的任一项所述的测量头，其中，传递装置具有孔径面积D1，并且至少一个光接收光纤具有横截面积为D2的光纤纤芯，其中，比率D1/D2在0.54≤D1/D2≤5087的范围内，优选地1.27≤D1/D2≤413，更优选地2.17≤D1/D2≤59.2。
实施例13：根据前述实施例中的任一项所述的测量头，其中，测量头包括至少一个间隔装置，其中，该间隔装置被配置为连接至少一个传递装置与至少一个光接收光纤。
实施例14：根据前述实施例所述的测量头，其中，间隔装置包括实心体积Vs和中空体积Vh，其中，实心体积与中空体积的比率Vs/Vh在0.013≤Vs/Vh≤547的范围内，优选地在0.047≤Vs/Vh≤87.6的范围内，更优选地在0.171≤Vs/Vh≤26.2的范围内。
实施例15：根据前述实施例中的任一项所述的测量头，其中，测量头还包括用于照射对象的照射源。
实施例16：根据前述实施例所述的测量头，其中，照射源的几何延伸G在1.5·10-7mm2·sr≤G≤314mm2·sr的范围内，优选在1·10-5mm2·sr≤G≤22mm2·sr的范围内，更优选在3·10-4mm2·sr≤G≤3.3mm2·sr的范围内。
实施例17：根据前述实施例所述的测量头，其中，照射源的几何延伸G由G＝A·Ω·n2来定义，其中A是表面的面积，A＝AOF＝π·r2 OF，Ω是光对射的投影立体角，n是介质的折射率，其中，对于具有半孔径角θ的旋转对称光学系统，几何延伸由G＝π·A·sin2(θ)n2给出，其中，半孔径角θ和/或发散角θmax很小，其中，半孔径角θ在0.01°≤θ≤42°的范围内；优选地，在0.1°≤θ≤21°的范围内；更优选在0.15°≤θ≤13°的范围内，和/或发散角θmax在0.01°≤θmax≤42°的范围内；优选在0.1°≤θmax≤21°的范围内；更优选在0.15°≤θmax≤13°的范围内，其中面积A小于10mm2，优选地小于3mm2，更优选地小于1mm2。
实施例18：根据前述两个实施例中任一项所述的测量头，其中，每个光接收光纤包括至少一个光纤包层和至少一个纤芯，其中，比率d1/BL在0.0011≤d1/BL≤513的范围内，其中d1是纤芯的直径，BL是基线。
实施例19：根据前述实施例所述的测量头，其中，比率d1/BL在0.0129≤d1/BL≤28的范围内，优选地在0.185≤d1/BL≤7.1的范围内。
实施例20：根据前述实施例中的任一项所述的测量头，其中，每个光接收光纤具有至少一个入射面，其中，相应的入射面的几何中心相对于传递装置的光轴垂直对准。
实施例21：根据前述实施例中任一项所述的测量头，其中，至少一个光接收光纤是具有成形和/或结构化的入射面和/或出射面的结构化光纤。
实施例22：根据前述实施例中的任一项所述的测量头，其中，传递装置具体地可以包括以下中的一个或多个：至少一个透镜，例如选自由至少一个聚焦可调透镜、至少一个非球面透镜、至少一个球面透镜、至少一个菲涅耳透镜组成的组中的至少一个透镜；至少一个衍射光学元件；至少一个凹面镜；至少一个束偏转元件，优选至少一个反射镜；至少一个分束元件，优选分束立方体或分束镜中的至少一个；至少一个多透镜系统；至少一个梯度折射率(GRIN)透镜。
实施例23：根据前述实施例中的任一项所述的测量头，其中，测量头包括至少一个致动器，该至少一个致动器被配置为使测量头移动扫描关注区域。
实施例24：根据前述实施例所述的测量头，其中，致动器包括至少一个机电致动器和/或至少一个压电致动器，其中，压电致动器包括由以下组成的组中选择的至少一个致动器：至少一个压电陶瓷致动器；至少一个压电致动器。
实施例25：根据前述两个实施例中的任一项所述的测量头，其中，致动器被配置为使测量头的光学照射光纤和/或测量头移动。
实施例26：根据前述实施例所述的测量头，其中，致动器适于以线性扫描和/或径向扫描和/或螺旋扫描移动光学照射光纤和/或测量头中的一个或两者。
实施例27：一种装备，包括至少一个根据前述实施例中的任一项所述的测量头和用于确定至少一个对象的位置的检测器，该检测器包括：
-至少两个光学传感器，其中，每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中，每个光学传感器被设计为响应于已经穿过测量头的至少一个光接收光纤的光束对其相应的光敏区域的照射而生成至少一个传感器信号；
-至少一个评估装置，其被配置用于通过评估来自传感器信号的组合信号Q来确定对象的至少一个纵坐标z。
实施例28：根据前述实施例所述的装备，其中，评估装置被配置为通过以下中的一个或多个来得出组合信号Q：划分传感器信号，划分传感器信号的倍数，划分传感器信号的线性组合。
实施例29：根据前述实施例所述的装备，其中，评估装置被配置为使用组合信号Q与纵坐标之间的至少一个预定的关系来确定纵坐标。
实施例30：根据前述实施例中的任一项所述的装备，其中，评估装置被配置为通过下式来得出组合信号Q
其中，x和y是横坐标，A1和A2是束轮廓在光学传感器(113)的传感器位置处的面积，并且E(x，y，zo)表示在物距zo处给出的束轮廓。
实施例31：根据前述涉及装备的实施例中任一项所述的装备，其中，每个传感器信号包括光束的束轮廓的至少一个区域的至少一个信息，其中，束轮廓选自包括以下项的组：梯形束轮廓；三角形束轮廓；锥形束轮廓和高斯束轮廓的线性组合。
实施例32：根据前述实施例所述的装备，其中，光敏区域被布置为使得第一传感器信号包括束轮廓的第一区域的信息，并且第二传感器信号包括束轮廓的第二区域的信息，其中，束轮廓的第一区域和束轮廓的第二区域是相邻区域或重叠区域中的一个或二者，其中，评估装置被配置为确定束轮廓的第一区域和束轮廓的第二区域，其中，束轮廓的第一区域基本上包括束轮廓的边缘信息，并且束轮廓的第二区域基本上包括束轮廓的中心信息，其中，边缘信息包括与束轮廓的第一区域中的光子数量有关的信息，并且中心信息包括与束轮廓的第二区域中的光子数量有关的信息，其中，评估装置被配置为通过以下的一项或多项来得出组合信号Q：划分边缘信息和中心信息，划分边缘信息和中心信息的倍数，划分边缘信息和中心信息的线性组合。
实施例33：根据前述涉及装备的实施例中任一项所述的装备，其中，光学传感器是双单元二极管或四象限二极管的部分二极管和/或包括至少一个CMOS传感器。
实施例34：一种通过使用前述涉及装备的实施例中的任一项所述的装备来确定至少一个对象的位置的方法，该方法包括以下步骤：
i)提供至少一个测量头，该测量头包括：
-至少一个传递装置，其中，该传递装置具有响应于从对象传播到测量头的至少一个入射光束的至少一个焦距；
-至少两个光接收光纤，其中，至少一个光接收光纤和/或传递装置具有比率εr/k≥0.362(m·K)/W，其中，k为热导率，以及εr为相对介电常数；
ii)提供至少一个检测器，该检测器包括至少两个光学传感器，其中，每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中，每个光学传感器被设计为响应于已经穿过测量头的至少一个光接收光纤的光束对其相应的光敏区域的照射而生成至少一个传感器信号；
iii)利用已经穿过至少一个光接收光纤的至少一个光束照射检测器的至少两个光学传感器的每个光敏区域，其中因此，每个光敏区域生成至少一个传感器信号；以及
iv)评估传感器信号，从而确定对象的至少一个纵坐标z，其中，评估包括得出传感器信号的组合信号Q。
实施例35：根据涉及测量头的前述实施例中任一项所述的测量头的用途，为了使用的目的，该用途选自由以下组成的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；光学数据存储应用；安全性应用；监视应用；安全应用；人机界面应用；物流应用；内窥镜应用；医疗应用；跟踪应用；摄影应用；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；3D打印应用；增强现实应用；制造应用；与光学数据存储和读出相结合的用途。
附图说明
通过结合从属权利要求的以下优选示例性实施例的描述，本发明的其它可选细节和特征是显而易见的。在该上下文中，可以以隔离的方式或与其它特征组合地实现特定特征。本发明不限于示例性实施例。在附图中示意性地示出了示例性实施例。在各个附图中，相同的附图标记指代相同的元件或具有相同功能的元件，或者关于其功能彼此对应的元件。
具体地，在附图中：
图1A至1C示出了根据本发明的测量头的实施例；
图2示出了根据本发明的装备的实施例；
图3示出了测量头的光纤布置的横截面；
图4A至4MM以俯视图示出了测量头的实施例；
图5A至5MM以俯视图示出了测量头的光纤布置和透镜布置的实施例；
图6A至6D示出了测量头中的光纤布置和透镜布置的实施例的侧视图；
图7A至7F示出了在光纤端部的透镜布置；
图8A至8E示出了测量头的另一实施例；
图9示出了测量头的另一实施例；
图10示出了测量头的另一实施例；以及
图11示出了光接收光纤的实施例。
具体实施方式
在图1A至1C中，示出了用于确定至少一个对象112的位置的测量头110的示例性实施例的示意图。测量头110包括至少一个传递装置114。传递装置114具有响应于从对象112传播到测量头110的至少一个入射光束的至少一个焦距。测量头110包括至少两个光接收光纤116。
光接收光纤116可以具有特定的机械和光学特性，以确保在宽范围的环境中距离测量的稳定性。光接收光纤116的机械特性可以相同，或者光接收光纤116的机械特性可以不同。不希望受到该理论的束缚，光接收光纤116的光支撑功能依赖于折射率与某些能量传输特性的关系。进一步的某些机械参数可能是以稳定的方式保持光接收光纤116的所有功能的先决条件。因此，某些机械参数可用作确保自身稳定测量的先决条件。至少一个光接收光纤和/或传递装置具有比率εr/k≥0.362(m·K)/W。优选地，至少一个光接收光纤和/或传递装置具有比率εr/k≥0.743(m·K)/W，优选地，比率是εr/k≥1.133(m·K)/W。至少一个光接收光纤116和/或传递装置114具有在范围0.362(m·K)/W≤εr/k≤1854(m·K)/W内的比率εr/k，其中k是热导率，并且εr是相对介电常数。相对介电常数也称为介电常数。优选地，比率εr/k在0.743(m·K)/W≤εr/k≤194(m·K)/W范围内。更优选地，比率εr/k在1.133(m·K)/W≤εr/k≤88.7(m·K)/W范围内。至少一个光接收光纤116和/或传递装置114可以具有在1.02≤εr≤18.5范围内，优选在1.02≤εr≤14.5范围内，更优选在1.02≤εr≤8.7范围内的相对介电常数，其中相对介电常数在20℃和1kHz下测量。光接收光纤116和/或传递装置114可具有k≤24(m·K)/W，优选地k≤17(m·K)/W，更优选地k≤14(m·K)/W的热导率。光接收光纤116和/或传递装置114可以具有k≥0.003(m·K)/W，优选地k≤0.007(m·K)/W，更优选地k≤0.014(m·K)/W的热导率。可以在0℃和<1％的相对湿度下测量热导率。
传递装置114可以具有在范围9.05≤νe/nD≤77.3内的比率νe/nD，其中νe是阿贝数，并且nD是折射率。阿贝数νe由
给出，其中ni是不同波长的折射率，其中nC是656nm的折射率，nD是589nm的折射率，并且nF是486nm的折射率，如在室温下测量的，参见例如https://en.wikipedia.org/wiki/Abbe_number。优选地，比率νe/nD在13.9≤νe/nD≤44.7的范围内，更优选地在15.8≤νe/nD≤40.1的范围内。
每个光接收光纤116可包括至少一个包层168和至少一个纤芯166。在可见和近红外波长范围内的至少一个波长处，优选地在选自656nm、589nm或486nm中的至少一个波长处，乘积αΔn可以在范围0.0004dB/km≤αΔn≤110dB/km内，其中，α是衰减系数，并且Δn是折射率对比度，其中Δn＝(n1 2-n2 2)/(2n1 2)，其中，n1是最大纤芯折射率，并且n2是包层折射率。优选地乘积αΔn在范围0.002dB/km≤αΔn≤23dB/km内，更优选地在范围0.02dB/km≤αΔn≤11.26dB/km内。折射率对比度Δn可以在范围0.0015≤Δn≤0.285内，优选在范围0.002≤Δn≤0.2750内，更优选地在范围0.003≤Δn≤0.25内。光接收光纤116的衰减系数可以在0.2dB/km≤α≤420dB/km的范围内，优选地在范围0.25dB/km≤α≤320dB/km内。传递装置114可以具有孔径面积D1，并且至少一个光接收光纤可以具有横截面面积为D2的纤芯166，其中，比率D1/D2在范围0.54≤D1/D2≤5087内，优选地为1.27≤D1/D2≤413，更优选地为2.17≤D1/D2≤59.2。至少一个光接收光纤的纤芯166的直径dcore可以在范围2.5μm≤dcore≤10000μm内，优选地在范围7μm≤dcore≤3000μm内，更优选地在范围10μm≤dcore≤500μm内。
光接收光纤116和/或传递装置114可以具有例如在室温下通过使用超声测试测量的小于或等于188GPa的杨氏模量，也表示为弹性模量。优选地，光接收光纤116和/或传递装置114可以具有小于或等于167GPa的杨氏模量，更优选地在0.0001GPa至97GPa的范围内。光接收光纤116和/或传递装置114可具有大于或等于0.0001GPa，优选地大于或等于0.007GPa，更优选地大于或等于0.053GPa的杨氏模量。
每个光接收光纤116可以具有至少一个入射面118。相应的入射面118的几何中心可以相对于传递装置114的光轴120垂直地对准。至少一个光接收光纤116可以具有朝向对象112取向的入射面118。光接收光纤116可以沿着从对象112传播到测量头1220的入射光束122的传播方向布置在传递装置114后面。光接收光纤116和传递装置114可以布置成使得光束122在入射在光接收光纤116上之前穿过传递装置114。
如图1A和图1B所示，测量头110可以包括至少一个间隔装置124。间隔装置123可以被配置为将至少一个传递装置114与至少一个光接收光纤116进行连接。图1A示出了一个实施例，其中测量头110包括一个传递装置114(诸如，透镜)和两个光接收光纤116。间隔装置可以被配置为将传递装置114附接到两个光接收光纤116。图1B示出了一个实施例，其中测量头110包括两个传递装置114(诸如，两个透镜)和两个光接收光纤116。间隔装置124可以被配置为将每个传递装置114与一个光接收光纤116进行连接。间隔装置124可以包括实心体积Vs和中空体积Vh。实心体积可以由组成间隔装置124的实心材料的体积来定义。间隔装置的凸壳(hull)体积可以由间隔装置的实心体积中最小的凸壳的体积来定义。间隔装置的中空体积可以被定义为间隔装置的凸壳体积减去间隔装置的实心体积。例如，空体积可以由实心材料的内边缘来定义。实心体积与中空体积的比率Vs/Vh可以在0.013≤Vs/Vh≤547的范围内，优选在0.047≤Vs/Vh≤87.6的范围内，更优选在0.171≤Vs/Vh≤26.2的范围内。
在图1C的实施例中，传递装置114可以包括至少一个梯度折射率(GRIN)透镜114。传递装置114和光接收光纤116可以被构造为一体。可以例如通过聚合物或胶水等将光接收光纤116附接到传递装置114，以减少在具有较大折射率差异的界面处的反射。
光接收光纤116可以布置为使得光束122在传递装置114与传递装置114的焦点之间撞击到光接收光纤116上。例如，在平行于光轴120的方向上，在传递装置114与光束122撞击到光接收光纤116上的位置之间的距离可以是焦距的至少20％，更优选地焦距的至少50％，最优选地焦距的至少80％。例如，在平行于光轴120的方向上，在接收光束122的至少一个光接收光纤116的入射面118与传递装置114之间的距离可以是焦距的至少20％，更优选地焦距的至少50％，最优选地焦距的至少80％。
在图2中，示出了装备126的示例性实施例的示意图，装备126包括用于确定至少一个对象112的位置的测量头110和检测器128。在该实施例中，测量头110包括传递装置114和两个光接收光纤116。对于测量头110的进一步描述，参考图1A至图1C的描述。另外，测量头110可以包括用于照射对象112的至少一个照射源130。作为示例，照射源130可以被配置为生成用于照射对象112的照射光束。具体地，照射源130可以包括至少一个光源132，诸如至少一个激光器和/或激光源。可以采用各种类型的激光器，诸如半导体激光器。另外地或可替代地，可以使用非激光光源，诸如LED和/或灯泡。照射源130可以包括人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源，例如，至少一个发光二极管，特别是有机和/或无机发光二极管。作为示例，由照射源130发射的光可以具有300至1000nm，特别是500至1000nm的波长。另外地或可替代地，可以使用红外光谱范围内的光，诸如在780nm至3.0μm的范围内。具体地，可以使用在近红外区域的其中硅光电二极管可具体适用于700nm至1000nm的范围内的部分中的光。此外，照射源130可以被配置用于发射调制的或非调制的光。在使用多个照射源130的情况下，不同的照射源可以具有不同的调制频率，随后可以将其用于区分光束。照射源130可以包括至少一个光学照射光纤134，该光学照射光纤134适于透射由光源132生成的光束136，使得其照射对象112。光束136可以在光学照射光纤134的出射面138处离开光学照射光纤134。
在图2中，针对两个不同的对象距离描绘了对象112。检测器128包括至少两个光学传感器140，例如第一光学传感器142和第二光学传感器144，每个具有至少一个感光区域146。
响应于光束122的照射，第一光学传感器142可以生成第一传感器信号s1，而第二光学传感器144可以生成第二传感器信号s2。优选地，光学传感器140是线性光学传感器。传感器信号s1和s2被提供给检测器128的评估装置148。评估装置148被实施为根据传感器信号得出组合信号Q，具体地通过评估商信号。根据通过划分传感器信号s1和s2、或划分其倍数、或划分其线性组合而得出的组合信号Q，可以用于得出关于对象112的纵坐标z的至少一项信息。评估装置148可以具有至少一个用于形成组合信号Q的除法器(divider)150，以及例如至少一个位置评估装置152，用于根据组合信号Q得出至少一个纵坐标z。应当注意的是，评估装置148可以全部或部分地在硬件和/或软件中实施。因此，作为示例，部件150、152中的一个或多个可以由适当的软件部件来实施。
照射源130的几何延伸G可以在1.5·10-7mm2·sr≤G≤314mm2·sr的范围内，优选在1·10-5mm2·sr≤G≤22mm2·sr的范围内，更优选在3·10-4mm2·sr≤G≤3.3mm2·sr的范围内。照射源130的几何延伸G可以由下式定义：
G＝A·Ω·n2，
其中，A是表面的面积，该表面可以是主动(active)发射表面、光阀、光学孔径、或具有AOF＝π·r2 OF的光纤纤芯面积，以及Ω是光对射的投影立体角，并且n是介质的折射率。对于具有半孔径角θ的旋转对称光学系统，几何延伸由下式给出：
G＝π·A·sin2(θ)n2。
对于光接收光纤，发散角通过θmax＝arcsin(NA/n)获得，其中，NA是光接收光纤的最大数值孔径。
半孔径角θ和/或发散角θmax可以很小。特别地，半孔径角θ可以在0.01°≤θ≤42°的范围内；优选在0.1°≤θ≤21°的范围内；更优选在0.15°≤θ≤13°的范围内，和/或发散角θmax在0.01°≤θmax≤42°的范围内；优选在0.1°≤θmax≤21°的范围内；更优选在0.15°≤θmax≤13°的范围内。面积A可以较小。特别地，面积A可以小于10mm2，优选地小于3mm2，更优选地小于1mm2。
测量头110可以包括小的基线。每个光接收光纤116包括至少一个光纤包层168和至少一个纤芯166。比率d1/BL可以在0.0011≤d1/BL≤513的范围内，其中d1是纤芯166的直径，BL是基线。比率d1/BL优选在0.0129≤d1/BL≤28的范围内，更优选在0.185≤d1/BL≤7.1的范围内。基线可以具有大于0的延伸。基线可以在10μm≤BL≤127000μm的范围内，优选在100μm≤BL≤76200μm的范围内，更优选在500μm≤BL≤25400μm的范围内。
测量头110可以包括至少两个或更多个光纤。光接收光纤116可以是至少一个多叉式光接收光纤，特别是至少一个分叉光接收光纤。在图3的剖视图中，示出了示例性实施例，其中，测量头110可以包括四个光纤。特别地，光接收光纤可以包括光学照射光纤134和两个光接收光纤116。如图3中示意性所示，光接收光纤116可以在测量头110的入射端154处彼此靠近布置，并且可以在测量头110的出射端156处分为以一定距离隔开的腿。光接收光纤116可以被设计为具有相同性质的光纤或者可以是不同类型的光纤。测量头110可以包括多于三个的光纤，例如如图3所示的四个光纤，其中第四光纤158可以是另外的光纤116。
图4A至图4MM以俯视图示出了测量头110的实施例。测量头110可以包括至少一个间隔装置124，例如至少一个金属壳体和/或塑料壳体。每个测量头110可以包括多个光纤，具体地，至少一个光学照射光纤134和/或至少一个光接收光纤116中的多个。具体地，图4A、图4B、图4F、图4G、图4H、图4L、图4R、图4M、图4N、图4R、图4S、图4X示出了具有一个光学照射光纤134和两个光接收光纤116的测量头110的实施例，其中的两个光接收光纤116具体地是适于向第一光学传感器142提供光束的第一光接收光纤160和适于向第二光学传感器144提供光束122的第二光接收光纤162。测量头110可以包括至少一个径向布置或径向对称的设计。例如，从由以下构成的组中选择的至少两个元件：第一光接收光纤160；第二光接收光纤162；或者光学照射光纤134可以同心布置并且具有和/或共享共同的中心轴。例如，如图4B、图4H和图4N所示，第一光接收光纤160、第二光接收光纤162和光学照射光纤134可以同心布置并且具有和/或共享共同的中心轴。径向布置或径向对称设计的其他实施例是可能的。例如，如图4GG、图4KK和图4LL所示，多个从由以下构成的组中选择的至少一个元件：第一光接收光纤160；第二光接收光纤162；或者光学照射光纤134可以径向布置在从由以下构成的组中选择的至少一个另外的元件周围：第一光接收光纤160；第二光接收光纤162；或者光学照射光纤134。径向布置或径向对称的设计可以允许增强测量值的鲁棒性，特别是在对象的被测点处强烈的黑白对比度下或在用于凹表面或凸表面的测量。图4C、图4D、图4E、图4I、图4J、图4K、图4O、图4P、图4Q、图4T、图4U、图4V、图4W、图4Y、图4Z、和图4AA至图4MM示出了测量头110内的不同数量的光学照射光纤134、第一光接收光纤160和第二光接收光纤162的另外可能的布置。测量头110内的光纤的其他布置是可以想到的。
测量头110包括一个或多个传递装置114，特别是准直透镜。图5A至图5MM以俯视图示出了测量头110中的透镜布置的实施例。图5A至图5MM的测量头110中的光纤的布置对应于图4A至图4MM所示的布置，其中图5A和图5A1、图5C1和图5C2分别示出了图4A和图4C的光纤布置的两个实施例。为了清楚起见，省略了相应的光纤的附图标记，从而参考图4A至图4MM。图5A、图5AA、图5BB、图5C2、图5E、图5EE、图5H、图5HH、图5JJ、图5K、图5M、图5MM、图5O、图5R、图5V、图5Y、图5Z所示的测量头110包括布置在所有光纤前面的传递装置114。图5A1、图5C1、图5DD、图5F、图5FF、图5G、图5I、图5KK、图5L、图5P、图5U、图5X示出了在光纤前面的包括两个或更多个传递装置114的测量头110。图5B、图5D、图5CC、图5GG、图5II、图5J、图5N、图5LL、图5S、图5T、图5W、图5Q示出了针对具有相同功能的光纤的包括至少一个单独的透镜114的测量头110。例如，在图5B、图5CC、图5D、图5II、图5J、图5LL、图5T和图5Q中，测量头110包括覆盖所有光纤的传递装置114和另外仅覆盖光学照射光纤134的单独的透镜114。例如，在图5GG中，测量头110包括两个传递装置114。第一传递装置114可以覆盖光学照射光纤134和多个第一光接收光纤160，这些第一光接收光纤160沿径向围绕第一光学照射光纤134布置，并且第二传递装置114可以覆盖光学照射光纤134和多个第二光接收光纤162，这些第二光接收光纤162沿径向围绕第二光学照射光纤134布置。此外，在图5GG中，示出了两个单独的传递装置114，它们仅仅并且另外覆盖照射光纤134。例如，图5N示出了一个实施例，其中第一传递装置114可以覆盖所有光纤，第二单独传递装置114可以覆盖第一光接收光纤160和第二光接收光纤162，并且第三单独传递装置114可以仅覆盖第一光接收光纤160。例如，图5S示出了具有三个传递装置114的实施例：第一传递装置114仅覆盖第二光接收光纤162，第二传递装置114覆盖第一光接收光纤160和光学照射光纤134两者，并且第三传递装置114仅覆盖第一光接收光纤160。例如，图5W示出了包括两个传递装置114的测量头110；覆盖所有光纤的第一传递装置114和覆盖第一光接收光纤160和第二光接收光纤162的至少一个单独的透镜114。第一测量光纤和/或第二测量光纤和/或照射光纤的光路和/或两个或更多个传递装置的光学路径可以通过机械手段(诸如间隔装置的部分和/或完全或部分不透明的机械壁或包层等)完全或部分地在光学上分开，从而避免内部反射。
图6A至图6D示出了测量头110中的光纤和透镜布置的实施例的侧视图。图6A对应于图4FF和5FF中描绘的光纤和透镜布置。测量头110可以包括用于光学照射光纤134和光接收光纤116(即，至少一个第一光接收光纤160和至少一个第二光接收光纤162)的单独的传递装置。测量头110可以包括一个光学照射光纤134。测量头110可以包括一个第二光接收光纤162，特别是与光学照射光纤134偏离的一个第二光接收光纤162，该第二光接收光纤162由六个第一光接收光纤160围绕，该六个第一光接收光纤160围绕第二光接收光纤162径向地布置。测量头110可以包括第一传递装置114和第二传递装置114，第一传递装置114可以布置在光学照射光纤134的前面，第二传递装置114可以覆盖第一光接收光纤160和第二光接收光纤162。
图6B至图6D示出了测量头110的实施例，该测量头110包括一个光学照射光纤134、六个第一光接收光纤160和六个第二光接收光纤162。在图6B中示出了一种布置，其中光学照射光纤134布置在由六个第一光接收光纤160径向围绕的中心。第一光接收光纤160可以由六个第二光接收光纤162径向围绕。测量头110可以包括用于光学照射光纤134和接收光纤的一个传递装置114。内部反射可能会在传递装置上生成，这可能会产生对于接收光纤的信号偏移。图6B示出了没有基线的径向布置的实施例。在图6C中，示出了类似的光纤布置，但是测量头110可以包括用于光学照射光纤134和接收光纤的单独的传递装置114。在该实施例中，光学照射光纤134可以被引导至传递装置114，使得可以防止内部反射。该实施例示出了没有基线的径向布置。图6D示出了光纤布置，其中光学照射光纤134被布置成从布置的中心偏移。在该实施例中，光学照射光纤134可以被引导至传递装置114，从而可以防止内部反射。
图7A至图7F示出了在光纤端部处的不同的透镜布置。如上所述，至少一个传递装置114可以布置在光纤的端部。传递装置114可以直接附接到一个光纤，或者可以附接到光纤束。可替代地，可以使用至少一个间隔装置124将传递装置114附接到光纤或光纤束。图7A示出了光纤或光纤束。图7B示出了附接有至少一个凹透镜的光纤或光纤束。图7C示出了附接有至少一个凸透镜的光纤或光纤束。图7D示出了附接有至少一个球形透镜的光纤或光纤束。图7E示出了附接有至少一个圆锥形透镜或至少一个尖端形透镜的光纤或光纤束。图7F示出了附接有至少一个棱镜形透镜(特别是非旋转对称透镜)的光纤或光纤束。
图8A至图8E示出了测量头110的另一实施例。图8A中的透镜和光纤布置对应于图6A中所示的透镜和光纤布置。在图8A中，另外，测量头110包括间隔装置124，该间隔装置124适于将传递装置114附接至光接收光纤116。第一测量光纤160和/或第二测量光纤162和/或照射光纤134的光路和/或两个或更多个的传递装置114的光学路径可以通过机械手段(诸如完全或部分不透明的机械壁或包层等)完全或部分地在光学上分开，以避免内部反射。通过机械手段的这种光学分开可以是间隔装置124的一部分。在图8B中，示出了包括三个光纤的布置。照射光纤134可以独立地且平行于光接收光纤116布置。光接收光纤116可以布置在一个组合的接收光纤入射端中。第一传递装置114可以布置在光接收光纤116的组合的接收光纤入射端的前面，第二传递装置114可以布置在照射光纤134的出射端的前面。可以将组合的接收光学入射端分成第一测量光纤160和第二测量光纤162。例如，在剖面图中，第一测量光纤160和第二测量光纤可在组合接收光纤入射端内布置成由水平边界隔开的半圆。图8C示出了类似的布置，但是在图8C的实施例中，第一测量光纤160和第二测量光纤可以在组合接收光纤入射端内布置成由垂直边界隔开的半圆。图8D示出了一种布置，其中第一测量光纤160和第二测量光纤162以及照射光纤134各自被设计为单独的光纤。第一传递装置114可以布置在第一测量光纤160的入射端的前面，第二传递装置114可以布置在第二测量光纤162的入射端的前面，并且第三传递装置114可以布置在照射光纤134的出射端的前面。光接收光纤116的入射端和照射光纤134的出射端可以布置在同一平面内，例如平面平行。传递装置114可以被布置成平面平行，但是位于与光接收光纤116的入射端和照射光纤134的出射端的平面不同的平面中，使得与光接收光纤116的入射端和照射光纤134的出射端的平面分隔开。光接收光纤116的入射端和照射光纤134的出射端的平面与传递装置114的平面可以是平行的平面。照射光纤134的出射端的中心和光接收光纤116的入射端的中心可以在第一平面与第二平面的相交处，其中的第一平面是光接收光纤116的入口面与照射光纤134的出射端的平面，第二平面与第一平面正交并且包含连接照射光纤134的出射端和光接收光纤116的入射端的中心的线。在图8E中，如图8D所示，第一测量光纤160和第二测量光纤162以及照射光纤134被设计为单独的光纤。在该实施例中，第一传递装置114可以布置在光接收光纤116的入射端的前面，并且第二传递装置114可以布置在照射光纤134的出射端的前面。如图8D所示，光接收光纤116的入射端和照射光纤134的出射端可以布置在同一平面。第一传递装置114和/或第二传递装置114可以不平行地布置，诸如相对于光接收光纤116的入射端和照射光纤134的出射端的平面成一定角度。
图9示出了用于确定场景的深度分布的测量头110的另一实施例。在图9中示出了一个实施例，其中测量头110包括一个第二光接收光纤162和布置在第二光接收光纤162周围的六个第一光接收光纤160。具体地，每个光接收光纤116可以具有至少两个端部，一个远端(也称为出射端)和至少一个近端(也称为接收端)。近端可以被布置在测量头110内和/或附接到测量头110。相应的近端可以被适于为将光束122耦合到相应的光接收光纤116中。远端可以被布置为更靠近光学传感器140，并且可以被布置为使得从近端通过光接收光纤116行进到远端的光束在远端离开光接收光纤116并照射相应的光传感器140。
测量头110还可以包括至少一个传递装置114。传递装置114可以布置在光接收光纤116的前面。传递装置114可以适于将光束122聚焦在近端上。例如，传递装置114可以包括从由以下组成的组中选择的至少一个元件：至少一个凹透镜；至少一个凸透镜；至少一个球面透镜；至少一个尖端形透镜；至少一个棱镜状透镜，尤其是非旋转对称的透镜。另外，测量头110可包括至少一个间隔装置124，该间隔装置适于将传递装置114附接到光接收光纤116。第一测量光纤160和第二测量光纤162的光路可以通过诸如完全或部分不透明的机械壁或包层等的机械手段全部或部分地在光学上分开，以避免内部反射。通过机械手段进行的光学分开可以是间隔装置124的一部分。
测量头110可以包括至少一个光学照射光纤134。光学照射光纤134可以包括至少一个第一端和至少一个第二端，其中的第一端适于接收至少一个光束，并且该至少一个光束从该第二端离开光学照射光纤134以照射对象112。光学照射光纤134的至少第二端可以布置在测量头110内和/或可以附接到测量头110。光学照射光纤134可以布置为平行于光接收光纤116的扩展方向，例如，与光接收光纤116成束。检测器可以包括至少一个另外的传递装置110，其可以布置在光学照射光纤134的前面。
测量头110可以包括至少一个致动器164，其被配置为移动测量头110以扫描关注区域。具体地，致动器164可以附接和/或耦接和/或连接到光接收光纤116和/或光学照射光纤134，并且可以适于生成使得光接收光纤116和/或光学照射光纤134移动(特别是振荡)的力。因此，通过驱动光接收光纤116和/或光学照射光纤134，测量头110发生移动。致动器164可适于生成与光接收光纤116和/或光学照射光纤134的自然谐振频率的谐波相对应的力。致动器164可包括至少一个机电致动器和/或至少一个压电致动器。压电致动器可包括从由以下组成的组中选择的至少一种致动器：至少一种压电陶瓷致动器；至少一个压电致动器。致动器164可以被配置为使得测量头110(特别是光学照射光纤134和/或光接收光纤116)振荡。致动器164可以适于以线性扫描和/或径向扫描和/或螺旋扫描来移动测量头110。在图9中，示出了测量头110的示例性运动。例如，致动器164可以适于在光接收光纤116上生成力，使得测量头110向上和向下移动。例如，致动器164可以被配置为在光接收光纤116上生成力，使得测量头110在具有预定半径的轨道上运动。半径可以是可调的。例如，致动器164可适于生成力，使得测量头110以具有交替地减小或增大的半径的螺旋形运动。
图10示出了测量头110的另一实施例。图10示出了测量头110的正视图。在该实施例中，测量头110可以包括径向围绕光学照射光纤134布置的多个第一测量光纤160和多个第二测量光纤162。光学照射光纤134可以通过致动器164移动。光学照射光纤134可适于相对于第一测量光纤160和第二测量光纤162执行螺旋运动和/或圆周运动，因此可以进行螺旋或圆形扫描。评估装置158可适于校准光学照射光纤134的位置并根据取决于光学照射光纤134的位置的组合信号Q来评估距离。测量头110可包括至少一个另外的传递装置114，其可以被布置在光接收光纤116的前面。
图11示出了光接收光纤116的实施例的高度示意图。每个光接收光纤116可以包括至少一个光纤纤芯166，该至少一个光纤纤芯166由至少一个光纤包层168包围。光纤包层168可以具有比光纤纤芯166低的折射率。光纤包层168也可以是双包层或多包层。光纤包层168可以被缓冲层170和外部护套172包围。光纤包层168可以由缓冲层170覆盖，该缓冲层170适于保护光接收光纤116免受损坏和潮湿。缓冲层170可以包括至少一种UV固化的氨基甲酸酯丙烯酸酯复合物和/或至少一种聚酰亚胺材料。
为了评估测量头110的测量稳定性，在实验设置中，将每25kV的20mm的火花隙(spark gap)放置在测量头110的每一侧，距测量头110的距离为20mm。在测量头110的每一侧交替地点火火花。在长度为200mm的包括测量头110和火花隙的光接收光纤116中，将其放置在气候室中，并以20K的步长加热至最高温度Tmax。将具有50％反射率的目标放置在50mm的距离处。实验是针对不同材料的光纤和传递装置进行的。例如，对二氧化硅、丙烯酸光纤和蓝宝石光纤进行了测试。传递装置的透镜材料是钻石、蓝宝石、浮法玻璃CaF2、特氟龙、丙烯或二氧化硅。测量误差Δz被确定为10,000次测量的标准偏差。
下表中的结果清楚地表明，与较低的比率相比，当εr/k>0.362(m·K)/W时，测量误差Δz较低。
| 光纤材料 | 透镜材料 | T<sub>max</sub>单位℃ | Δz单位mm | ε<sub>r</sub>/k单位(m·K)/W |
| 二氧化硅 | 钻石 | 180 | 3.3 | 0.006(透镜) |
| 二氧化硅 | 蓝宝石 | 180 | 2.9 | 0.25(透镜) |
| 二氧化硅 | 浮法玻璃 | 180 | 0.8 | 4(透镜) |
| 二氧化硅 | CaF<sub>2</sub> | 180 | 3.7 | 0.15(透镜) |
| 二氧化硅 | 特氟龙 | 180 | 1.3 | 8.4(透镜) |
| 二氧化硅 | 丙烯酸 | 180 | 1.2 | 13.5(透镜) |
| 丙烯酸 | 丙烯酸 | 180 | 1.4 | 13.5(两者) |
| 蓝宝石 | 蓝宝石 | 180 | 3.0 | 0.25(光纤) |
| 蓝宝石 | 二氧化硅 | 180 | 2.5 | 0.25(光纤) |
附图标记列表
110 测量头
112 对象
114 传递装置
116 光接收光纤
118 入射面
120 光轴
122 光束
124 间隔装置
126 装备
128 检测器
130 照射源
132 光源
134 光学照射光纤
136 光束
138 出射面
140 光学传感器
142 第一光学传感器
144 第二光学传感器
146 光敏区域
148 评估装置
150 除法器
152 位置评估装置
154 入射端
156 出射端
158 第四光纤
160 第一光接收光纤
162 第二光接收光纤
164 致动器
166 纤芯
168 包层
170 缓冲层
172 外部护套
Claims (20)
1.一种用于确定至少一个对象(112)的位置的测量头(110)，包括：
-至少一个传递装置(114)，其中，所述传递装置(114)具有响应于从所述对象(112)传播到所述测量头(110)的至少一个入射光束(122)的至少一个焦距；
-至少两个光接收光纤(116)，其中，至少一个所述光接收光纤(116)和/或所述传递装置(114)具有比率εr/k≥0.362(m·K)/W，其中，k是热导率，以及εr是相对介电常数。
2.根据前述权利要求所述的测量头(110)，其中，至少一个所述光接收光纤(116)和/或所述传递装置(114)具有比率εr/k≥0.743(m·K)/W，优选地所述比率εr/k≥1.133(m·K)/W。
3.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，所述比率εr/k在范围0.362(m·K)/W≤εr/k≤1854(m·K)/W内，优选地所述比率εr/k在范围0.743(m·K)/W≤εr/k≤194(m·K)/W内，更优选所述比率εr/k在范围1.133(m·K)/W≤εr/k≤88.7(m·K)/W内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，所述传递装置(114)具有在范围9.05≤νe/nD≤77.3内的比率νe/nD，其中，νe是阿贝数，并且nD是折射率，其中，所述阿贝数νe由
给出，其中，ni是不同波长的折射率，其中，nC是656nm的折射率，nD是589nm的折射率，nF是486nm的折射率，其中，所述比率优选地在范围13.9≤νe/nD≤44.7内，所述比率νe/nD更优选在范围15.8≤νe/nD≤40.1内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，在可见和近红外波长范围内的至少一个波长处，优选地，在从656nm、589nm或486nm中选择的至少一个波长处，乘积αΔn是αΔn≤110dB/km，其中，α是衰减系数，Δn是折射率对比度，其中，Δn＝(n12-n22)/(2n12)，其中，n1是最大纤芯折射率，n2是包层折射率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，所述乘积αΔn是αΔn≤23dB/km，优选地，αΔn≤11.26dB/km。
7.根据前述三个权利要求中的任一项所述的测量头(110)，其中，所述传递装置(114)具有孔径面积D1，并且至少一个所述光接收光纤(116)具有横截面积为D2的光纤纤芯(166)，其中，比率D1/D2在范围0.54≤D1/D2≤5087内，优选地1.27≤D1/D2≤413，更优选地2.17≤D1/D2≤59.2。
8.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，所述测量头(110)包括至少一个间隔装置(124)，其中，所述间隔装置(124)被配置用于连接所述至少一个传递装置(114)与至少一个所述光接收光纤(116)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，所述间隔装置(124)包括实心体积Vs和中空体积Vh，其中，实心体积与中空体积的比率Vs/Vh在范围0.013≤Vs/Vh≤547内，优选地在范围0.047≤Vs/Vh≤87.6内，更优选地在范围0.171≤Vs/Vh≤26.2内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，所述测量头(110)还包括用于照射所述对象(112)的照射源(130)，其中，所述照射源(130)的几何延伸G在范围1.5·10-7mm2·sr≤G≤314mm2·sr内，优选地在范围1·10-5mm2·sr≤G≤22mm2·sr内，更优选地在范围3·10-4mm2·sr≤G≤3.3mm2·sr内。
11.根据前述两个权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，每个光接收光纤(116)包括至少一个光纤包层(168)和至少一个纤芯(166)，其中，比率d1/BL在范围0.0011≤d1/BL≤513内，其中，d1是纤芯(166)的直径，BL是基线，优选地比率d1/BL在范围0.0129≤d1/BL≤28内，更优选地在范围0.185≤d1/BL≤7.1内。
12.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，每个光接收光纤(116)具有至少一个入射面(118)，其中，相应的入射面(118)的几何中心相对于所述传递装置(114)的光轴(120)垂直对准。
13.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，至少一个所述光接收光纤(116)是具有成形和/或结构化的入射面(118)和/或出射面的结构化光纤。
14.根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)，其中，所述测量头(110)包括至少一个致动器(164)，所述致动器(164)被配置为使所述测量头(110)移动以扫描关注区域。
15.一种装备(126)，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的测量头(110)和用于确定至少一个对象(112)的位置的检测器(128)，所述检测器(128)包括：
-至少两个光学传感器(140)，其中，每个光学传感器(140)具有至少一个光敏区域(146)，其中，每个光学传感器(140)被设计为响应于已经穿过所述测量头(110)的至少一个所述光接收光纤(116)的光束对其相应的光敏区域(146)的照射而生成至少一个传感器信号；
-至少一个评估装置(148)，其被配置用于通过评估来自所述传感器信号的组合信号Q来确定所述对象(112)的至少一个纵坐标z。
16.根据前述权利要求中任一项所述的装备(126)，其中，所述评估装置(148)被配置用于通过以下的一项或多项来得出所述组合信号Q：划分所述传感器信号，划分所述传感器信号的倍数，划分所述传感器信号的线性组合。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装备(126)，其中，所述评估装置(148)被配置用于使用所述组合信号Q与所述纵坐标之间的至少一个预定关系来确定所述纵坐标。
18.根据前述权利要求中任一项所述的装备(126)，其中，所述光学传感器(140)是双单元或四象限二极管中的部分二极管和/或包括至少一个CMOS传感器。
19.一种通过使用根据前述任一项权利要求所述的装备(126)来确定至少一个对象(112)的位置的方法，所述方法包括以下步骤：
i)提供至少一个测量头(110)，所述测量头(110)包括：
-至少一个传递装置(114)，其中，所述传递装置(114)具有响应于从所述对象(112)传播到所述测量头(110)的至少一个入射光束(122)的至少一个焦距；
-至少两个光接收光纤(116)，其中，至少一个所述光接收光纤(116)和/或所述传递装置(114)具有比率εr/k≥0.362(m·K)/W，其中，k是热导率，以及εr是相对介电常数；
ii)提供至少一个检测器(128)，所述检测器(128)包括至少两个光学传感器(140)，其中，每个光学传感器(140)具有至少一个光敏区域(146)，其中，每个光学传感器(140)被设计为响应于已经穿过所述测量头(110)的至少一个所述光接收光纤(116)的光束对其相应的光敏区域(146)的照射而生成至少一个传感器信号；
iii)用已经穿过至少一个所述光接收光纤(116)的至少一个光束照射所述检测器(128)的至少两个光学传感器(140)的每个光敏区域(146)，其中因此，每个所述光敏区域(146)生成至少一个传感器信号；以及
iv)评估所述传感器信号，从而确定所述对象(112)的至少一个纵坐标z，其中，所述评估包括得出所述传感器信号的组合信号Q。
20.根据涉及测量头的前述任一项权利要求所述的测量头(110)的用途，为了使用的目的，所述用途选自包括以下项的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；光学数据存储应用；安全性应用；监视应用；安全应用；人机界面应用；物流应用；内窥镜应用；医疗应用；跟踪应用；摄影应用；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；3D打印应用；增强现实应用；制造应用；与光学数据存储和读出相结合的用途。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP18190749 | 2018-08-24 | ||
| EP18190749.4 | 2018-08-24 | ||
| PCT/EP2019/072622 WO2020039084A1 (en) | 2018-08-24 | 2019-08-23 | A measurement head for determining a position of at least one object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113015882A true CN113015882A (zh) | 2021-06-22 |
Family
ID=63405075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980066485.5A Pending CN113015882A (zh) | 2018-08-24 | 2019-08-23 | 用于确定至少一个对象的位置的测量头 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210364610A1 (zh) |
| EP (1) | EP3841351A1 (zh) |
| JP (1) | JP2021535407A (zh) |
| KR (1) | KR20210046044A (zh) |
| CN (1) | CN113015882A (zh) |
| WO (1) | WO2020039084A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11143736B2 (en) | 2017-11-17 | 2021-10-12 | Trinamix Gmbh | Detector for determining a position of at least one object comprising at least one device to determine relative spatial constellation from a longitudinal coordinate of the object and the positions of reflection image and reference image |
| DE102018128962A1 (de) * | 2018-11-19 | 2020-05-20 | Rheinmetall Waffe Munition Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der Position eines Objektes, Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Objektes und System |
| US20240263937A1 (en) | 2021-07-02 | 2024-08-08 | Trinamix Gmbh | Measurement head |
| CN114413750B (zh) * | 2021-12-01 | 2023-09-15 | 广西交科集团有限公司 | 基于激光散射光斑的定位传感器、定位系统及定位方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030150272A1 (en) * | 2002-02-14 | 2003-08-14 | Gary Janik | Surface photo-acoustic film measurement device and technique |
| WO2011104173A1 (en) * | 2010-02-23 | 2011-09-01 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| WO2013160688A1 (en) * | 2012-04-28 | 2013-10-31 | Bae Systems Plc | Abnormal object track determination using a gaussian processes based variational bayes expectation maximisation |
| CN104854257A (zh) * | 2012-11-01 | 2015-08-19 | Sio2医药产品公司 | 涂层检查方法 |
| US20180084981A1 (en) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | Canon Usa Inc. | Spectrally encoded endoscopy apparatus and methods |
| WO2018091640A2 (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | Trinamix Gmbh | Detector for optically detecting at least one object |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005287900A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Hamamatsu Univ School Of Medicine | 内視鏡 |
| CN106019305B (zh) | 2011-02-15 | 2019-10-11 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于光学检测至少一种物体的检测器 |
| JP2013186808A (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Lintec Corp | タッチパネル部材貼付用粘着剤、タッチパネル部材貼付用粘着シート、及びタッチパネル装置 |
| JP6415447B2 (ja) | 2012-12-19 | 2018-10-31 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ | １つ以上の物体を光学的に検出するための検出器 |
| JP2016529474A (ja) | 2013-06-13 | 2016-09-23 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ | 少なくとも１つの物体を光学的に検出する検出器 |
| JP2016015248A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-01-28 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置ユニット |
| US11540875B2 (en) * | 2014-07-16 | 2023-01-03 | Microcube, Llc | Minimally invasive access channels into bodily regions |
| US9593941B2 (en) | 2014-09-24 | 2017-03-14 | Hood Technology Corporation | Clearance detection system and method using frequency identification |
-
2019
- 2019-08-23 KR KR1020217008098A patent/KR20210046044A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-08-23 CN CN201980066485.5A patent/CN113015882A/zh active Pending
- 2019-08-23 JP JP2021534824A patent/JP2021535407A/ja active Pending
- 2019-08-23 US US17/270,525 patent/US20210364610A1/en active Pending
- 2019-08-23 WO PCT/EP2019/072622 patent/WO2020039084A1/en unknown
- 2019-08-23 EP EP19756373.7A patent/EP3841351A1/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030150272A1 (en) * | 2002-02-14 | 2003-08-14 | Gary Janik | Surface photo-acoustic film measurement device and technique |
| WO2011104173A1 (en) * | 2010-02-23 | 2011-09-01 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| WO2013160688A1 (en) * | 2012-04-28 | 2013-10-31 | Bae Systems Plc | Abnormal object track determination using a gaussian processes based variational bayes expectation maximisation |
| CN104854257A (zh) * | 2012-11-01 | 2015-08-19 | Sio2医药产品公司 | 涂层检查方法 |
| US20180084981A1 (en) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | Canon Usa Inc. | Spectrally encoded endoscopy apparatus and methods |
| WO2018091640A2 (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | Trinamix Gmbh | Detector for optically detecting at least one object |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 何明跃: "《红宝石 蓝宝石》", 31 January 2016, 中国科学技术出版社 * |
| 李镇远: "《行波管中的微波测量技术》", 31 December 2013, 国防工业出版社 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20210364610A1 (en) | 2021-11-25 |
| KR20210046044A (ko) | 2021-04-27 |
| EP3841351A1 (en) | 2021-06-30 |
| JP2021535407A (ja) | 2021-12-16 |
| WO2020039084A1 (en) | 2020-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112840176B (zh) | 用于确定至少一个对象的位置的检测器 | |
| AU2018269000B2 (en) | Optical imaging transmitter with brightness enhancement | |
| CN113015882A (zh) | 用于确定至少一个对象的位置的测量头 | |
| JP6935007B2 (ja) | Ｌｉｄａｒ送光器および受光器の共有導波路 | |
| JP7179938B2 (ja) | 互いに位置整合された伝送経路および受信経路を有するｌｉｄａｒ | |
| JP7387712B2 (ja) | 少なくとも１つの領域を光学的に監視する装置及び方法 | |
| CN103675831A (zh) | 距离测定装置 | |
| CN112513566B (zh) | 用于确定至少一个对象的位置的检测器 | |
| CN103576133A (zh) | 距离测量系统 | |
| CN102183359A (zh) | 对光束的准直性进行检测的方法和装置 | |
| KR20210088631A (ko) | 적어도 하나의 물체의 포지션을 결정하기 위한 검출기 및 방법 | |
| KR102072623B1 (ko) | 광학 빔 성형 유닛, 거리 측정 디바이스 및 레이저 조명기 | |
| US20240263937A1 (en) | Measurement head | |
| US7505151B2 (en) | Arrangement for the optical distance determination of a reflecting surface | |
| JP2017110965A (ja) | 光波距離測定装置 | |
| EP3422615A1 (en) | Filter block for an n-channel multiplexing/demultiplexing device and optical wavelength division/demultiplexing device | |
| JP2004144694A (ja) | 光学式検出器 | |
| JP2006072201A (ja) | 受光レンズ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210622 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |