DE102018203315A1 - Device for scanning distance determination of an object - Google Patents

Device for scanning distance determination of an object Download PDF

Info

Publication number
DE102018203315A1
DE102018203315A1 DE102018203315.3A DE102018203315A DE102018203315A1 DE 102018203315 A1 DE102018203315 A1 DE 102018203315A1 DE 102018203315 A DE102018203315 A DE 102018203315A DE 102018203315 A1 DE102018203315 A1 DE 102018203315A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
dispersive element
lens
frequency
optical
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.)
Withdrawn
Application number
DE102018203315.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Vladimir Davydenko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss AG
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE102018203315.3A priority Critical patent/DE102018203315A1/en
Priority to PCT/EP2019/055498 priority patent/WO2019170703A2/en
Publication of DE102018203315A1 publication Critical patent/DE102018203315A1/en
Priority to US17/010,723 priority patent/US20210026017A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur scannenden Abstandsermittlung eines Objekts, mit einer Lichtquelle (110, 210, 310) zum Aussenden eines optischen Signals (111, 211, 311) mit zeitlich variierender Frequenz, einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Abstandes des Objekts (140, 240, 340) auf Basis eines aus dem Signal hervorgegangenen, an dem Objekt reflektierten Messsignals (121, 221, 321) und eines nicht an dem Objekt reflektierten Referenzsignals (122, 222, 322), und einem dispersiven Element (131, 231, 331), welches eine frequenzselektive Winkelverteilung des Messsignals (121, 221, 321) bewirkt, wobei hierdurch erzeugte Teilsignale unter voneinander verschiedenen Winkeln zu dem Objekt (140, 240, 340) gelenkt werden.The invention relates to a device for scanning distance detection of an object, having a light source (110, 210, 310) for emitting an optical signal (111, 211, 311) with a time-varying frequency, an evaluation device for determining a distance of the object (140, 240 340) on the basis of a measurement signal (121, 221, 321) reflected from the signal and a reference signal (122, 222, 322) not reflected by the object, and a dispersive element (131, 231, 331) which effects a frequency-selective angular distribution of the measurement signal (121, 221, 321), whereby partial signals generated thereby are directed at different angles to the object (140, 240, 340).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur scannenden Abstandsermittlung eines Objekts. Die Vorrichtung kann zur Ermittlung von Abständen sowohl bewegter als auch unbewegter Objekte und insbesondere zur Ermittlung der Topographie bzw. Form eines räumlich ausgedehnten dreidimensionalen Objekts verwendet werden.The invention relates to a device for scanning distance determination of an object. The device can be used for determining distances of both moving and still objects and in particular for determining the topography or shape of a spatially extended three-dimensional object.

Stand der TechnikState of the art

Zur optischen Abstandsmessung von Objekten ist u.a. ein auch als LIDAR bezeichnetes Messprinzip bekannt, bei welchem ein in seiner Frequenz zeitlich verändertes optisches Signal zu dem betreffenden Objekt hin ausgestrahlt und nach an dem Objekt erfolgter Rückreflexion ausgewertet wird.For optical distance measurement of objects u.a. a measuring principle, also referred to as lidar, in which a frequency-temporally changed optical signal is radiated toward the relevant object and evaluated after back-reflection at the object.

6a zeigt lediglich in schematischer Darstellung einen für sich bekannten prinzipiellen Aufbau, in welchem ein von einer Lichtquelle 610 ausgesandtes Signal 611 mit zeitlich veränderter Frequenz (auch als „Chirp“ bezeichnet) in zwei Teilsignale aufgespalten wird, wobei diese Aufspaltung z.B. über einen nicht dargestellten teildurchlässigen Spiegel erfolgt. Die beiden Teilsignale werden über einen Signalkoppler 650 gekoppelt und an einem Detektor 660 einander überlagert, wobei das erste Teilsignal als Referenzsignal 622 ohne Reflexion an dem mit „640“ bezeichneten Objekt zum Signalkoppler 650 und zum Detektor 660 gelangt. Das zweite am Signalkoppler 650 bzw. am Detektor 660 eintreffende Teilsignal verläuft hingegen als Messsignal 621 über einen optischen Zirkulator 620 und einen Scanner 630 zum Objekt 640, wird von diesem zurückreflektiert und gelangt somit im Vergleich zum Referenzsignal 622 mit einer Zeitverzögerung und entsprechend veränderter Frequenz zum Signalkoppler 650 und zum Detektor 660. 6a shows only a schematic representation of a known per se basic structure in which one of a light source 610 emitted signal 611 with temporally changed frequency (also referred to as "chirp") is split into two partial signals, this splitting takes place for example via a partially transparent mirror, not shown. The two sub-signals are via a signal coupler 650 coupled and to a detector 660 superimposed on each other, wherein the first sub-signal as a reference signal 622 without reflection on the " 640 "Designated object to the signal coupler 650 and to the detector 660 arrives. The second at the signal coupler 650 or at the detector 660 however incoming partial signal runs as a measuring signal 621 via an optical circulator 620 and a scanner 630 to the object 640 , is reflected back from this and thus comes in comparison to the reference signal 622 with a time delay and correspondingly changed frequency to the signal coupler 650 and to the detector 660 ,

Über eine (nicht dargestellte) Auswerteeinrichtung wird das vom Detektor 660 gelieferte Detektorsignal relativ zur Messvorrichtung bzw. der Lichtquelle 610 ausgewertet, wobei die zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste, im Diagramm von 6b dargestellte Differenzfrequenz 631 zwischen Messsignal 621 und Referenzsignal 622 charakteristisch für den Abstand des Objekts 640 von der Messvorrichtung bzw. der Lichtquelle 610 ist. Gemäß 6b kann dabei zum Erhalt zusätzlicher Information hinsichtlich der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt 640 und der Messvorrichtung bzw. der Lichtquelle 610 der zeitabhängige Frequenzverlauf des von der Lichtquelle 610 ausgesandten Signals 611 auch so beschaffen sein, dass zwei Abschnitte vorliegen, in denen die zeitliche Ableitung der von der Lichtquelle 610 erzeugten Frequenz zueinander entgegengesetzt ist.An evaluation device (not shown) receives the signal from the detector 660 supplied detector signal relative to the measuring device or the light source 610 evaluated, with the recorded at a given time, in the diagram of 6b illustrated difference frequency 631 between measuring signal 621 and reference signal 622 characteristic of the distance of the object 640 from the measuring device or the light source 610 is. According to 6b can thereby obtain additional information regarding the relative speed between the object 640 and the measuring device or the light source 610 the time-dependent frequency response of the light source 610 emitted signal 611 also be such that there are two sections in which the time derivative of the light source 610 generated frequency is opposite to each other.

In der Praxis besteht ein Bedarf, auch bei in größeren Abständen befindlichen (ggf. auch bewegten) Objekten, bei welchen es sich z.B. um Fahrzeuge im Straßenverkehr handeln kann, eine möglichst genaue und zuverlässige Abstandsmessung zu realisieren. Dabei ist im Hinblick auf eine möglichst hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Vorrichtung zur Abstandsermittlung weiter wünschenswert, beim Abscannen des jeweiligen Objekts den Einsatz beweglicher Komponenten wie Scan- bzw. Ablenkspiegel zu vermeiden oder zu minimieren.In practice, there is a need, even in larger spaced (possibly also moving) objects in which it is e.g. To act vehicles in traffic, to realize the most accurate and reliable distance measurement. It is further desirable in view of the highest possible reliability and lifetime of the device for distance determination to avoid or minimize the use of movable components such as scanning or deflection when scanning the respective object.

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf US 2016/0299228 A1 verwiesen.The prior art is merely an example US 2016/0299228 A1 directed.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur scannenden Abstandsermittlung eines Objekts bereitzustellen, welche auch für ein in vergleichsweise großer Entfernung (z.B. von mehreren 100m) befindliches Objekt eine möglichst genaue und zuverlässige Abstandsmessung ermöglicht.Against the above background, it is an object of the present invention to provide a device for scanning distance detection of an object, which also enables a distance measurement which is as accurate and reliable as possible for an object located at a comparatively large distance (for example of several 100 m).

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of independent claim 1.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur scannenden Abstandsermittlung eines Objekts weist auf:

  • - eine Lichtquelle zum Aussenden eines optischen Signals mit zeitlich variierender Frequenz;
  • - eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Abstandes des Objekts auf Basis eines aus dem Signal hervorgegangenen, an dem Objekt reflektierten Messsignals und eines nicht an dem Objekt reflektierten Referenzsignals; und
  • - ein dispersives Element, welches eine frequenzselektive Winkelverteilung des Messsignals bewirkt, wobei hierdurch erzeugte Teilsignale unter voneinander verschiedenen Winkeln zu dem Objekt gelenkt werden.
An apparatus according to the invention for scanning distance detection of an object has:
  • a light source for emitting an optical signal having a time-varying frequency;
  • an evaluation device for determining a distance of the object on the basis of a signal signal which has emerged from the signal and which is reflected on the object and a reference signal which is not reflected by the object; and
  • - A dispersive element which causes a frequency-selective angular distribution of the measuring signal, thereby generated partial signals are directed at different angles to each other to the object.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer Vorrichtung zur Abstandsermittlung eines Objekts ausgehend von dem anhand von 6a-6b beschriebenen Prinzip ein Abscannen des Objekts dadurch zu realisieren, dass im Signalweg noch vor dem Objekt über ein dispersives Element eine Winkelverteilung sowie gegebenenfalls räumliche Verteilung der im von einer Lichtquelle ausgesandten optischen Signal vorhandenen, unterschiedlichen Frequenzen bewirkt wird, wobei diese Frequenzen (bzw. die die jeweiligen Frequenzen aufweisenden Teilstrahlen) - wie im Weiteren noch beschrieben gegebenenfalls angepasst über ein optionales optisches System - mit unterschiedlichen Kipp bzw. unter unterschiedlichen Winkeln auf das Objekt gelenkt werden.The invention is based in particular on the concept, in a device for distance determination of an object, starting from the basis of FIG 6a-6b described principle to realize a scanning of the object in that in the signal path even before the object via a dispersives element, an angular distribution and optionally spatial distribution of the light emitted from a light source optical signal, different frequencies is effected, these frequencies (or the respective frequencies having partial beams) - as will be described later, possibly adjusted via an optional optical system - with different tilt or at different angles are directed to the object.

Im Ergebnis wird auf diese Weise effektiv ein Abscannen des Objekts erzielt, ohne dass hierzu bewegliche Komponenten wie Scan- bzw. Ablenkspiegel benötigt werden. Infolgedessen werden auch mit der Verwendung solcher beweglicher Komponenten typischerweise verbundene Probleme, insbesondere Ausfallrisiken und damit einhergehende Einschränkungen der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer der Vorrichtung, vermieden. Zugleich wird ein besonders kompakter Aufbau ermöglicht.As a result, scanning of the object is effectively achieved in this manner without the need for moving components such as scanning or deflection mirrors. As a result, problems typically associated with the use of such movable components, particularly failure risks and concomitant reliability and device life limitations, are also avoided. At the same time, a particularly compact construction is made possible.

Gemäß einer Ausführungsform ist bezogen auf den Signalweg vor dem dispersiven Element ein kollimierendes optisches Element angeordnet. Durch ein solches optionales kollimierendes optisches Element kann erforderlichenfalls ein möglichst kollimierter Strahlengang beim Auftreffen auf das dispersive Element sichergestellt werden.According to one embodiment, a collimating optical element is arranged relative to the signal path in front of the dispersive element. By means of such an optional collimating optical element, a possibly collimated beam path can be ensured, if necessary, when hitting the dispersive element.

Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem dispersiven Element und dem Objekt ein optisches System zur Anpassung der jeweiligen Winkel, unter denen die Teilsignale zu dem Objekt gelenkt werden, vorgesehen.According to one embodiment, an optical system is provided between the dispersive element and the object for adapting the respective angles at which the partial signals are directed to the object.

Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System eine erste Linse und eine zweite Linse auf. Dabei kann insbesondere das dispersive Element in einer ersten Brennebene der ersten Linse angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform entspricht weiter eine Feldebene dieses optischen Systems einer ersten Brennebene der zweiten Linse.According to one embodiment, the optical system comprises a first lens and a second lens. In this case, in particular, the dispersive element can be arranged in a first focal plane of the first lens. According to one embodiment, a field plane of this optical system further corresponds to a first focal plane of the second lens.

In dem vorstehend beschriebenen Aufbau werden zunächst die voneinander verschiedenen Winkel der über das dispersive Element durch frequenzselektive Winkelaufteilung des Messsignals erzeugten Teilsignale von der ersten Linse in unterschiedliche Orte einer Feldebene übersetzt, welche wiederum über die zweite Linse in eine Winkelverteilung übersetzt werden. Die den unterschiedlichen Frequenzen entsprechenden Teilstrahlen treten hierbei zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf (d.h. die über das dispersive Element in einer Feldebene bereitgestellten unterschiedlichen Orte leuchten zu unterschiedlichen Zeitpunkten).In the construction described above, the different angles of the different angles of the partial signals generated by the frequency-selective angular distribution of the measurement signal are first translated from the first lens to different locations of a field plane, which in turn are translated via the second lens in an angular distribution. The partial beams corresponding to the different frequencies occur here at different times (i.e., the different locations provided via the dispersive element in a field plane illuminate at different times).

Auch bei dieser Ausgestaltung wird das gewünschte Abscannen des Objekts somit ohne Erfordernis von beweglichen Komponenten wie Scan- bzw. Ablenkspiegeln bereits dadurch erreicht, dass entsprechend der zeitlichen Variation der Frequenz des von der Lichtquelle ausgesandten optischen Signals unterschiedliche Feldpunkte (entsprechend der durch das dispersive Element und die erste Linse bereitgestellten frequenzselektiven räumliche Verteilung) zeitlich sequentiell aufleuchten, wobei diese örtliche Variation durch die zweite Linse des optischen Systems wiederum in eine Winkelverteilung übersetzt wird.Also in this embodiment, the desired scanning of the object is thus achieved without the requirement of moving components such as scanning or deflection mirrors already in that corresponding to the temporal variation of the frequency of the optical signal emitted from the light source different field points (corresponding to the by the dispersive element and the first lens provided frequency-selective spatial distribution) sequentially light up in time, this local variation is translated by the second lens of the optical system in turn into an angular distribution.

Bei im Rahmen der Erfindung hinsichtlich ihres Abstandes von der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermessenen Objekten kann es sich lediglich beispielhaft (und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) um Roboterkomponenten wie Roboterarme oder auch um im Straßenverkehr bzw. Automobilbereich relevante Objekte (z.B. Fremdfahrzeuge) handeln. Dabei kann auch über die Abstandsermittlung hinaus auch z.B. eine Geschwindigkeitsermittlung (wie als solches z.B. aus US 2016/0299228 A1 bekannt) erfolgen.In the context of the invention in terms of their distance from the device according to the invention measured objects may be only exemplary (and without the invention being limited thereto) to robot components such as robot arms or to relevant in the road or automotive sector objects (eg foreign vehicles). In addition to determining the distance, it is also possible, for example, to determine the speed (such as, for example, from US 2016/0299228 A1 known).

Gemäß einer Ausführungsform weist das dispersive Element ein AWG (= „array waveguide grating“= „Wellenleiterstruktur-Array“) auf. Der Einsatz eines solchen AWG ist insofern besonders vorteilhaft, als eine (wafer-)integrierte und somit besonders kompakte Bauweise ermöglicht wird. Das AWG kann insbesondere wenigstens 120 Kanäle, insbesondere wenigstens 240 Kanäle, aufweisen. Mit einer entsprechend hohen Anzahl von Kanälen kann die Dispersion des dispersiven Elements und damit die Geschwindigkeit des Abscannens weiter gesteigert werden.According to one embodiment, the dispersive element has an AWG (= "array waveguide grating"). The use of such an AWG is particularly advantageous insofar as a (wafer) integrated and thus particularly compact design is made possible. In particular, the AWG can have at least 120 channels, in particular at least 240 channels. With a correspondingly high number of channels, the dispersion of the dispersive element and thus the speed of the scanning can be further increased.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Realisierung der frequenzselektiven räumlichen Aufteilung über ein AWG beschränkt. In weiteren Ausführungsformen kann auch ein anderes, die frequenzselektive räumliche Aufteilung bewirkendes dispersives Element, beispielsweise ein Prisma, ein Beugungsgitter bzw. Bragg-Gitter oder ein räumlicher Lichtmodulator (z.B. ein akustischer oder elektrooptischer Modulator) verwendet werden.However, the invention is not limited to the realization of the frequency-selective spatial division via an AWG. In other embodiments, another dispersive element providing frequency selective spatial division, such as a prism, a diffraction grating or Bragg grating, or a spatial light modulator (e.g., an acoustic or electro-optic modulator) may also be used.

Gemäß einer Ausführungsform weist das dispersive Element ein Array von sich in zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen erstreckenden, periodischen Strukturen auf. Dabei kann eine Periodenlänge dieser periodischen Strukturen insbesondere im Bereich von 50µm bis 150µm, insbesondere im Bereich von 80µm bis 120µm, liegen.According to one embodiment, the dispersive element has an array of periodic structures extending in two mutually perpendicular spatial directions. In this case, a period length of these periodic structures can be in particular in the range from 50 μm to 150 μm, in particular in the range from 80 μm to 120 μm.

Mit einer solchen zweidimensionalen Ausgestaltung kann auch ein zweidimensionales (d.h. in x- Richtung wie in y-Richtung erfolgendes) Abscannen des Objekts ohne Erfordernis beweglicher Komponenten wie Scan- bzw. Ablenkspiegel durchgeführt werden mit der Folge, dass insgesamt hohe Scanraten bei zugleich hoher Zuverlässigkeit und kompaktem Aufbau erzielt werden können.With such a two-dimensional configuration, a two-dimensional (ie in the x-direction as in y-direction) scanning of the object without requiring moving components such as scanning or deflection mirror can be performed with the result that overall high scan rates at the same time high reliability and compact structure can be achieved.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform;
  • 3a-3c schematische Darstellungen zur weiteren Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform;
  • 4a-4b schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Ausführungsbeispiele der Erfindung;
  • 5 eine schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
  • 6a-6b schematische Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Wirkungsweise einer herkömmlichen Vorrichtung zur Abstandsermittlung.
Show it:
  • 1 a schematic representation for explaining the structure of a device according to the invention in a first embodiment;
  • 2 a schematic representation for explaining the structure of a device according to the invention in a further embodiment;
  • 3a-3c schematic representations to further explain the structure and operation of a device according to the invention in a further embodiment;
  • 4a-4b schematic representations for explaining possible embodiments of the invention;
  • 5 a schematic representations of another embodiment of the invention; and
  • 6a-6b schematic representation for explaining the structure and operation of a conventional device for distance determination.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Im Weiteren werden Aufbau und Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung in 1 beschrieben.In the following, construction and mode of operation of a device according to the invention in an exemplary embodiment will be described with reference to the schematic illustration in FIG 1 described.

Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zunächst ausgehend von dem bereits anhand von 6a-6b beschriebenen, herkömmlichen Konzept eine Lichtquelle 110 zum Aussenden eines optischen Signals 111 mit zeitlich variierender Frequenz („chirp“) auf. Die Lichtquelle 110 kann lediglich beispielhaft eine (zentrale) Wellenlänge von 1550nm±100nm aufweisen. Weitere Wellenlängen bzw. Bandbreiten (z.B. 910nm±50nm) sind ebenfalls möglich. Gemäß dem im oberen linken Teil von 1 eingezeichneten Diagramm weist das optische Signal 111 im Ausführungsbeispiel einen Frequenzverlauf mit linearer Zeitabhängigkeit auf. In Ausführungsformen der Erfindung können auch Abschnitte mit zueinander entgegengesetzter zeitlicher Ableitung der Frequenz analog zu 6b verwendet werden.According to 1 shows a device according to the invention first, starting from the already using 6a-6b described, conventional concept, a light source 110 for emitting an optical signal 111 with time varying frequency ("chirp") on. The light source 110 can only have a (central) wavelength of 1550 nm ± 100 nm by way of example. Other wavelengths or bandwidths (eg 910nm ± 50nm) are also possible. According to the in the upper left part of 1 Plotted diagram shows the optical signal 111 in the exemplary embodiment, a frequency response with linear time dependence. In embodiments of the invention, portions with mutually opposite time derivative of the frequency can be analogous to 6b be used.

In ebenfalls zum herkömmlichen Konzept von 6a-6b analoger Weise erfolgt gemäß 1 eine Aufspaltung des von der Lichtquelle 110 ausgesandten Signals 111 z.B. über einen nicht dargestellten teildurchlässigen Spiegel. Von diesen Teilsignalen wird ein im Weiteren auch als „Messsignal“ 121 bezeichnetes Teilsignal über einen optischen Zirkulator 120 wie im Weiteren beschrieben auf ein hinsichtlich seines Abstandes von der Vorrichtung zu vermessendes Objekt 140 gelenkt, wohingegen das andere der beiden Teilsignale wie im Weiteren beschrieben als Referenzsignal 122 für die weitere Auswertung verwendet wird.In addition to the conventional concept of 6a-6b analogous manner according to 1 a splitting of the light source 110 emitted signal 111 for example, via a partially transparent mirror, not shown. Of these sub-signals, a "measuring signal" 121 designated sub-signal via an optical circulator 120 as described below on an object to be measured with regard to its distance from the device 140 whereas the other of the two sub-signals is referred to as a reference signal as described below 122 is used for further evaluation.

Gemäß 1 trifft ein (dem Messsignal 121 entsprechender) Strahl 101, welcher zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Frequenzen f1 , f2 , f3 , f4 ,... aufweist, auf ein Dispersionselement 131, von welchem aus unterschiedliche Frequenzen (d.h. die jeweiligen Frequenzen aufweisende Teilstrahlen) in voneinander verschiedene Richtungen (entsprechend voneinander verschiedenen Winkeln ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4,...) zum Objekt 140 hin abgelenkt werden. Hierdurch wird effektiv ein Abscannen des Objekts 140 ohne Erfordernis beweglicher Komponenten wie Scan- oder Ablenkspiegel erzielt.According to 1 arrives (the measuring signal 121 corresponding) beam 101 , which at different times different frequencies f 1 . f 2 . f 3 . f 4 , ..., on a dispersion element 131 , from which different frequencies (ie the respective frequencies having partial beams) in mutually different directions (corresponding to different angles φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 , ...) to the object 140 be distracted. This will effectively scan the object 140 achieved without the requirement of moving components such as scanning or deflection mirrors.

Gemäß 1 erfolgt in einem Koppler 145 die Zusammenführung der wie vorstehend beschrieben aus dem Messsignal 121 erzeugten Teilsignale 121a, 121b, 121c, 121d,... mit dem Referenzsignal 122 mit der Folge, dass die durch eine nachfolgende Detektoranordnung 150 erzeugten Detektorsignale jeweils - wie im rechten unteren Teil von 1 angedeutet - für die Differenzfrequenz zwischen der Frequenz des jeweiligen Teilsignals und der Frequenz des Referenzsignals charakteristisch sind. Dabei weisen in dem im rechten unteren Teil von 1 gezeigten Diagramm die Teilsignale 121a, 121b, 121c bzw. 121d jeweils die mittlere Frequenz f1 , f2 , f3 bzw. f4 auf. Im Ergebnis kann für jeden der Winkel ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ... das entsprechende Differenzsignal und damit wiederum der gesuchte Abstand des Objekts 140 ermittelt werden.According to 1 takes place in a coupler 145 the merger of the measurement signal as described above 121 generated partial signals 121 . 121b . 121c . 121d , ... with the reference signal 122 with the result that by a subsequent detector arrangement 150 generated detector signals respectively - as in the lower right part of 1 indicated - are characteristic of the difference frequency between the frequency of the respective sub-signal and the frequency of the reference signal. In this case, in the lower right part of 1 diagram shown the sub-signals 121 . 121b . 121c or. 121d each the mean frequency f 1 . f 2 . f 3 or f4. As a result, for each of the angles φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 ,... The corresponding difference signal and thus again the searched distance of the object 140 be determined.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Gemäß 2 ist bezogen auf den Signalweg vor dem dispersiven Element 231 ein kollimierendes optisches Element 225 angeordnet, durch welches erforderlichenfalls ein möglichst kollimierter Strahlengang beim Auftreffen auf das dispersive Element sichergestellt werden kann. 2 shows a further embodiment, wherein 1 Analogous or substantially functionally identical components with " 100 "Increased reference numerals are designated. According to 2 is related to the signal path in front of the dispersive element 231 a collimating optical element 225 arranged, by which, if necessary, a possible collimated beam path can be ensured when hitting the dispersive element.

3a zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „200“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. 3a shows a further embodiment, wherein 1 Analogous or substantially functionally identical components with " 200 "Increased reference numerals are designated.

Gemäß 3a ist zwischen dem dispersiven Element 331 und dem Objekt 340 ein optisches System vorgesehen. Dieses optische System erlaubt wie im Weiteren beschrieben eine Anpassung der jeweiligen Winkel, unter denen die durch frequenzselektive räumliche Aufteilung des Messsignals erzeugten Teilsignale zu dem Objekt 340 gelenkt werden. According to 3a is between the dispersive element 331 and the object 340 an optical system is provided. As described below, this optical system permits adaptation of the respective angles, among which the partial signals generated by frequency-selective spatial division of the measurement signal to the object 340 be steered.

Gemäß 3a weist das optische System eine erste Linse 332 und eine zweite Linse 334 auf. Dabei ist das dispersive Element 331 in einer ersten Brennebene FP1 der ersten Linse 332 angeordnet. Des Weiteren entspricht eine Feldebene 333 des optischen Systems einer ersten Brennebene der zweiten Linse 334.According to 3a the optical system has a first lens 332 and a second lens 334 on. Here is the dispersive element 331 in a first focal plane FP1 the first lens 332 arranged. Furthermore corresponds to a field level 333 the optical system of a first focal plane of the second lens 334 ,

Gemäß 3b trifft ein (dem Messsignal 321 entsprechender) Strahl 301, welcher zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Frequenzen f1 , f2 , f3 , f4 ,... aufweist, auf das Dispersionselement 331, von welchem aus unterschiedliche Frequenzen (d.h. die jeweiligen Frequenzen aufweisende Teilstrahlen) in voneinander verschiedene Richtungen (entsprechend voneinander verschiedenen Winkeln ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4,...) abgelenkt werden. Das Dispersionselement 331 befindet sich in der ersten Brennebene FP1 der ersten Linse 332, welche ein Feld in der Feldebene 333 erzeugt. Die die jeweils unterschiedlichen Frequenzen f1 , f2 , f3 , f4 ,... aufweisenden Teilstrahlen werden hierbei auf unterschiedliche Orte in der Feldebene 333 fokussiert.According to 3b arrives (the measuring signal 321 corresponding) beam 301 , which at different times different frequencies f 1 . f 2 . f 3 . f 4 , ..., on the dispersion element 331 , from which different frequencies (ie the respective frequencies having partial beams) in different directions (corresponding to each other different angles φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 , ...) are deflected. The dispersion element 331 is located in the first focal plane FP1 of the first lens 332 which is a field at the field level 333 generated. The different frequencies f 1 . f 2 . f 3 . f 4 , Sub-beams are here on different places in the field level 333 focused.

Die Feldebene 333 entspricht wiederum einer ersten Brennebene FP2 der zweiten Linse 334. Die von unterschiedlichen Orte in der Feldebene 333 ausgehenden Teilstrahlen werden durch die zweite Linse 334 wiederum in voneinander verschiedene Richtungen (entsprechend voneinander verschiedenen Winkeln θ1 , θ2 , θ3 , θ4 ,...) abgelenkt, welche wiederum unterschiedlichen Frequenzen f1 , f2 , f3 , f4 ,... entsprechen. Da diese jeweils unterschiedlichen Frequenzen f1 , f2 , f3 , f4 ,... entsprechenden Teilstrahlen zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten (also die unterschiedlichen Orte in der Feldebene 333 zu unterschiedlichen Zeitpunkten leuchten), wird hierdurch wiederum effektiv ein Abscannen des Objekts 340 aus 3a erzielt.The field level 333 in turn corresponds to a first focal plane FP2 of the second lens 334 , The from different places in the field level 333 outgoing partial beams are transmitted through the second lens 334 again in mutually different directions (corresponding to each other different angles θ 1 . θ 2 . θ 3 . θ 4 , ...) distracted, which in turn different frequencies f 1 . f 2 . f 3 . f 4 ,... correspond. Because these each have different frequencies f 1 . f 2 . f 3 . f 4 , ... corresponding partial beams occur at different times (ie the different locations in the field level 333 at different times), this in turn effectively scanning the object 340 out 3a achieved.

3c zeigt eine weitere schematische Darstellung zur Erläuterung des der Ausführungsform von 3a-3b zugrundeliegenden Prinzips. Demnach befinden sich die über das dispersive Element 331 in der Feldebene 333 bereitgestellten unterschiedlichen Orte in der ersten Brennebene der (achromatischen) zweiten Linse 334 (d.h. im Abstand der Brennweite F der zweiten Linse) und leuchten entsprechend dem zeitlichen Frequenzverlauf sequentiell (d.h. zu unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten) auf. Ein von einem Ort in der Feldebene 333 im Abstand „X“ von der optischen Systemachse OA ausgehendes Strahlenbündel erhält hierbei einen Kipp θ zur optischen Systemachse OA, welcher gegeben ist durch θ=x/F. Die Strahlgröße D wird hierbei gemäß 3 bestimmt durch die numerische Apertur NA sowie die Brennweite F gemäß D=2·F·NA, d.h. es gilt F=D/(2·NA). 3c shows a further schematic illustration for explaining the embodiment of 3a-3b underlying principle. Accordingly, they are located above the dispersive element 331 in the field level 333 provided different locations in the first focal plane of the (achromatic) second lens 334 (ie at a distance of the focal length F of the second lens) and illuminate sequentially (ie at different successive points in time) in accordance with the temporal frequency curve. One from a place in the field level 333 at a distance " X "From the optical system axis OA Outgoing beam gets a tilt here θ to the optical system axis OA , which is given by θ = x / F. The beam size D is in accordance with 3 determined by the numerical aperture NA and the focal length F according to D = 2 · F · NA, ie F = D / (2 · NA).

Beispielhafte quantitative Werte für die Strahlgröße D können für die vorstehend erwähnten Anwendungen im Straßenverkehr bzw. Automobilbereich im Bereich von D= (10-15)mm liegen. Legt man einen typischen Wert der numerischen Apertur NA von 0.12 zugrunde, so liegen geeignete Werte für die Brennweite F somit bei größenordnungsmäßig etwa 50mm, so dass ein vergleichsweise kompaktes System realisiert werden kann.Exemplary quantitative values for the beam size D may be in the range of D = (10-15) mm for the aforementioned traffic applications. Set a typical value of the numerical aperture N / A of 0.12, suitable values for the focal length F are thus on the order of magnitude of approximately 50 mm, so that a comparatively compact system can be realized.

Hinsichtlich der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierbaren Winkelauflösung können typische, für die vorstehend erwähnten Anwendungen im Straßenverkehr bzw. Automobilbereich zu fordernde Werte z.B. 2mrad betragen. Hieraus ergibt sich unter Bezugnahme auf 4a bei dem o.g. Wert der Brennweite F=50mm eine Periodenlänge in der Feldebene 333 (d.h. ein Abstand benachbarter, durch das dispersive Element bereitgestellter Kanäle) von etwa 0.1mm. Beschränkt man unter Bezugnahme auf 4b die freie Apertur der Linse 334 auf CA=70mm, so folgt für den maximalen Abstand xmax von der optischen Systemachse OA, den ein noch von der Linse 334 abgebildeter leuchtender Ort in der Feldebene 333 aufweisen darf, im o.g. Beispiel Xmax=(CA-D) /2= (70-12) /2mm=29mm. Für die numerische Apertur NAscan ergibt sich NAscan= Xmax/F=(29/50)mm=0.58. Für die Anzahl von Kanälen (bzw. leuchtenden „Quellen“) in der Feldebene 333 ergibt sich Nmax=2 • Xmax • /dx=580.With regard to the angular resolution which can be achieved with the device according to the invention, typical values to be demanded for the above-mentioned applications in the road traffic or automobile sector can be, for example, 2 mrad. It follows with reference to 4a with the above-mentioned value of the focal length F = 50mm a period length in the field level 333 (ie, a distance of adjacent channels provided by the dispersive element) of about 0.1mm. Restricted by reference to 4b the free aperture of the lens 334 on CA = 70mm, so follows for the maximum distance x max from the optical system axis OA, the one still from the lens 334 Shown bright spot in the field level 333 may in the above example X max = (CA-D) / 2 = (70-12) / 2mm = 29mm. The numerical aperture NA scan results in NA scan = X max /F=(29/50)mm=0.58. For the number of channels (or luminous "sources") in the field level 333 N max = 2 • X max • / dx = 580.

Der im o.g. Beispiel gewählte Wert der Periodenlänge in der Feldebene 333 (d.h. des Abstandes benachbarter, durch das dispersive Element bereitgestellter Kanäle) von etwa 0.1mm=100µm ermöglicht auch eine zweidimensionale Ausgestaltung entsprechend einem zweidimensionalen Array aus Kanälen (bzw. leuchtenden „Quellen“), wie dies schematisch in 5 dargestellt ist. Gemäß 5 ist nicht nur in x-Richtung, sondern auch in y-Richtung eine solche periodische Abfolge von Kanälen (bzw. leuchtenden „Quellen“) mit der Periodenlänge von a=100µm realisiert. Hierbei kann der Umstand ausgenutzt werden, dass die Größe der (durch zu jeweils einer diffraktiven Struktur 502 führenden Wellenleiter 501 realisierten) Kanäle selbst typischerweise bei einem AWG mit einer Si/SiO2-Plattform nur etwa b=10µm beträgt mit der Folge, dass eine zweidimensional versetzte Anordnung wie aus 5 ersichtlich möglich ist. Für andere Plattformen (z.B. eine Si-Plattform) sind auch geringere Kanalgrößen möglich, so dass bei der o.g. Periodenlänge von a=100µm ein noch größerer Scan- bzw. Winkelbereich in einem zweidimensionalen Scanner realisiert werden kann.The value of the period length selected in the above example in the field level 333 (ie, the spacing of adjacent channels provided by the dispersive element) of about 0.1mm = 100μm also allows for a two-dimensional configuration corresponding to a two-dimensional array of channels (or luminous "sources"), as shown schematically in FIG 5 is shown. According to 5 Not only in the x-direction, but also in the y-direction is such a periodic sequence of channels (or luminous "sources") realized with the period length of a = 100 .mu.m. In this case, the fact can be exploited that the size of the (by in each case a diffractive structure 502 leading waveguide 501 Even with an AWG with an Si / SiO 2 platform, only approx. b = 10 μm, with the result that a two-dimensionally staggered arrangement such as 5 is possible. For other platforms (eg a Si platform) even smaller channel sizes are possible, so that at the above period length of a = 100μm a even larger scan or angle range can be realized in a two-dimensional scanner.

Mit der anhand von 5 beschriebenen zweidimensionalen Ausgestaltung kann auch ein zweidimensionales (d.h. in x-Richtung wie in y-Richtung erfolgendes) Abscannen des Objekts ohne Erfordernis beweglicher Komponenten wie Scan- bzw. Ablenkspiegel durchgeführt werden mit der Folge, dass insgesamt hohe Scanraten bei zugleich hoher Zuverlässigkeit und kompaktem Aufbau erzielt werden können.With the basis of 5 a two-dimensional (ie, in the x-direction as in y-direction) scanning of the object without requiring moving components such as scanning or deflection mirror can be performed with the result that overall high scan rates at the same time high reliability and compact design can be achieved.

Die Erfindung ist jedoch auch bei nur eindimensionaler Ausgestaltung der durch das dispersive Element bereitgestellten Kanäle (wie sie unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben wurde) vorteilhaft. Dies gilt neben Anwendungen, in denen ohnehin ein eindimensionales (z.B. nur in x-Richtung erfolgendes) Abscannen des Objekts ausreichend ist, auch für Anwendungen mit zweidimensionalem (d.h. in x- Richtung wie in y-Richtung erfolgendem) Abscannen des Objekts, da in diesem Falle für das Abscannen in der nicht entlang der periodischen Folge von Kanälen verlaufenden Raumrichtung (im Beispiel y-Richtung) ein vergleichsweise langsam beweglicher Scanspiegel zum Abscannen auch in dieser Raumrichtung ausreichend ist.However, the invention is also in only one-dimensional design of the channels provided by the dispersive element (as with reference to 2 to 4 described) advantageous. This applies in addition to applications in which a one-dimensional (eg only in the x-direction) scanning of the object is sufficient anyway, even for applications with two-dimensional (ie in the x-direction as in y-direction take place) scanning of the object, since in this Trap for scanning in the not along the periodic sequence of channels extending spatial direction (in the example y-direction) is a comparatively slow moving scanning mirror for scanning in this spatial direction is sufficient.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.While the invention has been described in terms of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments, e.g. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is to be limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2016/0299228 A1 [0006, 0017]US 2016/0299228 A1 [0006, 0017]

Claims (11)

Vorrichtung zur scannenden Abstandsermittlung eines Objekts, mit • einer Lichtquelle (110, 210, 310) zum Aussenden eines optischen Signals (111, 211, 311) mit zeitlich variierender Frequenz; • einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Abstandes des Objekts (140, 240, 340) auf Basis eines aus dem Signal (111, 211, 311) hervorgegangenen, an dem Objekt (140, 240, 340) reflektierten Messsignals (121, 221, 321) und eines nicht an dem Objekt (140, 240, 340) reflektierten Referenzsignals (122, 222, 322); und • einem dispersiven Element (131, 231, 331), welches eine frequenzselektive Winkelverteilung des Messsignals (121, 221, 321) bewirkt, wobei hierdurch erzeugte Teilsignale unter voneinander verschiedenen Winkeln zu dem Objekt (140, 240, 340) gelenkt werden.Apparatus for scanning distance determination of an object, with A light source (110, 210, 310) for emitting an optical signal (111, 211, 311) having a time-varying frequency; An evaluation device for determining a distance of the object (140, 240, 340) on the basis of a measurement signal (121, 221, 321) emerging from the signal (111, 211, 311) and reflected on the object (140, 240, 340) and a reference signal (122, 222, 322) not reflected on the object (140, 240, 340); and A dispersive element (131, 231, 331) which effects a frequency-selective angular distribution of the measurement signal (121, 221, 321), whereby partial signals generated thereby are directed at different angles to the object (140, 240, 340). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf den Signalweg vor dem dispersiven Element (231) ein kollimierendes optisches Element (225) angeordnet ist.Device after Claim 1 , characterized in that relative to the signal path in front of the dispersive element (231), a collimating optical element (225) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem dispersiven Element (331) und dem Objekt (340) ein optisches System zur Anpassung der jeweiligen Winkel, unter denen die Teilsignale zu dem Objekt (340) gelenkt werden, vorgesehen ist.Device after Claim 1 or 2 characterized in that between the dispersive element (331) and the object (340) is provided an optical system for adjusting the respective angles at which the sub-signals are directed to the object (340). Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System eine erste Linse (332) und eine zweite Linse (334) aufweist.Device after Claim 3 , characterized in that the optical system comprises a first lens (332) and a second lens (334). Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dispersive Element (331) in einer ersten Brennebene (FP1) der ersten Linse (332) angeordnet ist.Device after Claim 4 , characterized in that the dispersive element (331) in a first focal plane (FP1) of the first lens (332) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feldebene (333) dieses optischen Systems einer ersten Brennebene der zweiten Linse (334) entspricht.Device after Claim 4 or 5 , characterized in that a field plane (333) of this optical system corresponds to a first focal plane of the second lens (334). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dispersive Element (131, 231, 331) ein AWG aufweist.Device according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the dispersive element (131, 231, 331) has an AWG. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass AWG wenigstens 120 Kanäle, insbesondere wenigstens 240 Kanäle, aufweist.Device after Claim 7 , characterized in that AWG has at least 120 channels, in particular at least 240 channels. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dispersive Element (131, 231, 331) ein Prisma, ein Beugungsgitter oder einen räumlicher Lichtmodulator, insbesondere einen akustischen oder elektrooptischen Modulator, aufweist.Device according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the dispersive element (131, 231, 331) comprises a prism, a diffraction grating or a spatial light modulator, in particular an acoustic or electro-optical modulator. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dispersive Element (131, 231, 331) ein Array von sich in zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen erstreckenden, periodischen Strukturen aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the dispersive element (131, 231, 331) has an array of periodic structures extending in two mutually perpendicular spatial directions. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Periodenlänge dieser periodischen Strukturen im Bereich von 50µm bis 150µm, insbesondere im Bereich von 80µm bis 120µm, liegt.Device after Claim 10 , characterized in that a period length of these periodic structures in the range of 50μm to 150μm, in particular in the range of 80μm to 120μm, is located.
DE102018203315.3A 2018-03-06 2018-03-06 Device for scanning distance determination of an object Withdrawn DE102018203315A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018203315.3A DE102018203315A1 (en) 2018-03-06 2018-03-06 Device for scanning distance determination of an object
PCT/EP2019/055498 WO2019170703A2 (en) 2018-03-06 2019-03-06 Device for scanned distance determination of an object
US17/010,723 US20210026017A1 (en) 2018-03-06 2020-09-02 Apparatus for ascertaining a distance to an object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018203315.3A DE102018203315A1 (en) 2018-03-06 2018-03-06 Device for scanning distance determination of an object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018203315A1 true DE102018203315A1 (en) 2019-09-12

Family

ID=67701310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018203315.3A Withdrawn DE102018203315A1 (en) 2018-03-06 2018-03-06 Device for scanning distance determination of an object

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018203315A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112162296A (en) * 2020-09-29 2021-01-01 香港中文大学(深圳) Laser ranging system
US11009593B1 (en) 2020-05-25 2021-05-18 Scantinel Photonics GmbH Device and method for scanning measurement of the distance to an object
DE102020110142A1 (en) 2020-04-14 2021-10-14 Scantinel Photonics GmbH Device and method for the scanning measurement of the distance to an object
EP3916423A1 (en) 2020-05-25 2021-12-01 Scantinel Photonics GmbH Device and method for scanning measurement of the distance to an object

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118518A (en) * 1999-02-24 2000-09-12 International Business Machines Corporation Assembly comprising a pocket 3-D scanner
US20110199621A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-18 Massachusetts Institute Of Technology Single-transducer, three-dimensional laser imaging system and method
US20160299228A1 (en) 2015-04-07 2016-10-13 Oewaves, Inc. Compact LIDAR System
US20170026633A1 (en) * 2015-05-28 2017-01-26 University College Cork - National University Of Ireland, Cork Coded access optical sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118518A (en) * 1999-02-24 2000-09-12 International Business Machines Corporation Assembly comprising a pocket 3-D scanner
US20110199621A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-18 Massachusetts Institute Of Technology Single-transducer, three-dimensional laser imaging system and method
US20160299228A1 (en) 2015-04-07 2016-10-13 Oewaves, Inc. Compact LIDAR System
US20170026633A1 (en) * 2015-05-28 2017-01-26 University College Cork - National University Of Ireland, Cork Coded access optical sensor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020110142A1 (en) 2020-04-14 2021-10-14 Scantinel Photonics GmbH Device and method for the scanning measurement of the distance to an object
WO2021209514A1 (en) 2020-04-14 2021-10-21 Scantinel Photonics GmbH Apparatus and method for measuring the distance to an object by scanning
US11009593B1 (en) 2020-05-25 2021-05-18 Scantinel Photonics GmbH Device and method for scanning measurement of the distance to an object
EP3916423A1 (en) 2020-05-25 2021-12-01 Scantinel Photonics GmbH Device and method for scanning measurement of the distance to an object
EP3916424A1 (en) 2020-05-25 2021-12-01 Scantinel Photonics GmbH Device and method for scanning measurement of the distance to an object
WO2021239408A1 (en) 2020-05-25 2021-12-02 Scantinel Photonics GmbH Apparatus and method for measuring the distance to an object by scanning
US11237254B2 (en) 2020-05-25 2022-02-01 Scantinel Photonics GmbH Device and method for scanning measurement of the distance to an object
CN112162296A (en) * 2020-09-29 2021-01-01 香港中文大学(深圳) Laser ranging system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018203315A1 (en) Device for scanning distance determination of an object
DE102011055294B4 (en) Microscopic device and method for the three-dimensional localization of punctiform objects in a sample
EP0484276A1 (en) Method for imaging several radiation sources arranged in one or more rows, and device for implementing the method
DE102008027231A1 (en) Apparatus and method for beam shaping
DE102012020877A1 (en) Optics arrangement and light microscope
DE102017205889B4 (en) Optical arrangement and method for laser interference structuring of a sample
EP3842830A1 (en) Device for the two-dimensional scanning beam deflection of a light beam
WO2018166960A1 (en) Optical emission device for laser pulses with selective optical system
DE102018216636A1 (en) Device for scanning the distance of an object
DE102017223658A1 (en) LIDAR device (100) for detecting an object
DE102018203316B4 (en) Device for scanning the distance of an object
WO2020064437A1 (en) Apparatus and method for determining the distance of an object by scanning
WO2019170703A2 (en) Device for scanned distance determination of an object
DE102011052336A1 (en) Device for variable deflection of light
DE102018126754B4 (en) Device for scanning the distance of an object
DE102012021179A1 (en) Method for magnification of resolving power in line scanning technical surface, involves locating focusing lens next to optical element on line at regular intervals so that light spot of line are arranged offset from each other
WO2020020799A1 (en) Apparatus for spatially resolved determination of the distance and/or speed of an object
DE102016108384B3 (en) Device and method for light sheet-like illumination of a sample
DE102018116513B4 (en) Device and method for scanning the distance of an object
DE102018129152A1 (en) Device for two-dimensionally scanning beam deflection of a light beam
DE102008050258A1 (en) Optical probe for testing surfaces of borehole, has radiation-deflection body that is arranged in probe body for reflecting bundle of radiations, and radiation outlet discharging reflected bundle of radiations
DE102006014766A1 (en) Interferometric measuring device for e.g. optical distance measurement in quality control, has reference and modulation interferometers, and dispersive optical component that is arranged in one of optical paths of reference interferometer
DE102018124356A1 (en) Metrology system and method for measuring an excitation laser beam in an EUV plasma source
DE102018216632B4 (en) Device for scanning the distance of an object
DE102022110651A1 (en) Compact optical spectrometer

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: OSTERTAG & PARTNER, PATENTANWAELTE MBB, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CARL ZEISS AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS SMT GMBH, 73447 OBERKOCHEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: OSTERTAG & PARTNER, PATENTANWAELTE MBB, DE

R120 Application withdrawn or ip right abandoned