DE102019204089A1

DE102019204089A1 - Fabry-pérot-element in einer lidar-vorrichtung

Info

Publication number: DE102019204089A1
Application number: DE102019204089.6A
Authority: DE
Inventors: Risto Mourujärvi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-10-02
Also published as: JP7036077B2; US11650294B2; JP2019197044A; US20190302238A1

Abstract

Eine Messanordnung zum Messen der Laufzeit eines Laserstrahls, die eine Laservorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Laserlicht mit einer Laserwellenlänge in Richtung der umliegenden Umgebung zu emittieren, und einen oder mehrere Lichtdetektoren aufweist, die dazu konfiguriert sind, eingehendes Laserlicht zu absorbieren, nachdem dasselbe zurück zu der Messanordnung reflektiert wurde. Die Messanordnung weist außerdem ein Ordnungsortierfilter, das dazu konfiguriert ist, Laserlicht lediglich in einem ersten Wellenlängenbereich zu übertragen, und ein Abtast-Fabry-Pérot-Interferometer auf, das dazu konfiguriert ist, Laserlicht lediglich in einem Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich zu übertragen. Der erste Wellenlängenbereich ist breiter als der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich, und eine Steuereinheit ist dazu konfiguriert, die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu verschieben, wenn die Temperatur der Laservorrichtung sich ändert.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Laufzeitmessungen für ein Laserlicht, das in die Umgebung der Laservorrichtung emittiert wird. Insbesondere bezieht die Offenbarung sich auf Laservorrichtungen, die dazu konfiguriert sein können, ihre Umgebung mit wiederholten Laufzeitmessungen wie beispielsweise Lichterfassung-und-Entfernungs-messung(light-detection-and-ranging, LIDAR)-Vorrichtungen abzubilden. Die vorliegende Offenbarung betrifft außerdem das Signal-Rausch-Verhältnis bei einer Laufzeitmessung, die unter Umgebungsbedingungen durchgeführt wird, und Mittel zum Verbessern dieses Verhältnisses.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Lichterfassung-und-Entfernungsmessung(LIDAR)-Systeme weisen typischerweise eine Laservorrichtung, die eine Sequenz von Laserstrahlpulsen oder moduliertes Dauerstrichlaserlicht an die umliegende Umgebung emittiert, und einen Lichtdetektor auf, der eingehendes Licht gewinnt, nachdem dasselbe von nahegelegenen Objekten reflektiert wurde. LIDAR-Systeme können außerdem einen Reflektor zum Reflektieren von abgehendem Laserlicht in verschiedene Richtungen und des Weiteren einen Reflektor zum Reflektieren von eingehendem Laserlicht zu dem Lichtdetektor aufweisen. Der Reflektor kann ein mikromechanisch getriebener MEMS-Reflektor sein. In koaxialen Systemen fällt die Achse des Laserstrahls mit der Achse der Empfängeroptik zusammen. In biaxialen Anordnungen sind der Laserstrahl und die Empfängerachse getrennt, und der Laserstrahl tritt nur außerhalb eines vorgegebenen Bereichs in das Sichtfeld der Empfängeroptik ein.
Durch Messen des Zeitablaufs zwischen einer Emission und einer Erfassung von Licht, das in unterschiedliche Richtungen reflektiert wird, oder der zeitabhängigen Phasenverschiebung der kontinuierlichen Welle kann das LIDAR-System abstandsbezogene Daten in Bezug auf die umliegende Umgebung desselben berechnen und analysieren.
Bestimmte Einschränkungen gelten für Laufzeitlasermessungen, wenn diese in der umgebenden Umwelt durchgeführt werden, wo sich Personen aufhalten können. Erstens muss das Laserlicht aus Gründen der Augensicherheit eine relativ geringe Intensität aufweisen. Zweitens treten auch Sonnenlicht und Licht von externen Lichtquellen, beispielsweise von Autoscheinwerfern, in die LIDAR-Systeme ein und beeinflussen die Messung, die an dem Lichtdetektor durchgeführt wird. Diese Faktoren beeinflussen das Signal-Rausch-Verhältnis von LIDAR-Systemen und schränken Auflösung und Reichweite derselben ein.
Das Dokument US 2017350982 offenbart ein LIDAR-System, bei dem statische Bandpassfilter auf dem Strahlengang von eingehendem Laserlicht verwendet werden, um das Signal-Rausch-Verhältnis durch Filtern von Umgebungslicht zu verbessern.
Ein allgemeines Problem mit statischen Bandpassfiltern liegt jedoch darin, dass diese zulassen müssen, dass ein relativ breiter Wellenlängenbereich zu dem Detektor verläuft. Dies ist dadurch begründet, dass die Wellenlänge des emittierten Laserlichts typischerweise von der Temperatur der Laservorrichtung abhängt und dass die Wellenlänge über lange Zeiträume driften kann. Insbesondere, wenn die Laservorrichtung im Außenbereich verwendet wird, wo die Witterungsbedingungen schwanken und Alterungseffekte hervorrufen, kann nicht erwartet werden, dass die Wellenlänge des emittierten Laserlichts über lange Zeitperioden konstant bleibt. Dies ist bei dem Entwurf des Bandpassfilters zu berücksichtigen, indem der Bandpassfilter mit einem Passband versehen wird, das wesentlich breiter als das FWHM-Passband der Laservorrichtung ist. Deshalb ist, obwohl das Signal-Rausch-Verhältnis des Lichtdetektors durch die Verwendung statischer Bandpassfilter verbessert wird, dies bei weitem nicht ideal.
KURZE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Apparat und ein Verfahren bereitzustellen, um die oben dargelegten Nachteile zu mildern.
Der Gegenstand der Offenbarung wird durch einen Apparat und ein Verfahren erreicht, die durch das gekennzeichnet sind, was in den unabhängigen Ansprüchen genannt ist. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Die Offenbarung beruht auf der Idee, ein Abtast-Fabry-Pérot-Interferometer auf dem Strahlengang von eingehendem Laserlicht zu verwenden und das Passband dieses Interferometers dynamisch anzupassen, falls die Wellenlänge von emittiertem Laserlicht sich ändert.
Ein Vorteil des Verfahrens und der Anordnung, die in dieser Offenbarung beschrieben sind, besteht darin, dass das schmale Passband des Fabry-Pérot-Interferometers kontinuierlich angepasst wird, um mit der Wellenlänge von emittiertem Laserlicht zusammenzufallen. Der Betrag von Umgebungslichts, das in den Lichtdetektor eintritt, wird reduziert und das Signal-Rausch-Verhältnis der Laufzeitmessung wird verbessert.
Figurenliste
Nachfolgend wird die Offenbarung mit Hilfe von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es gilt:

1 veranschaulicht ein Messverfahren.
2 veranschaulicht eine Messanordnung,
3a und 3b veranschaulichen das Funktionsprinzip.
4 veranschaulicht ein Messverfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
5 veranschaulicht ein Messverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
6 veranschaulicht ein Messverfahren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Die Offenbarung beschreibt eine Messanordnung zum Messen der Laufzeit eines Laserstrahls. Die Anordnung weist eine Laservorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Laserlicht mit einer Laserwellenlänge zu der umliegenden Umgebung zu emittieren, und einen oder mehrere Lichtdetektoren auf, die dazu konfiguriert sind, eingehendes Laserlicht zu absorbieren, nachdem dasselbe von einem Objekt in der umliegenden Umgebung zurück zu der Messanordnung reflektiert wurde. Die Messanordnung weist außerdem eine Steuereinheit auf, die dazu konfiguriert ist, die Laufzeit entweder durch Aufzeichnen der Emissionszeit von sequenziellen Laserpulsen an der Laservorrichtung und der Absorptionszeit jedes Laserpulses an dem einen oder den mehreren Lichtdetektoren oder durch Bestimmen der Phasenverschiebung von Dauerstrichlaserlicht zwischen Emission und Absorption zu berechnen.
Die Messanordnung weist außerdem auf dem Strahlengang von dem Objekt in der umliegenden Umgebung zu dem einen oder den mehreren Lichtdetektoren, ein Ordnungsortierfilter, das dazu konfiguriert ist, Laserlicht lediglich in einem ersten Wellenlängenbereich zu übertragen, und ein Abtast-Fabry-Pérot-Interferometer auf, das dazu konfiguriert ist, Laserlicht lediglich in einem Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich zu übertragen, wobei der erste Wellenlängenbereich breiter als der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich ist. Die Messanordnung weist außerdem eine Spannungsquelle auf, die mit dem Abtast-Fabry-Pérot-Interferometer verbunden ist, so dass der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich durch Ändern der Spannung geändert werden kann, die an das Abtast-Fabry- Perot-Interferometer angelegt ist. Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, Messdaten, die sich auf die Laserwellenlänge beziehen, von einem Sensor zu gewinnen und die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs auf Basis der gewonnenen Messdaten durch Ändern der Spannung zu verschieben, die an das Abtast-Fabry-Pérot-Interferometer angelegt ist.
Die Laservorrichtung kann eine gepulste Laservorrichtung oder eine Laservorrichtung sein, die Laserlicht kontinuierlich emittiert. Falls die Vorrichtung gepulst ist, ist das Laserlicht ein gepulster Laserstrahl, d. h. eine Sequenz von Laserpulsen. Die Pulsfrequenz einer gepulsten Laservorrichtung kann beispielsweise 50 kHz bis 200 kHz betragen, so dass ein emittierter Puls typischerweise zu dem LIDAR-System zurückkehrt, bevor der nächste emittiert wird. In diesem Fall kann die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, die Laufzeit durch Aufzeichnen der Emissionszeit von sequenziellen Laserpulsen an der Laservorrichtung und der Absorptionszeit jedes Laserpulses an dem einen oder den mehreren Lichtdetektoren zu berechnen.
Falls die Laservorrichtung Licht kontinuierlich emittiert, kann das Laserlicht ein Dauerstrichlaserstrahl sein, bei dem die Intensitätsamplitude des Laserlichts moduliert ist. In diesem Fall kann die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, die Laufzeit durch Bestimmen der Phasenverschiebung des Dauerstrichlaserlichts zwischen Emission und Absorption zu berechnen, indem das Lichtsignal demoduliert wird.
In beiden Fällen kann die Größenordnung des eintreffenden Laserlichts (die Intensität eines eintreffenden Pulses oder die Amplitude einer eintreffenden kontinuierlichen Welle) zu derselben Zeit gemessen werden, in der die Laufzeitmessungen durchgeführt werden.
Die Laservorrichtung kann beispielsweise eine Laserdiode sein. Der Volle-Breite-bei-halbem-Maximum(full-width-at-half-maximum, FWHM)-Wert für die Emissionsspitze einer Laserdiode liegt typischerweise in der Größenordnung von wenigen Nanometern. Die Wellenlänge der emittierten Laserstrahlung kann in dem Nahinfrarotbereich liegen, zum Beispiel in dem Bereich von 800 nm bis 1600 nm.
Die Laservorrichtung kann eine einzelne Lasereinheit oder ein Laserarraymodul sein, das mehrere Lasereinheiten aufweist. Jede Lasereinheit in dem Array kann eine gepulste Lasereinheit sein, oder jede Einheit in dem Laserarray kann ein Laser sein, der kontinuierlich amplitudenmoduliertes Laserlicht emittiert.
Die Verwendungstemperaturen von LIDAR-Systemen hängen von der Anwendung ab. Laservorrichtungen können zum Beispiel bei Automobilanwendungen Temperaturschwankungen in dem Bereich von -40 °C bis +125 °C aufweisen.
Ein Verfahren, das mit der Messanordnung durchgeführt wird, ist in 1 veranschaulicht. Die Laservorrichtung emittiert Laserlicht mit einer Laserwellenlänge zu der umliegenden Umgebung (11), die Steuereinheit gewinnt Messdaten, die sich auf die Laserwellenlänge beziehen, von einem Sensor (12) und verschiebt den Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich auf Basis der gewonnenen Messdaten durch Ändern der Spannung, die an das Abtast-Fabry-Perot-Interferometer (13) angelegt ist. Der eine oder die mehreren Lichtdetektoren absorbieren eingehendes Laserlicht (14), und die Steuereinheit berechnet die Laufzeit auf die oben beschriebene Weise(15).
In dieser Offenbarung beziehen die Begriffe „Emissionszeit“ und „Absorptionszeit“ sich auf Zeitstempel, die beim Auftreten der Emission/Absorption eines Laserpulses aufgezeichnet werden. Die Laufzeit ist die Differenz zwischen der Absorptionszeit und der Emissionszeit.
Das Laserlicht, das von der Laservorrichtung emittiert wird, kann einen ersten Reflektor treffen, der dasselbe zu der Abtastumgebung reflektiert. Der Reflektor kann ein Abtastreflektor sein, der in verschiedene Richtungen geneigt sein kann. Alternativ kann das Laserlicht sich direkt von der Laservorrichtung zu der Abtastumgebung weiterbewegen.
2 veranschaulicht eine Messanordnung 20 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Anordnung weist eine Laservorrichtung 24, die dazu konfiguriert ist, Laserlicht zu emittieren, und einen optionalen ersten Abtastreflektor 25 auf, der das Licht zu der umliegenden Umgebung 27 heraus reflektiert. Der Reflektor 25 kann ein MEMS-Reflektor sein, der durch kapazitive, piezoelektrische oder elektromagnetische Aktuatoren zum Schwingen in Resonanz getrieben wird. Das Laserlicht kann auch durch andere Reflektoren reflektiert werden, bevor diese die Messanordnung 20 verlassen. Falls die Laservorrichtung auf eine derartige Weise angeordnet ist, dass dieselbe Licht direkt zu der umliegenden Umgebung emittieren kann, können der Abtastreflektor und andere Reflektoren in einigen Fällen weggelassen werden.
Laserlicht quert die umliegende Umgebung 27 um die Messanordnung 20 herum und trifft schließlich ein Objekt 26. Zumindest ein Teil des Laserlichts wird entlang eines Strahlengangs von dem Objekt 26 zu einem Lichtdetektor 23 zurück zu der Messanordnung reflektiert. Dieser Strahlengang kann außerdem einen oder mehrere zusätzliche Reflektoren umfassen, die in 2 nicht veranschaulicht sind. 2 veranschaulicht einen biaxialen Fall, bei dem der Eingehendes-Licht-Strahlengang nicht mit dem Abgehendes-Licht-Strahlengang zusammenfällt. Die Messanordnung, die in dieser Offenbarung beschrieben ist, kann alternativ koaxial sein, so dass der Abgehendes-Licht-Strahlengang mit dem Eingehendes-Licht-Strahlengang zusammenfällt. Anders gesagt kann der Strahlengang von dem Objekt 26 zu dem einen oder mehreren Lichtdetektoren 23 auch eine Reflexion an dem ersten Abtastreflektor 25 aufweisen.
In der umliegenden Umgebung 27 kann Umgebungslicht 28, beispielsweise Sonnenlicht und Licht von anderen Quellen in der umliegenden Umgebung, ebenfalls in den 26-23 Strahlengang eintreten, nachdem dasselbe von dem Objekt 26 oder von einem anderen Objekt reflektiert wurde. Wie oben erläutert wurde, erschwert dieses Umgebungslicht es, das Laserlicht an dem Lichtdetektor 23 genau zu erfassen.
Die Messanordnung weist einen Ordnungsortierfilter 22 auf dem Strahlengang von dem Objekt 26 zu dem Lichtdetektor 23 auf, wodurch verhindert wird, dass die Seitenbänder des Fabry-Pérot-Interferometers die Messung beeinflussen. Das Ordnungsortierfilter kann zum Beispiel ein passives Bandpass- oder ein Hochpass-Optisches-Filter mit einem breiten Passband sein, dass Hunderte von Nanometern breit sein kann. Die Messanordnung weist außerdem ein Fabry-Perot-Interferometer 21 auf dem 26-23 Strahlengang vor oder nach dem Ordnungsortierfilter auf.
Das Fabry-Pérot-Interferometer (FPI) ist ein optisches Filter, das aus zwei flachen und hochgradig reflektierenden parallelen Ebenen besteht, die mit einem genau definierten Abstand voneinander beabstandet sind. Der Abstand zwischen den reflektierenden Ebenenoberflächen ist im Wesentlichen ein Resonanzhohlraum, der die Wellenlänge des Optisches-Filter-Passbands definiert. Das FPI kann ein Abtast-FPI sein, bei dem der Abstand zwischen den zwei reflektierenden Oberflächen des FPI durch Ändern der Spannung geändert werden kann, die an die Spannungsanschlüsse angelegt ist, die den Abstand zwischen den reflektierenden Oberflächen steuern. Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, das Abtast-FPI durch eine Spannungsquelle zu steuern, die in 2 nicht veranschaulicht worden ist.
3a und 3b veranschaulichen das Funktionsprinzip der Anordnung und das Verfahren, das in dieser Offenbarung beschrieben ist. Die W-Achse stellt eine Wellenlänge dar, und die S-Achse stellt einen Signalwert dar, der durch einen Lichtdetektor gemessen wird. 3a veranschaulicht eine Anordnung, bei der lediglich ein statisches Passbandfilter und kein FPI zum Filtern des ankommenden Lichts verwendet wird. 31 ist eine Laserspitze, die bei der Laserwellenlänge W₀ emittiert wird, mit einer Höhe S₀ . W₀ kann zum Beispiel 950 nm oder 1550 nm betragen. W₀ kann in dem Nahinfrarotbereich liegen.
Die Kurve 32 zeigt das Passband des statischen Filters. Das Driftintervall der Laserwellenlänge in der Laservorrichtung (typischerweise durch Temperaturschwankung oder Altern bewirkt) ist durch ΔW veranschaulicht. Um sicherzustellen, dass die Messung bei allen Temperaturen durchgeführt werden kann, muss das Passband 32 des statischen Filters das Laserwellenlänge-Driftintervall ΔW der Laservorrichtung beinhalten. Innerhalb des oben erwähnten Temperaturbereichs kann ΔW für eine typische Laservorrichtung ohne Temperaturanpassung ungefähr 50 nm betragen. Das Signal-Rausch-Verhältnis fällt aufgrund eines Rauschens von ankommenden Photonen in dem Passband 32, die nicht von der Laservorrichtung stammen, vergleichsweise niedrig aus.
3b veranschaulicht die Charakteristika derselben Messung, wenn ein Ordnungsortierfilter und ein Fabry-Perot-Interferometer verwendet werden. 33 ist eine Laserspitze, die bei der Laserwellenlänge W₀ emittiert wird, mit einer Höhe S₁ . Die Kurve 34 zeigt das Passband des Ordnungsortierfilters, das den ersten Wellenlängenbereich definiert. Es sollte ausreichend schmal sein, um die Wellenlängen zu blockieren, die nach der Reflexion unerwünschter Oberschwingungen durch den FPI verlaufen würden, jedoch bedeutet dies in der Praxis, dass dasselbe Hunderte von Nanomatern breit sein kann, weitaus breiter als das Driftintervall ΔW der Laserwellenlänge. Die Kurve 35 veranschaulicht andererseits den Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich, der durch das FPI bestimmt ist. Dieser Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich kann viel schmaler als das Driftintervall ΔW sein, da das Abtast-FPI Änderungen der Laserwellenlänge W₀ auf die Weise die bei den unten vorgestellten Ausführungsbeispielen beschrieben ist, verfolgen kann. Infolgedessen ist das Signal-Rausch-Verhältnis des Lichts, das an dem Detektor eintrifft, in diesem Fall durch die Kurven 33 und 35 bestimmt und fällt aufgrund der Schmalheit des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs vergleichsweise hoch aus.
Die Breite des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs ist durch den FWHM-Wert der Kurve 35 gekennzeichnet, der beispielsweise in dem Bereich von 1 bis 20 nm, 3 bis 15 nm oder 5 bis 10 nm liegen kann.
Die Steuereinheit kann Messdaten, die sich auf die Laserwellenlänge und insbesondere auf Änderungen der Laserwellenlänge beziehen, von einem Sensor gewinnen. Der Sensor kann ein Temperatursensor sein, der dazu konfiguriert ist, die Temperatur der Laservorrichtung 24 zu messen. Alternativ kann der Sensor einer des einen oder der mehreren Lichtdetektoren sein. Der Sensor kann ein Lichtdetektor 23 oder ein separater Lichtdetektor in der Nähe des Lichtdetektors 23 sein, der spezifisch dem Sammeln von Daten für FPI-Anpassungen gewidmet ist.
Fall der Sensor zum Messen von Daten, die sich auf eine Laserwellenlänge beziehen, ein Lichtdetektor ist, muss die Messung, die zum Verschieben der Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs erforderlich ist, nicht mit Licht durchgeführt werden, das von der umliegenden Umgebung zurück reflektiert wird (obwohl dieselbe mit derartigem Licht durchgeführt werden kann). Bei Laserlicht, das von der Laservorrichtung emittiert wird, ist die unmittelbare Umgebung (typischerweise innerhalb eines Gehäuses einer bestimmten Art) der Laservorrichtung typischerweise durch reflektiertes und gestreutes Licht stark beleuchtet. Lediglich die Wellenlänge des Laserlichts ist von Interesse, und ein in geeigneter Weise platzierter Lichtdetektor kann die Wellenlänge von einem beliebigen Teil dieses reflektierten und gestreuten Lichts erfassen. Eine Reflexion zu dem Lichtdetektor kann optional durch zusätzliche Spiegel unterstützt werden. Darüber hinaus kann der Laserstrahl, der von der Laservorrichtung emittiert wird, auch durch einen Strahlteiler verlaufen, bevor derselbe nach außen gerichtet wird, und ein Teil des geteilten Laserstrahls kann für die Laserwellenlängenmessung zu einem Lichtdetektor gerichtet sein.
Die folgenden Ausführungsbeispiele beschreiben, wie die Steuereinheit die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs auf Basis der von dem Sensor gewonnenen Messung verschieben kann.
Erstes Ausführungsbeispiel
Wenn der Sensor einer des einen oder der mehreren Lichtdetektoren ist und die Messdaten Lichtintensitätswerte aufweisen, kann die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, von dem Lichtdetektor eine Sequenz von Lichtintensitätswerten zu gewinnen, wobei jeder Lichtintensitätswert einem von der Laservorrichtung emittierten Laserpuls oder einer Amplitudenmessung entspricht, die auf kontinuierlich emittiertem Laserlicht durchgeführt wird.
Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem größeren Wert zu verschieben, falls der letzte Lichtintensitätswert größer als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die größer als die Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde.
Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem größeren Wert zu verschieben, falls der letzte Lichtintensitätswert kleiner als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die kleiner als die Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde.
Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem kleineren Wert zu verschieben, falls der letzte Lichtintensitätswert größer als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die kleiner als die Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde.
Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem kleineren Wert zu verschieben, falls der letzte Lichtintensitätswert kleiner als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die größer als die Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde.
4 veranschaulicht das Verfahren, das durch die Steuereinheit verwendet wird. Ein erstes Wobbeln kann zunächst mit dem Fabry-Pörot-Interferometer durchgeführt werden, um die Laserspitze zu finden. Der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich kann zunächst auf einer ursprünglichen Wellenlänge zentriert sein, und der ursprüngliche Lichtintensitätswert, der bei dieser ursprünglichen Wellenlänge gemessen wurde, kann gespeichert sein. Optional kann ein Temperaturwert, der von einem Temperatursensor gewonnen wird, der zum Überwachen der Temperatur der Laservorrichtung konfiguriert ist, dazu verwendet werden, eine geeignete ursprüngliche Wellenlänge zu bestimmen, bei der der Messzyklus beginnen kann. Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, den Laserwellenlänge-Tabellenwert zu finden, der dem gewonnenen Temperaturwert entspricht, und dieser Laserwellenlänge-Tabellenwert kann als die ursprüngliche Wellenlänge gespeichert sein, bei der der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich zentriert ist.
Bei Schritt 45 führt die Steuereinheit eine Messung eines neuen Lichtintensitätswerts bei einer Wellenlänge λ_A . durch. Dieser Wert wird hier mit dem Buchstaben A gekennzeichnet und bei Schritt 41 in einer Speichereinheit gespeichert. A wird somit zu dem letzten Lichtintensitätswert. Bei Schritt 42 vergleicht die Steuereinheit A mit dem vorhergehenden Lichtintensitätswert, der hier mit dem Buchstaben B gekennzeichnet ist. Wenn eine Messsequenz beginnt, kann B gleich dem ursprünglichen Lichtintensitätswert gesetzt sein, der oben erwähnt ist. Nachdem ein Zyklus der in 4 veranschaulichten Schleife abgeschlossen ist, weist B den Wert auf, der ihm bei Schritt 44 gegeben wurde, wie nachfolgend zu beschreiben ist.
In 4 bezeichnet λ_A die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs (bestimmt durch die an das Abtast-FPI angelegte Spannung) beim Durchführen der letzten Messung, und λ_B bezeichnet die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs beim Durchführen der vorhergehenden Messung. Bei Schritt 44a und 44b richtet die Steuereinheit die nächste Messung ein. λ_A wird zunächst in der Speichereinheit als der neue Wert von λ_B gespeichert, und A wird in der Speichereinheit als der neue Wert von B gespeichert.
Bei dem Vergleich von Schritt 42 gibt A > B an, dass die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs beim Durchführen der letzten Messung näher zu der Laserwellenlänge lag als bei der Messung, die dieser voranging. Andererseits gibt A < B an, dass die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs beim Durchführen der letzten Messung weiter weg von der Wellenlänge lag als bei der Messung, die dieser voranging.
Deshalb sollte, falls bei den Vergleichsschritten 42 und 43a A > B und λ_A > λ_B ist, die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs für die nächste Messung zu einer längeren Wellenlänge verschoben werden, da λ_A näher zu der Laserwellenlänge liegt. Der neue Wert von λ_A wird deshalb bei Schritt 44a berechnet, indem λ_A mit einem Wellenlängeninkrement λ_Stufe erhöht wird. Anders gesagt wird die an das Abtast-FPI angelegte Spannung entweder erhöht oder verringert, so dass die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs um das Inkrement λ_Stufe verschoben wird. Andererseits sollte, falls bei den Vergleichsschritten 42 und 43a A > B und λ_A < λ_B ist, dann die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs für die nächste Messung zu einer kürzeren Wellenlänge verschoben werden. Der neue Wert von λ_A wird deshalb bei Schritt 44b berechnet, indem λ_A mit dem Wellenlängeninkrement λ_Stufe reduziert wird.
Auf ähnliche Weise sollte, falls bei den Vergleichsschritten 42 und 43 A < B und λ_A < λ_B ist, die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs für die nächste Messung zu einer längeren Wellenlänge verschoben werden, da λ_B näher zu der Laserwellenlänge liegt. Der neue Wert von λ_A wird deshalb bei Schritt 44a berechnet, indem λ_A mit einem Wellenlängeninkrement λ_Stufe erhöht wird. Und wenn bei den Vergleichsschritten 42 und 43b A < B und λ_A > λ_B ist, dann sollte die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs für die nächste Messung bei Schritt 44b zu einer kürzeren Wellenlänge verschoben werden.
Nachdem λ_A bei den Schritten 44a und 44b einem neuen Wert zugewiesen wurde, kehrt der Messzyklus erneut zu Schritt 45 zurück, wo nun eine neue Lichtintensitätsmessung an dem erhöhten oder verringerten Wellenlängenwert λ_A durchgeführt wird. Durch dieses Verfahren kann die Steuereinheit die Laserwellenlänge verfolgen und kontinuierliche Anpassungen der an das Abtast-FPI angelegten Spannung vornehmen, so dass der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich sehr nahe zu der Laserwellenlänge zentriert bleibt, selbst wenn die Temperatur des Lasers schwankt. Es ist keine Temperaturkalibrierung erforderlich.
Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel kann beim Vergleichen von Lichtintensitätswerten eine Mittelwertbildung verwendet werden. Anders gesagt kann der „gewonnene Lichtintensitätswert“ ein Mittelwert eines ersten Satzes von Lichtintensitätsmessungen sein, und der „vorhergehende Lichtintensitätswert“ kann ein Mittelwert eines zweiten Satzes von Lichtintensitätsmessungen sein, so dass der zweite Satz vor dem ersten Satz gemessen wurde.
Zweites Ausführungsbeispiel
Wenn der Sensor einer des einen oder der mehreren Lichtdetektoren ist und die Messdaten Lichtintensitätswerte aufweisen, kann die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, von dem Lichtdetektor eine Sequenz von Lichtintensitätswerten zu gewinnen, wobei jeder Lichtintensitätswert einem von der Laservorrichtung emittierten Laserpuls oder einer Amplitudenmessung entspricht, die auf kontinuierlich emittiertem Laserlicht durchgeführt wird.
Die Steuereinheit kann außerdem dazu konfiguriert sein, eine Lichtintensität zu überwachen, indem jeder gewonnene Lichtintensitätswert mit einem oder mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten verglichen wird, und die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs unverändert beizubehalten, falls der gewonnene Lichtintensitätswert in einen vorbestimmen Randbereich von dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten fällt. Die Steuereinheit kann außerdem dazu konfiguriert sein, die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu verschieben, falls der gewonnene Lichtintensitätswert aus einem vorbestimmten Randbereich von dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten herausfällt, bis ein neuer gewonnener Lichtintensitätswert in einen vorbestimmen Randbereich von dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten fällt.
Die Verschiebung kann entweder nach oben zu längeren Wellenlängen oder nach unten zu kürzeren Wellenlängen erfolgen. Nachdem ein neuer Lichtintensitätswert gewonnen wird, der in den gewünschten Randbereich fällt, kann die Steuereinheit die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs bei dem neuen angepassten Wert desselben beibehalten und zum Überwachen von neuen gewonnenen Lichtintensitätswerten zurückkehren, indem diese mit vorhergehenden Lichtintensitätswerten verglichen werden.
Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, zwei Lichtintensitätswerte in zwei Speicherorten in einer Speichereinheit zu speichern. Die Steuereinheit kann den letzten gewonnenen Lichtintensitätswert in einem ersten Speicherort und den vorhergehenden Lichtintensitätswert in einem zweiten Speicherort speichern. Jedes Mal, wenn ein neuer Lichtintensitätswert gewonnen wird, kann der in dem ersten Speicherort gespeicherte Wert zu dem zweiten Speicherort bewegt werden, so dass der Wert, der ursprünglich in dem zweiten Speicherort war, überschrieben wird.
Alternativ kann die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, eine längere Sequenz von vorhergehenden Lichtintensitätswerten in der Speichereinheit zu speichern. Der letzte gewonnene Lichtintensitätswert kann dann beispielsweise mit einem Mittelwert oder einem gewichteten Mittelwert aller vorhergehenden Lichtintensitätswerte, die in der Speichereinheit gespeichert worden sind, verglichen werden. Der Mittelwert kann beispielsweise ein gleitender Mittelwert sein, bei dem fünf oder zehn letzte aufgezeichnete vorhergehende Lichtintensitätswerte beinhaltet sind.
Ein geeigneter vorbestimmter Randbereich zum Auslösen der Anpassungen, die oben dargestellt sind, kann beispielsweise darin bestehen, dass der gewonnene Lichtintensitätswert von dem vorhergehenden Lichtintensitätswert (oder von dem Mittelwert von vorhergehenden Lichtintensitätswerten) um mehr als 1 % oder mehr als 5 % abweicht.
Unter der Annahme, dass die emittierte Lichtintensität konstant bleibt, zeigt eine Abweichung zwischen dem gewonnenen Lichtintensitätswert und dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten, die größer als der vorbestimmte Randbereich ist, an, dass die Laserwellenlänge verschoben wurde und dass der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich des FPI nicht länger optimal mit der Laserwellenlänge ausgerichtet ist.
Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, die an die FPI-Anschlüsse angelegte Spannung zu ändern, so dass die reflektierenden Oberflächen des FPI sich entweder weiter weg voneinander oder näher zueinander bewegen. Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, zu prüfen, ob die obere oder untere Grenze des vorbestimmten Randbereichs überschritten wurde, und die Spannung entsprechend nach oben oder nach unten anzupassen. Jedoch kann die Anpassung sogar ohne diese Prüfung automatisiert sein, da in dem Fall, dass eine Anpassung in die falsche Richtung erfolgt, dies schnell festgestellt wird, wenn ein neuer Lichtintensitätswert gewonnen wird. Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, Anpassungen vorzunehmen, die gewonnene Lichtintensitätswerte erhöhen, bis wieder derartige Werte, die in den vorbestimmten Randbereich der Lichtintensitätswerte fallen, die dem Auslösen der Anpassung vorangingen, gewonnen werden.
Der eine oder die mehreren Lichtdetektoren können einen ersten Lichtdetektor zum Messen der Laufzeit und einen zweiten Lichtdetektor zum Überwachen einer Lichtintensität aufweisen. In diesem Fall kann der erste Lichtdetektor entweder im linearen oder im Geiger-Modus arbeiten, falls derselbe lediglich für eine Laufzeitmessung verwendet wird, der zweite Lichtdetektor muss jedoch im linearen Modus arbeiten. Beide Detektoren müssen so angeordnet sein, dass die gemessene Lichtleistung durch dieselbe optische Apertur der Fabry-Pérot-Filter-Vorrichtung kommt.
Alternativ kann der eine oder die mehreren Lichtdetektoren lediglich einen ersten Lichtdetektor zum Messen der Absorptionszeit und zum Überwachen einer Lichtintensität aufweisen.
Das entsprechende Verfahren, das mit derselben Messanordnung durchgeführt wird, ist in 5 veranschaulicht. Die Steuereinheit gewinnt von dem Lichtdetektor eine Sequenz von Lichtintensitätswerten (51), wobei jeder Lichtintensitätswert Laserlicht entspricht, das von der Laservorrichtung emittiert wird, und überwacht eine Lichtintensität (52), indem jeder gewonnene Lichtintensitätswert mit einem oder mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten verglichen wird. Die Steuereinheit behält außerdem die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs unverändert bei, falls der gewonnene Lichtintensitätswert in einen vorbestimmen Randbereich von dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten (53) fällt, und verschiebt die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs nach oben oder nach unten, falls der gewonnene Lichtintensitätswert aus einem vorbestimmten Randbereich von dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten (54) herausfällt.
Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel kann beim Vergleichen von Lichtintensitätswerten eine Mittelwertbildung verwendet werden. Anders gesagt kann der „gewonnene Lichtintensitätswert“ ein Mittelwert eines ersten Satzes von Lichtintensitätsmessungen sein, und der „vorhergehende Lichtintensitätswert“ kann ein Mittelwert eines zweiten Satzes von Lichtintensitätsmessungen sein, so dass der zweite Satz vor dem ersten Satz gemessen wurde.
Drittes Ausführungsbeispiel
Wenn der Sensor ein Temperatursensor ist, der dazu konfiguriert ist, die Temperatur der Laservorrichtung zu messen, und die Messdaten Temperaturwerte aufweisen, kann die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, von dem Temperatursensor einen Temperaturwert zu gewinnen und von gespeicherten Kalibrierdaten einen Laserwellenlänge-Tabellenwert zu gewinnen, der dem gewonnenen Temperaturwert entspricht. Die Steuereinheit kann außerdem dazu konfiguriert sein, die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu dem Laserwellenlänge-Tabellenwert zu verschieben.
Anders gesagt kann die Steuereinheit mit einem Temperatursensor verbunden sein, der die Temperatur der Laservorrichtung 24 überwacht. Die Temperaturabhängigkeit der Wellenlängen des Laserlichts, das von der Laservorrichtung emittiert wird, kann bei Kalibrierexperimenten bestimmt worden sein, bevor oder nachdem das Vorrichtung in Betrieb genommen wurde. Die Tabellen-Kalibrierdaten, die aus derartigen Experimenten erhalten werden, können dann genutzt werden, um den aktuellen Wert der Laserwellenlänge zu jeder Zeit auf Basis einer direkten Temperaturmessung zu bestimmen.
Auf Basis eines gewonnenen Temperaturwerts kann die Steuereinheit den Laserwellenlänge-Tabellenwert finden, der dem gewonnenen Temperaturwert entspricht. Die Steuereinheit kann außerdem dazu konfiguriert sein, die an die FPI-Steueranschlüsse angelegte Spannung zu ändern, so dass die reflektierenden Oberflächen des FPI in Bezug zueinander bewegt werden, falls der Laserwellenlänge-Tabellenwert sich von dem aktuellen Mittelpunkt des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs unterscheidet. Der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich des FPI bleibt deshalb mit der Wellenlänge von emittiertem Laserlicht ausgerichtet, selbst wenn die Temperatur der Laservorrichtung sich ändert.
Nachdem die Anpassung erfolgt ist, kann die Steuereinheit die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs bei dem neuen angepassten Wert desselben beibehalten und zum Überwachen von neuen gewonnenen Lichtintensitätswerten zurückkehren, indem diese vorhergehenden Lichtintensitätswerten verglichen werden.
Das entsprechende Verfahren, das mit derselben Messanordnung durchgeführt wird, ist in 6 veranschaulicht. Die Steuereinheit gewinnt von dem Temperatursensor einen Temperaturwert (61) und gewinnt von gespeicherten Kalibrierdaten einen Laserwellenlänge-Tabellenwert, der dem gewonnenen Temperaturwert (62) entspricht, und verschiebt die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu dem Laserwellenlänge-Tabellenwert (63).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2017350982 [0005]

Claims

Eine Messanordnung zum Messen der Laufzeit eines Laserstrahls, die folgende Merkmale aufweist: - eine Laservorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Laserlicht mit einer Laserwellenlänge zu der umliegenden Umgebung zu emittieren, - einen oder mehrere Lichtdetektoren, die dazu konfiguriert sind, eingehendes Laserlicht zu absorbieren, nachdem dasselbe von einem Objekt in der umliegenden Umgebung zurück zu der Messanordnung reflektiert wurde, - eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, die Laufzeit entweder durch Aufzeichnen der Emissionszeit von sequenziellen Laserpulsen an der Laservorrichtung und der Absorptionszeit jedes Laserpulses an dem einen oder den mehreren Lichtdetektoren oder durch Bestimmen der Phasenverschiebung von Dauerstrichlaserlicht zwischen Emission und Absorption zu berechnen, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung außerdem auf dem Strahlengang von dem Objekt in der umliegenden Umgebung zu dem einen oder den mehreren Lichtdetektoren ein Ordnungsortierfilter, das dazu konfiguriert ist, Laserlicht lediglich in einem ersten Wellenlängenbereich zu übertragen, und ein Abtast-Fabry-Perot-Interferometer aufweist, das dazu konfiguriert ist, Laserlicht lediglich in einem Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich zu übertragen, wobei der erste Wellenlängenbereich breiter als der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich ist, und dass die Messanordnung außerdem eine Spannungsquelle aufweist, die mit dem Abtast-Fabry-Perot-Interferometer verbunden ist, so dass der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich durch Ändern der Spannung geändert werden kann, die an das Abtast-Fabry-Pérot-Interferometer angelegt ist, und dass die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Messdaten, die sich auf die Laserwellenlänge beziehen, von einem Sensor zu gewinnen und die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs auf Basis der gewonnenen Messdaten durch Ändern der Spannung zu verschieben, die an das Abtast-Fabry-Pérot-Interferometer angelegt ist.
Eine Messanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einer des einen oder der mehreren Lichtdetektoren ist, die Messdaten Lichtintensitätswerte aufweisen und dass die Steuereinheit konfiguriert ist zum: - Gewinnen, von dem Lichtdetektor, einer Sequenz von Lichtintensitätswerten, wobei jeder Lichtintensitätswert einem Laserlicht entspricht, das von der Laservorrichtung emittiert wird, und - Verschieben der Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem größeren Wert, falls der letzte Lichtintensitätswert größer als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die größer als eine Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde, oder - Verschieben der Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem größeren Wert, falls der letzte Lichtintensitätswert kleiner als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die kleiner als die Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde, oder - Verschieben der Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem kleineren Wert, falls der letzte Lichtintensitätswert größer als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die kleiner als die Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde, oder - Verschieben der Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem kleineren Wert, falls der letzte Lichtintensitätswert kleiner als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die größer als die Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde.
Eine Messanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einer des einen oder der mehreren Lichtdetektoren ist, die Messdaten Lichtintensitätswerte aufweisen und dass die Steuereinheit konfiguriert ist zum: - Gewinnen, von dem Lichtdetektor, einer Sequenz von Lichtintensitätswerten, wobei jeder Lichtintensitätswert einem Laserlicht entspricht, das von der Laservorrichtung emittiert wird, und - Überwachen einer Lichtintensität durch Vergleichen jedes gewonnenen Lichtintensitätswerts mit einem oder mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten und zum - Beibehalten der Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs in unveränderter Form, falls der gewonnene Lichtintensitätswert in einen vorbestimmen Randbereich von dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten fällt, und zum - Verschieben der Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs, falls der gewonnene Lichtintensitätswert aus einem vorbestimmten Randbereich von dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten herausfällt, bis ein neuer gewonnener Lichtintensitätswert in einen bestimmten Randbereich von dem einen oder den mehreren Lichtintensitätswerten fällt.
Eine Messanordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Lichtdetektoren einen ersten Lichtdetektor zum Messen der Absorptionszeit und einen zweiten Lichtdetektor zum Überwachen einer Lichtintensität aufweisen.
Eine Messanordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Lichtdetektoren lediglich einen ersten Lichtdetektor zum Messen der Laufzeit und zum Überwachen einer Lichtintensität aufweisen.
Eine Messanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Temperatursensor ist, der zum Messen der Temperatur der Laservorrichtung konfiguriert ist, die Messdaten Temperaturwerte aufweisen und dass die Steuereinheit konfiguriert ist zum: - Gewinnen, von dem Temperatursensor, eines Temperaturwerts und Gewinnen, von gespeicherten Kalibrierdaten, eines Laserwellenlänge-Tabellenwerts, der dem gewonnenen Temperaturwert entspricht, und - Verschieben der Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu dem Laserwellenlänge-Tabellenwert.
Eine Messanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang von dem Objekt in der umliegenden Umgebung zu dem einen oder den mehreren Lichtdetektoren eine Reflexion an dem ersten Abtastreflektor aufweist.
Ein Verfahren zum Messen der Laufzeit eines gepulsten Laserstrahls, bei dem: - eine Laservorrichtung Laserlicht mit einer Laserwellenlänge zu der umliegenden Umgebung emittiert, - ein oder mehrere Lichtdetektoren eingehendes Laserlicht absorbieren, nachdem dasselbe von einem Objekt in der umliegenden Umgebung zurück zu der Messanordnung reflektiert wurde, - eine Steuereinheit die Laufzeit entweder durch Aufzeichnen der Emissionszeit von sequenziellen Laserpulsen an der Laservorrichtung und der Absorptionszeit jedes Laserpulses an dem einen oder den mehreren Lichtdetektoren oder durch Bestimmen der Phasenverschiebung von Dauerstrichlaserlicht zwischen Emission und Absorption berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung außerdem auf dem Strahlengang von dem Objekt in der umliegenden Umgebung zu dem einen oder den mehreren Lichtdetektoren zunächst ein Ordnungsortierfilter, das dazu konfiguriert ist, Laserlicht lediglich in einem ersten Wellenlängenbereich zu übertragen, und dann ein Abtast-Fabry-Perot-Interferometer aufweist, das dazu konfiguriert ist, Laserlicht lediglich in einem Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich zu übertragen, wobei der erste Wellenlängenbereich breiter als der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich ist, und dass die Messanordnung außerdem eine Spannungsquelle aufweist, die mit dem Abtast-Fabry-Perot-Interferometer verbunden ist, so dass der Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereich durch Ändern der Spannung geändert werden kann, die an das Abtast-Fabry-Perot-Interferometer angelegt ist, und dass die Steuereinheit Messdaten, die sich auf die Laserwellenlänge beziehen, von einem Sensor gewinnt und gewonnene Messdaten durch Ändern der Spannung verschiebt, die an das Abtast-Fabry-Perot-Interferometer angelegt ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einer des einen oder der mehreren Lichtdetektoren ist, die Messdaten Lichtintensitätswerte aufweisen und dass die Steuereinheit: - von dem Lichtdetektor eine Sequenz von Lichtintensitätswerten gewinnt, wobei jeder Lichtintensitätswert einem Laserlicht entspricht, das von der Laservorrichtung emittiert wird, und - die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem größeren Wert verschiebt, falls der letzte Lichtintensitätswert größer als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die größer als eine Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde, oder - die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem größeren Wert verschiebt, falls der letzte Lichtintensitätswert kleiner als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die kleiner als die Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde, oder - die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem kleineren Wert verschiebt, falls der letzte Lichtintensitätswert größer als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die kleiner als die Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde, oder - die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu einem kleineren Wert verschiebt, falls der letzte Lichtintensitätswert kleiner als der vorhergehende Lichtintensitätswert war und falls der letzte Lichtintensitätswert bei einer Wellenlänge gemessen wurde, die größer als eine Wellenlänge ist, bei der der vorhergehende Lichtintensitätswert gemessen wurde.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einer des einen oder der mehreren Lichtdetektoren ist, die Messdaten Lichtintensitätswerte aufweisen und dass die Steuereinheit: - von dem Lichtdetektor eine Sequenz von Lichtintensitätswerten gewinnt, wobei jeder Lichtintensitätswert einem Laserlicht entspricht, das von der Laservorrichtung emittiert wird, - eine Lichtintensität überwacht, indem jeder gewonnene Lichtintensitätswert mit einem oder mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten verglichen wird, und - die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs unverändert beibehält, falls der gewonnene Lichtintensitätswert in einen vorbestimmen Randbereich von dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten fällt, und - die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs verschiebt, falls der gewonnene Lichtintensitätswert aus einem vorbestimmten Randbereich von dem einen oder den mehreren vorhergehenden Lichtintensitätswerten herausfällt, bis ein neuer gewonnener Lichtintensitätswert in einen bestimmten Randbereich von dem einen oder den mehreren Lichtintensitätswerten fällt.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Temperatursensor ist, der zum Messen der Temperatur der Laservorrichtung konfiguriert ist, die Messdaten Temperaturwerte aufweisen und dass die Steuereinheit: - von dem Temperatursensor einen Temperaturwert gewinnt und von gespeicherten Kalibrierdaten einen Laserwellenlänge-Tabellenwert gewinnt, der dem gewonnenen Temperaturwert entspricht, und - die Mitte des Hohlraumresonanz-Wellenlängenbereichs zu dem Laserwellenlänge-Tabellenwert verschiebt.