JP2017520755A - 3d粗レーザスキャナ - Google Patents
3d粗レーザスキャナ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017520755A JP2017520755A JP2016565171A JP2016565171A JP2017520755A JP 2017520755 A JP2017520755 A JP 2017520755A JP 2016565171 A JP2016565171 A JP 2016565171A JP 2016565171 A JP2016565171 A JP 2016565171A JP 2017520755 A JP2017520755 A JP 2017520755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- module
- scanning mirror
- sensor
- signal
- scanning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4813—Housing arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
物体を測定するためのモジュールであって、前記モジュールは、一次光線を生成するために構成されており、前記モジュールは、走査ミラー構造体を含み、前記走査ミラー構造体は、前記一次光線によって走査動作が実施されるように、前記一次光線を偏向させるために構成されており、前記モジュールは、前記走査ミラー構造体の所定の偏向位置において前記一次光線と前記物体との相互作用によって二次信号が生成されると、当該二次信号を検出することができるように構成されており、前記モジュールは、前記走査ミラー構造体の前記偏向位置に依存して位置特定信号を生成するために構成されており、前記モジュールは、姿勢を利用して前記物体を測定するためのセンサ信号を生成するセンサ装置を含む、モジュールが提案される。
Description
本発明は、請求項1の上位概念に記載のモジュールに関する。
レーザスキャナは、一般的に公知である。例えばレーザスキャナは、物体の3次元(3D)形状を捕捉するために使用することができる。このようなレーザスキャナは、3Dスキャナとも呼ばれる。
本発明の開示
本発明の課題は、3Dレーザスキャナのためのモジュール、電気機器、及び、モジュールを動作させる方法を提供することであり、その際には、従来技術に比べて比較的コンパクト且つ低コストのモジュールが提供される。
本発明の課題は、3Dレーザスキャナのためのモジュール、電気機器、及び、モジュールを動作させる方法を提供することであり、その際には、従来技術に比べて比較的コンパクト且つ低コストのモジュールが提供される。
従来技術に対して、各独立請求項に記載された本発明に係るモジュール、電気機器、及び、本発明に係るモジュールを動作させる方法は、モジュールが、姿勢を利用して物体を測定するためのセンサ信号を供給する又は供給可能であるセンサ装置を含むという利点を有する。好ましくは“姿勢を利用した物体の測定”というのは、物体を捕捉するために、走査プロセス中に、位置特定信号だけではなく姿勢情報も参照されるということを意味している。この姿勢情報には、例えば、モジュールの位置、及び/又は、方向付け、及び/又は、速度、及び/又は、さらなる別の姿勢パラメータに関する情報が含まれる。さらに有利には、物体を捕捉するために、走査動作中にモジュールを物体の周囲で動かすことができ、又は、物体に対して相対的に動かすことができ、それにも拘わらず、位置特定信号とセンサ信号とから、物体の3次元形態又は3次元表面輪郭に関する比較的精確な走査データが生成可能であり又は生成される。
本発明の有利な実施形態及び発展形態は、従属請求項と、図面を参照した説明とから理解することができる。
好ましい一つの発展形態によれば、前記モジュールは、前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データを生成するために構成されており、前記走査データから、特に前記物体の3次元形状に関する画像情報が導出可能である。
こうすることによって有利には、位置特定信号とセンサ信号とを使用して、姿勢を利用した物体の測定が可能となり、これによって、位置特定データとセンサデータとから画像情報を構築することができる。
別の一つの好ましい発展形態によれば、
・前記センサ装置は、少なくとも一つのマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを含み、前記少なくとも一つの慣性センサは、特に加速度センサ及び/又は回転速度センサを含み、前記センサ信号には、特に前記モジュールの位置及び/又は方向付けに関する姿勢情報が含まれ、及び/又は、
・前記センサ装置は、少なくとも一つの磁界センサを含み、及び/又は、
・前記センサ装置は、少なくとも一つのビデオセンサ、特にカメラを含む。
・前記センサ装置は、少なくとも一つのマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを含み、前記少なくとも一つの慣性センサは、特に加速度センサ及び/又は回転速度センサを含み、前記センサ信号には、特に前記モジュールの位置及び/又は方向付けに関する姿勢情報が含まれ、及び/又は、
・前記センサ装置は、少なくとも一つの磁界センサを含み、及び/又は、
・前記センサ装置は、少なくとも一つのビデオセンサ、特にカメラを含む。
こうすることによって有利には、姿勢を利用した物体の測定を特に精確に実施することが可能となる。マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)の使用によって、モジュールの構造が特にコンパクトになり、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことが可能となる。マイクロエレクトロメカニカル慣性センサによって、特に精確な姿勢検出が可能となり、これによって、信号処理による位置特定信号からの画像情報の再構築に比べてコストが低減される。
別の一つの好ましい発展形態によれば、前記走査ミラー構造体は、前記走査動作によって前記物体上に線形の投影像が投影されるように構成されており、前記投影像は、特に直線形の形状を有する。
こうすることによって有利には、特に簡単且つコンパクトに構成されたモジュールを提供することができ、従って、走査線を生成するだけでよいにも拘わらず、比較的高精度での物体の捕捉が可能となる。
別の一つの好ましい発展形態によれば、前記走査ミラー構造体は、マイクロエレクトロメカニカル走査ミラー構造体である。別の一つの好ましい発展形態によれば、前記走査ミラー構造体は、第1軸線及び/又は第2軸線を中心にして旋回可能なミラー手段を備える走査ミラー要素を含み、前記第2軸線は、特に前記第1軸線に対して垂直である。
こうすることによって有利には、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)の使用、特にコンパクト且つ低コストのモジュールを提供することができ、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことができる。好ましくは、走査ミラー要素は、厳密に単一の軸線を中心にして旋回可能であり、従って、走査動作中には、特に−この厳密に単一の軸線を中心にして旋回可能な走査ミラー要素による−一次光線の偏向によって、直線形の投影像(走査線とも称される)が生成される。
別の一つの好ましい発展形態によれば、前記モジュールは、前記位置特定信号を生成するために、当該位置特定信号が、前記一次光線によって前記物体の表面上に生成された投影点の位置特定に関する位置特定情報と、前記走査ミラー構造体の前記偏向位置との間に対応付け、特に一義的な対応付けを有するように構成されており、前記モジュールは、特に前記位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための同期化ユニットを含む。別の一つの好ましい発展形態によれば、前記センサ装置は、前記センサ信号を生成するために、当該センサ信号が、空間内における前記モジュールの姿勢に関する姿勢情報と、前記走査ミラー構造体の前記偏向位置との間に対応付け、特に一義的な対応付けを有するように構成されており、前記モジュールは、特に前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための同期化ユニットを含む。
こうすることによって有利には、位置特定信号から、物体表面の輪郭に関する輪郭情報が導出可能となるように、位置特定信号を構成することができる。特に輪郭情報は、(1行ずつ乃至直線形の)走査動作(走査線)中に一次光線から出射又は走査される物体表面部分に沿った、物体表面の高さ輪郭に関する情報を含む。
本発明に係る方法の好ましい一つの発展形態によれば、前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データが生成され、当該走査データから、前記物体の3次元形状に関する画像情報を導出可能である。
こうすることによって有利には、物体を捕捉するために、走査動作中にモジュールを物体の周囲で動かすことができ、それにも拘わらず、物体の3次元形状又は表面輪郭に関して比較的精確な画像が生成される。
本発明に係る方法の好ましい一つの発展形態によれば、前記走査動作中における前記モジュールの姿勢情報、特に位置及び/又は方向付けが検出され、検出された前記姿勢情報に依存して前記センサ信号が生成される。
こうすることによって有利には、姿勢を利用した物体の検出を特に精確に実施することができ、それと共に、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)の使用によって、モジュールの構造が特にコンパクトになり、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことができる。特にマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを使用することによって、特に精確な姿勢検出を実施することが可能となり、これによって、捕捉される物体の3次元像を位置特定信号から再構築するためのコストは、信号処理による画像情報の再構築に比べて低減される。
本発明に係る方法の一つの好ましい発展形態によれば、位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、前記位置特定信号が生成され、及び/又は、前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、前記姿勢信号が生成される。
こうすることによって有利には、多数の種々異なる電気機器、特に携帯電気機器の中に組み込むことができるように、又は、多数の種々異なる電気機器、特に携帯電気機器と共に使用することができるようにコンパクトにされたモジュールによって、物体を比較的精確に捕捉することが可能となる。
本発明の実施例を、図面に図示し、以下の記載においてより詳細に説明する。
発明を実施するための形態
複数の異なる図面において、同じ部分には常に同じ参照符号が付されており、従って、基本的にそれぞれ一度しか説明又は言及されない。
複数の異なる図面において、同じ部分には常に同じ参照符号が付されており、従って、基本的にそれぞれ一度しか説明又は言及されない。
図1には、本発明の一つの実施形態によるモジュール2の概略図が示されている。モジュール2は、物体4を測定するために構成されており、この測定は、特に物体の空間的な実体的形態又は形状に関して3D画像情報を生成するために実施される。ここではモジュール2は、一次光線3、特にレーザ光線3を生成するための光源6を含む。モジュール2はさらに、走査ミラー構造体7,7’を含み、この走査ミラー構造体7,7’は、一次光線3によって走査動作が実施されるように、一次光線3を偏向させるために構成されている。好ましくは、一次光線3と物体4との相互作用によって物体4の表面(物体表面)上に生成される投影点4’が、物体表面をほぼ線形に−例えば直線形又は曲線形に−例えば1行ずつ又は面状に−走査するように、走査動作中に一次光線3が偏向される。モジュール2はさらに、投影点4’から出射した二次信号5を検出するための光検出装置9を含む。走査ミラー構造体7,7’の所定の偏向位置において、一次光線3と物体4との相互作用によって二次信号5が生成されると、当該二次信号5がモジュール2によって検出される。モジュール2によってさらに、走査ミラー構造体7,7’の偏向位置に依存して、位置特定に関する−即ち、特に物体表面上の投影点4’の間隔検出及び/又は位置検出に関する−位置特定信号が生成される。
モジュール2はさらに、特に姿勢を利用して物体4を測定するためのセンサ信号を生成するセンサ装置10を含む。
好ましくは、位置特定信号の位置特定情報は、位置特定−即ち、モジュール2と、物体表面上の投影点4’(物体4の表面上の点状領域という意味での、一次光線3によって生成された投影点4’)との間の位置検出及び/又は間隔検出−に関連している。これに代えて又はこれに加えて、位置検出は、さらなる別の投影点(図示せず)に対して相対的な投影点4’の位置の検出に関連しており、この場合、特に、投影点と別の投影点とは、走査動作中のそれぞれ異なる時点に生成される。
モジュール2は、好ましくは第1部分モジュール21、第2部分モジュール22、第3部分モジュール23、第4部分モジュール24、第5部分モジュール25、第6部分モジュール26、第7部分モジュール27、第8部分モジュール28、及び/又は、さらなる部分モジュールを含む。これにより、モジュール式に構成されたモジュール2が提供され、このようなモジュール2は、例えば積木方式に基づいて、多数の種々異なる電気機器1及び/又は用途にフレキシブルに適合させることが可能である。
モジュール2の一つの例示的な実施形態では、第1部分モジュール21は、一次光線3及び/又は別の一次光線3’を生成するために構成された光モジュール21であり、及び/又は、第2部分モジュール22は、一次光線3の走査動作及び/又は別の一次光線3’の別の走査動作を生成するために構成された走査モジュール22であり、及び/又は、第3部分モジュール23は、二次信号5及び/又は別の二次信号5’に依存して検出信号を生成するために構成された第1制御及び/又は検出モジュール23であり、及び/又は、第4部分モジュール24は、位置特定情報を生成するための評価モジュール24であり、及び/又は、第5部分モジュール25は、第2制御及び/又は検出モジュール25であり、及び/又は、第6部分モジュール26は、エネルギ供給を制御するための制御モジュール26であり、及び/又は、第7部分モジュール27は、センサモジュールであり、及び/又は、第8部分モジュール28は、電気機器1と通信するために及び/又は電気機器1にデータ伝送するために構成された通信モジュール28である。
光モジュール21は、特に一次光線3を生成するために構成されている。光モジュール21は、例えば光源6を含み、この光源6は、好ましくは発光ダイオード、特に好ましくはレーザダイオード又は垂直共振器面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser - VCSEL)である。光源6によって生成される一次光線3は、特に可視光線3−即ち、約380ナノメータ(nm)乃至780nmの波長の光−、又は、赤外(IR)光線である。例えば、光源6は、一次光線3の生成と二次信号3の検出との両方のために構成されている(即ち、光源6は、光源と共にモノリシックに集積された光検出要素を含む)。これに代えて又はこれに加えて、モジュール2は、特に二次信号5を検出するための光検出装置9−例えばフォトダイオード−を含む。
走査モジュール22は、ここではマイクロエレクトロメカニカル走査ミラー要素7を備える走査ミラー構造体7,7’を含む。特にモジュール2は、一次光線3が(1行ずつ)走査動作を実施するように、走査ミラー構造体7によって一次光線3が偏向されるように構成されている。これにより、走査動作によって、物体4の表面上に(直線形又は曲線形の)走査線又は走査図(投影像)が投影される。マイクロエレクトロメカニカル走査ミラー要素7は、(走査ミラー要素7又は別の走査ミラー要素7’の)二つの最大偏向位置の間の範囲内にある複数の偏向位置に設定することが可能である。二つの最大偏向位置のうちの第1最大偏向位置では、一次光線3は、走査ミラー構造体7によって、第1出射方向101’に位置特定ゾーン30(ここでは特に位置特定平面又は出射面)に沿って出射される。二つの最大偏向位置のうちの第2最大偏向位置では、一次光線3は、走査ミラー構造体7によって、第2出射方向101’’に位置特定ゾーン30に沿って出射される。ここでは、第1出射方向101’と第2出射方向101’’とによって、位置特定ゾーン30の位置特定境界線101’,101’’が画定される。
図2には、本発明の一つの実施形態によるモジュール2が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。ここでは、モジュール2は、走査動作によって物体4上に直線形の投影像31(走査線)が投影されるように構成されている。マイクロエレクトロメカニカル走査ミラー構造体7,7’は、直線形の投影像31が生成されるように一次光線3を偏向させるために構成されている。ここでは、投影点4’は、例えば図示された直線形の走査線31に沿って、投影平面200に沿って(この投影平面200上には、例えば物体4の表面が位置している)動かされる。特に走査ミラー構造体7,7’には、走査線31が生成されるように制御信号が印加される。
好ましくは、モジュール2は、走査ミラー要素7の偏向位置及び/又は別の走査ミラー要素7’の別の偏向位置に関する偏向位置検出信号を生成するために、(二次信号の検出に関する)検出信号と、(走査ミラー構造体7,7’の偏向位置に関する)偏向位置信号とに依存して、−特に同期化ユニットによる時間的な相関によって−位置特定信号が生成されるように構成されている。特に位置特定信号には、モジュール2に対する投影点4’の位置及び/又は距離に関する位置特定情報、及び/又は、物体4の物体表面(ここでは投影平面200として図示されている)上における投影点4’の位置に関する位置座標が含まれる。
モジュール2は、ここではさらに、姿勢を利用して物体4を測定するためのセンサ信号を生成するセンサ装置10を含む。センサ装置10は、好ましくは、少なくとも一つのマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを含み、この少なくとも一つの慣性センサは、特に加速度センサ及び/又は回転速度センサを含み、センサ信号には、モジュール2の位置及び/又は方向付けに関する姿勢情報が含まれる。
図3には、本発明の一つの実施形態によるモジュール2が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。モジュール2は、物体4を捕捉又は測定するために、例えば走査動作中に物体4の周囲で動かされ、又は、物体4に対して相対的に動かされる。それにも拘わらず、位置特定信号とセンサ信号とから、物体4の3次元形態又は3次元表面輪郭に関する比較的精確な走査データが生成可能である、又は生成される。ここでは例えばモジュール2は、モジュール2の姿勢に依存して複数の異なる投影像(走査線31’,31’’)が物体4上に投影されるように、一次光線3の出射方向に対して垂直な軸線を中心にして所定の角度だけ旋回され、これによりモジュール2の姿勢に依存して、物体輪郭が認識される。
図4には、本発明の一つの実施形態によるモジュール2による物体4の測定例に関する線図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。ここには例えば、測定されている物体4の、位置特定信号から導出可能な高さ輪郭が図示されており(参照符号201を参照)、ここには、配置−又は走査ミラー構造体7,7’の偏向位置−に依存した、モジュール2と投影点4’との間の間隔(参照符号301を参照)が図示されている。
図5には、本発明の一つの実施形態によるモジュール2の走査ミラー構造体7,7’の走査ミラー要素7が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。走査ミラー構造体7,7’の走査ミラー要素7は、旋回可能なミラー手段71と、バネ構造部72と,可動のビーム構造部73と、別のバネ構造部74とを含む。バネ構造部72及び別のバネ構造部74は、ここでは主として第1軸線701に沿って延在している。ここではミラー手段71は、バネ構造部72を介してビーム要素73に間接的に結合されており、ビーム要素73は、別のバネ構造部74を介して基板75に間接的に結合されている。特に、バネ構造部72及び/又は別のバネ構造部74は、ねじりバネ及び/又は曲げバネである。ここでは、走査ミラー要素7は、ミラー手段71が第1軸線701及び/又は第2軸線702を中心にして旋回可能となるように構成されており、第1軸線701は、第2軸線702に対してほぼ垂直であり、特に、第1軸線701及び/又は第2軸線は、基板75の主延在平面に対してほぼ平行に延在している。
図6には、本発明の一つの実施形態によるモジュール2の概略図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。ここでは、光モジュール21によって一次光線3が生成され、この一次光線3は、走査ミラー要素7へと向けられる。一次光線3は、走査ミラー要素7によって、別の走査ミラー要素7’に入射するように偏向される。その後、一次光線3は、別の走査ミラー要素7’によって、出射方向101に出射面30へと出射されるように偏向される。
好ましくは、一次光線3が上述したように走査動作を実施するように、走査ミラー構造体7,7’(即ち、走査ミラー要素7及び/又は別の走査ミラー要素7’)を制御及び/又は調整することが可能であり、この走査動作は、特に1行ずつの(1行の)又はラスタ状の(複数行の)走査動作である。ここでは、好ましくは、投影平面200上に(直線形又は曲線形の)投影像(走査線又は走査図)が投影される。
ここでは、走査ミラー要素7は、第1軸線701を中心にして旋回可能であり、別の走査ミラー要素7’は、第2軸線702を中心にして旋回可能であり、但し、特に第1軸線701と第2軸線702とは、互いに対してほぼ垂直に方向決めされている。第1軸線を中心にした走査ミラー要素7の旋回運動に基づいて、Y方向に沿った、一次光線3のY走査動作が生成される。第2軸線702を中心にした別の走査ミラー要素7’の旋回運動に基づいて、Y方向に対してほぼ垂直方向であるX方向に沿った、一次光線3のX走査動作が生成される。
こうすることによって有利には特に、投影平面200上に画像情報を投影することが可能である。従って、本発明に係るモジュール2は、有利にはレーザプロジェクタとして使用するためにも構成されている。この場合には、光モジュール21は、特にレーザモジュール21、例えば赤緑青(RGB)モジュール21である。
図7及び図8には、本発明の複数の異なる実施形態によるモジュール2が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。図7に図示されたモジュール2は、ここでは光モジュール21と走査モジュール22とを含む。光モジュール21は、特に複数の光源6,6’,6’’,6’’’を含む。光モジュール21は、例えばRGBモジュールであり、この光モジュール21は、赤色光、緑色光、青色光、及び/又は、赤外光を含む一次光線3を生成するために構成されている。図8に図示された実施形態は、実質的に図14に図示された実施形態に相当し、ここには付加的に、ヒューマン・マシン・インターフェースを提供するために構成された検出要素9と、特にレンズ要素9’’とが図示されている。
図9には、本発明の一つの実施形態によるモジュール2の斜視図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。ここではモジュール2は、光モジュール21と走査モジュール22とを含み、走査モジュール22は、ここでは走査ミラー構造体7,7’を含む。走査モジュール22はさらに、特に走査ミラー構造体7,7’を固定するための支持手段32を含む。走査ミラー構造体7,7’は、ここではマイクロエレクトロメカニカル走査ミラー要素7と、別の走査ミラー要素7’とを含む。別の走査ミラー要素7’も、特にマイクロエレクトロメカニカル走査ミラー要素である。これに代わる形態では、モジュール2は、別の走査ミラー要素7’の代わりに、支持手段32に不動に結合された広角レンズ8(図示せず)を含み、この広角レンズ8は、凸形又は凹形の曲面のマイクロミラー及び/又はレンズを含む。特にここには、ビーム出口領域34がさらに図示されており、一次光線3は、このビーム出口領域34を通って出射ゾーン30内に出射される。好ましくは、モジュール2は、さらなる別の部分モジュールを固定するための別の支持手段32’を含む。
図10には、本発明の一つの実施形態によるモジュール2の斜視図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。走査モジュール22は、ここでは実質的に、走査モジュール高さ22’と、主として走査モジュール長さ22’’とに沿って延在している。走査モジュール高さ22’は、好ましくは1ミリメータ(mm)と15mmとの間、特に好ましくは3mmと9mmとの間、非常に特に好ましくは約5.9mmである。走査モジュール長さ22’’は、好ましくは5mmと50mmとの間、特に好ましくは10mmと30mmとの間、非常に特に好ましくは約20mmである。ここではモジュールは、走査ミラー要素7−MEMSミラーとも称される−と、別の走査ミラー要素7’とを含む。ここではモジュールは、特に走査モジュール2をモジュール2内に固定するための磁石要素33,33’、及び/又は、モジュール2を電気機器1(図示せず)内に固定するための固定手段35,35’を含む。
こうすることによって有利には、姿勢を利用した物体の測定を特に精確に実施することが可能となる。マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)の使用によって、モジュールの構造が特にコンパクトになり、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことが可能となる。マイクロエレクトロメカニカル慣性センサによって、特に精確な姿勢検出が可能となり、これによって、捕捉される物体の3次元像の位置特定信号からの再構築のためのコストは、信号処理による画像情報の再構築に比べてコストが低減される。
こうすることによって有利には、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)の使用によって、特にコンパクト且つ低コストのモジュールを提供することができ、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことができる。好ましくは、走査ミラー要素は、厳密に単一の軸線を中心にして旋回可能であり、従って、走査動作中には、特に−この厳密に単一の軸線を中心にして旋回可能な走査ミラー要素による−一次光線の偏向によって、直線形の投影像(走査線とも称される)が生成される。
光モジュール21は、特に一次光線3を生成するために構成されている。光モジュール21は、例えば光源6を含み、この光源6は、好ましくは発光ダイオード、特に好ましくはレーザダイオード又は垂直共振器面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser - VCSEL)である。光源6によって生成される一次光線3は、特に可視光線3−即ち、約380ナノメータ(nm)乃至780nmの波長の光−、又は、赤外(IR)光線である。例えば、光源6は、一次光線3の生成と二次信号5の検出との両方のために構成されている(即ち、光源6は、光源と共にモノリシックに集積された光検出要素を含む)。これに代えて又はこれに加えて、モジュール2は、特に二次信号5を検出するための光検出装置9−例えばフォトダイオード−を含む。
こうすることによって有利には特に、投影平面200上に画像情報を投影することが可能である。従って、本発明に係るモジュール2は、有利にはレーザプロジェクタとして使用するためにも構成されている。この場合には、光モジュール21は、特にレーザモジュール21、例えば赤緑青(RGB)モジュール21である。また、本発明に係るモジュール2は、有利には携帯通信端末として使用するためにも構成されている。
図7及び図8には、本発明の複数の異なる実施形態によるモジュール2が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。図7に図示されたモジュール2は、ここでは光モジュール21と走査モジュール22とを含む。光モジュール21は、特に複数の光源6,6’,6’’,6’’’を含む。光モジュール21は、例えばRGBモジュールであり、この光モジュール21は、赤色光、緑色光、青色光、及び/又は、赤外光を含む一次光線3を生成するために構成されている。図8に図示された実施形態は、実質的に図7に図示された実施形態に相当し、ここには付加的に、ヒューマン・マシン・インターフェースを提供するために構成された検出要素9と、特にレンズ要素9’’とが図示されている。
図10には、本発明の一つの実施形態によるモジュール2の斜視図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。走査モジュール22は、ここでは実質的に、走査モジュール高さ22’と、主として走査モジュール長さ22’’とに沿って延在している。走査モジュール高さ22’は、好ましくは1ミリメータ(mm)と15mmとの間、特に好ましくは3mmと9mmとの間、非常に特に好ましくは約5.9mmである。走査モジュール長さ22’’は、好ましくは5mmと50mmとの間、特に好ましくは10mmと30mmとの間、非常に特に好ましくは約20mmである。ここではモジュールは、走査ミラー要素7−MEMSミラーとも称される−と、別の走査ミラー要素7’とを含む。ここではモジュールは、特に走査モジュール22をモジュール2内に固定するための磁石要素33,33’、及び/又は、モジュール2を電気機器1(図示せず)内に固定するための固定手段35,35’を含む。
Claims (13)
- 物体(4)を測定するためのモジュール(2)であって、
前記モジュール(2)は、一次光線(3)を生成するために構成されており、
前記モジュール(2)は、走査ミラー構造体(7,7’)を含み、
前記走査ミラー構造体(7,7’)は、前記一次光線(3)によって走査動作が実施されるように、前記一次光線(3)を偏向させるために構成されており、
前記モジュール(2)は、前記走査ミラー構造体(7,7’)の所定の偏向位置において前記一次光線(3)と前記物体(4)との相互作用によって二次信号(5)が生成されると、当該二次信号(5)を検出することができるように構成されており、
前記モジュール(2)は、前記走査ミラー構造体(7,7’)の前記偏向位置に依存して位置特定信号を生成するために構成されている、
モジュール(2)において、
前記モジュール(2)は、姿勢を利用して前記物体(4)を測定するためのセンサ信号を生成するセンサ装置(10)を含む、
ことを特徴とするモジュール(2)。 - 前記モジュール(2)は、前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データを生成するために構成されており、
前記走査データから、特に前記物体(4)の3次元形状に関する画像情報が導出可能である、
請求項1に記載のモジュール(2)。 - 前記センサ装置(10)は、少なくとも一つのマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを含み、前記少なくとも一つの慣性センサは、特に加速度センサ及び/又は回転速度センサを含み、前記センサ信号には、特に前記モジュール(2)の位置及び/又は方向付けに関する姿勢情報が含まれ、及び/又は、
前記センサ装置(10)は、少なくとも一つの磁界センサを含み、及び/又は、
前記センサ装置(10)は、少なくとも一つのビデオセンサ、特にカメラを含む、
請求項1又は2に記載のモジュール(2)。 - 前記走査ミラー構造体(7,7’)は、前記走査動作によって前記物体(4)上に線形の投影像(31)が投影されるように構成されており、
前記投影像(31)は、特に直線形の形状を有する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載のモジュール(2)。 - 前記走査ミラー構造体(7,7’)は、マイクロエレクトロメカニカル走査ミラー構造体(7,7’)である、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載のモジュール(2)。 - 前記走査ミラー構造体(7,7’)は、第1軸線(701)及び/又は第2軸線(702)を中心にして旋回可能なミラー手段(71)を備える走査ミラー要素(7)を含み、前記第2軸線(702)は、特に前記第1軸線(701)に対して垂直である、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のモジュール(2)。 - 前記モジュール(2)は、前記位置特定信号を生成するために、当該位置特定信号が、前記一次光線(3)によって前記物体(4)の表面上に生成された投影点(4’)の位置特定に関する位置特定情報と、前記走査ミラー構造体(7,7’)の前記偏向位置との間に対応付け、特に一義的な対応付けを有するように構成されており、
前記モジュール(2)は、特に前記位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための同期化ユニットを含む、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載のモジュール(2)。 - 前記センサ装置(10)は、前記センサ信号を生成するために、当該センサ信号が、空間内における前記モジュール(2)の姿勢に関する姿勢情報と、前記走査ミラー構造体(7,7’)の前記偏向位置との間に対応付け、特に一義的な対応付けを有するように構成されており、
前記モジュール(2)は、特に前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための同期化ユニットを含む、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載のモジュール(2)。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のモジュール(2)を備える電気機器(1)において、
前記モジュール(2)は、電気機器(1)内に組み込まれており、
前記電気機器(1)は、3Dレーザスキャナであり、
特に前記電気機器(1)は、レーザプロジェクタ及び/又は携帯通信端末である、
ことを特徴とする電気機器(1)。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のモジュール(2)を動作させる方法において、
第1動作ステップにて、走査ミラー構造体(7,7’)に向けられる一次光線(3)を生成し、
第2動作ステップにて、前記一次光線(3)によって走査動作が実施されるように、当該一次光線(3)を前記走査ミラー構造体(7,7’)によって偏向させ、
第3動作ステップにて、前記走査ミラー構造体(7,7’)の所定の偏向位置において前記一次光線(3)と物体(4)との相互作用によって生成された二次信号(5)を検出し、
第4動作ステップにて、位置特定信号を生成し、センサ装置(10)によって、姿勢を利用した前記物体(4)の捕捉のためのセンサ信号を生成する、
ことを特徴とする方法。 - 前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データを生成し、当該走査データから、前記物体(4)の3次元形状に関する画像情報が導出可能である、
請求項10に記載の方法。 - 前記走査動作中における前記モジュール(2)の姿勢情報、特に位置及び/又は方向付けを検出し、検出された前記姿勢情報に依存して前記センサ信号を生成する、
請求項10又は11に記載の方法。 - 位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、前記位置特定信号を生成する、
及び/又は、
前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、前記姿勢信号を生成する、
請求項10乃至12のいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014207896.2A DE102014207896A1 (de) | 2014-04-28 | 2014-04-28 | 3D Grob-Laserscanner |
DE102014207896.2 | 2014-04-28 | ||
PCT/EP2015/053910 WO2015165608A1 (de) | 2014-04-28 | 2015-02-25 | 3d grob-laserscanner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017520755A true JP2017520755A (ja) | 2017-07-27 |
Family
ID=52595333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016565171A Pending JP2017520755A (ja) | 2014-04-28 | 2015-02-25 | 3d粗レーザスキャナ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017520755A (ja) |
KR (1) | KR20160147915A (ja) |
CN (1) | CN106255864A (ja) |
DE (1) | DE102014207896A1 (ja) |
WO (1) | WO2015165608A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024070803A1 (ja) * | 2022-09-27 | 2024-04-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置及びその製造方法 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106526608A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-03-22 | 中科和光(天津)应用激光技术研究所有限公司 | 一种基于vcsel的激光雷达测距装置 |
FR3063172A1 (fr) | 2017-02-21 | 2018-08-24 | Yann Viellard | Dispositif et procede pour la numerisation 3d sans contact d'un objet. |
CN106885530A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-23 | 华南理工大学 | 一种微观结构表面的三维信息采集方法及系统 |
DE102017204984A1 (de) | 2017-03-24 | 2018-09-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung der voraussichtlichen Schwere einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt |
DE102019200664B3 (de) * | 2019-01-18 | 2020-03-26 | Micro-Epsilon Optronic Gmbh | Sensoranordnung und Verfahren zum Vermessen eines Messobjekts |
KR102100324B1 (ko) | 2019-05-23 | 2020-04-13 | 우양정공주식회사 | 방향전환기능을 갖는 회전롤러식 컨베이어 장치 |
KR102321233B1 (ko) | 2021-02-05 | 2021-11-03 | 우양정공주식회사 | 마찰구동방식을 이용한 착탈식 방향전환 컨베이어 장치 |
KR102342499B1 (ko) | 2021-03-19 | 2021-12-23 | 우양정공주식회사 | 자력구동방식을 이용한 착탈식 방향전환 컨베이어 장치 |
DE102022202206A1 (de) | 2022-03-04 | 2023-09-07 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | LiDAR-System und Verfahren zum Betreiben eines LiDAR-Systems |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10510352A (ja) * | 1994-08-24 | 1998-10-06 | トリコーダー テクノロジー ピーエルシー | 走査装置および走査方法 |
JP2009258569A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Ricoh Co Ltd | 電子機器 |
JP2012145598A (ja) * | 2012-05-07 | 2012-08-02 | Canon Inc | 情報処理方法及び情報処理装置 |
US20130314238A1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Guanfeng Li | Hardware attitude detection implementation of mobile devices with mems motion sensors |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6508403B2 (en) * | 2001-05-04 | 2003-01-21 | Institut National D'optique | Portable apparatus for 3-dimensional scanning |
LU91714B1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-01-30 | Iee Sarl | Active illumination scanning imager |
US9482529B2 (en) * | 2011-04-15 | 2016-11-01 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional coordinate scanner and method of operation |
-
2014
- 2014-04-28 DE DE102014207896.2A patent/DE102014207896A1/de not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-02-25 WO PCT/EP2015/053910 patent/WO2015165608A1/de active Application Filing
- 2015-02-25 KR KR1020167032850A patent/KR20160147915A/ko unknown
- 2015-02-25 CN CN201580023044.9A patent/CN106255864A/zh active Pending
- 2015-02-25 JP JP2016565171A patent/JP2017520755A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10510352A (ja) * | 1994-08-24 | 1998-10-06 | トリコーダー テクノロジー ピーエルシー | 走査装置および走査方法 |
JP2009258569A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Ricoh Co Ltd | 電子機器 |
JP2012145598A (ja) * | 2012-05-07 | 2012-08-02 | Canon Inc | 情報処理方法及び情報処理装置 |
US20130314238A1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Guanfeng Li | Hardware attitude detection implementation of mobile devices with mems motion sensors |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024070803A1 (ja) * | 2022-09-27 | 2024-04-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015165608A1 (de) | 2015-11-05 |
DE102014207896A1 (de) | 2015-10-29 |
KR20160147915A (ko) | 2016-12-23 |
CN106255864A (zh) | 2016-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017520755A (ja) | 3d粗レーザスキャナ | |
US9267787B2 (en) | Depth scanning with multiple emitters | |
US10574963B2 (en) | Triangulation scanner and camera for augmented reality | |
CN113074669B (zh) | 具有闪光对准的激光投影仪 | |
US9967545B2 (en) | System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurment devices | |
US10021379B2 (en) | Six degree-of-freedom triangulation scanner and camera for augmented reality | |
US20210311171A1 (en) | Improved 3d sensing | |
US7924441B1 (en) | Fast and high-precision 3D tracking and position measurement with MEMS micromirrors | |
US11425359B2 (en) | Apparatus and method for generating three-dimensional image | |
JP7222200B2 (ja) | 光学装置、計測装置、ロボット、電子機器、移動体、および造形装置 | |
US10837759B2 (en) | Three-dimensional measuring device, controller, and robot system | |
JP2021076603A (ja) | 光電センサ及び物体検出方法 | |
WO2016025358A1 (en) | A six degree-of-freedom triangulation scanner and camera for augmented reality | |
US11350077B2 (en) | Handheld three dimensional scanner with an autoaperture | |
WO2021032298A1 (en) | High resolution optical depth scanner | |
US10627709B2 (en) | Light source, projection device, measurement device, robot, electronic device, mobile object, and shaping apparatus | |
JP2020092256A (ja) | 光源、光源装置、光学装置、計測装置、ロボット、電子機器、移動体、および造形装置 | |
JP2021018079A (ja) | 撮像装置、計測装置、及び、計測方法 | |
JP7501309B2 (ja) | 光学装置、計測装置、ロボット、電子機器および造形装置 | |
US11762066B2 (en) | Multi-beam scanning system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170925 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170927 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20171222 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180521 |