KR20240039217A - 고해상도 스캐닝 카메라 시스템 - Google Patents
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Abstract
스캐닝 카메라 시스템을 대상으로 한, 제조 물품, 기계, 물품 및 기계를 사용하는 방법, 물품 및 기계를 제조하는 방법, 및 필요한 개재물과 함께 제조 방법에 의해 제조된 제품.
Description
현재, 예를 들면 원자로 용기 또는 사고 조건에서의 핵 에너지 적용 분야를 위한 시각 검사 시스템은 매우 제한적이다. 상업적으로 이용 가능한 방사선 경화형 시각 시스템은 1MGy로 평가되고, 정확하고 신뢰할 수 있는 검사에 필요한 영역에서낮은 방사선 레벨로 이의 사용을 제한한다. 이 방사선 경도를 달성하기 위해, 감방사선성 이미지 센서를 1980년대 빈티지 비디콘 튜브로 대체한 후에도 이들 시스템은 무거운 납 차폐물로 유닛을 감싸는 데 의존하므로, 무게가 ~80lbs에 달하여 사용하기 어렵게 한다. 핵 사고의 경우, 더 가볍고, 더 작고, 더 기동성 있는 시스템이 필요로 된다. 비디콘 튜브를 기반으로 하는 현재 시스템은 550-600의 수평 라인의 해상도를 갖는다. 후쿠시마 사고의 경우, 방사선량이 최대 1000Gy로 평가된 산업용 비디오 시스템이 사용되었지만, 이 비디오 시스템은 70Gy/hr의 방사선 레벨로 14시간 동안 지속되었다. 분명히, 더 우수하고 더 많은 방사선 경화형 시각 시스템이 필요로 된다. 또한, 고해상도 시스템은 검사 방법에서 훨씬 더 유용할 것이다.
따라서, 이러한 과거의 접근방식에 대한 개선 및 사용하기 더 편리한 대안이 필요로 된다.
본 개시는 다양한 실시형태를 사용하여 제조 물품, 장치, 물품 및 장치를 사용하기 위한 방법, 물품 및 장치를 제조하기 위한 방법, 및 필요한 개재물과 함께 직접적인 원자력(nuclear power) 변환을 위한 제조 방법에 의해 제조되는 제품에 관한 보다 광범위한 원리를 교시한다. 이 발명의 내용은 개념의 선택이, 아래에서 추가적으로 설명된 바와 같은 단순화된 형태로 제시된다는 생각을 본원에서 소개하기 위해 제공된다. 이 발명의 내용은 주제의 주요 특징 또는 필수 특징을 식별하도록 의도된 것은 아니며, 주장된 주제의 범위를 제한하는 데 사용하도록 의도된 것도 아니다. 예시의 추가 양태, 특징, 및/또는 이점은 다음의 설명에서 부분적으로 나타내어질 것이고, 부분적으로는 설명으로부터 명백해지거나 본 개시의 실시에 의해 학습될 수 있다.
다음의 설명 및 도면은 예시적인 것이며, 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 개시에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적인 상세가 설명된다. 그러나, 특정 경우에는 설명을 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 잘 알려져 있거나 종래의 상세는 설명하지 않는다.
본 개시에서 하나의 실시형태 또는 일 실시형태에 대한 언급은 동일한 실시형태에 대한 언급일 수 있으나, 반드시 그런 것은 아니며; 그리고 이러한 언급은 실시형태 중 적어도 하나를 의미한다. 본 명세서에서 "하나의 실시형태" 또는 "일 실시형태"라 함은 실시형태와 관련하여 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 개시의 적어도 하나의 실시형태에 포함되는 것을 의미한다. 명세서의 다양한 부분에서 "하나의 실시형태에 있어서"라는 문구의 출현은 반드시 모두 동일한 실시형태를 지칭하는 것은 아니며, 별개의 또는 대안적인 실시형태가 다른 실시형태와 상호 배타적인 것도 아니다. 더욱이, 일부 실시형태에 의해서는 나타나고 다른 실시형태에 의해서는 나타나지 않을 수 있는 다양한 특징이 설명된다. 마찬가지로, 일부 실시형태에 대해서는 요구 사항이지만 다른 실시형태에 대해서는 요구 사항이 아닐 수 있는 다양한 요구 사항이 설명된다.
본 명세서에서 사용된 용어는 일반적으로 당해 기술분야에 있어서, 개시의 맥락 내에서 그리고 각각의 용어가 사용되는 특정 맥락 내에서 통상적인 의미를 갖는다. 개시를 설명하기 위해 사용되는 특정 용어는 개시의 설명에 관해 실무자에게 추가적인 지침을 제공하기 위해 아래에서 또는 명세서의 다른 곳에서 논의된다. 편의상, 예를 들면 이탤릭체 및/또는 인용 부호를 사용하여 특정 용어를 강조 표시할 수 있다. 강조 표시의 사용은 용어의 범위와 의미에 영향을 미치지 않는다. 동일한 맥락 내에서 용어의 범위와 의미는 강조 표시되었는지 여부에 관계없이 동일하다. 동일한 것이 여러 가지 방식으로 말해질 수 있다는 것을 알게 될 것이다.
따라서, 대체어 및 동의어는 본원에서 논의되는 용어 중 임의의 하나 이상의 용어에 대해 사용될 수 있고, 용어가 본원에서 상세히 설명되거나 논의되는지 여부에 대해 어떠한 특별한 의미도 두어서도 안 된다. 특정 용어의 동의어가 제공된다. 하나 이상의 동의어에 대한 언급이 다른 동의어의 사용을 배제하는 것은 아니다. 본 명세서 어디에서든 본원에서 논의된 임의의 용어의 예를 포함한 예의 사용은 단지 예시적인 것이며, 본 개시 또는 예시된 임의의 용어의 범위와 의미를 더 제한하려는 의도가 아니다. 마찬가지로, 본 개시는 본 명세서에 제공된 다양한 실시형태에 한정되지 않는다.
본 개시의 범위를 한정하려는 의도 없이, 본 개시의 실시형태에 따른 도구, 장치, 방법 및 이의 관련 결과의 예가 이하에 제공된다. 독자의 편의를 위해 예에 있어서 제목 또는 부제가 사용될 수 있으며, 이는 본 개시의 범위를 제한해서는 안된다는 점을 유의한다. 달리 규정되어 있지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 용어 및 과학 용어는 본 개시와 관련하여 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충하는 경우, 정의를 포함한 본 문서가 우선할 것이다.
상술한 내용을 염두에 두고 유사하게 적용 가능함에 따라, 2021년 4월 28일자로 출원되고 본원에서 충분히 재언급된 것처럼 참조로 포함된 미국특허출원번호: 63/181,139을 고려하며; 감마, x-선, 중성자 또는 다른 고에너지 입자 또는 고에너지 광자 방사선이 있는 원자력 발전소 연료 보급, 검사 및 모니터링, 핵 연료 생산, 검사 및 저장, 사용이 끝난 핵 연료 검사, 수리 및 저장, 핵 사고 조건, 방사선 핫셀(hot cell), 또는 유사한 적용에서 발생하는 것과 같은 높은 레벨의 방사선의 존재 시에도 생존하고 최소한의 열화를 나타내도록 특별히 조정된 카메라를 포함하는 시스템과 같은 스캐닝 카메라 시스템을 포함하는 장치(사용 방법, 제조 방법, 및 이에 의해 제조된 제품)를 고려한다. 일부 구현은 방사선 유도 노이즈(radiation-induced noise)를 낮춘다.
본 개시의 비제한적인 예에 있어서, 다음을 고려한다.
도 1은 스캐닝 비디오 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 스캐닝 비디오 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 3의 A는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 외부 기계 도면이다.
도 3의 B는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 외부 기계 도면이다.
도 3의 C는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 외부 기계 도면이다.
도 3의 D는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 외부 기계 도면이다.
도 4의 A는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 4의 B는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 4의 C는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 4의 D는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 5는 스캐닝 조립체를 위한 2개의 단일-축 MEMS 및 섬유 검출 번들을 사용하는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 6은 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템 및 출력 집속 렌즈 시스템을 통한 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원을 위한 시준 광학계를 구비한 섬유 레이저 출력의 기계 분리도이다.
도 7은 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템 및 출력 집속 렌즈 시스템을 통한 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원(illumination optical fiber source)을 위한 시준 광학계를 구비한 섬유 레이저 출력의 기계 분리도이다.
도 8의 A는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드(fixed focus camera head)의 기계 도면이다.
도 8의 B는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 기계 도면이다.
도 8의 C는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 기계 도면이다.
도 8의 D는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 기계 도면이다.
도 9의 A는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품의 기계 도면이다.
도 9의 B는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품의 기계 도면이다.
도 9의 C는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품의 기계 도면이다.
도 9의 D는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품들의 기계 도면이다.
도 10은 f-세타 렌즈 조립체, 섬유 다발 및 스캐닝 빔에 의한 MEMS 기반 스캔 시스템을 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품의 기계 단면도이다.
도 11은 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템을 통한 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원을 위한 시준된 광섬유 출력을 사용하는 스캐닝 조립체의 기계 분리도이다.
도 12는 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템을 통과하고 f-세타 출력 렌즈를 포함하는 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원을 위한 시준된 광섬유 출력을 사용하는 스캐닝 조립체의 기계 분리도이다.
도 13은 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템을 통과하고 f-세타 출력 렌즈를 포함하는 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원을 위한 시준된 광섬유 출력을 사용하는 스캐닝 조립체의 기계 분리도이다.
도 14는 호모다인 트랜스시버의 일 실시형태의 다이어그램이다.
도 15는 국부 발진기 주파수와 하위 및 상위 측파대를 나타내는 입력 주파수 스펙트럼을 구비한 호모다인 복조기의 다이어그램이다.
도 1은 스캐닝 비디오 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 스캐닝 비디오 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 3의 A는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 외부 기계 도면이다.
도 3의 B는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 외부 기계 도면이다.
도 3의 C는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 외부 기계 도면이다.
도 3의 D는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 외부 기계 도면이다.
도 4의 A는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 4의 B는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 4의 C는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 4의 D는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 5는 스캐닝 조립체를 위한 2개의 단일-축 MEMS 및 섬유 검출 번들을 사용하는 스캔된 레이저 빔을 위한 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 헤드 조립체의 내부 기계 도면이다.
도 6은 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템 및 출력 집속 렌즈 시스템을 통한 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원을 위한 시준 광학계를 구비한 섬유 레이저 출력의 기계 분리도이다.
도 7은 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템 및 출력 집속 렌즈 시스템을 통한 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원(illumination optical fiber source)을 위한 시준 광학계를 구비한 섬유 레이저 출력의 기계 분리도이다.
도 8의 A는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드(fixed focus camera head)의 기계 도면이다.
도 8의 B는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 기계 도면이다.
도 8의 C는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 기계 도면이다.
도 8의 D는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 기계 도면이다.
도 9의 A는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품의 기계 도면이다.
도 9의 B는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품의 기계 도면이다.
도 9의 C는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품의 기계 도면이다.
도 9의 D는 f-세타 렌즈 조립체를 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품들의 기계 도면이다.
도 10은 f-세타 렌즈 조립체, 섬유 다발 및 스캐닝 빔에 의한 MEMS 기반 스캔 시스템을 사용한 고정 초점 카메라 헤드의 내부 부품의 기계 단면도이다.
도 11은 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템을 통한 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원을 위한 시준된 광섬유 출력을 사용하는 스캐닝 조립체의 기계 분리도이다.
도 12는 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템을 통과하고 f-세타 출력 렌즈를 포함하는 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원을 위한 시준된 광섬유 출력을 사용하는 스캐닝 조립체의 기계 분리도이다.
도 13은 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템을 통과하고 f-세타 출력 렌즈를 포함하는 레이저 스캔 빔의 경로, 및 조명 광섬유원을 위한 시준된 광섬유 출력을 사용하는 스캐닝 조립체의 기계 분리도이다.
도 14는 호모다인 트랜스시버의 일 실시형태의 다이어그램이다.
도 15는 국부 발진기 주파수와 하위 및 상위 측파대를 나타내는 입력 주파수 스펙트럼을 구비한 호모다인 복조기의 다이어그램이다.
일반적으로 스캐닝 요소를 포함하는 카메라 헤드로 구성된 카메라 시스템을 고려한다. 스캐닝 요소는, 스캐닝 요소를 제어하고 스캔된 장면으로부터 하나 이상의 이미지를 검출하고 재구성하는 별개의 전자기기 요소와 통신한다. 전부는 아니지만 일부의 경우에, 카메라 헤드의 일부인 능동형 검출기 및/또는 능동형 광원이 없다. (능동형 광원은 하나 이상의 전기 연결부를 필요로 하는 광원이다. 능동형 광 검출기는 하나 이상의 전기 연결부를 필요로 하는 검출 요소로 구성될 수 있는 검출기이다.)
유사하게는, 전부는 아니지만 일부 경우에, 카메라 헤드는 전계 효과 트랜지스터 또는 p-n 접합으로 구성된 요소를 포함하지 않는다. 오히려, 카메라 헤드는 스캔된 이미지(관측 시di 또는 장면)를 별개의 전자기기 요소, 예를 들면 카메라 헤드 외측에 위치한 능동형 검출기에 전달하고; 이미지(들)는 능동형 검출기에 연결된 전자기기에 의해 및/또는 소프트웨어에 의해 재구성되어, 스캔된 이미지(들)의 대표 이미지를 조립한다. 제품과 같은 스캔된 장면의 재구성이 있을 수 있으며, 원하는 경우 재구성은 제품을 보는 또 다른 방식으로 인쇄될 수 있다. 물론, 장치는 장치를 제조하는 방법의 산물일 수 있다.
또한 다음의 내용은 제한이 아닌 일반적이고 잠재적인 개념에 대한 예언적 교시로 간주한다. 따라서 예시적이고 비제한적인 목적으로, 능동형 스캔 카메라 시스템의 요소는, 카메라 헤드로부터 멀리 떨어져서 위치되고, 스캐닝 요소를 제어하도록 구성된 전자기기 및 능동형 검출기, 및 스캔된 장면의 능동형 검출기로부터의 신호(들)를 비디오 신호로 재구성하고 비디오 신호를, 예를 들면 프레임 그래버 전자기기 및 장면 재구성을 위한 소프트웨어에 전달하도록 구성된 하드웨어 및/또는 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있다고 간주한다. 전부는 아니지만 일부의 경우에, 능동형 검출기는 섬유 결합 포토멀티플라이어관 검출기(PMT), 섬유 결합 어발란체 포토다이오드 검출기(APD), 섬유 결합 포토다이오드 등을 포함할 수 있다.
일부 경우에 카메라 헤드는 2개의 1차원 스캔 축 MEMS, 단일의 2차원 스캔 축 MEMS 등을 사용하는 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 스캐닝 미러 시스템과 같은 스캐닝 미러를 포함한다. 카메라 헤드는 정전식 MEMS, 자기식 MEMS, 열 MEMS 등과 같은 스캐너를 포함할 수 있고, 일부 경우에 회전식 미러 조립체를 포함한다.
카메라 헤드는 장면을 스캐닝하기 위한 광원을 전달하는 별개의 광섬유 및 장면으로부터의 후방 산란된 광을 카메라 헤드 외측에 위치한 능동형 검출기에 전달하는 별개의 광학 검출기 섬유를 포함할 수 있지만, 일부 구현에 있어서 하나의 섬유는 스캐닝 및 후방 산란된 광 경로를 전달할 수 있다. 예시적으로, 광 결정 섬유 광섬유(photonic crystal fiber optical fiber)는 광을 능동형 검출기에 전달하는 데 사용될 수 있거나, 또는 다중 모드 광섬유는 광을 능동형 검출기에 전달하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 광섬유는 마치 카메라 헤드에 위치한 광원인 것처럼 광을 제공하여 장면을 조명하는 데 사용된다. 이러한 구현에 있어서, 카메라 헤드에 위치한 광섬유의 단부는 카메라 헤드에 위치하지 않은 레이저 다이오드로 연장된다. 전부는 아니지만 일부 경우에, 레이저 다이오드는 연속파 레이저 다이오드원이다. 예시적으로, 레이저 다이오드의 파장은 약 405nm일 수 있고, 일부 경우에 lOOnm 내지 5pm의 범위일 수 있다. 후방 산란된 광 경로를 전달하는 광섬유의 단부에는, 능동형 검출기에서의 주변 광의 집광을 줄이기 위해 능동형 검출기에 광학 필터가 있을 수 있다.
일부 경우에, 고화질 비디오를 제공하는 능력을 갖는 상술한 고해상도 시스템 스캐닝 카메라 시스템이 사용될 수 있지만, 임의의 경우에 스캐닝 시스템은 다음의 추가된 또는 대체된 요소 중 하나 이상, 또는 하나 이상의 조합으로 수행될 수 있다: 스캔된 레이저를 작은 스폿에 집속시키도록 광학 요소(렌즈 또는 렌즈 조립체)를 추가하며, 예를 들면 여기서 광학 요소는 F-세타 렌즈, 집속 길이의 범위에 대해 고정 초점 또는 조정 가능한 초점 중 하나를 허용하는 하나 이상의 요소를 구비한 렌즈 조립체, 및/또는 하나 이상의 반사 광학 요소, 및/또는 하나 이상의 회절 광학 요소이다.
전부는 아니지만 일부 경우에, 검출기 섬유는 섬유의 번들로 구성되거나, 섬유의 배열로 구성될 수 있으며, 광을 섬유로 지향시키는 렌즈 요소를 검출기 섬유에 장착할 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 원하는 경우, 예를 들면 필터링된 검출기를 사용하여, 예를 들면 시간 다중화 또는 파장 다중화되는 더 넓은 관측 시야를 위해 다중 병렬 스캔 시스템이 사용될 수 있다. 모든 실시형태는 아니지만 일부 실시형태가 회전식 또는 스위블식 스캔 시스템을 사용하여 스캔된 장면의 관측 시야를 확장시킬 수 있음에 유의한다.
보다 특히, 지금부터는 구현에 따라 원자로, 치명적인 방사선 영역 등에서, 예를 들면 백그라운드 방사선을 초과하는 높은 방사선 환경에 대한 것과 같은 (예를 들면, 실시간) 섬유 기반 스캐닝 비디오 시스템의 블록 다이어그램을 제공하는, 도 1에서부터 시작하는 추가 도시의 도면을 참조한다. 비제한적인 교시로서, 전달된 광(8)을 방출하도록 위치된 제 1 광 경로(6)의 제 1 단부(4)를 포함하는 카메라 헤드(2), 전달된 광(8)을 집속된 광(12)으로서 집속시키도록 위치된 제 1 집속 광학 요소(10)(예를 들면, 시준 광학 요소(collimating optic element)), 집속된 광(12)을 배향된 광(16)으로서 배향시키도록 위치된 스캐닝 미러 시스템(14), 배향된 광(16)을 집속 배향된 광(20)으로서 집속시키도록 위치된 제 2 집속 광학 요소(18), 및 집속 배향된 광(20)으로부터의 후방 산란된 광(26)을 집광된 광(28)으로서 집광시키도록 위치된 후방 산란된 광 경로(24)의 제 1 단부(22)가 있을 수 있다. 이와 동작 가능한 연결에서, 교시는, 전달된 광(8)을 제 1 광 경로(6)의 제 2 단부(34)에 제공하도록 연결된 능동형 광원(32), 스캐닝 미러 시스템(14)을 통제하는 제어기(36), 집광된 광(28)을 수신된 광(42)으로서 방출하도록 위치된 후방 산란된 광 경로(24)의 제 2 단부(38), 수신된 광(42)을 검출된 광(나타내지 않음)으로서 검출하도록 위치된 능동형 광 검출기(44), 검출된 광으로부터 이미지(나타내지 않음)를 구성하도록 구성된 전자기기(46)(또는 전자기기 및 소프트웨어), 및 이미지(나타내지 않음)를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 전자기기(48)를 포함하는 제어 전자기기(30)를 포함한다. 케이블(37)은 제어기(36)가 스캐닝 미러 시스템(14)을 통신적으로 통제하도록 허용한다. 전부는 아니지만 일부 실시형태에 있어서, 장치는 후방 산란된 광 경로(24)의 제 2 단부(38)와 능동형 광 검출기(44) 사이에 필터(40)를 포함할 수 있고, 후방 산란된 광(26)을 후방 산란된 광 경로(24)로 지향시키도록 위치된 후방 산란된 광 경로(24)의 제 1 단부(22)에 인접한 제 3 광학 요소(29)를 더 포함할 수 있지만, 항상 그럴 필요는 없다. 장치를 사용하는 가능한 방법 중 하나에 있어서, 높은 방사선 환경 또는 영역(21)에 있는 오브젝트(23)는 디스플레이 전자기기(48)에 의해 보여지는 디스플레이와 같은 출력에서 이미지(나타내지 않음)를 생성하기 위해 장치에 의해 스캔될 수 있다. 사용 시, 카메라 헤드(2)는 더 높은 방사선 영역 또는 환경에 위치되고, 제어 전자기기(30)는 더 낮은 방사선 환경 또는 영역에 위치된다.
도 2는, 실시간 스캐닝 비디오 시스템이 섬유를 기반으로 하는, 즉 하나 이상(예를 들면, 번들)의 내방사선성 광학 조명 광섬유를 사용하여 제 1 광 경로(6)를 제공하고 하나 이상(예를 들면, 번들)의 내방사선성 광섬유를 사용하여 후방 산란된 광 경로(24)를 제공하는 일 실시형태가 존재할 수 있음을 그 블록 다이어그램에 의해 도시하는 비제한적인 교시를 추가로 나타낸다. 따라서, 집광 섬유(제 1 단부(22), 후방 산란된 광 경로(24), 및 제 2 단부(38))의 개념은 일부 경우에 섬유 번들(제 1 단부(22), 후방 산란된 광 경로(24), 및 제 2 단부(38)를 갖는 각각의 섬유)로 수행될 수 있다. 하나의 적용 또는 다른 적용에서 원하는 경우, 필터(40)는 후방 산란된 광(26)을 후방 산란된 광 경로(24)의 제 1 단부(22)를 향해 필터링 및/또는 집속시키도록 위치될 수 있다. 하나의 적용 또는 다른 적용에서 원하는 경우, 광학계(29)는 후방 산란된 광(26)을 후방 산란된 광 경로(24)의 제 1 단부(22)를 향해 집속 및/또는 필터링하도록 위치될 수 있다. 이는 교시적인 예이므로, 예를 들면 제 1 광 경로(6)가 제 1 광 가이드, 제 2 광 가이드에 연결된 하나의 광 가이드 등으로 구성될 수 있음에 유의한다. 광 가이드는 광섬유 또는 섬유 다발, 광 튜브 등일 수 있다.
카메라 헤드(2)는 하나의 적용 또는 다른 적용에 대해 바람직할 수 있는 2개의 요소의 1차원 MEMS 미러 시스템(14), 또는 단일의 2차원 MEMS 미러(14)를 포함할 수 있다. 전달된 광(8)은 제 1 광 경로(6)의 제 1 단부(4)에서 방출되고, 제 1 광학 요소(10), 예를 들면 시준 광학계를 사용하여, 집속된 광(12)을 생성한다. 이에 의해, 집속된 광(12)은 또한 스캐닝 미러 시스템(14), 예를 들면 MEMS 미러 시스템 상으로 지향되어, 더 높은 방사선 환경 또는 영역(21)(즉, 제어 전자기기(30)의 사용 시의 위치보다 더 높은 방사선 환경 또는 영역(21))에서 장면, 예를 들면 오브젝트(23)를 스캔한다. 예를 들면 유연한 도관 내에 포함된 전기 구동 신호 케이블(37)은 제어기(36)와 스캐닝 미러 시스템(14)을 통신적으로 연결한다. 제어 전자기기(30)는, 예를 들면 제어기(36) 및 광학 검출 시스템, 즉 능동형 검출기(44)의 MEMS 구동 전자기기, 및 이미지 또는 비디오 프로세서 전자기기(46)를 포함한다. 제어 전자기기(30)는 디지털 컴퓨터, 예를 들면 PC 또는 다른 하드웨어, 또는 일부 실시형태에 있어서 비디오 프레임 그래버 소프트웨어, 제어 소프트웨어, 및 사용자 인터페이스에 연결될 수 있다. 제어 전자기기(30)는 또한 능동형 광원(32), 예를 들면 레이저 드라이버 및 섬유 결합 레이저를 포함할 수 있다. 필터(40)는 집광된 광(28)이 능동형 광 검출기(44)로 들어가기 전에 집광된 광(28)을 조정하기 위한 하나 이상의 광학 필터 또는 필터들일 수 있다.
도 3의 A, B, C, 및 D는 제 1 광 경로(6), 후방 산란된 광 경로(24) 및 케이블(37)을 구비한 스캐닝 카메라 헤드(2) 조립체의 예시적인 외부 기계 도면이다.
도 4의 A, B, C, 및 D는 제 1 광 경로(6), 후방 산란된 광 경로(24) 및 케이블(37)을 구비한 스캐닝 카메라 헤드(2) 조립체의 예시적인 내부 기계 도면이다.
도 5는 스캐닝 미러 시스템(14)의 조정 가능한 집속 광학계를 구비한 스캐닝 카메라 헤드(2) 조립체의 내부 기계 도면을 통해 도시하는 비제한적인 교시를 추가로 나타낸다. 제 2 집속 광학 요소(18)의 제 1 구성요소(예를 들면, 렌즈, 하나 초과의 렌즈, 회절 광학 요소, 반사 광학 요소 등)는 제 2 집속 광학 요소(18)의 집속을 변화시키기 위해 제 2 집속 광학 요소(18)의 제 2 요소에 대해 모터(19)에 의해 이동되는 고정구 상에 장착될 수 있다. 후방 산란된 광(26)은 광 경로(24)의 섬유 번들 실시형태에 의해 집광된다.
도 6은 또한 제 1 단부(4), 시준 광학계와 같은 제 1 광학 요소(10), 및 섬유 결합 레이저 출력과 같은 전달된 광(8)의 기계 분리도를 도시하는 비제한적인 교시를 추가로 나타낸다. 스캐닝 미러 시스템(14), 예를 들면 듀얼 MEMS 스캐닝 시스템은, 집속된 광(12)을 수신하고, 집속 배향된 광(12)을 제 2 집속 광학 요소(들)(18)에 전달하도록 위치된다.
다른 실시형태에 있어서, 제 1 광학 요소(10), 예를 들면 집속된 광(12)을 위한 시준 광학계가 스캐닝 미러 시스템(14), 예를 들면 듀얼 MEMS를 통해 전달되고 제 2 집속 광학 요소(18), 예를 들면 렌즈 시스템에 대한 출력으로 이어진 후의 전달된 광(8)을 나타내는 제 1 광 경로(6), 예를 들면 섬유 결합 레이저의 기계 분리도가 도 7에 도시된다.
도 8의 A, B, C, 및 D 는 F-세타 렌즈 조립체를 사용하는 고정 초점 카메라 헤드의 예시적인 외부 기계 도면이다. 제 2 집속 광학 요소(18)로서 f-세타 렌즈 조립체를 사용하는 고정 초점 카메라 헤드(2)에 관하여, 제 1 광 경로(6), 후방 산란된 광 경로(24), 및 케이블(37)을 포함하는 케이블 연결부를 볼 수 있다.
도 9의 A, B, C, 및 D는 f-세타 렌즈 조립체를 제 2 집속 광학 요소(18)로서 사용하고, 집광 섬유 번들을 후방 산란된 광 경로(24)로서 사용하는 고정 초점 카메라 헤드(2)의 내부 부품의 예시적인 기계 도면이다.
도 10은 f-세타 렌즈 조립체를 제 2 집속 광학 요소(18)로서 사용하고, 집광 섬유 다발을 산란된 광 경로(24)로서 사용하는 고정 초점 카메라 헤드(2)의 내부 부품의 기계 단면도이다. 또한 제 2 집속 광학 요소(18)로 들어가기 전의 MEMS 기반 스캐닝 미러 시스템(14) 및 집속 배향된 광(16)이 도시되어 있다.
도 11은 듀얼 MEMS 스캐닝 미러 시스템(14)을 통과하는 집속된 광(12)이 되는 전달된 광(8)(명시적으로 나타내지 않음)을 위한 제 1 광 경로(6)로서 시준된 광섬유를 사용하는 스캐닝 미러 시스템(14)의 기계 분리도이다.
도 12는 제 2 집속 광학 요소(18)로서 f-세타 출력 렌즈를 포함하는, 듀얼 MEMS 스캐닝 미러 시스템(14)을 통과하는 집속된 광(12)이 되는 전달된 광(8)을 위한 제 1 광 경로(6)로서 시준된 광섬유를 사용하는 스캐닝 미러 시스템(14)의 기계 분리도이다.
도 13은 제 2 집속 광학 요소(18)로서 f-세타 출력 렌즈를 포함하는, 듀얼 MEMS 스캐닝 미러 시스템(14)을 통과하는 집속된 광(12)이 되는 전달된 광(8)을 위한 제 1 광 경로(6)로서 시준된 광섬유를 사용하는 스캐닝 미러 시스템(14)의 대안적인 기계 분리도를 제공한다.
전부는 아니지만 일부 실시형태에 있어서, 호모다이닝(homodyning)은 스캐닝 광원(능동형 광원(32))에 적용되어, 광(22)을 장면(예를 들면, 오브젝트(23)) 상으로 투영한 다음, 집광된 후방 산란된 광(26)을 이미지 처리를 위한 호모다인 검출 회로로 투영할 수 있다. 예를 들면, 관심의 구성에 따라 도 1 및 2에 나타내어진 것 내에 구성요소를 갖도록, 제어 전자기기(30)에 위치 가능한 호모다인 트랜시버의 일 실시형태의 다이어그램인 도 14를 고려한다. 예를 들면, 이미지 처리 전자기기(46)는 능동형 광원 드라이버(62)를 제어하도록 구성된 발진기(60)를 포함할 수 있으며, 이는 원하는 경우 능동형 광원(32)에 포함되어, 능동형 광원(32)을 구동할 수 있다. 능동형 광원(32)으로부터의 전달된 광(8)은 카메라 헤드(2)에 전달되고 스캐닝 미러 시스템, 예를 들면 스캐닝 미러 시스템(14) 등을 통해 스캔된다. 스캔된 광(시간 tn 및 tm에서의 집속 배향된 광(20 및 20'))은, 후방 산란된 광(26 및 26')으로서 오브젝트(23)와 같은 이미지 장면으로부터 산란된다. 후방 산란된 광(26 및 26')은 집광되어 제어 전자기기(30)의 능동형 광 검출기(44)로 안내된다. 선택적으로, 원하는 경우 호모다인 리시버에서와 같이 발진기(60) 신호의 위상을 조절하기 위해, 예를 들면 능동형 광원(32) 내에 위상 제어기(64)가 위치된다. 도 15에 나타내어진 바와 같이 능동형 광 검출기(44)에서의 검출된 신호는 능동형 광 검출기(44)에서 혼합되어(광학적 및/또는 전기적 혼합 기술), 복구된 신호를 생성하고, 그 후 이 복구된 신호는 이미지 처리 전자기기(46)(및/또는 소프트웨어)에 의해 처리되어 오브젝트(23)의 이미지를 재구성하고 디스플레이 전자기기(48)(나타내지 않음)에 전달된다.
보다 특히, 캐리어 드라이버(62)는 광원 드라이버 회로를 사용하고, 능동형 광원(32)과 동작 가능한 연결에서 발진기(60)로부터의 신호를 사용하여 전달된 광(8)의 강도를 평균 강도에 대해 변화시키는 능력을 추가하여, 변조된 광(20 및 20')을 생성할 수 있고, 그런 다음, 이 변조된 광은 오브젝트(23)와 같은 장면 상으로 분배된다. 도 14를 참조하면, 광(20, 20')은 장면 또는 오브젝트(23)가 조명될 때까지 각각의 수직 단계(tl, t2 등) 동안 수평으로 스캔된다. 제어 전자기기(30) 및 능동형 광 검출기(44)에서의 호모다인 검출은 후방 산란된 광(26)의 강도 변화(즉, 이미지 변조 신호)에 의해 더 변조되도록(발진기(60) 캐리어 주파수에 더하여) 오브젝트(23)와 같은 이미지 장면에 의해 후방 산란된 광(26)을 처리하며, 능동형 광 검출기(44)의 검출 회로에 집광된다. 하나의 구현 또는 다른 구현에서 바람직할 수 있는 바와 같이, 위상 시프트 제어기(64)는 후방 산란된 변조 신호(이미지 변조 신호)의 검출을 개선하기 위해 발진기(60), 예를 들면 국부 발진기를 조정하는 데 사용될 수 있다.
능동형 광원(32) 및 능동형 검출기(44)는 추가 요소와 조합되어 호모다인 트랜스시버를 형성할 수 있다. 예를 들면, 변조 및 복조 회로는 도 14에 도시된 바와 같이, 광원(32)을 변조하는 동일한 발진기(60)의 주파수를 사용함으로써, 능동형 광 검출기(44)로부터의 수신된 신호 및 송신된 캐리어 주파수에 대해 위상 고정하는 제어기(선택적인 위상 시프트 제어기(64))를 구비하는 것으로 도 14에 나타내어져 있다.
도 15는 호모다인 복조기의 다이어그램을 제공한다. 국부 발진기의 주파수 스펙트럼(74)은, 도 14에서 후방 산란된 광(26 및 26')으로부터의 후방 산란된 이미지 신호(76 및 78)의 혼합 주파수 성분 및 발진기 신호(74)를 포함하는 능동형 광 검출기(44)에 대한 변조된 입력의 주파수 스펙트럼으로서 76, 74, 78을 포함한다. 도 14의 능동형 광 검출기(44)는 도 15에서 박스로 표시되어 있다. 능동형 검출기 요소(80)는 트랜스임피던스 증폭기를 포함하는 능동형 광 검출기(44)이다. 대역 통과 필터(81)는 관심 신호(74, 76, 및 78)의 주파수 스펙트럼을 선택하도록 구성되고, 혼합기(61)는 복구된 복조 신호(78)를 선택하도록 저역 통과 필터(82)와 협력한다. 국부 발진기(60)는 주파수(74)를 발생시킨다. 위상 시프터(64)는 이 구성에서 사용되지 않음에 유의한다.
범위의 표현
요컨대, 이러한 개시는 편협한 설명 또는 권리 포기(disclaimer)가 아니라 철저한 교시로서 작성되었음을 인지하는 것이 중요하다. 이러한 명세서 전반에 걸쳐 "하나의 실시형태", "일 실시형태", 또는 "특정 실시형태"라고 함은, 실시형태와 연관되어 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시형태에 포함되며 반드시 모든 실시형태에 포함되는 것은 아님을 의미한다. 따라서, 이러한 명세서 전반에 걸친 다양한 부분에서 "하나의 실시형태에 있어서", "일 실시형태에 있어서", 또는 "특정 실시형태에 있어서"라는 문구의 각각의 출현은 반드시 동일한 실시형태를 언급하는 것은 아니다. 또한, 임의의 특정 실시형태의 특정 특징, 구조, 또는 특성은 하나 이상의 다른 실시형태와 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 본원에 설명 및 도시된 실시형태의 다른 변형 및 수정이 본원의 교시에 비추어 가능하고, 본 주제의 사상 및 범위의 일부로서 간주되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
또한, 도면/그림에 묘사된 요소 중 하나 이상이 보다 분리되거나 통합된 방식으로도 구현될 수 있거나, 또는 특정 적용에 따라 유용한 바와 같이 특정 경우에 제거되거나 작동 불가능한 것으로 만들 수 있다는 것이 이해될 것이다. 추가로, 도면/그림에서의 임의의 신호 화살표들은 달리 구체적으로 언급되지 않는 한은 단지 예시적인 것으로서 간주되어야 하며, 제한하는 것이 아니다. 또한, 본원에 사용된 바와 같은 용어 "또는"은 달리 표시되지 않는 한, 일반적으로 "및/또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 구성요소 또는 단계의 조합도 언급된 것으로 간주될 것이며, 여기서 용어는 분리하거나 결합할 수 있는 능력을 불분명하게 할 것으로 예상된다.
본원의 설명에서 그리고 뒤따르는 청구범위 전반에 걸쳐 사용된 바와 같이, 부정관사("a", "an") 및 정관사("the")는 문맥이 명백하게 달리 설명하지 않는 한, 복수의 언급을 포함한다. 또한, 본원의 설명 및 뒤따르는 청구범위 전반에 걸쳐 사용된 바와 같이, "~에서(in)"의 의미는 문맥이 명백하게 달리 설명하지 않는 한, "~에서(in)" 및 "~상에서(on)"를 포함한다. 이러한 교시에 명시된 양(amount)의 변화는, 허용 가능한 제조 공차와 같은 공차를 수용하기 위해 "약" 또는 "실질적으로"일 수 있다.
요약 및 양태에 설명된 것을 포함하여, 도시된 실시형태에 대한 상술한 설명, 및 모든 개시 및 암시된 산업상 이용가능성은, 본원에 개시된 정확한 형태로 본 주제를 제한하거나 포괄하도록 의도된 것은 아니다. 본 주제의 특정 실시형태 및 예는 단지 예시에 의한 교시의 목적으로 본원에 설명되지만, 다양한 등가 수정이 본 주제의 사상 및 범위 내에서 가능하며, 관련 기술분야의 당업자라면 인지하고 이해할 것이다. 나타내어진 바와 같이, 이들 수정은 도시된 실시형태에 대한 상술한 설명에 비추어 이루어질 수 있으며, 다시 한번, 본원에 개시된 본 주제의 진정한 사상 및 범위 내에 포함되어야 한다.
산업상 이용 가능성은 대표적으로 장치 및 디바이스, 제조 물품 - 특히 스캐닝 카메라 시스템 - 및 이들을 제조하고 사용하는 방법에 관한 것이다. 산업상 이용 가능성에는, 구현에 따라서는 상술한 것과 관련된 산업 및 이와 협력하여 운영되는 산업도 포함된다.
Claims (88)
- 장치로서,
카메라 헤드로서:
전달된 광을 방출하도록 위치된 제 1 광 경로의 제 1 단부;
상기 전달된 광을 집속된 광으로서 집속시키도록 위치된 제 1 집속 광학 요소;
상기 집속된 광을 배향된 광으로서 배향시키도록 위치된 스캐닝 미러 시스템;
상기 배향된 광을 집속 배향된 광으로서 집속시키도록 위치된 제 2 집속 광학 요소; 및
상기 집속 배향된 광으로부터의 후방 산란된 광을 집광된 광으로서 집광시키도록 위치된 후방 산란된 광 경로의 제 1 단부를 포함하는, 상기 카메라 헤드, 및
제어 전자기기로서:
상기 전달된 광을 상기 제 1 광 경로의 제 2 단부에 전달하도록 연결된 능동형 광원;
상기 스캐닝 미러 시스템을 통제하도록 구조화된 제어기;
상기 집광된 광을 수신된 광으로서 방출하도록 위치된 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부;
상기 수신된 광을 검출된 광으로서 검출하도록 위치된 능동형 광 검출기;
상기 검출된 광으로부터 이미지를 구성하도록 구성된 전자기기, 또는 전자기기 및 소프트웨어; 및
상기 이미지를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 전자기기를 포함하는, 상기 제어 전자기기
를 포함하는, 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 광 경로 및 상기 후방 산란된 광 경로는 광 가이드 내에 있는, 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 광 경로는 하나의 광 가이드 내에 있고, 상기 후방 산란된 광 경로는 제 2 광 가이드 내에 있는, 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 광 경로 및 상기 후방 산란된 광 경로 중 적어도 하나는 적어도 하나의 광섬유 내에 있는, 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 광 경로는 적어도 하나의 광섬유 내에 있고, 상기 후방 산란된 광 경로는 적어도 하나의 광섬유 내에 있는, 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 능동형 광원은 레이저인, 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이에 필터를 더 포함하는, 장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 능동형 광원은 레이저인, 장치. - 청구항 8에 있어서,
상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이에 필터를 더 포함하는, 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 능동형 광원은 레이저인, 장치. - 청구항 10에 있어서,
상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이에 필터를 더 포함하는, 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 능동형 광원은 레이저인, 장치. - 청구항 12에 있어서,
상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이에 필터를 더 포함하는, 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 능동형 광원은 레이저인, 장치. - 청구항 14에 있어서,
상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이에 필터를 더 포함하는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라 헤드는 능동형 광원을 갖지 않는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라 헤드는 능동형 광 검출기를 갖지 않는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라 헤드는 능동형 광원 및 능동형 광 검출기를 갖지 않는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 집속 광학 요소는 시준 광학 요소(collimating optic element)인, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 집속 광학 요소는 렌즈로 구성되는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 집속 광학 요소는 F-세타 렌즈로 구성되는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 집속 광학 요소는 하나 초과의 렌즈로 구성되는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 집속 광학 요소는 회절 광학 요소로 구성되는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 집속 광학 요소는 반사 광학 요소를 포함하는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스캐닝 미러 시스템은 단일의 2-축 MEMS로 구성되는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스캐닝 미러 시스템은 2개의 단일-축 MEMS로 구성되는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 능동형 광원 및 능동형 검출기는 호모다인 트랜스시버(homodyne transceiver)를 포함하는, 장치. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후방 산란된 광 경로의 제 1 단부에 인접하고, 상기 후방 산란된 광을 상기 후방 산란된 광 경로로 지향시키도록 위치된 제 3 광학 요소를 더 포함하는, 장치. - 청구항 28에 있어서,
상기 능동형 광원 및 능동형 검출기는 호모다인 트랜스시버를 포함하는, 장치. - 청구항 1에 기재된 장치를 사용하는 방법으로서,
제어 전자기기보다 더 높은 방사선 환경에서 카메라 헤드를 위치시키는 단계로서,
상기 카메라 헤드는:
전달된 광을 방출하도록 위치된 제 1 광 경로의 제 1 단부;
상기 전달된 광을 집속된 광으로서 집속시키도록 위치된 제 1 집속 광학 요소;
상기 집속된 광을 배향된 광으로서 배향시키도록 위치된 스캐닝 미러 시스템;
상기 배향된 광을 집속 배향된 광으로서 집속시키도록 위치된 제 2 집속 광학 요소; 및
상기 집속 배향된 광으로부터의 후방 산란된 광을 집광된 광으로서 집광시키도록 위치된 후방 산란된 광 경로의 제 1 단부를 포함하고,
상기 제어 전자기기는:
상기 전달된 광을 상기 제 1 광 경로의 제 2 단부에 전달하도록 연결된 능동형 광원;
상기 스캐닝 미러 시스템을 통제하도록 구조화된 제어기;
상기 집광된 광을 수신된 광으로서 방출하도록 위치된 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부;
상기 수신된 광을 검출된 광으로서 검출하도록 위치된 능동형 광 검출기;
상기 검출된 광으로부터 이미지를 구성하도록 구성된 전자기기, 또는 전자기기 및 소프트웨어; 및
상기 이미지를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 전자기기를 포함하는, 상기 위치시키는 단계; 및
상기 카메라 헤드와 상기 제어 전자기기를 작동시켜 상기 이미지를 생성하는 단계
를 포함하는, 방법. - 청구항 30에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 광 가이드 내의 상기 제 1 광 경로 및 상기 후방 산란된 광 경로로 수행되는, 방법. - 청구항 30에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 하나의 광 가이드 내에 있는 상기 제 1 광 경로 및 제 2 광 가이드 내에 있는 상기 후방 산란된 광 경로로 수행되는, 방법. - 청구항 30에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 적어도 하나의 광섬유 내에 있는 상기 제 1 광 경로 및 상기 후방 산란된 광 경로 중 적어도 하나로 수행되는, 방법. - 청구항 30에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 적어도 하나의 광섬유 내에 있는 상기 제 1 광 경로 및 적어도 하나의 광섬유 내에 있는 상기 후방 산란된 광 경로로 수행되는, 방법. - 청구항 30에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 레어저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 35에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 31에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 레이저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 37에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 32에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 레이저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 39에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 33에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 레이저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 41에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 34에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 레이저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 43에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 능동형 광원을 갖지 않는 상기 카메라 헤드로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 능동형 광 검출기를 갖지 않는 상기 카메라 헤드로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 능동형 광원 및 능동형 광 검출기를 갖지 않는 상기 카메라 헤드로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 시준 광학 요소인 상기 제 1 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 렌즈로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 F-세타 렌즈로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 하나 초과의 렌즈로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 회절 광학 요소로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 반사 광학 요소로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 단일의 2-축 MEMS로 구성된 상기 스캐닝 미러 시스템으로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 2개의 단일-축 MEMS으로 구성된 상기 스캐닝 미러 시스템으로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 호모다인 트랜스시버로 구성된 상기 능동형 광원 및 능동형 검출기로 수행되는, 방법. - 청구항 30 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는, 상기 후방 산란된 광 경로의 제 1 단부에 인접하고, 상기 후방 산란된 광을 상기 후방 산란된 광 경로로 지향시키도록 위치된 제 3 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 57에 있어서,
상기 위치시키는 단계는 호모다인 트랜스시버로 구성된 상기 능동형 광원 및 능동형 검출기로 수행되는, 방법. - 청구항 1에 기재된 장치를 제조하는 방법으로서,
카메라 헤드, 제어 전자기기, 또는 상기 카메라 헤드와 상기 제어 전자기기 모두를 조립하는 단계로서,
상기 카메라 헤드는:
전달된 광을 방출하도록 위치된 제 1 광 경로의 제 1 단부;
상기 전달된 광을 집속된 광으로서 집속시키도록 위치된 제 1 집속 광학 요소;
상기 집속된 광을 배향된 광으로서 배향시키도록 위치된 스캐닝 미러 시스템;
상기 배향된 광을 집속 배향된 광으로서 집속시키도록 위치된 제 2 집속 광학 요소; 및
상기 집속 배향된 광으로부터의 후방 산란된 광을 집광된 광으로서 집광시키도록 위치된 후방 산란된 광 경로의 제 1 단부를 포함하고,
상기 제어 전자기기는:
상기 전달된 광을 상기 제 1 광 경로의 제 2 단부에 전달하도록 연결된 능동형 광원;
상기 스캐닝 미러 시스템을 통제하도록 구조화된 제어기;
상기 집광된 광을 수신된 광으로서 방출하도록 위치된 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부;
상기 수신된 광을 검출된 광으로서 검출하도록 위치된 능동형 광 검출기;
상기 검출된 광으로부터 이미지를 구성하도록 구성된 전자기기, 또는 전자기기 및 소프트웨어; 및
상기 이미지를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 전자기기를 포함하는, 상기 조립하는 단계
를 포함하는, 방법. - 청구항 59에 있어서,
상기 조립하는 단계는 광 가이드 내의 상기 제 1 광 경로 및 상기 후방 산란된 광 경로로 수행되는, 방법. - 청구항 59에 있어서,
상기 조립하는 단계는 하나의 광 가이드 내에 있는 상기 제 1 광 경로 및 제 2 광 가이드 내에 있는 상기 후방 산란된 광 경로로 수행되는, 방법. - 청구항 59에 있어서,
상기 조립하는 단계는 적어도 하나의 광섬유 내에 있는 상기 제 1 광 경로 및 상기 후방 산란된 광 경로 중 적어도 하나로 수행되는, 방법. - 청구항 59에 있어서,
상기 조립하는 단계는 적어도 하나의 광섬유 내에 있는 상기 제 1 광 경로 및 적어도 하나의 광섬유 내에 있는 상기 후방 산란된 광 경로로 수행되는, 방법. - 청구항 59에 있어서,
상기 조립하는 단계는 레이저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 64에 있어서,
상기 조립하는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 60에 있어서,
상기 조립하는 단계는 레이저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 66에 있어서,
상기 조립하는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 61에 있어서,
상기 조립하는 단계는 레이저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 68에 있어서,
상기 조립하는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 62에 있어서,
상기 조립하는 단계는 레이저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 70에 있어서,
상기 조립하는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 63에 있어서,
상기 조립하는 단계는 레이저인 상기 능동형 광원으로 수행되는, 방법. - 청구항 72에 있어서,
상기 조립하는 단계는 상기 후방 산란된 광 경로의 제 2 단부와 능동형 검출기 사이의 필터로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 능동형 광원을 갖지 않는 상기 카메라 헤드로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 능동형 광 검출기를 갖지 않는 상기 카메라 헤드로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 능동형 광원 및 능동형 광 검출기를 갖지 않는 상기 카메라 헤드로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 시준 광학 요소인 상기 제 1 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 렌즈로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 F-세타 렌즈로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 하나 초과의 렌즈로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 회절 광학 요소로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 반사 광학 요소로 구성된 상기 제 2 집속 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 단일의 2-축 MEMS로 구성된 상기 스캐닝 미러 시스템으로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 2개의 단일-축 MEMS로 구성된 상기 스캐닝 미러 시스템으로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는 호모다인 트랜스시버로 구성된 상기 능동형 광원 및 능동형 검출기로 수행되는, 방법. - 청구항 59 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립하는 단계는, 상기 후방 산란된 광 경로의 제 1 단부에 인접하고, 상기 후방 산란된 광을 상기 후방 산란된 광 경로로 지향시키도록 위치된 제 3 광학 요소로 수행되는, 방법. - 청구항 86에 있어서,
상기 조립하는 단계는 호모다인 트랜스시버로 구성된 상기 능동형 광원 및 능동형 검출기로 수행되는, 방법. - 청구항 59에 기재된 방법에 의해 제조된 제품.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202163233709P | 2021-08-16 | 2021-08-16 | |
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| Publication Number | Publication Date |
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