RU2717751C2 - Лазерный датчик для обнаружения нескольких параметров - Google Patents

Лазерный датчик для обнаружения нескольких параметров Download PDF

Info

Publication number
RU2717751C2
RU2717751C2 RU2018107215A RU2018107215A RU2717751C2 RU 2717751 C2 RU2717751 C2 RU 2717751C2 RU 2018107215 A RU2018107215 A RU 2018107215A RU 2018107215 A RU2018107215 A RU 2018107215A RU 2717751 C2 RU2717751 C2 RU 2717751C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
sensor module
mode
laser light
laser sensor
Prior art date
Application number
RU2018107215A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018107215A (ru
RU2018107215A3 (ru
Inventor
Йоханнес Хендрикус Мария СПРЕЙТ
Александер Марк ВАН ДЕР ЛИ
Гербен КОЙМАН
Окке АУВЕЛТЬЕС
Йоахим Вильхельм ХЕЛЛЬМИГ
Арнольдус Йоханнес Мартинус Йозеф РАС
Петрус Теодорус ЮТТЕ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2018107215A publication Critical patent/RU2018107215A/ru
Publication of RU2018107215A3 publication Critical patent/RU2018107215A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2717751C2 publication Critical patent/RU2717751C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1434—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02092—Self-mixing interferometers, i.e. feedback of light from object into laser cavity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • 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
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • 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
    • G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • 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
    • G01S7/4802—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • 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
    • G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4916—Receivers using self-mixing in the laser cavity
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • G01N15/075—
    • G01N2015/1027—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1434—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement
    • G01N2015/1438—Using two lasers in succession
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1434—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement
    • G01N2015/1452—Adjustment of focus; Alignment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1434—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement
    • G01N2015/1454—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement using phase shift or interference, e.g. for improving contrast
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/1493—Particle size
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Abstract

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и касается модуля лазерного датчика. Модуль содержит лазер, детектор, электропривод и оптическое устройство. Модуль лазерного датчика выполнен с возможностью управлять расстоянием между модулем лазерного датчика и областью фокусировки и обеспечивать два режима модуля лазерного датчика. Причем в первом и втором режимах область фокусировки находится на разном расстоянии. Детектор выполнен с возможностью обнаруживать сигнал интерференции самосмешения оптической волны в лазерном резонаторе. Сигнал интерференции самосмешения в первом режиме используется для обнаружения движения объекта для управления посредством жестов для устройства с человеко-машинным интерфейсом. Сигнал интерференции самосмешения во втором режиме используется для определения плотности или размера частиц. Технический результат заключается в обеспечении возможности одновременного определения двух различных физических параметров посредством интерференции самосмешения. 6 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к лазерному датчику или модулю лазерного датчика, использующим интерференцию самосмешения для обнаружения разных физических параметров, к пользовательскому интерфейсу, содержащему такой лазерный датчик или модуль лазерного датчика, к устройству мобильной связи, содержащему такой пользовательский интерфейс, к соответствующему способу обнаружения разных физических параметров и к соответствующему компьютерному программному продукту.
Уровень техники
Документ CN103868835 (A) раскрывает систему для отслеживания атмосферных загрязнителей с диаметром частиц 2,5 микрон и меньше (PM2.5) с помощью смартфона. Система снабжена маленьким и интеллектуальным сборщиком проб воздуха. Интеллектуальный сборщик проб воздуха может выполнять всасывание проб воздуха через человеческий рот, а также может выполнять сбор проб воздуха посредством воздушного насоса для сбора проб. Интеллектуальный сборщик проб воздуха и смартфон могут осуществлять связь друг с другом. Интеллектуальный сборщик проб воздуха измеряет количество и размер частиц пыли в воздухе способом лазерного рассеивания под управлением смартфона. Система является сложной и дорогой.
Документ US 2013/0120759 A1 раскрывает устройство для измерения расстояния. Блок интерференции самосмешения (SMI) формирует сигнал SMI, причем блок SMI содержит лазер, испускающий первый лазерный луч для того, чтобы направить его к объекту, и причем сигнал SMI зависит от интерференции первого лазерного луча и второго лазерного луча, отраженного объектом. Блок определения пиковой ширины определяет пиковую ширину сигнала SMI, и блок определения расстояния определяет расстояние между объектом и блоком SMI в зависимости от определенной пиковой ширины сигнала SMI.
Документ US 2015/0077735 A1 раскрывает устройство для определения скорости ветра, которое содержит по меньшей мере два лазерных источника, испускающих лучи в разных направлениях, которые являются компланарными, и в результате чего каждое направление испускания соответствует перпендикулярному направлению испускания. Каждый лазерный источник связан с фокусирующей оптикой для фокусировки испускаемого луча, лазерным диодом для приема отраженного луча, полученного после отражения частицей, существующей в воздухе, соответствующего испускаемого луча, фотодиодом для передачи сигнала интерференции, возникающего между испускаемым лучом и отраженным лучом, процессором для обработки полученных сигналов интерференции, и оптическим резонатором, в который повторно входит отраженный луч, чтобы получить интерференцию с испускаемым лучом.
Документ US 2013/0215411 A1 раскрывает лазерный Доплеровсий измеритель скорости, использующий усиление от обратного отражения от рассеивателей под поверхностью потока.
Документ WO 2014/167175 A1 раскрывает измеритель скорости, который содержит лазерный источник, содержащий лазерный резонатор для производства лазерного луча с непрерывной волной, детектор света и средство для направления первой части лазерного луча к движущейся цели вне измерителя скорости для производства рассеянного света от цели, рассеянный свет демонстрирует эффект Доплеровского смещения, соответствующий скорости движущейся цели. Кроме того, измеритель скорости содержит средство для направления рассеянного света обратно к лазерному резонатору для обеспечения частотной модуляции лазерного луча через возмущение в лазерном источнике и средство для направления второй части лазерного луча к детектору света. Также обеспечен оптический щелевой фильтр, выполненный с возможностью демодулировать упомянутый частотно-модулированный лазерный луч, прежде чем направить его к детектору света, и причем упомянутый лазерный источник выполнен с возможностью производить лазерный свет с длиной волны, соответствующей длине волны края оптического щелевого фильтра.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить улучшенный модуль лазерного датчика.
В соответствии с первым аспектом обеспечен модуль лазерного датчика. Модуль лазерного датчика содержит по меньшей мере один первый лазер, по меньшей мере один первый детектор, по меньшей мере один электропривод и по меньшей мере одно первое оптическое устройство. Первый лазер выполнен с возможностью испускать первый лазерный свет в ответ на сигналы, обеспеченные по меньшей мере одним электроприводом. Первое оптическое устройство выполнено с возможностью фокусировать первый лазерный свет к области фокусировки. Модуль лазерного датчика выполнен с возможностью управлять расстоянием между модулем лазерного датчика и областью фокусировки, в результате чего имеется по меньшей мере первый режим и второй режим модуля лазерного датчика. Модуль лазерного датчика выполнен таким образом, что существует по меньшей мере две разных области фокусировки. Область фокусировки находится в первом режиме на первом расстоянии, и во втором режиме область фокусировки находится на втором расстоянии, отличающемся от первого расстояния. По меньшей мере один первый детектор выполнен с возможностью обнаруживать первый сигнал интерференции самосмешения оптической волны в первом лазерном резонаторе первого лазера. Первый сигнал интерференции самосмешения вызван первым отраженным лазерным светом, повторно входящим в первый лазерный резонатор. Первый отраженный лазерный свет принимается в первом режиме. Первый сигнал интерференции самосмешения используется для определения первого физического параметра. Модуль лазерного датчика, особенно по меньшей мере один первый датчик, выполнен с возможностью обнаруживать второй сигнал интерференции самосмешения, причем второй сигнал интерференции самосмешения вызван вторым отраженным лазерным светом. Второй сигнал интерференции самосмешения определяется во втором режиме. Второй сигнал интерференции самосмешения используется для определения второго физического параметра, отличающегося от первого физического параметра.
Первый лазер предпочтительно может быть выполнен с возможностью испускать лазерный свет с длиной волны более 750 нм в инфракрасном диапазоне спектра, наиболее предпочтительно между 780 нм и 1300 нм спектра длины волны.
Первый лазер может представлять собой полупроводниковым лазером как испускатель или лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL).
Второй сигнал интерференции самосмешения может быть определен или обнаружен в первом лазерном резонаторе первого лазера. В качестве альтернативы может иметься по меньшей мере второй лазер со вторым лазерным резонатором, в котором может быть определен второй сигнал интерференции самосмешения. Первый детектор может быть интегрирован в первом лазере. Первый детектор может, например, представлять собой фотодиод, который содержится в структуре слоев первого лазера. Первый детектор в качестве альтернативы может являться внешним детектором, который может быть выполнен с возможностью, например, определять импеданс по меньшей мере первого лазерного резонатора для определения по меньшей мере первого сигнала интерференции самосмешения. Первый детектор может являться внешним фотодиодом, принимающим лазерный свет от первого лазера, причем лазерный свет содержит информацию о первом сигнале интерференции самосмешения. Лазерный свет, например, может быть модулирован вследствие интерференции в первом лазерном резонаторе.
Первый физический параметр относится к движению объекта для управления посредством жестов. Второй физический параметр относится к обнаружению частиц. Первый физический параметр, например, может содержать расстояние и/или скорость объекта относительно модуля лазерного датчика. Обнаружение частицы или частиц содержит плотность частиц в текучей среде, например, в воздухе, размер частиц и факультативно скорость частицы. Скорость частицы, например, может использоваться для определения скорости ветра. Обнаружение размера частиц и/или плотности частиц может использоваться для распознавания событий (нахождение позади грузовика с грязным дымом, или приготовление пищи, или уборка пылесосом, и т.д.). Поскольку частица на пути первого лазерного может быть сфокусирована в точке для увеличения сигнала самосмешения для мелких частиц, зона измерения является малой, и подвижное зеркало (например, зеркало MEMs) может использоваться для сканирования пятна и получения увеличенной зоны измерения. Квазиколлимированный луч первого лазерного света может использоваться для управления посредством жестов. Одна из областей фокусировки может находиться приблизительно в бесконечности (существенно параллельные лучи).
Модуль лазерного датчика может содержать блок манипуляции. Блок манипуляции может быть выполнен с возможностью изменять характеристику первого лазерного света, в результате чего обеспечиваются первый и второй режимы.
Модуль лазерного датчика может содержать контроллер. Контроллер может быть выполнен с возможностью обеспечивать управляющие сигналы для управления блоком манипуляции, в результате чего первый лазерный свет фокусируется в первой области фокусировки в первом режиме, и в результате чего первый лазерный свет фокусируется во второй области фокусировки во втором режиме. Контроллер может быть являться интегрированной частью блока манипуляции или отдельным объектом.
Модуль лазерного датчика может дополнительно содержать по меньшей мере второй лазер, причем второй лазер может быть выполнен с возможностью излучать второй лазерный свет в ответ на сигналы, обеспеченные по меньшей мере одним электроприводом. Первое оптическое расстояние между первым лазером и первым оптическим устройством может отличаться от второго оптического расстояния между вторым лазером и первым оптическим устройством. Блок манипуляции может быть выполнен с возможностью отображать первый лазерный свет посредством первого оптического устройства на первую область фокусировки в первом режиме. Блок манипуляции может быть выполнен с возможностью фокусировать второй лазерный свет посредством первого оптического устройства во второй области фокусировки, отличающейся от первой области фокусировки, во втором режиме.
Блок манипуляции может являться активным или пассивным устройством. Блок манипуляции, например, может содержать одно или более зеркал, которые выполнены с возможностью перенаправлять первый лазерный свет и второй лазерный свет к первому оптическому устройству. Блок манипуляции в качестве альтернативы может содержать полупрозрачное зеркало, в результате чего первый лазерный свет и второй лазерный свет могут достигать первого оптического устройства одновременно. Блока манипуляции в альтернативном подходе содержит поляризационный разделитель лучей. Первый и второй лазерный свет могут представлять собой поляризованный лазерный свет. Модуль лазерного датчика может содержать схему управления, которая может быть выполнена с возможностью попеременно переключать первый и второй лазер, чтобы обеспечить первый и второй режим в разные моменты времени.
Первое оптическое устройство может содержать блок манипуляции. Блок манипуляции может быть выполнен с возможностью обеспечивать по меньшей мере первое фокусное расстояние первого оптического устройства и второе фокусное расстояние первого оптического устройства, отличающееся от первого фокусного расстояния. Контроллер может быть выполнен с возможностью обеспечивать управляющие сигналы для управления блоком манипуляции, в результате чего первое оптическое устройство обеспечивает первое фокусное расстояние в первом режиме и второе фокусное расстояние во втором режиме. Блок манипуляции в сочетании с первым оптическим устройством может содержать линзу с адаптируемым фокусом, которой управляют посредством контроллера. Линза с адаптируемым фокусом, например, может быть основана на электросмачивании или жидких кристаллах. Блок манипуляции в сочетании с первым оптическим устройством в качестве альтернативы может содержать структуру линз. Расстоянием между разными линзами из структуры линзы можно управлять посредством контроллера, чтобы сфокусировать первый лазерный свет в различных областях фокусировки. Функциональность блока манипуляции, контроллера или электропривода может быть обеспечена отдельными блоками или интегрированными блоками.
Блок манипуляции может быть выполнен с возможностью изменять оптическое расстояние между первым лазером и первым оптическим устройством. Блок манипуляции преимущественно может быть выполнен с возможностью изменять расстояние между первым лазером и первым оптическим устройством. Блок манипуляции, например, может содержать устройство для смещения первого лазера и/или первого оптического устройства относительно друг друга.
Блок манипуляции в качестве альтернативы или в дополнение может содержать второе оптическое устройство. Второе оптическое устройство может быть выполнено с возможностью изменять оптическое расстояние между первым лазером и первым оптическим устройством. Второе оптическое устройство может содержать, например, одно или более зеркал, причем по меньшей мере одно из зеркал выполнено с возможностью изменять путь первого лазерного света между первым лазером и первым оптическим элементом.
Первое оптическое устройство в качестве альтернативы или в дополнение может содержать по меньшей мере один двоякопреломляющий элемент для обеспечения возможности первого режима и второго режима. Первое оптическое устройство может представлять собой один оптический блок или содержать два или более оптических блоков. Двоякопреломляющий элемент может содержать LiNbO3 (ниобат лития). Двоякопреломляющий элемент может содержать непериодическую фазовую структуру или периодическую дифракционную структуру.
Непериодическая фазовая структура, например, может быть обеспечена в двоякопреломляющем материале таким образом, что для 1 направления поляризации эффект является незначительным, поскольку только выполняются только шаги фазы 2 пи, и для другого направления поляризации добавляется дополнительная сила линзы, в результате чего лазерный свет с этой поляризацией фокусируется по-другому. Модуль лазерного датчика может быть выполнен с возможностью испускать лазерный свет с первой и второй поляризацией. Вторая поляризация отличается от первой поляризации. Вторая поляризация предпочтительно является ортогональной по отношению к первой поляризации.
Модуль лазерного датчика может дополнительно содержать контроллер. Первый лазер может быть выполнен с возможностью испускать первый лазерный свет с первой поляризацией и первый лазерный свет со второй поляризацией, отличающейся от первой поляризации. Контроллер может быть выполнен с возможностью обеспечивать управляющие сигналы для управления первым лазером, в результате чего первый лазер испускает первый лазерный свет с первой поляризацией в первом режиме и первый лазерный свет со второй поляризацией во втором режиме. Двоякопреломляющий элемент может быть выполнен с возможностью фокусировать первый лазерный свет с первой поляризацией в первой области фокусировки. Двоякопреломляющий элемент может быть дополнительно выполнен с возможностью фокусировать первый лазерный свет со второй поляризацией во второй области фокусировки, отличающейся от первой области фокусировки.
Контроллер, например, может периодически попеременно переключаться между первой и второй поляризацией. Контроллера может в альтернативном подходе переключаться между первой и второй поляризацией после приема соответствующих дополнительных управляющих сигналов. Первый лазер может содержать переключаемое устройство поляризации, чтобы обеспечивать первую и вторую поляризацию. Первый лазер, например, может представлять собой лазер VCSEL, при чем трансверсальное напряжение может быть приложено к мезаструктуре лазера VCSEL. Первый лазер в качестве альтернативы может содержать переключаемый вращатель поляризации, которым можно управлять посредством управляющих сигналов, обеспеченных контроллером. Переключаемый вращатель поляризации, например, может представлять собой электрооптический элемент, такой как жидкокристаллическая ячейка.
Модуль лазерного датчика может дополнительно содержать по меньшей мере второй лазер. Второй лазер может быть выполнен с возможностью испускать второй лазерный свет в ответ на сигналы, обеспеченные по меньшей мере одним электроприводом через первое оптическое устройство. Первый лазерный свет может содержать первую поляризацию, и второй лазерный свет может содержать вторую поляризацию, отличающуюся от первой поляризации. Двоякопреломляющий элемент выполнен с возможностью фокусировать первый лазерный свет в первой области фокусировки в первом режиме. Двоякопреломляющий элемент выполнен с возможностью фокусировать второй лазерный свет во второй области фокусировки, отличающейся от первой области фокусировки, во втором режиме.
Первый сигнал интерференции самосмешения в этом случае является независимым от второго сигнала интерференции самосмешения, который присутствует во втором лазерном резонаторе второго лазера. Первый сигнал интерференции самосмешения и второй сигнал интерференции самосмешения, таким образом, могут быть определены одновременно, или попеременно, или в зависимости от соответствующего переключающего сигнала.
Первое оптическое устройство в качестве альтернативы или в дополнение может быть выполнено с возможностью фокусировать первую часть первого лазерного света в первой области фокусировки и вторую часть первого лазерного света во второй области фокусировки. Первое оптическое устройство, например, может содержать сегментированную линзу. Первый сегмент сегментированной линзы может фокусировать первый лазерный свет на первом расстоянии. Второй сегмент сегментированной линзы может фокусировать первый лазерный свет на втором расстоянии.
Первый лазер может быть выполнен с возможностью испускать первый лазерный свет с первым шаблоном испускания в первом режиме. Первый лазер может быть дополнительно выполнен с возможностью испускать первый лазерный свет со вторым шаблоном испускания во втором режиме. Первый лазер, таким образом, может быть выполнен с возможностью освещать разные части первого оптического устройства посредством первого и второго шаблона испускания. Кроме того, могут иметься дополнительные оптические устройства, такие как адаптируемое зеркало или зеркала, которые могут использоваться, чтобы освещать разные части первого оптического устройства.
Первый лазер, например, может представлять собой лазер VCSEL, который может предпочтительно испускать в центрированной режиме (как Гауссовский) или в торообразном режиме. Известно, что предпочтительные режимы в лазерном резонаторе лазера VCSEL изменяются вместе с током. При низком токе центрированный режим может являться более выраженным, и при более высоком токе торообразный режим пончик. Это означает, что две разных рабочих точки могут использоваться для лазера VCSEL для первого и второго режима. Лазер VCSEL может, например, содержать несколько оксидных апертур или рельеф поверхностное для разделения двух режимов работы и стабилизации четко определенных режимов работы. В качестве альтернативы или в дополнение может использоваться тот факт, что шаблон испускания лазера VCSEL становится более широким при более высоком токе (вследствие более сильной тепловой линзы). Таким образом, в рабочей точке с более высоким током может использоваться больше внешней области сегментированной линзы. Электропривод может быть выполнен с возможностью подавать разный ток.
Модуль лазерного датчика может дополнительно содержать по меньшей мере второй лазер. Второй лазер может быть выполнен с возможностью излучать второй лазерный свет в ответ на сигналы, обеспеченные по меньшей мере одним электроприводом через первое оптическое устройство, причем первый лазерный свет содержит первую длину волны, и второй лазерный свет содержит вторую длину волны, отличающуюся от первой длины волны. Первое оптическое устройство может быть выполнено с возможностью фокусировать первый лазерный свет в первой области фокусировки в первом режиме. Первое оптическое устройство может быть дополнительно выполнено с возможностью фокусировать второй лазерный свет во второй области фокусировки, отличающейся от первой области фокусировки, во втором режиме.
Первое оптическое устройство, например, может содержать выборочную по длине волны непериодическую структуру или дифракционную структуру.
Первый лазер в альтернативном подходе может быть выполнен с возможностью испускать свет разных длин волн. Первый лазер может быть выполнен с возможностью переключаться между первой и второй длиной волны посредством соответствующих управляющих сигналов, чтобы обеспечить возможность первого и второго режимов.
Устройство с человеко-машинным интерфейсом может содержать по меньшей мере один модуль лазерного датчика в соответствии с любым описанным выше вариантом осуществления. Первый режим модуля лазерного датчика может быть выполнен с возможностью обеспечивать по меньшей мере часть функций ввода, обеспечиваемых устройством с человеко-машинным интерфейсом.
Модуль лазерного датчика, например, может быть интегрирован в сенсорном экране или другом устройстве ввода. Первый режим может использоваться, например, для поддержки обнаружения пальца, движущегося по меньшей мере по части сенсорного экрана. Первый режим в качестве альтернативы или в дополнение может использоваться для управления посредством жестов на определенном расстоянии между модулем лазерного датчика и, например, кистью руки пользователя. Второй режим модуля лазерного датчика, например, может использоваться для обнаружения загрязнения воздуха или в более общем случае частиц в воздухе.
Устройство мобильной связи может содержать по меньшей мере один модуль лазерного датчика или по меньшей мере одно устройство с человеко-машинным интерфейсом, содержащее по меньшей мере один модуль лазерного датчика.
В соответствии с дополнительным аспектом представлен способ обнаружения по меньшей мере двух физических параметров. Способ содержит этапы:
- испускания первого лазерного света посредством первого лазера,
- фокусировки первого лазерного света в области фокусировки,
- управление расстоянием между модулем лазерного датчика и областью фокусировки, в результате чего имеются по меньшей мере первый режим и второй режим, причем в первом режиме область фокусировки находится на первом расстоянии, и во втором режиме область фокусировки находится на втором расстоянии, отличающемся от первого расстояния,
- принимают первый отраженный лазерный света в первом лазерном резонаторе первого лазера,
- определяют первый сигнал интерференции самосмешения оптической волны в первом лазерном резонаторе первого лазера, причем первый сигнал интерференции самосмешения вызван первым отраженным первым лазерным светом, повторно входящим в первый лазерный резонатор, первый отраженный лазерный свет принимается в первом лазерном резонаторе в первом режиме,
- использование первого сигнала интерференции самосмешения для определения первого физического параметра,
- определение второго сигнала интерференции самосмешения во втором режиме, причем второй сигнал интерференции самосмешения вызван вторым отраженным лазерным светом,
- использование второго сигнала интерференции самосмешения для определения второго физического параметра, отличающегося от первого физического параметра.
Этапы способа не обязательно выполняются в представленном выше порядке.
В соответствии с дополнительным аспектом представлен компьютерный программный продукт. Компьютерный программный продукт содержит кодовое средство, которое может быть сохранено по меньшей мере на одном запоминающем устройстве модуля лазерного датчика по любому из пп. 1-11 или по меньшей мере на одном запоминающем устройстве устройства, содержащего модуль лазерного датчика. Кодовое средство выполнено таким образом, что способ по п. 14 может быть исполнен посредством по меньшей мере одного устройства обработки модуля лазерного датчика по любому из пп. 1-11 или посредством по меньшей мере одного устройства обработки устройства, содержащего модуль лазерного датчика. Запоминающее устройство или устройство обработки могут содержаться в модуле лазерного датчика (электропривод, контроллер и т.д.) и/или в устройстве, содержащем модуль лазерного датчика. Первое запоминающее устройство и/или первое устройство обработки устройства, содержащего модуль лазерного датчика, могут взаимодействовать со вторым запоминающим устройством и/или вторым устройством обработки, содержащемся в модуле лазерного датчика. Устройство, содержащее модуль лазерного датчика, может представлять собой устройство с человеко-машинным интерфейсом или устройство мобильной связи.
Следует понимать, что модуль лазерного датчика по любому из пп. 1-11 и способ по п. 14 имеют сходные и/или идентичные варианты осуществления, в частности, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения также может представлять собой любую комбинацию зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.
Далее определены предпочтительные варианты осуществления.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные далее.
Теперь посредством примера будет описано изобретение на основе вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На чертежах:
Фиг. 1 показывает основной эскиз первого модуля лазерного датчика
Фиг. 2 показывает основной эскиз второго модуля лазерного датчика
Фиг. 3 показывает основной эскиз третьего модуля лазерного датчика
Фиг. 4 показывает основной эскиз четвертого модуля лазерного датчика
Фиг. 5 показывает основной эскиз пятого модуля лазерного датчика
Фиг. 6 показывает основной эскиз шестого модуля лазерного датчика
Фиг. 7 показывает основной эскиз седьмого модуля лазерного датчика
Фиг. 8 показывает основной эскиз восьмого модуля лазерного датчика
Фиг. 9 показывает основной эскиз девятого модуля лазерного датчика
Фиг. 10 показывает устройство мобильной связи, содержащее модуль лазерного датчика
Фиг. 11 показывает основной эскиз способа обнаружения по меньшей мере двух физических параметров
На фигурах одинаковые номера везде относятся к одинаковым объектам. Объекты на фигурах не обязательно изображены в масштабе.
Подробное описание вариантов осуществления
Теперь различные варианты осуществления изобретения будут описаны посредством фигур.
Интерференция самосмешения используется для обнаружения движения и расстояния до объекта. Справочная информация об интерференции самосмешения описана в литературе ʺLaser diode self-mixing technique for sensing applicationsʺ, Giuliani, G.; Norgia, M.; Donati, S. & Bosch, T., Laser diode self-mixing technique for sensing applications, Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, 2002, 4, S. 283 - S. 294, которая включена в настоящую заявку посредством ссылки. Обнаружение движения кончика пальца относительно датчика в оптическом устройстве ввода подробно описано в международной заявке на патент WO 02/37410. Раскрытие относительно обнаружения расстояния и движения в международной заявке на патент WO 02/37410 включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Принцип интерференции самосмешения обсуждается на основе примеров, представленных в международной заявке на патент WO 02/37410. Диодный лазер, имеющий лазерный резонатор, обеспечен для испускания или измерения лазерного луча. На его верхней стороне устройство снабжено прозрачным окном, по которому перемещается объект, например, палец человека. Линза, например, плосковыпуклая линза размещена между диодным лазером и окном. Эта линза фокусирует лазерный луч на верхней стороне или около верхней стороны прозрачного окна. Если объект присутствует в этой позиции, он рассеивает измеряющий луч. Часть излучения измеряющего луча рассеивается в направлении луча освещения, и эта часть сводится с помощью линзы на поверхности испускания лазерного диода и повторно входит в резонатор этого лазера. Излучение, повторно входящее во резонатор диодного лазера, вызывает изменение усиления лазера и, таким образом, интенсивности излучения, испускаемого лазером, и это явление называют эффектом самосмешения в диодном лазере.
Изменение интенсивности излучения, испускаемого лазером, может быть обнаружено фотодиодом, обеспеченным с этой целью, и этот диод преобразовывает изменение излучения в электрический сигнал, и для обработки этого электрического сигнала обеспечивается электронная схема.
Движение объекта относительно измеряющего луча заставляет отраженное тем самым излучение подвергаться эффекту Доплера. Это означает, что частота этого излучения изменяется, или возникает сдвиг частоты. Этот сдвиг частоты зависит от скорости, с которой объект перемещается, и составляет порядка от нескольких кГц до МГц. Излучение со смещенной частотой, повторно входящее в лазерный резонатор, вызывает интерференцию с оптической волной или излучением, сформированным в этом резонаторе, т.е., в этом резонаторе возникает эффект самосмешения. Зависящая от величины сдвига фазы между оптической волной и излучением, повторно входящим в резонатор, интерференция будет конструктивной или отрицательной, т.е., интенсивность лазерного излучения увеличивается или уменьшается периодически. Частота модуляции лазерного излучения, сформированного таким образом, точно равна разности между частотой оптической волны в резонаторе и частотой излучения со смещением Доплера, повторно входящим в резонатор. Разность частоты имеет порядок от нескольких кГц до МГц, и, таким образом, ее легко обнаружить. Комбинация эффекта самосмешения и эффекта Доплера вызывает изменение поведения лазерного резонатора; в частности, изменяются его коэффициент усиления или усиление света. Импеданс лазерного резонатора или интенсивность излучения, испускаемого лазером, например, могут быть измерены, и может быть оценено не только количество движения объекта относительно датчика (т.е., пройденное расстояние), но также быть определено направление движения, как подробно описано в международной заявке на патент WO 02/37410.
Фиг. 1 показывает основной эскиз первого модуля 100 лазерного датчика. Первый модуль 100 лазерного датчика содержит первый лазер 110 с интегрированным первым детектором 120. Интегрированный первый детектор 120 представляет собой интегрированный фотодиод, который является частью структуры слоев первого лазера 110. Первый модуль 100 лазерного датчика дополнительно содержит электропривод 130, контроллер 140 и блок 180 манипуляции, содержащий первое оптическое устройство 150. Контроллер 140 соединен с первым лазером 110, или больше точно с первым детектором 120 и электроприводом 130. Электропривод 130 подает электроэнергию на первый лазер 110, чтобы испустить первый лазерный свет. Первый лазер 110 в этом случае представляет собой лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL) с интегрированным фотодиодом. Модуль 100 лазерного датчика соединен с источником электропитания (не показан), который обеспечивает электроэнергию, которая модулируется и подается посредством электропривода 130. Электропривод 130 выполнен с возможностью обеспечивать постоянный ток возбуждения или треугольный ток возбуждения. Контроллер 140 далее соединен с блоком 180 манипуляции, чтобы обеспечить управляющие сигналы, для изменения фокусных расстояний первого оптического устройства 150. Первое оптическое устройство 150 в этом случае представляет собой линзу с эффектом электросмачивания. Контроллер 140 дополнительно выполнен с возможностью принимать электрические сигналы, обеспеченные первым детектором 120, которые вызваны посредством первого сигнала интерференции самосмешения или вторым сигналом интерференции самосмешения. Контроллер 140 дополнительно принимает информацию от электропривода 130 и от блока 180 манипуляции. Первый лазерный свет, испускаемый первым лазером 110, фокусируется посредством первого оптического устройства 150 в первой области 155 фокусировки или во второй области 156 фокусировки, отличающейся от первой области фокусировки. Частица может быть обнаружена в диапазоне вокруг первой области 155 фокусировки. Управление с помощью жестов может быть обеспечено, если первый лазерный свет сфокусирован во второй области 156 фокусировки. Контроллер 140 может автоматически переключаться между первым и вторым режимом. В качестве альтернативы контроллер 140 может быть выполнен с возможностью переключаться между первым и вторым в наибольшей степени приема соответствующего управляющего сигнала. Модуль 2 лазерного датчика может содержать переключатель для обеспечения такого управляющего сигнала для переключения между двумя режимами. В качестве альтернативы контроллер 140 может содержать интерфейс с внешним устройством, чтобы принимать управляющий сигнал для переключения между двумя режимами. Линза с эффектом электросмачивания может быть помещена на таком расстоянии, что, например, 1/e^2 диаметра интенсивности Гауссовского луча первого лазерного света составляет между 0,8 и 1,2 мм (длина волны 850 нм). Это размещение может достигнуть хорошего сигнала самосмешения по большому расстоянию (0-50 см) во втором режиме. Первый режим может быть выполнен посредством регулировки фокусного расстояния линзы с эффектом электросмачивания таким образом, что пятно формируется с числовой апертурой (NA), например, порядка 0,1. Первый модуль 100 лазерного датчика может быть объединен с подвижным зеркалом, как обсуждается ниже.
Фиг. 2 показывает основной эскиз второго модуля 100 лазерного датчика. Второй модуль лазерного датчика содержит первый лазер 110. Первый детектор 120 размещен как внешняя измерительная схема, которая определяет напряжение через первый лазерный резонатор или, в более общем случае, импеданс первого лазерного резонатора, который находится под влиянием первого сигнала интерференции самосмешения. Второй модуль 100 лазерного датчика дополнительно содержит электропривод 130. Электропривод 130 подает электроэнергию на первый лазер110, чтобы испускать первый лазерный свет. Первый лазер 110 в этом случае представляет собой полупроводниковый лазер бокового свечения. Модуль 100 лазерного датчика соединен с источником электропитания (не показан), который обеспечивает электроэнергию, которая модулируется и подается посредством электропривода 130. Электропривод 130 выполнен с возможностью обеспечивать постоянный ток возбуждения. Контроллер 140 дополнительно соединен с блоком 180 манипуляции, чтобы обеспечить управляющие сигналы для изменения фокусного расстояния первого оптического устройства 150. Первое оптическое устройство 150 в этом случае представляет собой структуру линз, которые могут быть смещены друг относительно друга. Контроллер 140 дополнительно выполнен с возможностью принимать электрические сигналы, обеспеченные первым детектором 120, которые вызваны первым сигналом интерференции самосмешения или вторым сигналом интерференции самосмешения. Контроллер 140 дополнительно принимает информацию от электропривода 130. Информация относительно статуса блока 180 манипуляции берется из управляющих сигналов, обеспеченных блоку 180 манипуляции. Первый лазерный свет, испускаемый первым лазером 110, фокусируется посредством первого оптического устройства 150 в первой области 155 фокусировки или во второй области 156 фокусировки, отличающейся от первой области фокусировки. Второй модуль 100 лазерного датчика может быть объединен с подвижным зеркалом, как обсуждается ниже.
Фиг. 3 показывает основной эскиз третьего модуля 100 лазерного датчика. Третий модуль 100 лазерного датчика содержит лазерную матрицу 190, содержащую первый лазер 110 и множество других лазеров, испускающих лазерный свет. Третий модуль 100 лазерного датчика дополнительно содержит один общий первый детектор 120, электропривод 130, контроллер 140 и блок 180 манипуляции, содержащий первое оптическое устройство 150 и подвижное зеркало 170. Контроллер 140 соединен с первым детектором 120, электроприводом 130, блоком 180 манипуляции и подвижным зеркалом 170. Электропривод 130 подает электроэнергию на лазеры лазерной матрицы, чтобы испускать лазерный свет. Электропривод 130 может обеспечивать модулированный ток возбуждения (например, прямоугольный ток возбуждения). Контроллер 140 принимает электрические сигналы, обеспеченные первым детектором 120, которые вызваны сигналами интерференции самосмешения, сформированными в лазерных резонаторах лазеров лазерной матрицы 190. Детектор 120 выполнен с возможностью идентифицировать, какой лазер лазерной матрицы 190 сформировал сигнал интерференции самосмешения. Детектор 120 содержит схему для индивидуального определения импеданса по разным лазерным резонаторам лазеров лазерной матрицы 190. Контроллер 140 дополнительно принимает информацию от электропривода 130 и подвижного зеркала 170, чтобы интерпретировать сигналы интерференции самосмешения, измеренные первым детектором 120. Информация, предоставленная электроприводом 130, может содержать ток, обеспеченный в предопределенный момент времени. Контроллер 140 дополнительно выполнен с возможностью управлять движением подвижного зеркала 170 посредством соответствующих управляющих сигналов. Управляющие сигналы, обеспеченные контроллером 140, могут определять угловую скорость, амплитуду движения зеркала и т.п. Первое оптическое устройство 150 выполнено с возможностью фокусировать лазерный свет, испускаемый разными лазерами лазерной матрицы, в первой области фокусировки в первом режиме и во второй области фокусировки во втором режиме при приеме соответствующих управляющих сигналов от контроллера 140. Первое оптическое устройство 150 может, например, содержать матрицу микролинз. Первое оптическое устройство 150 может предпочтительно быть выполнено с возможностью фокусировать лазерный свет в первой или второй области фокусировки после отражения посредством подвижного зеркала 170. Подвижное зеркало увеличивает зону обнаружения в первом и втором режиме.
Фиг. 4 показывает основной эскиз четвертого модуля 100 лазерного датчика. Четвертый модуль 100 лазерного датчика содержит первый лазер 110 с интегрированным первым детектором 120. Интегрированный первый детектор 120 представляет собой интегрированным фотодиодом, который является частью структуры слоев первого лазера 110. Первый модуль 100 лазерного датчика дополнительно содержит электропривод 130, контроллер 140, блок 180 манипуляции, первое оптическое устройство 150 и двоякопреломляющий элемент 152. Контроллер 140 соединен с первым лазером 110 и электроприводом 130. Электропривод 130 подает электроэнергию на первый лазер 110, чтобы испускать первый лазерный свет. Первый лазер 110 в этом случае представляет собой лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL) с интегрированным фотодиодом. Модуль 100 лазерного датчика соединен с источником питания (не показан), который обеспечивает электроэнергию, которая модулируется и подается посредством электропривода 130. Электропривод 130 выполнен с возможностью обеспечивать постоянный ток возбуждения или треугольный ток возбуждения. Контроллер 140 дополнительно соединен с блоком 180 манипуляции, чтобы обеспечивать управляющие сигналы для изменения поляризации первого лазерного света, испускаемого первым лазером 110. Блок 180 манипуляции выполнен с возможностью обеспечивать трансверсальное напряжение через первый лазерный резонатор первого лазера 110, чтобы переключить поляризацию. Двоякопреломляющий элемент 152 содержит двоякопреломляющий материал с непериодической фазовой структурой. Первый лазерный свет фокусируется в первой области 155 фокусировки, если трансверсальное напряжение приложено таким образом, что первый лазерный свет характеризуется первой трансверсальной поляризацией. Первый лазерный свет фокусируется во второй области 156 фокусировки, если трансверсальное напряжение не приложено посредством блока 180 манипуляции. Первый лазерный свет в этом случае характеризуется второй трансверсальной поляризацией, являющейся ортогональной по отношению к первой трансверсальной поляризации. Четвертый модуль 100 лазерного датчика может быть объединен с подвижным зеркалом, как обсуждалось выше.
Фиг. 5 показывает основной эскиз 100 пятого модуля лазерного датчика. Пятый модуль 100 лазерного датчика содержит первый лазер 110 с интегрированным первым детектором 120 и второй лазер 111 с интегрированным вторым детектором 121. Первый лазер 110 испускает первый лазерный свет с длиной волны 850 нм, характеризуемый первой трансверсальной поляризацией. Второй лазер 111 испускает второй лазерный свет с длиной волны 850 нм, характеризуемый второй трансверсальной поляризацией, ортогональной по отношению к первой трансверсальной поляризации. Пятый модуль 100 лазерного датчика содержит электропривод 130, который выполнен с возможностью обеспечивать ток возбуждения первому лазеру 110 и второму лазеру 111. Пятый модуль 100 лазерного датчика дополнительно содержит контроллер 140, который соединен с первым лазером 110 и вторым лазером 111. Пятый модуль 100 лазерного датчика дополнительно содержит первое оптическое устройство 150 и двоякопреломляющий элемент 152 для фокусировки первого лазерного света в первой области 155 фокусировки и для фокусировки второго лазерного света во второй области фокусировки. Контроллер 140 принимает электрические сигналы, обеспеченные первым детектором 120, которые вызваны первым сигналом интерференции самосмешения, и электрические сигналы, обеспеченные вторым детектором 121, которые вызваны вторым сигналом интерференции самосмешения во втором лазерном резонаторе второго лазера 121. Контроллер 140 дополнительно принимает информацию от электропривода 130. Независимое управление первым лазером 110 и вторым лазером 111 дает возможность параллельного использования первого и второго режима пятого модуля 100 лазерного датчика. Параллельное обнаружение посредством первого лазера 110 и второго лазера 111 и соответствующих детекторов может увеличить зону обнаружения. Пятый модуль 100 лазерного датчика, очевидно, может быть объединен с подвижным зеркалом, как обсуждалось выше.
Фиг. 6 шоу показывает эскиз шестого модуля 100 лазерного датчика. Шестой модуль 100 лазерного датчика очень похож на пятый модуль 100 лазерного датчика. Существенное отличие состоит в том, что первый и второй лазеры 110, 111 размещены не параллельно, а первый лазер имеет оптическую ось, которая ортогональна по отношению к оптической оси второго лазера 111. Второе оптическое устройство 185 обеспечено, чтобы проецировать первый и второй лазерный свет на первое оптическое устройство 150, которое в этом случае представляет собой единственную фокусирующую линзу. Второе оптическое устройство 185 представляет собой поляризационный расщепитель луча, в результате чего первый лазерный свет характеризуется другой (ортогональной) поляризацией по сравнению со вторым лазерным светом. Первый лазерный свет фокусируется в первой области 155 фокусировки. Второй лазерный свет фокусируется во второй области 156 фокусировки. Размещение первого и второго лазеров 110, 111 может иметь преимущество в том, что первое оптическое расстояние между первым лазером 110 и первым оптическим устройством 150 и второе оптическое расстояние между вторым лазером 111 и первым оптическим устройством 150 могут отличаться. Расстояние между первой областью 155 фокусировки и второй областью 156 фокусировки, таким образом, может адаптироваться посредством первого и второго оптического расстояний. Шестой модуль 100 лазерного датчика может быть объединен с подвижным зеркалом, как обсуждалось выше.
Фиг. 7 показывает основной эскиз седьмого модуля 100 лазерного датчика. Седьмой модуль 100 лазерного датчика содержит первый лазер 110 с интегрированным первым детектором 120 и второй лазер 111 с интегрированным вторым детектором 121. Седьмой модуль 100 лазерного датчика содержит электропривод 130, который выполнен с возможностью обеспечивать ток возбуждения первому лазеру 110 и второму лазеру 111. Седьмой модуль 100 лазерного датчика дополнительно содержит первое оптическое устройство 150, содержащее в этом случае структуру линз для фокусировки первого лазерного света, испускаемого первым лазером 110, и второго лазерного света, испускаемого вторым лазером 111. Первый и второй лазеры 110, 111 испускают неполяризованный первый и второй лазерный свет с длиной волны 980 нм. Первое оптическое расстояние между первым лазером 110 и первым оптическим устройством 150 отличается от второго оптического расстояния между вторым лазером 111 и первым оптическим устройством 150. Первый лазерный свет, таким образом, фокусируется в первой области 155 фокусировки, и второй лазерный свет фокусируется во второй области 156 фокусировки, отличающейся от первой области 155 фокусировки. Разные оптические расстояния дают возможность обнаружения по меньшей мере двух физических параметров в первом и втором режиме седьмого модуля 100 лазерного датчика. Седьмой модуль 100 лазерного датчика может быть объединен с подвижным зеркалом, как обсуждалось выше.
Фиг. 8 показывает основной эскиз восьмого модуля 100 лазерного датчика. Восьмой модуль 100 лазерного датчика содержит первый лазер 110 и второй лазер 111. Первый лазер 110 испускает первый лазерный свет с длиной волны 880 нм. Второй лазер 111 испускает второй лазерный свет с длиной волны 1050 нм. Восьмой модуль 100 лазерного датчика содержит первое оптическое устройство 150. Восьмой модуль 100 лазерного датчика содержит общий первый детектор 120. Первый детектор принимает электрические сигналы первого и второго лазеров 110, 111 в ответ на первый или второй сигнал интерференции самосмешения. Первое оптическое устройство 150 содержит выборочную по длине волны непериодическую структуру. Первый лазерный свет фокусируется в первой области 155 фокусировки. Второй лазерный свет фокусируется во второй области фокусировки, отличающейся от первой области 155 фокусировки. Восьмой модуль 100 лазерного датчика дополнительно содержит электропривод 130, который выполнен с возможностью обеспечивать ток возбуждения первому лазеру 110 и второму лазеру 111. Ток возбуждения обеспечивается попеременно первому и второму лазерам 110, 111. Общий первый детектор 120, таким образом, принимает только один сигнал измерения либо от первого, либо от второго лазера 110, 111 в один момент времени. Восьмой модуль 100 лазерного датчика может быть объединен с подвижным зеркалом, как обсуждалось выше.
Фиг. 9 показывает основной эскиз девятого модуля 100 лазерного датчика. Девятый модуль 100 лазерного датчика содержит первый лазер 110 и второй лазер 111. Первый лазер 110 испускает первый лазерный свет с длиной волны 880 нм. Второй лазер 111 испускает второй лазерный свет с длиной волны 880 нм. Девятый модуль 100 лазерного датчика содержит первое оптическое устройство 150. Девятый модуль 100 лазерного датчика содержит общий первый детектор 120. Первый детектор принимает электрические сигналы первого и второго лазеров 110, 111 в ответ на первый или второй сигнал интерференции самосмешения. Первое оптическое устройство 150 содержит линзу, которая размещена для фокусировки только первого лазерного света, испускаемого первым лазером 110, в первой области 155 фокусировки. Второй лазер 111 размещен таким образом, что второй лазерный свет фокусируется во второй области фокусировки, отличающейся от первой области 155 фокусировки. Девятый модуль 100 лазерного датчика дополнительно содержит электропривод 130, который выполнен с возможностью обеспечивать ток возбуждения первому лазеру 110 и второму лазеру 111. Ток возбуждения обеспечивается попеременно первому и второму лазерам 110, 111. Общий первый детектор 120, таким образом, принимает только один сигнал измерения либо от первого, либо от второго лазера 110, 111 в один момент времени. Девятый модуль 100 лазерного датчика может быть объединен с подвижным зеркалом, как обсуждалось выше.
Фиг. 10 показывает устройство 250 мобильной связи, содержащее модуль 100 лазерного датчика. Устройство 250 мобильной связи содержит устройство 200 с человеко-машинным интерфейсом, которое содержит модуль 100 лазерного датчика, устройство 250 мобильной связи дополнительно содержит основное устройство 252 обработки и основное запоминающее устройство 253. Основное устройство 252 обработки соединено с основным запоминающим устройством 243 и с модулем 100 лазерного датчика. Основное устройство 252 обработки содержит по меньшей мере часть функциональности контроллера 140, которая описана выше. Основное устройство 252 обработки сохраняет данные, относящиеся к первому физическому параметру и/или второму физическому параметру, в основном запоминающем устройстве 253. В альтернативном варианте осуществления также может быть возможно, что основное устройство 252 обработки и основное запоминающее устройство 253 используется только для подготовки или адаптации данных, обеспеченных посредством модуля 100 лазерного датчика, в результате чего данные могут быть представлены пользователю устройства 250 мобильной связи посредством устройства 200 с человеко-машинным интерфейсом. Модуль 100 лазерного датчика получает электроэнергию посредством источника электропитания устройства 250 мобильной связи. Первый физический параметр относится к обнаружению частиц (атмосферные загрязнители с диаметром частиц 2,5 микрон и меньше), и второй физический параметр относится к распознаванию жеста как части устройства 200 с человеко-машинным интерфейсом.
Фиг. 11 показывает основной эскиз способа обнаружения по меньшей мере двух физических параметров. На этапе 310 первый лазерный свет испускается посредством первого лазера 110. Первый лазерный свет фокусируется в области 155, 156 фокусировки на этапе 320. Расстоянием между модулем 100 лазерного датчика и областью 155, 156 фокусировки управляют на этапе 330, в результате чего имеется по меньшей мере первый режим и второй режим, причем в первом режиме область 155 фокусировки находится на первом расстоянии, и во втором режиме область 156 фокусировки находится на втором расстоянии, отличающемся от первого расстояния. На этапе 340 первый отраженный лазерный свет принимается в первом лазерном резонаторе первого лазера 110. Первый сигнал интерференции самосмешения оптической волны в первом лазерном резонаторе первого лазера определяется на этапе 350, причем первый сигнал интерференции самосмешения вызван первым отраженным первым лазерным светом, повторно входящим в первый лазерный резонатор, первый отраженный лазерный свет принимается в первом лазерном резонаторе в первом режиме. Первый сигнал интерференции самосмешения используется на этапе 360 для определения первого физического параметра. Второй сигнал интерференции самосмешения определяется на этапе 370 во втором режиме, причем второй сигнал интерференции самосмешения вызван вторым отраженным лазерным светом. Второй сигнал интерференции самосмешения используется на этапе 380 для определения второго физического параметра, отличающегося от первого физического параметра.
Идея настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить модуль лазерного датчика, который выполнен с возможностью обнаруживать или определять по меньшей мере два разных физических параметра посредством интерференции самосмешения, фокусируя лазерный луч в разных позициях. Такой модуль лазерного датчика может использоваться в качестве интегрированного модуля датчика, например, в мобильных устройствах. Модуль лазерного датчика может использоваться в качестве устройства ввода и, кроме того, в качестве датчика для обнаружения физических параметров в окружающей среде устройства мобильной связи. Один физический параметр в окружающей среде устройства мобильной связи может представлять собой, например, концентрацию частиц в воздухе (загрязнение воздуха, смог и т.д.).
Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в предшествующем описании, такую иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными, а не ограничивающими.
Из прочтения настоящего раскрытия специалистам в области техники будут очевидны другие модификации. Такие модификации могут включать в себя другие признаки, которые уже известны в области техники, и которые могут использоваться вместо или в дополнение к признакам, уже описанным в настоящем документе.
Вариации для раскрытых вариантов осуществления могут быть понятны и произведены специалистами в области техники на основе изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и использование единственного числа не исключает множество элементов или этапов. Тот лишь факт, что некоторые меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация этих мер не может использоваться для достижения преимущества.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны быть истолкованы как ограничение ее объема.
Список номеров для ссылок
100 Модуль лазерного датчика
110 Первый лазер
111 Второй лазер
120 Детектор
130 Электропривод
140 Контроллер
150 Первое оптическое устройство
152 Двоякопреломляющий элемент
155 Первая область фокусировки
156 Вторая область фокусировки
160 Второе оптическое устройство
170 Первое подвижное зеркало
180 Блок манипуляции
185 Второе оптическое устройство
190 Лазерная матрица
200 Устройство с человеко-машинным интерфейсом
250 Устройство мобильной связи
252 Основное устройство обработки
253 Основное запоминающее устройство
310 Этап испускания лазерного света
320 Этап фокусировки
330 Этап управления
340 Этап приема первого отраженного света
350 Этап определения первого сигнала интерференции самосмешения
360 Этап использования первого сигнала интерференции самосмешения
370 Этап определения второго сигнала интерференции самосмешения
380 Этап использования второго сигнала интерференции самосмешения

Claims (25)

1. Модуль (100) лазерного датчика, модуль (100) лазерного датчика содержит по меньшей мере один первый лазер (110), по меньшей мере один первый детектор (120), по меньшей мере один электропривод (130) и по меньшей мере одно первое оптическое устройство (150), причем первый лазер (110) выполнен с возможностью испускать первый лазерный свет в ответ на сигналы, обеспеченные по меньшей мере одним электроприводом (130), причем первое оптическое устройство (150) выполнено с возможностью фокусировать первый лазерный свет в области (155, 156) фокусировки, причем модуль (100) лазерного датчика выполнен с возможностью управлять расстоянием между модулем (100) лазерного датчика и областью (155, 156) фокусировки, в результате чего имеется по меньшей мере первый режим и второй режим модуля (100) лазерного датчика, причем в первом режиме область (155) фокусировки находится на первом расстоянии и во втором режиме область (156) фокусировки находится на втором расстоянии, отличающемся от первого расстояния, причем по меньшей мере один первый детектор (120) выполнен с возможностью обнаруживать первый сигнал интерференции самосмешения оптической волны в первом лазерном резонаторе первого лазера (110), причем первый сигнал интерференции самосмешения вызван первым отраженным лазерным светом, повторно входящим в первый лазерный резонатор, причем первый отраженный лазерный свет принимается в первом режиме, причем первый сигнал интерференции самосмешения используется для определения первого физического параметра, отличающийся тем, что первый физический параметр используется для обнаружения движения объекта для управления посредством жестов для устройства с человеко-машинным интерфейсом, и причем модуль (100) лазерного датчика дополнительно выполнен с возможностью обнаруживать второй сигнал интерференции самосмешения, причем второй сигнал интерференции самосмешения вызван вторым отраженным лазерным светом, причем второй сигнал интерференции самосмешения определяется во втором режиме, причем второй сигнал интерференции самосмешения используется для определения второго физического параметра для обнаружения плотности частиц или размера частиц и причем второй физический параметр отличается от первого физического параметра.
2. Модуль (100) лазерного датчика по п. 1, причем модуль (100) лазерного датчика выполнен с возможностью обеспечивать квазиколлимированный луч первого лазерного света в первом режиме и причем модуль (100) лазерного датчика выполнен с возможностью фокусировать лазерный свет во втором режиме в пятне.
3. Модуль (100) лазерного датчика по любому из пп. 1 или 2, причем модуль (100) лазерного датчика содержит блок (180) манипуляции.
4. Модуль (100) лазерного датчика по п. 3, в котором блок (180) манипуляции выполнен с возможностью изменять характеристику первого лазерного света, в результате чего обеспечивается возможность первого и второго режимов.
5. Модуль (100) лазерного датчика по п. 3, в котором модуль (100) лазерного датчика содержит контроллер (140), причем контроллер (140) выполнен с возможностью обеспечивать управляющие сигналы для управления блоком (180) манипуляции, в результате чего первый лазерный свет фокусируется в первой области (155) фокусировки в первом режиме и в результате чего первый лазерный свет фокусируется во второй области (156) фокусировки во втором режиме.
6. Модуль (100) лазерного датчика по п. 3, причем модуль (100) лазерного датчика содержит по меньшей мере второй лазер (111), причем второй лазер (111) выполнен с возможностью испускать второй лазерный свет в ответ на сигналы, обеспеченные по меньшей мере одним электроприводом (130), причем первое оптическое расстояние между первым лазером (110) и первым оптическим устройством (150) отличается от второго оптического расстояния между вторым лазером (111) и первым оптическим устройством (150), причем блок (180) манипуляции выполнен с возможностью отображать первый лазерный свет посредством первого оптического устройства (150) на первую область (155) фокусировки в первом режиме и причем блок (180) манипуляции выполнен с возможностью фокусировать второй лазерный свет посредством первого оптического устройства (150) во второй области (156) фокусировки, отличающейся от первой области (155) фокусировки, во втором режиме.
7. Модуль (100) лазерного датчика по п. 5, в котором первое оптическое устройство (150) содержит блок (180) манипуляции, причем блок (180) манипуляции выполнен с возможностью обеспечивать по меньшей мере первое фокусное расстояние первого оптического устройства (150) и второе фокусного расстояния первого оптического устройства (150), отличающееся от первого фокусного расстояния, и причем контроллер (140) выполнен с возможностью обеспечивать управляющие сигналы для управления блоком (180) манипуляции, в результате чего первое оптическое устройство (150) обеспечивает первое фокусное расстояние в первом режиме и второе фокусное расстояние во втором режиме.
8. Модуль (100) лазерного датчика по п. 3, в котором блок (180) манипуляции выполнен с возможностью изменять оптическое расстояние между первым лазером (110) и первым оптическим устройством (150).
9. Модуль (100) лазерного датчика по любому из пп. 1 или 2, в котором первое оптическое устройство (150) содержит по меньшей мере один двоякопреломляющий элемент (152) для предоставления возможности первого режима и второго режима.
10. Модуль (100) лазерного датчика по п. 9, в котором модуль (100) лазерного датчика дополнительно содержит контроллер (140), причем первый лазер (110) выполнен с возможностью испускать первый лазерный свет с первой поляризацией и первый лазерный свет со второй поляризацией, отличающейся от первой поляризации, и в котором контроллер (140) выполнен с возможностью обеспечивать управляющие сигналы для управления первым лазером (110), в результате чего первый лазер (110) испускает первый лазерный свет с первой поляризацией в первом режиме и первый лазерный свет со второй поляризацией во втором режиме, причем упомянутый двоякопреломляющий элемент (152) выполнен с возможностью фокусировать первый лазерный свет с первой поляризацией в первой области (155) фокусировки и причем упомянутый двоякопреломляющий элемент (152) выполнен с возможностью фокусировать первый лазерный свет со второй поляризацией во второй области (156) фокусировки, отличающейся от первой области (155) фокусировки.
11. Модуль (100) лазерного датчика по любому из пп. 1 или 2, в котором первое оптическое устройство (150) выполнено с возможностью фокусировать первую часть первого лазерного света в первой области (155) фокусировки и вторую часть первого лазерного света во второй области (156) фокусировки.
12. Модуль (100) лазерного датчика по п. 1 или 2, причем модуль (100) лазерного датчика дополнительно содержит по меньшей мере второй лазер (111), причем второй лазер (111) выполнен с возможностью испускать второй лазерный свет в ответ на сигналы, обеспеченные по меньшей мере одним электроприводом (130), через первое оптическое устройство (150), причем первый лазерный свет содержит первую длину волны и второй лазерный свет содержит вторую длину волны, отличающуюся от первой длины волны, причем первое оптическое устройство (150) выполнено с возможностью фокусировать первый лазерный свет в первой области (155) фокусировки в первом режиме и причем первое оптическое устройство (150) выполнено с возможностью фокусировать второй лазерный свет во второй области (156) фокусировки, отличающейся от первой области (155) фокусировки, во втором режиме.
13. Устройство (200) с человеко-машинным интерфейсом, содержащее по меньшей мере один модуль (100) лазерного датчика по любому из предыдущих пунктов, причем первый режим модуля (100) лазерного датчика выполнен с возможностью обеспечивать по меньшей мере часть функций ввода, обеспечиваемых устройством (200) с человеко-машинным интерфейсом.
14. Устройство (250) мобильной связи, содержащее по меньшей мере одно устройство (200) с человеко-машинным интерфейсом по п. 13.
15. Способ обнаружения по меньшей мере двух физических параметров, способ содержит этапы, на которых:
- испускают первый лазерный свет посредством первого лазера (110),
- фокусируют первый лазерный свет в области (155, 156) фокусировки,
- управляют расстоянием между модулем лазерного датчика (100) и областью (155, 156) фокусировки, в результате чего имеется по меньшей мере первый режим и второй режим, причем в первом режиме область (155) фокусировки находится на первом расстоянии и во втором режиме область (156) фокусировки находится на втором расстоянии, отличающемся от первого расстояния,
- принимают первый отраженный лазерный свет в первом лазерном резонаторе первого лазера (110),
- определяют первый сигнал интерференции самосмешения оптической волны в первом лазерном резонаторе первого лазера (110), причем первый сигнал интерференции самосмешения вызван первым отраженным лазерным светом, повторно входящим в первый лазерный резонатор, первый отраженный лазерный свет принимается в первом лазерном резонаторе в первом режиме,
- используют первый сигнал интерференции самосмешения для определения первого физического параметра для обнаружения движения объекта для управления посредством жестов для устройства с человеко-машинным интерфейсом,
- определяют второй сигнал интерференции самосмешения во втором режиме, причем второй сигнал интерференции самосмешения вызван вторым отраженным лазерным светом,
- используют второй сигнал интерференции самосмешения для определения второго физического параметра для обнаружения плотности частиц или размера частиц, причем второй физический параметр отличается от первого физического параметра.
16. Запоминающее устройство, содержащее сохраненный на нем компьютерный программный продукт, содержащий кодовое средство, причем указанное запоминающее устройство содержится в модуле (100) лазерного датчика по любому из пп. 1-11, причем кодовое средство выполнено таким образом, что способ по п. 14 может быть исполнен посредством по меньшей мере одного устройства обработки, содержащегося в модуле (100) лазерного датчика по любому из пп. 1-11.
17. Запоминающее устройство, содержащее сохраненный на нем компьютерный программный продукт, содержащий кодовое средство, при этом запоминающее устройство содержится в устройстве, содержащем модуль (100) лазерного датчика по любому из пп. 1-11, причем кодовое средство выполнено таким образом, что способ по п. 14 может быть исполнен посредством по меньшей мере одного устройства обработки устройства, содержащего модуль (100) лазерного датчика.
RU2018107215A 2015-07-30 2016-07-15 Лазерный датчик для обнаружения нескольких параметров RU2717751C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15179027 2015-07-30
EP15179027.6 2015-07-30
PCT/EP2016/066873 WO2017016901A1 (en) 2015-07-30 2016-07-15 Laser sensor for multi parameter detection

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018107215A RU2018107215A (ru) 2019-08-29
RU2018107215A3 RU2018107215A3 (ru) 2019-09-06
RU2717751C2 true RU2717751C2 (ru) 2020-03-25

Family

ID=53761279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107215A RU2717751C2 (ru) 2015-07-30 2016-07-15 Лазерный датчик для обнаружения нескольких параметров

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10379028B2 (ru)
EP (1) EP3329249B8 (ru)
JP (1) JP6894851B2 (ru)
CN (1) CN107850528B (ru)
BR (1) BR112018001523A2 (ru)
RU (1) RU2717751C2 (ru)
WO (1) WO2017016901A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807464C1 (ru) * 2022-12-01 2023-11-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Лазерное устройство для формирования 3D изображения

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016221989A1 (de) * 2016-11-09 2018-05-09 Robert Bosch Gmbh Partikelsensor mit wenigstens zwei Laser-Doppler-Sensoren
WO2018104154A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 Koninklijke Philips N.V. Laser sensor module for particle density detection
DE102017200726B4 (de) 2017-01-18 2024-01-11 Robert Bosch Gmbh Mobiles Telekommunikationsendgerät mit einem Sensor zur Messung der Luftqualität und Verfahren zur Messung der Luftqualität mit einem mobilen Telekommunikationsendgerät
EP3376204A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-19 Koninklijke Philips N.V. Laser sensor module for particle detection with offset beam
EP3401664A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-14 Koninklijke Philips N.V. Method of suppressing false positive signals during self mixing interference particle detection
US10918252B2 (en) 2017-07-27 2021-02-16 Neato Robotics, Inc. Dirt detection layer and laser backscatter dirt detection
JP7158850B2 (ja) * 2017-12-15 2022-10-24 マクセル株式会社 非接触ガス計測装置、非接触ガス計測システム、携帯端末、および非接触ガス計測方法
CN110940941B (zh) * 2018-04-12 2022-03-25 安徽大学 基于多纵模自混合效应的磁场传感测量装置及方法
US11157113B2 (en) 2018-04-13 2021-10-26 Apple Inc. Self-mixing interference based sensors for characterizing touch input
US11029442B2 (en) * 2018-04-27 2021-06-08 Apple Inc. Self-mixing optical proximity sensors for electronic devices
DE102018215177A1 (de) * 2018-09-06 2020-03-12 Robert Bosch Gmbh Autofokus- und Partikelsensorvorrichtung und entsprechendes Verfahren, sowie Kamera- und Partikelsensorsystem
US10627961B2 (en) 2018-09-25 2020-04-21 Apple Inc. Waveguide-based interferometric multi-point/distributed force and touch sensors
US10824275B2 (en) 2018-09-25 2020-11-03 Apple Inc. Waveguide-based interferometric multi-point/distributed force and touch sensors
WO2020106036A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Multimodal dust sensor
US11740071B2 (en) * 2018-12-21 2023-08-29 Apple Inc. Optical interferometry proximity sensor with temperature variation compensation
US11243068B1 (en) 2019-02-28 2022-02-08 Apple Inc. Configuration and operation of array of self-mixing interferometry sensors
US11774342B2 (en) * 2019-04-05 2023-10-03 Apple Inc. Particulate matter sensors based on split beam self-mixing interferometry sensors
US11112235B2 (en) 2019-04-05 2021-09-07 Apple Inc. Handling obstructions and transmission element contamination for self-mixing particulate matter sensors
US10871820B2 (en) * 2019-05-09 2020-12-22 Apple Inc. Self-mixing based 2D/3D user input detection and scanning laser system
US11156456B2 (en) 2019-05-21 2021-10-26 Apple Inc. Optical proximity sensor integrated into a camera module for an electronic device
US11473898B2 (en) 2019-05-24 2022-10-18 Apple Inc. Wearable voice-induced vibration or silent gesture sensor
US11422638B2 (en) 2019-07-08 2022-08-23 Apple Inc. Input devices that use self-mixing interferometry to determine movement within an enclosure
US11409365B2 (en) * 2019-09-06 2022-08-09 Apple Inc. Self-mixing interferometry-based gesture input system including a wearable or handheld device
US11692809B2 (en) 2019-09-18 2023-07-04 Apple Inc. Self-mixing interferometry-based absolute distance measurement with distance reference
US11419546B2 (en) 2019-09-24 2022-08-23 Apple Inc. Wearable self-mixing interferometry device used to sense physiological conditions
CN110987770B (zh) * 2019-11-07 2022-11-15 北京工业大学 一种基于激光自混合反馈干涉的单个流动颗粒探测方法及系统
CN111521992B (zh) * 2020-04-13 2023-01-03 广东博智林机器人有限公司 一种激光雷达调焦系统
US11454724B2 (en) * 2020-06-12 2022-09-27 Ours Technology, Llc Lidar beam walk-off correction
US11150332B1 (en) 2020-06-30 2021-10-19 Apple Inc. Self-calibrating optical transceiver system with reduced crosstalk sensitivity for through-display proximity sensing
US11874110B2 (en) 2020-09-25 2024-01-16 Apple Inc. Self-mixing interferometry device configured for non-reciprocal sensing
US11460293B2 (en) * 2020-09-25 2022-10-04 Apple Inc. Surface quality sensing using self-mixing interferometry
US11629948B2 (en) 2021-02-04 2023-04-18 Apple Inc. Optical interferometry proximity sensor with optical path extender
EP4040188B1 (de) * 2021-02-09 2023-08-16 Sick Ag Vorrichtung und verfahren zur vermessung eines objektes
US20220276347A1 (en) * 2021-12-09 2022-09-01 Intel Corporation Light detection and ranging system
US11927441B1 (en) * 2022-08-19 2024-03-12 Ams International Ag Self-mixing inteferometry sensor module, electronic device and method of determining an optical power ratio for a self-mixing inteferometry sensor module

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6233045B1 (en) * 1998-05-18 2001-05-15 Light Works Llc Self-mixing sensor apparatus and method
WO2002037411A1 (en) * 2000-11-06 2002-05-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical input device for measuring finger movement
US20120004865A1 (en) * 2009-03-16 2012-01-05 Datamed Srl Method for measuring a fluid velocity and related apparatus

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60201276A (ja) * 1984-03-27 1985-10-11 Nissan Motor Co Ltd 距離測定装置
DE3735267C3 (de) * 1987-10-17 1996-03-21 Telefunken Microelectron Vorrichtung zur Sichtweitenmessung
JP3279116B2 (ja) * 1994-03-22 2002-04-30 株式会社豊田中央研究所 レーザドップラ流速計
JPH11287860A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Suzuki Motor Corp レーザ計測装置
US7317513B2 (en) * 2004-07-15 2008-01-08 Mitutoyo Corporation Absolute distance measuring device
KR101241000B1 (ko) * 2005-08-30 2013-03-08 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 단일의 셀프 믹싱 레이저를 이용하여 객체와 광 입력장치의 2차원 상대 이동을 측정하는 방법
EP1927044B1 (en) * 2005-08-30 2018-10-10 Koninklijke Philips N.V. Method of measuring relative movement of an object and an optical input device over a range of speeds
TWI401460B (zh) 2005-12-20 2013-07-11 Koninkl Philips Electronics Nv 用以測量相對移動之裝置及方法
KR101644476B1 (ko) * 2008-01-16 2016-08-01 코닌클리케 필립스 엔.브이. 자체 혼합 간섭에 기초한 레이저 센서 시스템
JP2011517362A (ja) * 2008-02-28 2011-06-02 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 光センサ
EP2257454B1 (en) * 2008-03-13 2013-05-15 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Sensor system, vehicle control system and driver information system for vehicle safety
EP2280848B1 (en) * 2008-05-16 2014-06-18 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Security system comprising a self-mixing laser sensor and method of driving such a security system
US8560180B2 (en) * 2008-09-09 2013-10-15 Koninklijke Philips N.V. Velocity determination apparatus
US8107056B1 (en) * 2008-09-17 2012-01-31 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Hybrid optical distance sensor
EP2409115A2 (en) 2009-03-18 2012-01-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Apparatus for determining a flow property of a fluid
FR2960063B1 (fr) 2010-05-11 2013-05-10 Toulouse Inst Nat Polytech Dispositif de mesure optique d'un parametre physique
US9400503B2 (en) * 2010-05-20 2016-07-26 Irobot Corporation Mobile human interface robot
US8339584B2 (en) 2010-05-21 2012-12-25 Teledyne Technologies Incorporated Velocity measuring system
WO2012014124A1 (en) * 2010-07-26 2012-02-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Apparatus for measuring a distance
CN101963490B (zh) * 2010-09-03 2012-06-06 暨南大学 基于激光自混合干涉的确定旋转体旋转中心的方法
CN103492835B (zh) * 2011-02-15 2016-08-17 巴斯夫欧洲公司 用于光学检测至少一种物体的检测器
KR101186464B1 (ko) * 2011-04-13 2012-09-27 에스엔유 프리시젼 주식회사 Ｔｓｖ 측정용 간섭계 및 이를 이용한 측정방법
WO2012164438A1 (en) 2011-06-01 2012-12-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Determining a flow characteristic of an object being movable in an element
FR2989466B1 (fr) 2012-04-16 2014-04-11 Epsiline Dispositif de determination de la vitesse du vent comportant une pluralite de sources laser
WO2013168056A1 (en) * 2012-05-10 2013-11-14 Koninklijke Philips N.V. Gesture control
US8797514B2 (en) 2012-11-12 2014-08-05 Lidek Chou Localized dynamic light scattering system with doppler velocity measuring capability
WO2014167175A1 (en) 2013-04-12 2014-10-16 Vaisala Oyj Laser doppler velocimeter with edge filter demodulation
CN109521397B (zh) * 2013-06-13 2023-03-28 巴斯夫欧洲公司 用于光学地检测至少一个对象的检测器
WO2017017282A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Koninklijke Philips N.V. Laser sensor for particle size detection
US10866083B2 (en) * 2015-07-30 2020-12-15 Trumpf Photonic Components Gmbh Laser sensor for particle density detection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6233045B1 (en) * 1998-05-18 2001-05-15 Light Works Llc Self-mixing sensor apparatus and method
WO2002037411A1 (en) * 2000-11-06 2002-05-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical input device for measuring finger movement
US20120004865A1 (en) * 2009-03-16 2012-01-05 Datamed Srl Method for measuring a fluid velocity and related apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Seiichi Sudo и др. "Quick and easy measurement of particle size of Brownian particles and plankton in water using a self-mixing laser", OPTICS EXPRESS, т. 14, No. 3, 2006 г., стр. 1044-1054. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807464C1 (ru) * 2022-12-01 2023-11-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Лазерное устройство для формирования 3D изображения

Also Published As

Publication number Publication date
US10379028B2 (en) 2019-08-13
CN107850528A (zh) 2018-03-27
EP3329249A1 (en) 2018-06-06
CN107850528B (zh) 2020-08-11
WO2017016901A1 (en) 2017-02-02
RU2018107215A (ru) 2019-08-29
JP6894851B2 (ja) 2021-06-30
US20180224368A1 (en) 2018-08-09
EP3329249B8 (en) 2020-08-26
JP2018528394A (ja) 2018-09-27
EP3329249B1 (en) 2020-07-08
RU2018107215A3 (ru) 2019-09-06
BR112018001523A2 (pt) 2018-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2717751C2 (ru) Лазерный датчик для обнаружения нескольких параметров
KR102260036B1 (ko) 입자 밀도 검출을 위한 레이저 센서 모듈
CN110300884B (zh) 光学颗粒传感器模块
JP6861224B2 (ja) 粒子検出用レーザーセンサ
JP6788769B2 (ja) 粒子密度検出のためのレーザセンサ
JP6356366B1 (ja) 粒子サイズ検出のためのレーザセンサ
US11119021B2 (en) Laser sensor for ultra-fine particle size detection
KR101241003B1 (ko) 상대적인 움직임을 측정하기 위한 디바이스 및 방법
CN112703387A (zh) 降低干涉式颗粒传感器模块的误报颗粒计数的方法
US20190146065A1 (en) Compact laser sensor
KR20190128068A (ko) 오프셋 빔을 통한 입자 검출을 위한 레이저 센서 모듈
JP2003097911A (ja) 変位測定装置およびそれを用いた変位測定方法