WO2016188727A1 - Scanvorrichtung und scanverfahren - Google Patents

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WO2016188727A1
WO2016188727A1 PCT/EP2016/060318 EP2016060318W WO2016188727A1 WO 2016188727 A1 WO2016188727 A1 WO 2016188727A1 EP 2016060318 W EP2016060318 W EP 2016060318W WO 2016188727 A1 WO2016188727 A1 WO 2016188727A1
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lens
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Gael Pilard
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Robert Bosch Gmbh
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    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD

Definitions

  • the present invention relates to a scanning device and a corresponding scanning method.
  • Micromirrors are microelectromechanical systems (MEMS) that can be used to modulate light. Micromirrors are used in a variety of applications, for example in projection displays, in 3D cameras, in laser marking and processing of materials, in object recognition, in object measurement and speed measurement or in fluorescence microscopy.
  • MEMS microelectromechanical systems
  • Collimator lens and a micromirror are used.
  • the collimator lens has a fixed focal length. In the distance measurement, however, a measurement is typically only possible if a beam radius of a light signal emitted by the laser is smaller than a certain value. With a fixed arrangement of
  • Collimator lens and micromirror is limited by a measuring range of the device.
  • the present invention discloses a scanning device having the features of patent claim 1 and a scanning method having the features of patent claim 6.
  • a scanning apparatus comprising: a laser for emitting a light beam; a collimator lens having an adjustable focal length for focusing a light beam emitted from the laser; and a micromirror for modulating the light beam emitted by the laser; wherein a light beam distance from the laser at which a beam radius of the light beam emitted by the laser is minimum, is adjustable by adjusting the focal length of the collimator lens.
  • a scanning method comprising the steps of: detecting whether an object in a detectable distance range from a laser in which a beam radius of a light beam emitted by the laser is smaller than a predetermined value is based on the object reflected by the object light beam; Setting a
  • the present invention provides a low-cost scanning apparatus which can be made compact, whereby a large and adjustable measuring distance can be achieved.
  • a large and adjustable measuring distance can be achieved.
  • Adjusting the focal length of the collimator lens a measuring distance is adjustable.
  • Range can be measured by adjusting the measuring distance with a single scanning device.
  • a distance determination a distance determination
  • Speed determination or angular displacement determination of the object in a large distance range are performed by the scanning device precisely.
  • the inventive method makes it possible to focus a scanning device on an object to be measured.
  • the laser is a VCSEL.
  • the use of a VCSEL in the scanning device is well suited for
  • Collimator lens a liquid crystal lens, an optofluid lens, a polymer lens or a mechanically adjustable lens. These lenses are different
  • Device a magnifying lens for increasing a scan width of one of the
  • Magnifying lens adjustable This is both the magnification of the
  • Magnifying lens and the focal length of the collimator lens adjustable whereby an even larger distance range can be measured.
  • even small distances in front of the scanning device can be precisely measured.
  • the light beam distance from the laser at which the beam radius of the light beam emitted by the laser is minimal is adjusted so that a signal-to-noise ratio of the object reflected from the object
  • Light beam is minimized. This makes it possible to measure an object precisely and with the smallest possible error.
  • the light beam distance from the laser in which the beam radius of the light beam emitted by the laser is minimal, is set to an object distance of the object from the laser.
  • the resolution of the laser at the position of the object is greatest.
  • the scanning method before detecting whether an object is within a detectable distance range from a laser, it is checked whether it is possible that by adjusting the focal length of the collimator lens to a certain fixed focus value, the beam radius of the laser emitted by the laser Beam of light for a fixed predetermined pitch range is smaller than a predetermined value; and adjusting the focal length of the collimator lens to that fixed focus value and activating a micromirror, if so, or continuously varying the value of the focal length of the collimator lens and activating the micromirror if it is not; and the fixed distance range with the activated micromirror and by adjusting the focal length of the
  • Scanned collimator lens and after recognizing whether an object is within a detectable range of distances from a laser, tracking the object; and the scanning process repeats if the object is no longer recognized. This makes it possible to automatically track an object and focus on the object.
  • Speed or angular displacement of the object measured can be carried out in a wide measuring range.
  • FIG. 1 is a side view of an exemplary scanning device
  • Fig. 2 is a diagram for explaining a relationship between
  • Fig. 3 is a plan view of a scanning surface
  • FIGS. 4a, b are side views of a scanning device according to a first
  • Fig. 5a, b, c are diagrams for explaining a relationship between
  • Fig. 6 is a diagram showing a relationship between a minimum beam distance and the focal length of the collimator lens according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 7 shows a side view of a scanning device according to another
  • Fig. 8 is a side view of an exemplary scanning apparatus
  • FIG. 1 shows an exemplary scanning device.
  • the scanning device has a laser 1.
  • a collimator lens 2a At a distance D4 from the laser 1 is a collimator lens 2a, which is designed to focus a light beam 3 emitted by the laser 1.
  • a lens axis of the collimator lens 2a is perpendicular to the emission direction of the light beam 3.
  • the light beam 3 can be described as a Gaussian beam and has in a light beam distance L from the laser 1 a beam radius d, which of the
  • a micromirror 4 which is designed to modulate the light beam 3. By deflecting the micromirror 4, it is possible to deflect the light beam 3 in a plane perpendicular to the emission direction.
  • a magnifying lens 6 At a distance D2 from the laser 1 is located in the light path of the light beam 3 behind the micromirror 4, a magnifying lens 6.
  • Magnifying lens 6 stands parallel to the lens axis of the collimator lens 2a.
  • the beam radius d of the light beam 3 becomes minimum for a light beam distance L equal to a certain optimum light beam distance Lf and is equal to a beam waist d m m.
  • the optimum beam spacing Lf depends on a focal length fl
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between the light beam distance L of the light beam 3 and the beam radius d of the light beam 3.
  • the beam radius d of the light beam 3 increases as far as a distance D4 in which the collimator lens 2a is located, and then decreases to a distance D2, in which the magnifying lens 6 is located, decreases in a range up to the optimum light beam distance Lf continues and increases for larger light beam distances L.
  • the enlargement lens ensures that a scan angle of the
  • the resolution of the light signals which can be evaluated by a (not shown) detection unit, limited, so that the scanning device only in a region in which the beam radius d is smaller than a predetermined maximum beam radius d max , can be used.
  • the value of the maximum beam radius d max depends on the scanning device and can
  • Beam distance L satisfies the condition L m i n ⁇ L ⁇ L max , therefore, the beam radius d is smaller than the maximum beam radius d max and the scanning device can be used for scanning.
  • FIG. 3 shows an exemplary plan view of a two-dimensional scan area which is scanned.
  • Light beam 3 of the magnifying lens 6 corresponds.
  • the micromirror 4 is deflected in the xy plane, wherein an angle which the mirror axis of the micromirror 4 encloses with the x axis is periodically varied between 90 ° + ⁇ and 90 ° - ⁇ , where ⁇ is a predetermined value, For example, 10 °, 20 °, 30 ° or 45 °.
  • ⁇ is a predetermined value, For example, 10 °, 20 °, 30 ° or 45 °.
  • the rectangular area 303 in this case has a minimum distance x m m to
  • the rectangular area 303 corresponds to a scannable area.
  • the focal length 12 of the magnifying lens 6 a width in the y-direction of the rectangular area 303, and thus a total area of the scannable area, can be increased.
  • the width of the rectangular area 303 in the y direction is referred to as the scan width.
  • the magnifying lens 6 thus increases the scanning width of the scanning device, which is aligned in the x-y plane.
  • the magnifying lens 6 has an enlargement M.
  • a scan deflection +/- ⁇ is increased without enlargement lens 6 by inserting the enlargement lens with a magnification M, to a value +/- M ⁇ ⁇ .
  • FIG. 4 a shows a scanning device according to a first embodiment of the present invention.
  • the scanning device has a laser 1, which in particular can be a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL).
  • VCSEL vertical-cavity surface-emitting laser
  • a lens axis of the collimator lens 2 is perpendicular to the light beam 3.
  • the collimator lens 2 is in this case a lens with adjustable focal length fl.
  • the collimator lens 2 can be connected via a connection 5 to a control device (not shown), which is designed to set the focal length fl of the collimator lens 2.
  • the collimator lens 2 may comprise, for example, a liquid crystal lens, an optofluid lens, a polymer lens or a mechanically adjustable lens.
  • the collimator lens 2 may for example be based on a MEMS technology, whereby in particular fast response times for adjusting the focal length fl of the collimator lens 2 on the order of milliseconds can be achieved.
  • a micromirror 4 At a distance D 1 from the laser 1 is located in the light path of the light beam 3 behind the collimator lens 2a, a micromirror 4, which is designed to modulate the light beam 3.
  • the micromirror 4 may be, for example, a microscanner, or a micro-vibrating mirror.
  • micromirror 4 By deflecting the micromirror 4, it is possible to deflect the light beam 3 in a plane perpendicular to the emission direction of the light beam 3.
  • the control of the micromirror 4 can be carried out, for example, according to an electromagnetic, electrostatic, thermoelectric or piezoelectric functional principle.
  • the light beam 3 can be described as a Gaussian beam analogously to the scanning device described in FIG. 1 and has a beam radius d at a light beam distance L from the laser 1 which depends on this light beam distance L.
  • the beam radius d of the light beam 3 becomes equal to a certain one for a light beam distance L
  • Optimum beam distance Lf minimum and equal to a beam waist d m m.
  • the optimum light beam distance Lf here depends on the focal length f1 of the collimator lens 2a and on the distance D4 of the laser from the collimator lens 2a. In particular, by varying the focal length f1 of the collimator lens 2, it is possible to vary the optimum light beam distance Lf.
  • an object 7 is located in a beam path of the
  • a distance By measuring the interference between the light beam 3 emitted by the laser and the light beam 3 reflected by the object 7, a distance, a velocity and / or an angular displacement of the object 7 can be measured.
  • the angular displacement of the object 7 can be determined in particular on the basis of a deflection of the micromirror.
  • the position of the object 7 can therefore be determined by the micromirror position.
  • FIGS. 5a, b, c are exemplary diagrams for explaining a relationship between the light beam distance L and the beam radius d of the light beam 3 in FIG.
  • FIG. 5a shows the beam radius d as a function of the distance L-D4 of the light beam from the micromirror 4.
  • a curve 501 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.4 mm
  • a curve 502 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4
  • a curve 503 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.5 mm.
  • a curve 504 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.5 mm
  • a curve 505 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.05 mm
  • a curve 506 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.51 mm.
  • a curve 507 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.0 mm
  • a curve 508 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.15 mm
  • a curve 509 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.25
  • a curve 511 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.375 mm
  • a curve 512 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.4 mm
  • a curve 513 a curve 514 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.455 mm
  • a curve 515 corresponds to a focal length fl of the collimator lens 2 equal to 4.47 mm
  • a curve 516 corresponds to a focal length fl of the focal length fl of the collimator lens 2 is 4.43 mm
  • a curve 517
  • the measurable range that is to say the range in which the beam radius d is smaller than the maximum beam radius dmax, shifts toward higher values of the focal length f1 of the collimator lens 2
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a relationship between the optimum light beam distance Lf and the focal length fl of the collimator lens 2. It should be noted that the optimum light beam distance Lf increases exponentially with the focal length fl of the collimator lens 2.
  • the focal length of the collimator lens 4 is adjustable in a certain range between a maximum focal length fl max and a minimum focal length fl m m. In a specific application, for example when scanning a region, typically a maximum measurement distance L me s S should still be measurable.
  • the collimator lens 4 is adjustable in a certain range between a maximum focal length fl max and a minimum focal length fl m m. In a specific application, for example when scanning a region, typically a maximum measurement distance L me s S should still be measurable.
  • FIG. 4 is preferably selected such that the optimum light beam distance Lf corresponding to the maximum focal length fl max is greater than the maximum measuring distance Lmess, so that it is ensured that the maximum measuring distance L me s S is still measurable.
  • Figure 7 shows another embodiment of the present invention, which is a
  • a magnifying lens 6 At a distance D2 from the laser 1 in the light path of the light beam 3 behind the micromirror 4, a magnifying lens 6.
  • the magnifying lens 6 has an enlargement M.
  • the beam waist dmin shows the following dependency:
  • D is an opening width of an aperture of the micromirror 4 and ⁇ is a wavelength of the light beam 3 emitted by the laser 1.
  • the beam waist dmin thus grows in proportion to the magnification M.
  • Magnifying lens 6 adapted.
  • the aberrations in particular spherical aberration
  • an object is tracked in an area to be scanned in a first control loop.
  • a value of the focal length fl of the collimator lens 2 is set for a position in which the micromirror 4 is parallel to the collimator lens 2. If the micromirror 4 is deflected out of this position, that is to say if the micromirror 4 is no longer parallel to the collimator lens 2, then the focal length f1 of the collimator lens 2 is set correspondingly.
  • FIG. 8 shows a side view of an exemplary scanning device.
  • a collimator lens 2a located at a distance D4 behind a laser 1 is a collimator lens 2a in the beam path of a light beam 3 emitted by the laser 1, wherein the collimator lens 2a has a fixed, non-adjustable focal length fl.
  • the mirror axis of the micromirror 4 in this case has an angle ao ⁇ 90 ° with the emission direction of the light beam 3, for example ao is equal to 20 °, 45 ° or 60 °.
  • the angle can in this case be varied between a minimum value ⁇ - ⁇ and a maximum value ⁇ + ⁇ , where ⁇ is an angular variation, for example ⁇ is equal to 10 ° or 15 °.
  • the light beam 3 is reflected at the micromirror 4 and, by varying the angle ao, a surface 90 is swept by the light beam 3, which has an aperture angle ⁇ .
  • the light beam 3 can be described as a Gaussian beam, and has a beam waist d m in at a distance D 3 from the micromirror 4.
  • the width of the surface 90 is in this case at a distance D3 equal to a minimum width wl. It can be seen here that in particular for small distances D3 of the beam waist m d m from the micromirror 4, the width wl is small.
  • FIG. 9 shows a plan view of a scanning surface, with an additional
  • Magnifying lens 6 with magnification M in the beam path behind the micromirror 4 is used.
  • a v-axis corresponds to a direction perpendicular to
  • Magnifying lens 6, wherein in the magnifying lens v 0.
  • a u-axis corresponds to a lens axis of the magnifying lens.
  • a scanning area 102 for an enlargement M 2.5 with an opening angle al02
  • a scanning area 103 for an enlargement M 2 with an opening angle al03
  • a scanning area 104 for a magnification M 1.5 with an opening angle al04
  • Magnification M 1 with a scan angle of al05. It can be seen that the opening angle increases with the magnification. Therefore, by increasing the magnification M, it is possible to increase a width of the scanning area as shown in FIG. 8.
  • Figure 10 shows another embodiment of the present invention. in the
  • the enlarging lens 6 is replaced by a magnification lens 6b with an adjustable focal length 12.
  • Magnification lens 6b is connected via a connection 5b to a (not shown)
  • the Magnifying lens 6b with adjustable focal length 12 can in this case in particular a
  • Liquid crystal lens an optofluid lens, a polymer lens or a mechanical
  • adjustable lens include. When using the scanning device to scan a given area, the focal length f2 of the
  • the exact value of the magnification M of the magnifying lens 6b depends on the measuring distance of the object to be scanned.
  • the focal length fl of the collimator lens 2 is adjusted so that the beam radius d of the light beam 3 is minimal at a desired distance.
  • the focal length fl of the collimator lens 2 becomes so
  • Figure 11 shows a scanning method according to the present invention.
  • a first step S101 it is detected whether an object 7 is located in a detectable distance range from a laser 1, in particular a VCSEL.
  • a detectable distance range is the range in which a beam radius d of a light beam 3 emitted by the laser 1, which is regarded as a Gauss beam, is smaller than a maximum beam radius d max , which depends on a resolution of a measuring apparatus used.
  • the detection as to whether an object 7 is located in the detectable distance range is preferably carried out by measuring the light beam 3 reflected by the object 7.
  • the collimator lens 2 is here in the light path of the laser 1 behind the laser 1, so that the light beam 3 passes through the collimator lens 2.
  • the collimator lens 2 is a lens with adjustable focal length fl, for example a liquid crystal lens, an optofluid lens, a polymer lens or a mechanically adjustable lens.
  • the light beam distance L, at which the beam radius d of the light beam emitted by the laser 1 is minimal, is adjusted so that a signal-to-noise ratio of the light beam 3 reflected by the object 7 is minimized. According to a further embodiment, the light beam distance L at which the
  • Beam radius d of the emitted light beam from the laser 1 is minimal, on the
  • Object distance D5 of the object 7 is set, which is preferably measured by measuring the reflection of the light beam 3 from the object 7.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining a scanning method according to FIG. 12
  • the scanning method includes a first step S309 of FIG.
  • Collimator lens 2 to a certain fixed focal length of the beam radius d of the light beam 3 for a fixed predetermined distance range is smaller than a maximum beam radius d max .
  • the fixed distance range here corresponds to a distance range in which measurements are to be made and should therefore be measurable.
  • Distance range is smaller than the maximum beam radius d max .
  • Collimator lens 2 is set to this fixed focal length and the micromirror 4 is activated in a further step S302.
  • the focal length fl of the collimator lens 2 is set to a single fixed focal length, the beam radius d of the light beam 3 for the fixed
  • step S308 the value of the focal length fl of the collimator lens 2 in a certain range of values varies continuously and in a step S307, the
  • the focal length f1 can in this case be varied in particular in a range between the minimum possible focal length and the maximum possible focal length of the collimator lens 2, a variation time being, for example, in the range of a few microseconds.
  • the invention is not limited thereto, in particular, it can be varied within a smaller range.
  • the micromirror 4 can be deflected so as to deflect the light beam 3 and scan a plane or volume.
  • the micromirror 4 can be deflected so as to deflect the light beam 3 and scan a plane or volume.
  • Focal length fl of the collimator lens can be varied.
  • a step S101 as in the above embodiments of the scanning method, it is detected whether an object 7 is in the detectable distance range.
  • a light beam distance L from the laser 1 at which the beam radius d of the light beam emitted from the laser 1 is minimum is set by adjusting a focal length a collimator lens 2 is set.
  • the light beam distance L can be set to the object distance D5, or set so that a signal-to-noise ratio of the light beam 3 reflected by the object 7 is minimized.
  • a step S306 the object is tracked, wherein, for example, the focal length is adjusted so that at each instant the signal-to-noise ratio of the light beam reflected from the object 7 is minimized.
  • the scanning process may begin again with the step of checking S309.
  • a magnifying lens 6 can be arranged in the beam path of the laser 1 behind the collimator lens 2 and the micromirror 4.

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Abstract

Scanvorrichtung mit einem Laser (1) zum Aussenden eines Lichtstrahls (3); einer Kollimatorlinse (2) mit einstellbarer Brennweite (fl) zum Fokussieren eines von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3); und einem Mikrospiegel (4) zur Modulation des von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3); wobei ein Lichtstrahlabstand (L) von dem Laser (1), bei welchem ein Strahlradius (d) des von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3) minimal ist, durch Einstellen des Brennweite (fl) der Kollimatorlinse (2) einstellbar ist.

Description

Scanvorrichtung und Scanverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scanvorrichtung und ein entsprechendes Scanverfahren.
Stand der Technik
Mikrospiegel sind mikroelektromechanische Systeme (MEMS), welche zur Modulation von Licht verwendet werden können. Mikrospiegel finden vielfältige Anwendungen, beispielsweise in Projektionsdisplays, in 3D-Kameras, bei der Lasermarkierung und Bearbeitung von Materialien, bei der Objekterkennung, bei der Objektvermessung und Geschwindigkeitsmessung oder in der Fluoreszenz-Mikroskopie.
Zur Abstandsmessung kann beispielsweise ein Laser in Kombination mit einer
Kollimatorlinse und einem Mikrospiegel verwendet werden. Die Kollimatorlinse weist hierbei eine feste Brennweite auf. Bei der Abstandsmessung ist jedoch typischerweise eine Messung nur möglich, falls ein Strahlradius eines von dem Laser ausgesandten Lichtsignals kleiner ist als ein bestimmter Wert. Bei fester Anordnung von
Kollimatorlinse und Mikrospiegel ist dadurch ein Messbereich der Vorrichtung begrenzt.
Aus der US 8 947 784 B2 ist eine Linse mit einstellbarer Brennweite bekannt, wobei die Linse Kammern mit Flüssigkeiten aufweist, welcher unterschiedliche optische
Eigenschaften aufweisen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart eine Scanvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Scanverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
Demgemäß ist eine Scanvorrichtung vorgesehen mit: einem Laser zum Aussenden eines Lichtstrahls; einer Kollimatorlinse mit einstellbarer Brennweite zum Fokussieren eines von dem Laser ausgesandten Lichtstrahls; und einem Mikrospiegel zur Modulation des von dem Laser ausgesandten Lichtstrahls; wobei ein Lichtstrahlabstand von dem Laser, bei welchem ein Strahlradius des von dem Laser ausgesandten Lichtstrahls minimal ist, durch Einstellen der Brennweite der Kollimatorlinse einstellbar ist. Gemäß einem weiteren Aspekt ist Scanverfahren vorgesehen mit den Schritten: Erkennen, ob sich ein Objekt in einem erfassbaren Abstandsbereich von einem Laser, in welchem ein Strahlradius eines von dem Laser ausgesandten Lichtstrahls kleiner als ein vorgegebener Wert ist, befindet, anhand des von dem Objekt reflektierten Lichtstrahls; Einstellen eines
Lichtstrahlabstands von dem Laser, bei welchem der Strahlradius des von dem Laser ausgesandten Lichtstrahls minimal ist, durch Einstellen einer Brennweite einer Kollimatorlinse, welche hinter dem Laser angeordnet ist, falls ein Objekt erkannt wurde.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine kostengünstige Scanvorrichtung, welche kompakt ausgebildet werden kann, wobei eine große und anpassbare Messdistanz erzielt werden kann. Zusätzlich kann durch Einstellen der Brennweite der Kollimatorlinse ein
Linsenfehler, welcher durch den Produktionsprozess der Kollimatorlinse aufgetreten ist, korrigiert werden. Dadurch, dass eine Messdistanz der Scanvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung einstellbar ist, ist die Scanvorrichtung universal anwendbar und nicht auf eine bestimmte Anwendung limitiert. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch
Einstellen der Brennweite der Kollimatorlinse eine Messdistanz einstellbar ist.
Insbesondere können auch Objekte oder Flächen, deren Abstände in einem großen
Bereich variieren, durch Anpassen der Messdistanz mit einer einzigen Scanvorrichtung vermessen werden. Insbesondere kann hierbei eine Abstandsbestimmung,
Geschwindigkeitsbestimmung oder Winkelverschiebungsbestimmung des Objekts in einem großen Abstandsbereich von der Scanvorrichtung präzise durchgeführt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, eine Scanvorrichtung auf ein zu messendes Objekt scharf zu stellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung ist der Laser ein VCSEL. Die Verwendung eines VCSEL bei der Scanvorrichtung eignet sich gut zur
Abstandsmessung und kann daher beispielsweise für 2D-Mäuse verwendet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung umfasst die
Kollimatorlinse eine Flüssigkristalllinse, eine optofluide Linse, eine Polymerlinse oder eine mechanisch einstellbare Linse. Bei diesen Linsen ist es durch verschiedene
physikalische Prinzipien möglich, eine Krümmung der Linsen und dadurch eine
Brennweite der Linsen einzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung weist die
Vorrichtung eine Vergrößerungslinse zum Vergrößern einer Scanweite eines von dem
Laser gescannten Bereichs auf. Dadurch kann ein Scanwinkel und damit auch die Größe des scanbaren Bereichs zusätzlich vergrößert werden. Es wird dadurch also zusätzlich eine Breite des scanbaren Bereichs vergrößert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung weist die
Vergrößerungslinse eine einstellbare Brennweite auf; und das Vergrößern der Scanweite des von dem Laser gescannten Bereichs ist durch Einstellen der Brennweite der
Vergrößerungslinse einstellbar. Hierdurch ist sowohl die Vergrößerung der
Vergrößerungslinse als auch die Brennweite der Kollimatorlinse einstellbar, wodurch ein noch größerer Abstandsbereich vermessen werden kann. Insbesondere können auch kleine Abstände vor der Scanvorrichtung präzise vermessen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Scanverfahrens wird der Lichtstrahlabstands von dem Laser, bei welchem der Strahlradius des von dem Laser ausgesandten Lichtstrahls minimal ist, so eingestellt, dass ein Signal-Rausch- Verhältnis des von dem Objekt reflektierten
Lichtstrahls minimiert wird. Dadurch ist es möglich, ein Objekt präzise und mit möglichst kleinem Fehler zu vermessen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Scanverfahrens wird der Lichtstrahlabstands von dem Laser, bei welchem der Strahlradius des von dem Laser ausgesandten Lichtstrahls minimal ist, auf einen Objektabstand des Objekts von dem Laser eingestellt. Dadurch ist die Auflösung des Lasers an der Position des Objekts am größten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Scanverfahrens wird vor dem Erkennen, ob sich ein Objekt in einem erfassbaren Abstandsbereich von einem Laser befindet, überprüft, ob es möglich ist, dass durch Einstellen der Brennweite der Kollimatorlinse auf einen bestimmten festen Fokuswert der Strahlradius des von dem Laser ausgesandten Lichtstrahls für einen fest vorgegebenen Abstandsbereich kleiner als ein vorgegebener Wert ist; und die Brennweite der Kollimatorlinse auf diesen festen Fokuswert eingestellt und ein Mikrospiegel aktiviert, falls dies der Fall ist, oder der Wert der Brennweite der Kollimatorlinse kontinuierlich variiert und der Mikrospiegels aktiviert, falls dies nicht der Fall ist; und der fest vorgegebene Abstandsbereichs mit dem aktivierten Mikrospiegel und durch Einstellen der Brennweite der
Kollimatorlinse gescannt; und nach dem Erkennen, ob sich ein Objekt in einem erfassbaren Abstandsbereich von einem Laser befindet, das Objekt verfolgt; und das Scanverfahren wiederholt, falls das Objekt nicht mehr erkannt wird. Dadurch ist es möglich, ein Objekt automatisch zu verfolgen und auf das Objekt scharf zu stellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Scanverfahrens wird ein Abstand, eine
Geschwindigkeit oder eine Winkelverschiebung des Objekts gemessen. Insbesondere kann die Messung in einem großen Messbereich durchgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer beispielhaften Scanvorrichtung;
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung eines Zusammenhangs zwischen
Lichtstrahlabstand und Strahlradius;
Fig, 3 eine Draufsicht einer Scanfläche;
Fig. 4a, b Seitenansichten einer Scanvorrichtung gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig, 5a, b, c Diagramme zur Erläuterung eines Zusammenhangs zwischen
Lichtstrahlabstand und Strahlradius in Abhängigkeit der Brennweite der Kollimatorlinse gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig, 6 ein Diagramm eines Zusammenhangs zwischen einem Minimums- Lichtstrahlabstand und der Brennweite der Kollimatorlinse gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig, 7 eine Seitenansicht einer Scanvorrichtung gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung;
Fig, 8 eine Seitenansicht einer beispielhaften Scanvorrichtung;
Fig, 9 eine Draufsicht einer Scanfläche; Fig. 10 eine Seitenansicht einer Scanvorrichtung gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 11, 12 Flussdiagramme zur Erläuterung von Scanverfahren gemäß verschiedener
Ausführungsformen der Erfindung.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen. Die
Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine beispielhafte Scanvorrichtung. Die Scanvorrichtung weist einen Laser 1 auf. In einem Abstand D4 von dem Laser 1 befindet sich eine Kollimatorlinse 2a, welche ausgebildet ist, einen von dem Laser 1 ausgestrahlten Lichtstrahl 3 zu bündeln. Eine Linsenachse der Kollimatorlinse 2a steht dabei senkrecht zur Aussenderichtung des Lichtstrahls 3. Der Lichtstrahl 3 lässt sich als Gauß-Strahl beschreiben und weist in einem Lichtstrahlabstand L von dem Laser 1 einen Strahlradius d auf, welche von dem
Lichtstrahlabstand L abhängt.
In einem Abstand Dl von dem Laser 1 befindet sich im Lichtgang des Lichtstrahls 3 hinter der Kollimatorlinse 2a ein Mikrospiegel 4, welcher zur Modulation des Lichtstrahls 3 ausgebildet ist. Durch Auslenken des Mikrospiegels 4 ist es möglich, den Lichtstrahl 3 in einer Ebene senkrecht zur Aussenderichtung auszulenken.
In einem Abstand D2 von dem Laser 1 befindet sich im Lichtgang des Lichtstrahls 3 hinter dem Mikrospiegel 4 eine Vergrößerungslinse 6. Eine Linsenachse der
Vergrößerungslinse 6 steht dabei parallel zur Linsenachse der Kollimatorlinse 2a.
Der Strahlradius d des Lichtstrahls 3 wird für einen Lichtstrahlabstand L gleich einem bestimmten Optimum-Lichtstrahlabstand Lf minimal und ist gleich einer Strahltaille dmm. Der Optimum-Lichtstrahlabstand Lf hängt hierbei von einer Brennweite fl der
Kollimatorlinse 2a und einer Brennweite 12 der Vergrößerungslinse 6 ab.
Figur 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Zusammenhangs zwischen dem Lichtstrahlabstand L des Lichtstrahls 3 und dem Strahlradius d des Lichtstrahls 3. Der Strahlradius d des Lichtstrahls 3 nimmt hierbei bis zu einem Abstand D4, in welchem sich die Kollimatorlinse 2a befindet, zu, nimmt dann bis zu einem Abstand D2, in welchem sich die Vergrößerungslinse 6 befindet, ab, nimmt in einem Bereich bis zum Optimum-Lichtstrahlabstand Lf weiter ab und nimmt für größere Lichtstrahlabstände L zu. Insbesondere sorgt die Vergrößerungslinse dafür, dass ein Scanwinkel des
Lichtstrahls vor dem Mikrospiegel wächst.
Bei einer Verwendung der Scanvorrichtung ist die Auflösung der Lichtsignale, welche von einer (nicht gezeigten) Erfassungseinheit ausgewertet werden kann, begrenzt, so dass die Scanvorrichtung nur in einem Bereich, in welchem der Strahlradius d kleiner ist als ein vorgegebener Maximal- Strahlradius dmax, verwendet werden kann. Der Wert des Maximal- Strahlradius dmax hängt dabei von der Scanvorrichtung ab und kann
beispielsweise gleich 0,1 Millimeter, 0,5 Millimeter oder 1 Millimeter sein.
Wie in Figur 2 gezeigt, gibt es zwei Werte des Lichtstrahlabstands L, für welche der Strahlradius d gleich dem Maximal- Strahlradius dmax ist, einen Minimal- Lichtstrahlabstand Lminund einen Maximal-Lichtstrahlabstand Lmax, wobei Lmax > Lmin. In dem Lichtstrahlabstandsbereich mit einer Breite Δ = Lmax - Lmin, in dem der
Lichtstrahlabstand L die Bedingung Lmin < L < Lmax erfüllt, ist daher der Strahlradius d kleiner als der Maximal- Strahlradius dmax und die Scanvorrichtung kann zum Scannen verwendet werden.
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Draufsicht auf eine zweidimensionale Scanfläche, welche gescannt wird. Die x- Achse entspricht hierbei der Aussenderichtung des Lichtstrahls 3, wobei die x-Koordinate einem Vergrößerungslinsen-Lichtstrahlabstand x = L - D2 des
Lichtstrahls 3 von der Vergrößerungslinse 6 entspricht. Der Mikrospiegel 4 wird in der x- y-Ebene ausgelenkt, wobei ein Winkel, welchen die Spiegelachse des Mikrospiegels 4 mit der x- Achse einschließt, zwischen 90° + Δα und 90° - Δα periodisch variiert wird, wobei Δα ein vorgegebener Wert, beispielsweise 10°, 20°, 30° oder 45° ist. Dadurch wird der Lichtstrahl 3 in einem dreieckigen Gebiet zwischen einer ersten Halbgeraden 301 und einer zweiten Halbgeraden 302, welche symmetrisch zur x-Achse ausgebildet sind, periodisch variiert. Da, wie oben beschrieben, nur ein Lichtstrahlabstand L zwischen dem Minimal-Lichtstrahlabstand Lmin und dem Maximal-Lichtstrahlabstand Lmax messbar ist, wird dadurch eine rechteckige Fläche 303 definiert, welche vollständig in dem von der Halbgeraden 301 und der Halbgeraden 302 aufgespannten dreieckigen Gebiet liegt. Der rechteckige Bereich 303 hat hierbei einen minimalen Abstand xmm zum
Koordinatenursprung mit dem Wert Lmin - D2 entlang der x-Achse und einen maximalen Abstand xmax zum Koordinatenursprung mit dem Wert Lmax - D2 zu einer äußeren Ecke der rechteckigen Fläche 303. Die rechteckige Fläche 303 entspricht einem scanbaren Bereich. Durch Einstellen der Brennweite 12 der Vergrößerungslinse 6 kann eine Breite in y-Richtung der rechteckigen Fläche 303 und damit auch eine Gesamtfläche des scanbaren Bereichs vergrößert werden. Die Breite der rechteckigen Fläche 303 in y- Richtung wird als Scanweite bezeichnet.
Die Vergrößerungslinse 6 erhöht also die Scanweite der Scanvorrichtung, welche in der x-y-Ebene ausgerichtet ist. Die Vergrößerungslinse 6 weist eine Vergrößerung M auf. Damit wird eine Scanauslenkung +/- Δα ohne Vergrößerungslinse 6 durch Einfügen der Vergrößerungslinse mit einer Vergrößerung M, zu einem Wert +/- M · Δα erhöht.
Figur 4a zeigt eine Scanvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Scanvorrichtung weist einen Laser 1 auf, welcher insbesondere ein Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) sein kann. In einem Abstand D4 von dem Laser 1 befindet sich eine Kollimatorlinse 2, welche ausgebildet ist, einen von dem Laser 1 ausgestrahlten Lichtstrahl 3 zu bündeln. Eine Linsenachse der Kollimatorlinse 2 steht dabei senkrecht zu dem Lichtstrahl 3. Die Kollimatorlinse 2 ist hierbei eine Linse mit einstellbarer Brennweite fl . Die Kollimatorlinse 2 kann über eine Verbindung 5 mit einem Steuergerät (nicht gezeigt) verbunden werden, welches dazu ausgebildet ist, die Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 einzustellen. Die Kollimatorlinse 2 kann hierbei beispielsweise eine Flüssigkristalllinse, eine optofluide Linse, eine Polymerlinse oder eine mechanisch einstellbare Linse umfassen. Die Kollimatorlinse 2 kann beispielsweise auf einer MEMS-Technologie basieren, wodurch insbesondere schnelle Reaktionszeiten zum Einstellen der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 in der Größenordnung von Millisekunden erreicht werden können. In einem Abstand D 1 von dem Laser 1 befindet sich im Lichtgang des Lichtstrahls 3 hinter der Kollimatorlinse 2a ein Mikrospiegel 4, welcher zur Modulation des Lichtstrahls 3 ausgebildet ist. Der Mikrospiegel 4 kann beispielsweise ein Mikroscanner, oder ein Mikroschwingspiegel sein. Durch Auslenken des Mikrospiegels 4 ist es möglich, den Lichtstrahl 3 in einer Ebene senkrecht zur Aussenderichtung des Lichtstrahls 3 auszulenken. Die Steuerung des Mikrospiegels 4 kann beispielsweise nach einem elektromagnetischen, elektrostatischen, thermoelektrischen oder piezoelektrischen Funktionsprinzip ausgeführt werden.
Der Lichtstrahl 3 lässt sich, analog zur in Figur 1 beschriebenen Scanvorrichtung, als Gauß-Strahl beschreiben und weist in einem Lichtstrahlabstand L von dem Laser 1 einen Strahlradius d auf, welche von diesem Lichtstrahlabstand L abhängt. Der Strahlradius d des Lichtstrahls 3 wird für einen Lichtstrahlabstand L gleich einem bestimmten
Optimum-Lichtstrahlabstand Lf minimal und ist gleich einer Strahltaille dmm. Der Optimum-Lichtstrahlabstand Lf hängt hierbei von der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2a ab und von dem Abstand D4 des Lasers von der Kollimatorlinse 2a ab. Insbesondere ist es durch Variieren des Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 möglich, den Optimum- Lichtstrahlabstand Lf zu variieren.
In Figur 4b befindet sich darüber hinaus ein Objekt 7 in einem Strahlengang des
Lichtstrahls 3. Durch Messen der Interferenz zwischen dem von dem Laser ausgesandten Lichtstrahl 3 und dem von dem Objekt 7 reflektierten Lichtstrahl 3 kann hierdurch ein Abstand, eine Geschwindigkeit und/oder eine Winkelverschiebung des Objekts 7 gemessen werden. Die Winkelverschiebung des Objekts 7 kann insbesondere anhand einer Auslenkung des Mikrospiegels bestimmt werden. Die Position des Objekts 7 kann also durch die Mikrospiegelposition bestimmt werden.
Die Figuren 5a, b, c sind beispielhafte Diagramme zur Erläuterung eines Zusammenhangs zwischen dem Lichtstrahlabstand L und dem Strahlradius d des Lichtstrahls 3 in
Abhängigkeit von der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gemäß der ersten
Ausführungsform der Erfindung. Figur 5a zeigt den Strahlradius d als Funktion des Abstands L - D4 des Lichtstrahls von dem Mikrospiegel 4. Eine Kurve 501 entspricht hierbei einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,4 mm, eine Kurve 502 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,48 mm und eine Kurve 503 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,5 mm. In Figur 5b entspricht eine Kurve 504 hierbei einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,5 mm, eine Kurve 505 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,05 mm und eine Kurve 506 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,51 mm.
In Figur 5c entspricht eine Kurve 507 hierbei einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,0 mm, eine Kurve 508 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,15 mm, eine Kurve 509 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,25 mm, eine Kurve 510 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,325 mm, eine Kurve 511 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,375 mm, eine Kurve 512 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,4 mm, eine Kurve 513 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,43 mm, eine Kurve 514 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,455 mm, eine Kurve 515 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,47 mm, eine Kurve 516 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,48 mm, eine Kurve 517 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,485 mm, eine Kurve 518 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,49 mm, eine Kurve 519 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 gleich 4,495 mm, und eine Kurve 520 entspricht einer Brennweite fl der Kollimatorlinse
2 gleich 4,5 mm.
Wie aus Figuren 5a, b und c ersichtlich ist, verschiebt sich der messbare Bereich, das heißt der Bereich, in welchem der Strahlradius d kleiner als der Maximal- Strahlradius dmax ist, für größere Werte der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 hin zu höheren
Werten des Abstandes L - D4 des Lichtstrahls 3 von dem Mikrospiegel 4, bis der messbare Bereich schließlich verschwindet.
Figur 6 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Zusammenhangs zwischen dem Optimum-Lichtstrahlabstand Lf und der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2. Hierbei ist zu bemerken, dass der Optimum-Lichtstrahlabstand Lf exponentiell mit der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 ansteigt.
Alle Zahlenwerte, welche in Figuren 5a, b, c und Figur 6 dargestellt sind, dienen lediglich der Erläuterung und sind nur beispielhaft. Die Brennweite der Kollimatorlinse 4 ist in einem bestimmten Bereich zwischen einer Maximal- Brennweite fl max und einer Minimal- Brennweite flmm einstellbar. Bei einer spezifischen Anwendung, beispielsweise bei dem Scannen eines Gebiets, soll typischerweise ein maximaler Messabstand LmesS noch messbar sein. Die Kollimatorlinse
4 wird vorzugsweise so ausgewählt, dass der der Maximal- Brennweite fl max entsprechende Optimum-Lichtstrahlabstand Lf größer ist als der maximale Messabstand Lmess, so dass sichergestellt ist, dass der maximale Messabstand LmesS noch messbar ist. Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine
Weiterentwicklung der in Figur 4a gezeigten Ausführungsform darstellt. Hierbei befindet sich zusätzlich in einem Abstand D2 von dem Laser 1 im Lichtgang des Lichtstrahls 3 hinter des Mikrospiegels 4 eine Vergrößerungslinse 6. Die Vergrößerungslinse 6 weist eine Vergrößerung M auf. Die Strahltaille dmin zeigt folgende Abhängigkeit:
Hierbei ist D ist eine Öffnungsweite einer Blende des Mikrospiegels 4 und λ ist eine Wellenlänge des vom Laser 1 ausgesandten Lichtstrahls 3. Die Strahltaille dmin wächst also proportional zur Vergrößerung M. Durch Anpassen einer Verformung des Strahls vor der Vergrößerungslinse 6 kann eine Aufweitung der Brennweite begrenzt werden. Dabei wird die Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 und die Brennweite 12 der
Vergrößerungslinse 6 angepasst.
Durch eine Auslenkung des Lichtstrahls 3 durch den Mikrospiegel 4 und die
Vergrößerungslinse 6 treten optische Aberrationen auf. Vorzugsweise können durch Justieren der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 die Aberrationen, insbesondere sphärische Aberration, kompensiert werden. Hierbei wird in einer ersten Kontrollschleife ein Objekt in einem zu scannenden Bereich verfolgt. In einer zweiten Kontrollschleife wird ein Wert der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 für eine Stellung, in der der Mikrospiegel 4 parallel zur Kollimatorlinse 2 steht, eingestellt. Wird der Mikrospiegel 4 aus dieser Position ausgelenkt, das heißt steht der Mikrospiegel 4 nicht mehr parallel zur Kollimatorlinse 2, dann wird die Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 entsprechend eingestellt. Figur 8 zeigt eine Seitenansicht einer beispielhaften Scanvorrichtung. Hierbei befindet sich in einem Abstand D4 hinter einem Laser 1 eine Kollimatorlinse 2a im Strahlgang eines von dem Laser 1 ausgesandten Lichtstrahls 3, wobei die Kollimatorlinse 2a eine feste, nicht einstellbare Brennweite fl aufweist. In einem Abstand Dl hinter dem Laser 1 befindet sich ein Mikrospiegel 4. Die Spiegelachse des Mikrospiegels 4 weist hierbei einen Winkel ao < 90° mit der Aussenderichtung des Lichtstrahls 3 auf, beispielsweise ist ao gleich 20°, 45° oder 60°. Der Winkel kann hierbei variiert werden zwischen einem Minimalwert αο - Δα und einem Maximalwert αο + Δα, wobei Δα eine Winkelvariation ist, beispielsweise ist Δα gleich 10° oder 15°. Der Lichtstrahl 3 wird am Mikrospiegel 4 reflektiert und durch Variation des Winkels ao wird eine Fläche 90 von dem Lichtstrahl 3 überstrichen, welche einen Öffnungswinkel ß aufweist. Der Lichtstrahl 3 lässt sich als Gauß-Strahl beschreiben, und weist eine Strahltaille dmin in einem Abstand D3 vom Mikrospiegel 4 auf. Die Breite der Fläche 90 ist hierbei im Abstand D3 gleich einer Minimalbreite wl. Man erkennt hierbei, dass insbesondere für kleine Abstände D3 der Strahltaille dmm vom Mikrospiegel 4 die Breite wl klein wird.
Figur 9 zeigt eine Draufsicht einer Scanfläche, wobei hierbei zusätzlich eine
Vergrößerungslinse 6 mit Vergrößerung M im Strahlgang hinter dem Mikrospiegel 4 eingesetzt wird. Eine v- Achse entspricht hierbei einer Richtung senkrecht zur
Vergrößerungslinse 6, wobei bei der Vergrößerungslinse v = 0 ist. Eine u- Achse entspricht einer Linsenachse der Vergrößerungslinse. Hierbei ist die Scanfläche 101 für eine Vergrößerung M=3 mit einem Öffnungswinkel alOl, eine Scanfläche 102 für eine Vergrößerung M = 2,5 mit einem Öffnungswinkel al02, eine Scanfläche 103 für eine Vergrößerung M = 2 mit einem Öffnungswinkel al03, eine Scanfläche 104 für eine Vergrößerung M = 1,5 mit einem Öffnungswinkel al04 und eine Scanfläche 105 für eine
Vergrößerung M = 1 mit einem Scanwinkel von al05 abgebildet. Man sieht, dass der Öffnungswinkel mit der Vergrößerung ansteigt. Durch die Erhöhung der Vergrößerung M ist es daher möglich, eine Breite der Scanfläche, wie in Fig. 8 gezeigt, zu erhöhen. Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im
Unterschied zur in Figur 7 gezeigten Scanvorrichtung ist hierbei die Vergrößerungslinse 6 durch eine Vergrößerungslinse 6b mit einstellbarer Brennweite 12 ersetzt. Die
Vergrößerungslinse 6b ist über eine Verbindung 5b mit einem (nicht gezeigten)
Steuergerät verbunden, über welcher die Brennweite 12 der Vergrößerungslinse 6b und damit eine Vergrößerung M der Vergrößerungslinse 6b eingestellt werden kann. Die Vergrößerungslinse 6b mit einstellbarer Brennweite 12 kann hierbei insbesondere eine
Flüssigkristalllinse, eine optofluide Linse, eine Polymerlinse oder eine mechanisch
einstellbare Linse umfassen. Bei einer Verwendung der Scanvorrichtung zum Scannen eines vorgegebenen Gebiets wird bei kleinen Abständen zuerst die Brennweite f2 der
Vergrößerungslinse 6b so eingestellt, dass die Vergrößerung M der Vergrößerungslinse 6b groß ist, beispielsweise M = 2 oder M = 3. Der genaue Wert der Vergrößerung M der Vergrößerungslinse 6b hängt hierbei von dem Messabstand des zu scannenden Objekts ab. In einem zweiten Schritt wird die Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 so eingestellt, dass der Strahlradius d des Lichtstrahls 3 in einem gewünschten Abstand minimal ist.
Umgekehrt wird bei einem großen Abstand eines zu messenden Objekts die
Vergrößerung M der Vergrößerungslinse 6 klein eingestellt, beispielsweise M = 1 oder M = 1,5. In einem zweiten Schritt wird die Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 so
eingestellt, dass der Strahlradius d des Lichtstrahls 3 bei dem gewünschten Abstand des zu scannenden Objekts minimal ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Messbreite bei jedem Messabstand groß bleibt.
Figur 11 zeigt ein Scanverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierbei wird in einem ersten Schritt S101 erkannt, ob sich ein Objekt 7 in einem erfassbaren Abstandsbereich von einem Laser 1 , insbesondere einem VCSEL, befindet. Ein erfassbarer Abstandsbereich ist dabei der Bereich, in welchem ein Strahlradius d eines von dem Laser 1 ausgesandten Lichtstrahls 3, welcher als Gaußstrahl betrachtet wird, kleiner ist als ein Maximal- Strahlradius dmax, welche von einer Auflösung einer verwendeten Messapparatur abhängt. Die Erkennung, ob sich ein Objekt 7 in dem erfassbaren Abstandsbereich befindet, erfolgt vorzugsweise durch Messung des von dem Objekt 7 reflektierten Lichtstrahls 3.
Falls ein Objekt 7 erkannt wurde, wird in einem zweiten Schritt S102 ein Lichtstrahlabstands L von dem Laser 1 , d.h. die Entfernung des ausgesendeten Lichtstahls 3 von dem Laser 1 , bei welchem der Strahlradius d des von dem Laser 1 ausgesandten Lichtstrahls minimal ist, durch Einstellen einer Brennweite einer Kollimatorlinse 2 eingestellt. Die Kollimatorlinse 2 befindet sich hierbei im Lichtgang des Lasers 1 hinter dem Laser 1 , so dass der Lichtstrahl 3 durch die Kollimatorlinse 2 hindurchgeht. Die Kollimatorlinse 2 ist dabei eine Linse mit einstellbarer Brennweite fl , beispielsweise eine Flüssigkristalllinse, eine optofluide Linse, eine Polymerlinse oder eine mechanisch einstellbare Linse. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Lichtstrahlabstand L, bei welchem der Strahlradius d des von dem Laser 1 ausgesandten Lichtstrahls minimal ist, so eingestellt, dass ein Signal-Rausch- Verhältnis des von dem Objekt 7 reflektierten Lichtstrahls 3 minimiert wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Lichtstrahlabstand L, bei welchem der
Strahlradius d des von dem Laser 1 ausgesandten Lichtstrahls minimal ist, auf den
Objektabstand D5 des Objekts 7 eingestellt, welcher vorzugsweise durch Messen der Reflexion des Lichtstrahls 3 von dem Objekt 7 gemessen wird.
Figur 12 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Scanverfahrens gemäß einer
weiteren Ausführungsform. Das Scanverfahren umfasst einen ersten Schritt S309 des
Überprüfens, ob es möglich ist, dass durch Einstellen der Brennweite fl der
Kollimatorlinse 2 auf eine bestimmte feste Brennweite der Strahlradius d des Lichtstrahls 3 für einen fest vorgegeben Abstandsbereich kleiner ist als ein Maximal- Strahlradius dmax.
Der fest vorgegebene Abstandsbereich entspricht hierbei einem Abstandsbereich, in dem Messungen vorgenommen werden sollen und der daher messbar sein soll. In anderen
Worten, es wird überprüft, ob es möglich ist, durch Einstellen der Brennweite fl auf eine einzige feste Brennweite den gesamten vorgegebenen Abstandsbereich messen zu
können. Dies ist der Fall, wenn der Strahlradius d des Lichtstrahls 3 in dem gesamten
Abstandsbereich kleiner ist als der Maximal- Strahlradius dmax.
Falls dies möglich ist, wird in einem weiteren Schritt S301 die Brennweite fl der
Kollimatorlinse 2 auf diese feste Brennweite eingestellt und es wird der Mikrospiegel 4 in einem weiteren Schritt S302 aktiviert.
Falls es nicht möglich ist, durch Einstellen der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 auf eine einzige feste Brennweite den Strahlradius d des Lichtstrahls 3 für den fest
vorgegebenen Abstandsbereich kleiner zu halten als den Maximal- Strahlradius dmax, dann wird in einem Schritt S308 der Wert der Brennweite fl der Kollimatorlinse 2 in einem bestimmten Wertebereich kontinuierlich variiert und in einem Schritt S307 wird der
Mikrospiegel 4 aktiviert. Die Brennweite fl kann hierbei insbesondere in einem Bereich zwischen der minimal möglichen Brennweite und der maximal möglichen Brennweite der Kollimatorlinse 2 variiert werden, wobei eine Variationszeit beispielsweise im Bereich einiger Mikrosekunden liegen kann. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, insbesondere kann in einem kleineren Bereich variiert werden.
In beiden Fällen wird in einem weiteren Schritt S303 der fest vorgegebene
Abstandsbereich durch Modulation des Lichtstrahls 3 durch den Mikrospiegel 4 gescannt. Beispielsweise kann der Mikrospiegel 4 ausgelenkt werden, um so den Lichtstrahl 3 auszulenken und eine Ebene oder ein Volumen zu scannen. Zusätzlich kann die
Brennweite fl der Kollimatorlinse variiert werden.
In einem Schritt S101 wird wie in den obigen Ausführungsformen des Scanverfahrens erkannt, ob sich ein Objekt 7 in dem erfassbaren Abstandsbereich befindet.
Falls ein Objekt 7 in dem fest vorgegebenen Abstandsbereich erkannt wurde, wird wie in den obigen Ausführungsformen in einem Schritt S 102 ein Lichtstrahlabstands L von dem Laser 1 , bei welchem der Strahlradius d des von dem Laser 1 ausgesandten Lichtstrahls minimal ist, durch Einstellen einer Brennweite einer Kollimatorlinse 2 eingestellt.
Insbesondere kann der Lichtstrahlabstand L auf den Objektabstand D5 eingestellt werden, oder so eingestellt werden, dass ein Signal-Rausch- Verhältnis des von dem Objekt 7 reflektierten Lichtstrahls 3 minimiert wird.
In einem Schritt S306 wird das Objekt verfolgt, wobei beispielsweise die Brennweite so eingestellt wird, dass zu jedem Zeitpunkt das Signal-Rausch- Verhältnis des von dem Objekt 7 reflektierten Lichtstrahls minimiert wird.
Wenn kein Objekt mehr erkannt wird, weil beispielsweise das Objekt sich nicht mehr in dem vorgegebenen Abstandsbereich befindet oder das Objekt von einem anderen Objekt verdeckt wird, kann das Scanverfahren wieder mit dem Schritt des Überprüfens S309 beginnen.
Die obigen Ausführungsformen des Scanverfahrens sind nicht hierauf beschränkt.
Insbesondere kann zusätzlich noch eine Vergrößerungslinse 6 im Strahlengang des Lasers 1 hinter der Kollimatorlinse 2 und dem Mikrospiegel 4 angeordnet werden.

Claims

Ansprüche
1. Scanvorrichtung mit:
einem Laser (1) zum Aussenden eines Lichtstrahls (3);
einer Kollimatorlinse (2) mit einstellbarer Brennweite (fl) zum Fokussieren eines von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3); und
einem Mikrospiegel (4) zur Modulation des von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3); wobei ein Lichtstrahlabstand (L) von dem Laser (1), bei welchem ein Strahlradius (d) des von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3) minimal ist, durch Einstellen der Brennweite (fl) der Kollimatorlinse (2) einstellbar ist.
2. Scanvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Laser (1) ein VCSEL ist.
3. Scanvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Kollimatorlinse (2) eine
Flüssigkristalllinse, eine optofluide Linse, eine Polymerlinse oder eine mechanisch einstellbare Linse umfasst.
4. Scanvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Vergrößerungslinse (6) zum Vergrößern einer Scanweite eines von dem Laser (1) gescannten Bereichs.
5. Scanvorrichtung nach Anspruch 4, wobei
die Vergrößerungslinse (6) eine einstellbare Brennweite (12) aufweist; und
das Vergrößern der Scanweite des von dem Laser (1) gescannten Bereichs durch Einstellen der
Brennweite(f2) der Vergrößerungslinse (6) einstellbar ist.
6. Scanverfahren mit den Schritten:
Erkennen (S101), ob sich ein Objekt (7) in einem erfassbaren Abstandsbereich von einem Laser (1), in welchem ein Strahlradius (d) eines von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3) kleiner als ein vorgegebener Wert ist, befindet, anhand des von dem Objekt (7) reflektierten Lichtstrahls (3);
Einstellen (S102) eines Lichtstrahlabstands (L) von dem Laser (1), bei welchem der
Strahlradius (d) des von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3) minimal ist, durch Einstellen einer Brennweite (fl) einer Kollimatorlinse (2), welche hinter dem Laser (1) angeordnet ist, falls ein Objekt (7) erkannt wurde.
7. Scanverfahren nach Anspruch 6, wobei der Lichtstrahlabstands (L) von dem Laser (1), bei welchem der Strahlradius (d) des von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3) minimal ist, so eingestellt wird, dass ein Signal-Rausch- Verhältnis des von dem Objekt (7) reflektierten Lichtstrahls (3) minimiert wird.
8. Scanverfahren nach Anspruch 6, wobei der Lichtstrahlabstands (L) von dem Laser (1), bei welchem der Strahlradius (d) des von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3) minimal ist, auf einen Objektabstand (D5) des Objekts (7) von dem Laser (1) eingestellt wird.
9. Scanverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei:
vor dem Erkennen (S101), ob sich ein Objekt (7) in einem erfassbaren Abstandsbereich von einem Laser (1) befindet, überprüft wird (S309), ob es möglich ist, dass durch Einstellen der Brennweite (fl) der Kollimatorlinse (2) auf eine bestimmte feste Brennweite der Strahlradius (d) des von dem Laser (1) ausgesandten Lichtstrahls (3) für einen fest vorgegebenen
Abstandsbereich kleiner als ein vorgegebener Wert (dmax) ist; und
die Brennweite (fl) der Kollimatorlinse (2) auf diese feste Brennweite eingestellt wird (S301) und ein Mikrospiegel (4) aktiviert wird (S302), falls dies der Fall ist, oder der Wert der
Brennweite (fl) der Kollimatorlinse (2) kontinuierlich variiert wird (S308) und der
Mikrospiegels (4) aktiviert wird (S307), falls dies nicht der Fall ist; und
der fest vorgegebene Abstandsbereichs mit dem aktivierten Mikrospiegel (4) und durch
Einstellen der Brennweite (fl) der Kollimatorlinse (2) gescannt wird (S303); und
nach dem Erkennen (S 101), ob sich ein Objekt (7) in einem erfassbaren Abstandsbereich von einem Laser (1) befindet, das Objekt (7) verfolgt wird (S306); und
das Scanverfahren wiederholt wird, falls das Objekt (7) nicht mehr erkannt wird.
10. Scanverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei
ein Abstand, eine Geschwindigkeit oder eine Winkelverschiebung des Objekts (7) gemessen wird.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITUB20153920A1 (it) * 2015-09-28 2017-03-28 Milano Politecnico Dispositivo optofluidico.
DE102016221989A1 (de) 2016-11-09 2018-05-09 Robert Bosch Gmbh Partikelsensor mit wenigstens zwei Laser-Doppler-Sensoren
WO2018110448A1 (ja) * 2016-12-12 2018-06-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 投影光学系、画像投影装置、および画像投影システム
DE102017123462A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 HELLA GmbH & Co. KGaA Optische Vorrichtung für eine Abstandsmessvorrichtung nach dem LIDAR-Prinzip
CN111398976B (zh) * 2020-04-01 2022-08-23 宁波飞芯电子科技有限公司 探测装置及方法
CN112147639A (zh) * 2020-07-17 2020-12-29 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种mems一维激光雷达和数码相机测绘装置及方法
CN114217447B (zh) * 2021-11-22 2023-07-07 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种激光束整形变换装置
DE102022132400A1 (de) 2022-12-06 2024-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Lidareinrichtung, Kraftfahrzeug mit Lidareinrichtung sowie entsprechendes Betriebsverfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100315605A1 (en) * 2008-02-18 2010-12-16 Shinichi Arita Image display apparatus
US20120086936A1 (en) * 2009-04-28 2012-04-12 The Secretary of State foer Business Innovation ans skills of /herMajesty's Britannic Government Method And System For Measuring The Propagation Properties Of A Light Beam
US20140153072A1 (en) * 2011-06-02 2014-06-05 Nec Corporation Image display devices
US8947784B2 (en) 2010-10-26 2015-02-03 Optotune Ag Variable focus lens having two liquid chambers
US20150109649A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 Makoto Masuda Light scanning method and light scanning unit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4151358B2 (ja) * 2002-09-09 2008-09-17 日産自動車株式会社 光走査装置
JP2008224760A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Seiko Epson Corp プロジェクタ
JP2009204691A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Toyota Central R&D Labs Inc 光走査装置、レーザレーダ装置、及び光走査方法
JP5469843B2 (ja) * 2008-10-09 2014-04-16 株式会社トプコン レーザ測量装置及び距離測定方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100315605A1 (en) * 2008-02-18 2010-12-16 Shinichi Arita Image display apparatus
US20120086936A1 (en) * 2009-04-28 2012-04-12 The Secretary of State foer Business Innovation ans skills of /herMajesty's Britannic Government Method And System For Measuring The Propagation Properties Of A Light Beam
US8947784B2 (en) 2010-10-26 2015-02-03 Optotune Ag Variable focus lens having two liquid chambers
US20140153072A1 (en) * 2011-06-02 2014-06-05 Nec Corporation Image display devices
US20150109649A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 Makoto Masuda Light scanning method and light scanning unit

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