WO2018029136A1 - Lidar system having a movable optical fibre - Google Patents

Lidar system having a movable optical fibre Download PDF

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WO2018029136A1
WO2018029136A1 PCT/EP2017/069909 EP2017069909W WO2018029136A1 WO 2018029136 A1 WO2018029136 A1 WO 2018029136A1 EP 2017069909 W EP2017069909 W EP 2017069909W WO 2018029136 A1 WO2018029136 A1 WO 2018029136A1
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light
fiber
actuator
arrangement
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    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/103Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements

Definitions

  • Various embodiments relate to an assembly comprising an optical fiber and an actuator configured to move a first end of the optical fiber opposite a fixing location of the optical fiber.
  • the arrangement also comprises a LIDAR system, which is set up to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the arrangement based on laser light.
  • the distance measurement of objects is desirable in various fields of technology. For example, in the context of autonomous driving applications, it may be desirable to detect objects around vehicles and, in particular, to determine a distance to the objects.
  • LIDAR light detection and ranging
  • LADAR LADAR
  • LIDAR systems have the disadvantage that they can be comparatively expensive, heavy, maintenance-intensive and / or large.
  • LIDAR systems use a scanning mirror that can be placed in different positions. An accuracy with which the position of the scanning mirror can be determined thereby typically limits the accuracy of the spatial resolution of the LIDAR measurement.
  • the scanning mirror is often large and the adjustment mechanism can be maintenance-intensive and / or expensive.
  • an arrangement in one example, includes an optical fiber having a first end and a second end.
  • the assembly also includes a fixture which fixes the optical fiber at a location of fixation between the first end and the second end.
  • the arrangement also includes a terminal configured to supply light to the second end of the optical fiber.
  • the arrangement also includes at least one actuator. The at least one actuator is arranged to move the optical fiber in the area between the fixing point and the first end. The rotation takes place between a first twist and a second twist.
  • the arrangement also includes a LIDAR system. The LIDAR system is set up to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the arrangement based on the light.
  • an arrangement includes an optical fiber having a first end and a second end.
  • the assembly also includes a fixture which fixes the optical fiber at a location of fixation between the first end and the second end.
  • the arrangement also includes a terminal configured to supply light to the second end of the optical fiber.
  • the assembly also includes at least one actuator configured to move the optical fiber in the region between the fixation site and the first end.
  • the assembly also includes a lens fixedly connected to the first end of the optical fiber.
  • the arrangement also includes a LIDAR system which is arranged to based on the light to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the arrangement.
  • an arrangement in one example, includes an optical fiber having a first end and a second end.
  • the assembly also includes a fixture which fixes the optical fiber at a location of fixation between the first end and the second end.
  • the arrangement also includes a terminal configured to supply light to the second end of the optical fiber.
  • the arrangement also includes at least one actuator. The at least one actuator is arranged to move the optical fiber in the area between the fixing point and the first end. The movement takes place between a first torsion and a second torsion.
  • the device could be an RGB projector - e.g. attached to a pair of data glasses - or implement an endoscope.
  • a method in another example, includes injecting light into a second end of an optical fiber. The method further comprises fixing the optical fiber between a first end of the optical fiber and the second end of the optical fiber, at a fixing point of the optical fiber. The method also includes moving the optical fiber in the region between the fuser and the first end between a first twist and a second twist. Optionally, the method also includes performing a scanned LIDAR distance measurement of objects around the device based on the light or RGB projection or endoscopy.
  • an arrangement in one example, includes an optical fiber having a first end and a second end.
  • the assembly also includes a fixture which fixes the optical fiber at a location of fixation between the first end and the second end.
  • the arrangement also includes a terminal configured to supply light to the second end of the optical fiber.
  • the assembly also includes an actuator configured to move the first end of the optical fiber opposite the fixation location between a first position and a second position.
  • the assembly also includes a LIDAR system configured to perform a scanned distance measurement of objects around the assembly based on the light.
  • a method in another example, includes injecting light into a second end of an optical fiber. The method further comprises fixing the optical fiber between a first end of the optical fiber and the second end of the optical fiber, at a fixing point of the optical fiber. The method also includes moving the first end of the optical fiber opposite the locator between a first position and a second position. The optionalally, the method also includes performing a scanned LIDAR distance measurement of objects in the vicinity of the array based on the light.
  • FIG. 1A schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the arrangement according to various embodiments, the arrangement comprising an emitter for laser light, a detector for laser light and a LIDAR system.
  • FIG. 1B schematically illustrates the arrangement of FIG. 1A in more detail, the arrangement including a scanning device configured to scan the laser light.
  • FIG. 2 schematically illustrates a scanning device having an optical fiber with a movable end according to various embodiments.
  • FIG. 3A schematically illustrates a scan device with a light fiber having a movable end according to various embodiments, wherein FIG. 3A illustrates a curvature of the optical fiber.
  • FIG. 3B schematically illustrates a scan device with a light fiber having a movable end according to various embodiments, wherein FIG. 3B illustrates a twist of the optical fiber.
  • FIG. 4A schematically illustrates a scanning device having an optical fiber having a movable end and a lens according to various embodiments.
  • FIG. 4B schematically illustrates the focal length of the lens of FIG. 4A according to various embodiments.
  • FIG. 4C schematically illustrates a scanning device having an optical fiber with a movable end and a lens fixedly connected to the movable end and a deflection unit fixedly connected to the movable end according to various embodiments.
  • FIG. 5 schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises a fiber Bragg grating.
  • FIG. 6A schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises two fiber Bragg gratings.
  • FIG. 6B schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises two fiber Bragg gratings.
  • FIG. 6C schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises four fiber Bragg gratings.
  • FIG. 7 schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises four fiber Bragg gratings.
  • FIG. 8A schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises four fiber Bragg gratings.
  • FIG. 8B schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, the positioning device comprising a beam splitter and a position sensitive detector (PSD).
  • FIG. 8C schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises a beam splitter and a PSD.
  • FIG. 9 schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments.
  • FIG. 10A schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments.
  • FIG. 10B schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments.
  • FIG. 10C schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments.
  • FIG. 1 1 schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments.
  • FIG. 12A schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments.
  • FIG. 12B schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments.
  • FIG. 12C schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments.
  • FIG. 13 schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments.
  • FIG. 14 schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments.
  • FIG. 15 is a flowchart of a method according to various embodiments.
  • FIG. 16 schematically illustrates a first-order curvature mode and a second-order curvature mode according to various embodiments.
  • FIG. 17 schematically illustrates an arrangement according to various embodiments.
  • FIG. 18 schematically illustrates a two-dimensional scan area of the arrangement of FIG. 17th
  • Scanning may refer to repeated emission of the light at different angles of radiation.
  • the scanning may indicate the repeated scanning of different points in the environment by means of the light.
  • the amount of different points in the environment and / or the amount of different radiation angles may define a scan area.
  • coherent or incoherent laser light can be used.
  • polarized or unpolarized laser light can be used.
  • the laser light it would be possible for the laser light to be pulsed. For example, short laser pulses with pulse widths in the range of femtoseconds or picoseconds or nanoseconds can be used.
  • the laser light may have a wavelength in the range of 700-1800 nm.
  • RGB light sources generally refer to light sources in the visible spectrum, the color space being covered by superimposing several different colors, such as red, green, blue or cyan, magenta, yellow, black.
  • a movable end of an optical fiber is used to scan the laser light.
  • optical fibers are also referred to as optical fibers or glass fibers.
  • the optical fibers may be made of plastic, glass or other material, for example.
  • the optical fibers have a core in which the injected laser light is propagated and enclosed by total reflection at the edges.
  • so-called single mode fibers or multimode fibers may be used.
  • the various optical fibers described herein may, for example, have a circular cross-section.
  • the various optical fibers described herein may have a diameter not smaller than 50 ⁇ , optionally not ⁇ 150 ⁇ , further optional not ⁇ 500 ⁇ , further optional not ⁇ 1mm.
  • the various optical fibers described herein may be made bendable.
  • the material of the optical fibers described herein may have some elasticity.
  • the movable end of the fiber could be moved in one dimension or in two dimensions.
  • the movable end of the fiber it would be possible for the movable end of the fiber to be tilted with respect to a fixing point of the optical fiber; this results in a curvature of the optical fiber.
  • it is possible that the movable end of the fiber is twisted along the fiber axis (torsion).
  • LIDAR techniques can be used.
  • the LIDAR techniques can be used to perform a spatially resolved distance measurement of objects in the environment.
  • the LIDAR technique may include transit time measurements of the laser light between the moveable end of the fiber, the object, and a detector.
  • LIDAR techniques Although various examples are described in terms of LIDAR techniques, the present application is not limited to LIDAR techniques.
  • the aspects described herein with respect to the scanning of the laser light by means of the movable end of the optical fiber can also be used for other applications. Examples include, for example, projecting image data in a projector - e.g. an RGB light source can be used.
  • Various examples are based on the finding that it may be desirable to carry out the scanning of the laser light with a high accuracy with respect to the emission angle.
  • spatial resolution of the distance measurement may be limited by inaccuracy of the emission angle.
  • a higher (lower) spatial resolution is achieved the more accurate (less accurate) the radiation angle of the laser light can be determined.
  • a continuous step-and-shoot technique may be used instead of a step-and-shoot technique.
  • a LIDAR measurement can instead be implemented at any radiation angles and by the corresponding Information about the beam angle, for example, be interpolated to a fixed angle grid.
  • a positioning device arranged to output a signal indicative of the angle of radiation.
  • the positioning device could be arranged to output a signal indicative of the position of the movable end of the optical fiber.
  • the positioning device it would be possible for applications that rely on scanning the laser light to use the signal from the positioning device to achieve greater accuracy.
  • the positioning device it is unnecessary to repeatedly implement certain positions of the end of the fiber: rather, the actual position of the movable end of the fiber or the actual radiation angle can be measured. This reduces the complexity of driving the actuator to position the movable end of the fiber: the actuator may e.g.
  • the actuator need not be set up to implement certain positions between the extreme positions.
  • the actuator may e.g. be arranged to reciprocate the movable end of the fiber between two extreme positions at a substantially constant speed.
  • the actuator may be configured such that when moving the movable fiber between two extreme positions there is no decrease in the speed to zero at intermediate positions.
  • the positioning device may be configured to perform an optical measurement.
  • the positioning device could be configured to optically measure the curvature and / or torsion of the optical fiber.
  • the positioning device could be designed to optically measure the emission angle of the laser light, for example based on the laser light itself.
  • Such an optical measurement of the position can be particularly particularly accurate.
  • high sampling frequencies may be possible. This promotes continuous step-and-shoot scanning techniques.
  • the positioning device may be configured to determine the position of the movable end of the optical fiber by a state measurement of the light exiting the optical fiber.
  • a state measurement of the actuator such a particularly accurate determination of the angle at which the laser light is emitted to take place.
  • a particularly rapid determination of the angle at which the laser light is emitted take place.
  • the sampling frequency at which the positioning device outputs the signal can be particularly high.
  • the positioning device may be configured to determine the position of the movable end of the optical fiber by a state measurement of the optical fiber itself.
  • a state measurement of the actuator - such a particularly accurate determination of the angle at which the laser light is emitted to take place.
  • a particularly rapid determination of the angle at which the laser light is emitted take place.
  • the sampling frequency at which the positioning device outputs the signal can be particularly high.
  • the positioning device comprises a PSD.
  • the PSD may e.g. operated based on the lateral photoelectric effect.
  • a PIN diode can be used.
  • a discrete PSD could also be used. This could for example comprise a plurality of discrete pixels, for example in the form of a CCD sensor or a CMOS sensor.
  • a translucent PSD may be used to prevent damage.
  • the positioning device comprises at least one fiber Bragg grating.
  • the fiber Bragg grating may correspond to a periodic modulation of the refractive index of a core of an optical fiber.
  • the fiber Bragg grating may have a length in the range of 100 ⁇ - 1 mm.
  • a periodicity of the fiber Bragg grating may be in the range of the wavelength of light.
  • the change in length of the optical fiber in the region of the fiber Bragg grating may be caused by a curvature of the optical fiber due to the movement of the free end of the optical fiber.
  • a spectrometer can be used for the evaluation of the reflected light.
  • different intensities behind the edge filter can be indicative of a change in reflection be on the fiber Bragg grating.
  • the actuator may be configured to implement a resonant drive.
  • the actuator can be set up to resonantly excite the mass of the end of the optical fiber and other elements in this area, such as further optical fibers and / or lenses, etc.
  • an eigenmode of first order and / or one or more eigenmodes of higher order can be resonantly excited: This applies to the curvature and / or the torsion of the optical fiber. It would also be possible for the actuator to implement a non-resonant drive.
  • a positioning device - in particular with a PSD and / or a fiber Bragg grating - a particularly accurate positioning of the movable end of the optical fiber can be performed. This may in turn make it possible to ensure a high spatial resolution for applications such as the LIDAR technique, which rely on scanning the laser light over the environment.
  • the high spatial resolution can also be achieved for continuous step-and-shoot approaches.
  • FIG. 1A illustrates aspects relating to a scanned distance measurement of objects 195, 196.
  • FIG. 1A Aspects related to a distance measurement based on the LIDAR technique.
  • an arrangement 100 that includes an emitter 101 for laser light 191, 192.
  • the emitter 101 could be a laser light source and / or an end of an optical fiber that emits laser light.
  • the laser light could be fed via a connection or an optical coupler into the further end of the optical fiber.
  • the laser light is emitted, for example pulsed (primary radiation).
  • the transit time of a laser light pulse between the emitter 101, an object 195, 196 and a Detector 102 may be used to determine a distance between array 100 and objects 195, 196.
  • a photodiode coupled to a wavelength filter that selectively passes light at the wavelengths of the laser light 191, 192 may be used as the detector 102.
  • the laser light 191, 192 (secondary radiation) reflected by the objects 195, 196 can be detected.
  • the emitter 101 and the detector 102 are implemented as separate components; However, it would also be possible for the reflected laser light 191, 192 to be detected via the same optics that the emitter 101 is also implemented.
  • the detector 102 may include, for example, an avalanche photodiode.
  • the detector 102 can be operated, for example, by means of photon correlation.
  • the detector 102 may be configured to detect individual photons.
  • a LIDAR system 103 is provided that is coupled to the emitter 101 and the detector 102.
  • the LIDAR system may be configured to achieve time synchronization between the emitter 101 and the detector 102.
  • the LIDAR system 103 may be configured to perform the distance measurement of the objects 195, 196 based on measurement signals obtained from the detector 102.
  • the LIDAR system 103 may be configured to output a signal indicative of the distance and / or positioning of the objects 195, 196 with respect to the assembly 100.
  • LIDAR system 103 may also output a signal indicative of a velocity of objects 195, 196 and / or a material of objects 195, 196.
  • the emitter 101 is arranged to emit the laser light 191, 192 at different angles. Depending on the set angle 110, the laser light 191, 192 is thereby reflected either by the object 196 or by the object 195.
  • the LIDAR system 103 receives information about the respective angle 1 10, the spatial resolution can be provided. In FIG. 1, the scan area within which the angles 10 1 can be varied is illustrated by a dotted line.
  • FIG. 1B illustrates aspects relating to the arrangement 100.
  • FIG. 1B illustrates the arrangement 100 in greater detail than FIG. 1A.
  • the emitter 101 is implemented by a laser light source 599 and a scanning device 500.
  • the laser light source 599 could be a fiber laser or to be a laser diode.
  • the assembly 100 also includes an actuator 900 configured to operate the scanning device 500.
  • the scanning device 500 is configured to deflect the laser light 191, 192, which is emitted by the laser light source 599, so that it is emitted at different angles 110.
  • the scanning device 500 may enable one-dimensional scanning or two-dimensional scanning of the environment.
  • the actuator 900 is typically electrically operable.
  • the actuator 900 could include magnetic components and / or piezoelectric components.
  • the actuator could include a rotational magnetic field source configured to generate a magnetic field rotating as a function of time.
  • a controller 950 for example an electrical circuit, a microcontroller, an FPGA, an ASIC, and / or a processor, etc.-is provided, which is configured to send control signals to the actuator 900.
  • the controller 950 is in particular designed to control the actuator 900 in such a way that this scanning device operates to scan a specific angle range 110.
  • the controller can implement a specific scan frequency. For example, different spatial directions with different scanning frequencies could be scanned. Typical scanning frequencies can be in the range of 0.5 kHz - 2.5 Hz, optionally in the range of 0.7 kHz - 1.5 kHz.
  • the scanning can be carried out continuously in a continuous step-and-shoot technique.
  • a positioning device 560 is provided.
  • the positioning device 560 is configured to output a signal indicative of the emission angle with which the laser light 191, 192 is emitted.
  • the positioning device 560 it would be possible, for example, for the positioning device 560 to perform a state measurement of the actuator 900 and / or the scanning device 500.
  • the positioning device 560 could also directly measure the emitted laser light 191, 192.
  • the positioning device 560 in a simple implementation, could also receive control signals from the controller 950 and determine the signal based on the control signals. Combinations of the above techniques are also possible.
  • the LIDAR system 103 may use the signal provided by the positioning device 560 for scanned distance measurement of the objects.
  • the LIDAR system 103 is also coupled to the detector 102. Based on the signal of the positioning device 560 and based on that detected by the detector 102 Laser light 191, 192, the LIDAR system 103 then make the distance measurement of the objects 195, 196 in the vicinity of the arrangement 100.
  • the LIDAR system 103 may implement the spatial resolution of the distance measurement based on the signal from the positioning device 560.
  • the positioning device 560 it would also be possible for the positioning device 560 to be connected to the controller 950 of the actuator 900 (not shown in FIG. 1B). Then, a control loop could be implemented wherein the scanning device 500 is controlled based on the signal from the positioning device 560.
  • the control loop could be implemented analog and / or digital. This means that the controller 950 can control the actuator 900 based on the signal of the positioning device 560. Then, a reproducible scanning of the environment can be made possible. For example, For example, measurement points of the LIDAR measurement can be acquired repeatedly at the same emission angles. This can allow a particularly simple evaluation.
  • FIG. 2 illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 3 Aspects related to the scanning device 500.
  • the assembly 100 includes an optical fiber 201.
  • the optical fiber 201 implements the scanning device 500.
  • the optical fiber 201 extends along a central axis 202.
  • the optical fiber 202 includes a movable end 205 having an end surface 209. At an end opposite the movable end 205 (not shown in FIG. 2) of the optical fiber 201
  • the laser light 191, 192 is fed to the optical fiber 201.
  • a connection can be used for this purpose.
  • the laser light source 599 could be disposed at the opposite end of the optical fiber 201 from the movable end 205.
  • the laser light 191, 192 can then propagate through the optical fiber 201 and exit at the movable end 205 through the end face 209. A portion of the laser light may be reflected at the end 205: based on the reflected portion, a transit time measurement could be performed in the optical fiber 201, e.g. as reference measurement for the LIDAR distance measurement.
  • the assembly 100 also includes a fixation 250.
  • the fixation 250 could be made of plastic or metal.
  • the fixation 250 could be part of a housing that receives the movable end 250 of the optical fiber 201.
  • the housing could e.g. a DPAK or DPAK2 housing.
  • the fixation 250 fixes the optical fiber 201 at a fixation point 206.
  • the fixation 250 may include the optical fiber 201 at the fixation site 206 by a clamp connection and / or be implemented a solder joint and / or an adhesive bond.
  • the optical fiber 201 is therefore stationary or rigidly coupled to the fixing 250.
  • FIG. 2 a length 203 of the optical fiber 201 between the fixing point 206 and the movable end 205 is further shown. From FIG. 2 it can be seen that the movable end 205 is spaced from the fixing point 206.
  • the length 203 could be in the range of 0.5 cm - 10 cm, optionally in the range of 1 cm - 5 cm, further optionally in the range of 1, 5 - 2.5 cm.
  • the length 203 could be in the range of 5 mm - 10 mm.
  • the movable end 205 is thus free in space. By this distance of the movable end 205 relative to the fixing point 206 can be achieved that the position of the movable end 205 of the optical fiber 201 relative to the fixing point 206 can be changed. In this case, it is possible, for example, to bend and / or twist the optical fiber 201 in the area between the fixing point 206 and the movable end 205.
  • FIG. 3A illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 3A aspects related to the scanning device 500.
  • the assembly 100 includes an optical fiber 201.
  • the optical fiber 201 implements the scanning device 500.
  • the example of FIG. 3A corresponds to the example of FIG. 2.
  • FIG. 3A shows a dynamic state of the scanning device 500.
  • the end 205 of the optical fiber 201 is shown in a position 301 and a position 302 (dashed line in FIG. 3A).
  • These positions 301, 302 implement extreme positions of the optical fiber 201: e.g.
  • a stop could be provided which prevents further movement of the end 205 beyond the positions 301, 302 (not shown in FIG. 3A).
  • the optical fiber 201 may reciprocate between positions 301, 302, e.g. periodically.
  • FIG. 3A corresponds to the position 301 of a bend 31 1.
  • the position 302 corresponds to a bend 321.
  • the bends 31 1, 321 have opposite signs.
  • the laser light 191, 192 is emitted at different angles, ie, a bending angle range 1 10-1.
  • the actuator 900 may be provided (the actuator 900 is not shown in FIG. 3A). While in FIG. 3A, a one-dimensional motion (in the plane of the drawing of FIG. 3A) would also be possible, a two-dimensional motion (with a component perpendicular to the drawing plane of FIG. By providing the bends 31 1, 321 in the positions 301, 302, it is achieved that the laser light 191, 192 is emitted over the bending angle range 1 10-1.
  • an exemplary radius of curvature 312 for the curvature 31 1 is also illustrated.
  • an exemplary radius of curvature 322 for the bend 321 is illustrated.
  • the radii of curvature 312, 322 are each approximately 1.5 times as large as the length 203 of the optical fiber 201 between the fixing point 206 and the movable end 205.
  • weaker curvatures 31 1, 321 or larger curvatures 31 1, 321 are implemented. In this case, weaker curvatures 31 1, 321 correspond to larger radii of curvature 312, 322, in particular with respect to the length 203.
  • Various implementations are based on the finding that a tradeoff between a large scan area and small bends 31 1, 321 can be desirable.
  • small bends 31 1, 321 may be desirable in relation to a scanning frequency and / or a material fatigue of the optical fiber 201.
  • large bends 31 1, 321 may be desirable with respect to a large scan area.
  • the bends 31 1, 321 in the positions 301, 302 may have different radii of curvature 312, 322, depending on the position along the axis 202 of the optical fiber 201.
  • curvature radii 312, 322 it would be possible for curvature radii 312, 322 to be near (spaced from) the end 205 of the optical fiber at positions 301, 302 that have a positive (negative) radius of curvature 312, 322.
  • the bends 31 1, 321 each have a turning point.
  • Such a configuration of the bends 31 1, 321 can be achieved, for example, by a suitable interaction of the actuator 900 with the optical fiber 201.
  • a force action of the actuator 900 could act on the optical fiber 201 at a point closer to the end 205 than to the fixation site 206 (or closer to the fixation site 206).
  • a second order or higher order curvature mode could become resonant be stimulated.
  • FIG. 3B illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. FIG. 3B illustrates aspects related to the scanning device 500.
  • the arrangement 100 includes an optical fiber 201.
  • the optical fiber 201 implements the scanning device 500.
  • the example of FIG. 3B corresponds to the example of FIG. 2.
  • FIG. 3B shows a dynamic state of the scanning device 500.
  • the end 205 of the optical fiber 201 is moved such that the optical fiber 201 moves in the area between the fixing point 206 and the movable end 205 between a first torsion 371 and a second torsion 372. This corresponds to a twist of the optical fiber 201 along the central axis 202.
  • the laser light 191, 192 can be radiated over a corresponding torsional angle range 1 10-2, e.g. in connection with a deflection unit (not shown in FIG. 3B) which redirects the laser light 191, 192 with respect to the central axis 202). This corresponds to the operation of a rotatable periscope. This makes it possible to scan the surrounding area of the arrangement 100 by means of the laser light 191, 192.
  • a corresponding actuator configured to implement the various torsions 371, 372 may be provided.
  • the angle range 1-10-2 which may be implemented, for example, in cooperation with a deflection unit (not shown in FIG. 3B) by means of the torsion 371, 372 of the movable end 205 of the optical fiber 201.
  • FIG. 4A illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. FIG. 4A illustrates aspects related to the scanning device 500.
  • the assembly 100 includes an optical fiber 201.
  • the optical fiber 201 implements the scanning device 500.
  • the example of FIG. 4A basically corresponds to the example of FIG. 3A.
  • a corresponding arrangement would also be for the implementation of FIG. 3B by means of torsions 371, 372 possible.
  • the assembly 100 further includes a lens 400 that is rigidly connected to the fixture 250.
  • the movable end 205 of the optical fiber 201 is arranged between the lens 400 and the fixation 250 in a corresponding space 450.
  • the lens By means of the lens it is possible to collect a divergent beam cross section of the laser light 191, 192 (in FIG. 4A the beam cross section of the laser light 191, 192 is not shown). In particular, it can be achieved that the beam cross section of the laser light 191, 192 behind the lens 400 does not significantly increase as a function of the location with increasing distance to the movable end 205. As a result, a particularly high spatial resolution can be provided, for example, in connection with the LIDAR technique.
  • the laser light 191, 192 is emitted in small solid angles.
  • lens 400 While in the example of FIG. 4A, an implementation is shown in which only a single lens 400 is used, in other implementations it would also be possible to use a larger number of lenses 400, for example a lens system. For example, at least one condenser lens could be used. It would also be possible for the one or more lenses to implement fisheye optics.
  • FIG. 4B illustrates aspects relating to the lens 400.
  • the focal length 405 of the lens 400 is shown as a function of the position perpendicular to the optical axis of the lens 400. From FIG. 4B, it can be seen that focal length 405 varies as a function of position perpendicular to the optical axis. In the example of FIG.
  • the path 305 is illustrated, followed by the end 205 of the optical fiber 201 moving between the positions 301, 302. From FIG. 4B, it can be seen that the focal length 405 of the lens 400 corresponds to the path 305.
  • the variable focal length 405 can be the variable distance of the end 205 of the optical fiber 201 from the lens 400 due to the curvatures 31 1, 321 for different positions 301, 302 compensate. As a result, a particularly good collection of the divergent laser light 191, 192 can take place through the lens 400.
  • FIG. 4B again illustrates an implementation in which only a single lens 400 is present, it would also be possible in other examples to implement these techniques for more than one lens 400.
  • a lens 400 is provided, which remains stationary relative to the movable end 205 of the optical fiber 201.
  • one or more lenses are provided, which are fixedly connected to the movable end 205 and therefore move along with movement of the movable end 205 with this.
  • FIG. 4C illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 4C illustrates aspects relating to a lens 451 fixedly connected to the movable end 205 of the optical fiber 201.
  • the example of FIG. 4C could be used with the examples of FIGS. 4A and 4B are combined.
  • the lens 451 could be, for example, a gradient index (GRIN) lens or a ball lens.
  • the lens 451 could be glued or spliced.
  • a sleeve could be placed around the fiber 201 in the region of the movable end 205; on this sleeve (not shown in FIG. 4C), the lens 451 could be supported.
  • the lens 451 could, for example, have a diameter which is not greater than 500% of the diameter of the optical fiber 201 in the region of the movable end 205, preferably not greater than 250%, particularly preferably not greater than 150%.
  • the diameter of the lens 451 could be about 1 mm.
  • a diameter of the laser light 191, 192 of about 10 cm in 100 m can be achieved. It can thereby be achieved that the lens 451 has comparatively little mass: this in turn makes it possible to achieve that the movement of the movable end 205 through the actuator is simply possible.
  • the lens 451 may perform the corresponding movement together with the end 205.
  • the movable with the movable end 205 movable lens 451 various effects can be achieved.
  • a complicated and large-area configuration of a stationary-remaining lens cf. FIGS.
  • FIG. 4C further illustrates aspects relating to a diverter unit 452.
  • the diverter unit 452 The diverter unit
  • the deflection unit 452 is fixedly connected to the movable end 205 of the optical fiber 201.
  • the deflection unit 452 is set up, the light 191, 192 after exiting the movable End 205 to deflect relative to the central axis 202.
  • the light 191, 192 is guided along the central axis 202.
  • an angle 452A is shown around which the light 191, 192 is deflected with respect to the central axis 202. In the example of FIG. 4C, this angle 452A is approximately 90 °. In other examples, larger or smaller angles could also be implemented, ranging, for example, from 10 ° to 170 °.
  • the lens 451 is disposed between the deflection unit 452 and the end 205 of the optical fiber 201.
  • the diverter 452 it would also be possible for the diverter 452 to be between the lens
  • FIG. 5 illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 5 Aspects Related to Positioning Device 560.
  • the positioning device 560 is arranged to measure the movement of the end 205 of the optical fiber 201.
  • the positioning device 560 is arranged to measure the curvature 31 1, 321 of the optical fiber 201.
  • the positioning device 560 is arranged to optically measure the curvature 31 1, 321 of the optical fiber 201.
  • incident light 591 - for example with a different wavelength than the laser light 191, 192 - used.
  • the light 591 may be provided by a broadband light source.
  • the spectrum of the light 591 may have, for example, a spectral width of not less than 50 nm, preferably not less than 150 nm, more preferably not less than 500 nm.
  • Reflected light 592 - sometimes referred to as secondary radiation - is detected by a corresponding detector , The reflected light 592 is indicative of a curvature 31 1, 312 of the optical fiber 201 and thus the position 301, 302 of the end 205.
  • the signal indicative of the curvature 31 1, 321 can then be provided the optical fiber 201 is.
  • this signal may be used by LIDAR system 103.
  • the emission angle under which the laser light 191, 192 is radiated can be determined particularly accurately.
  • the positioning device 560 is implemented by a fiber Bragg grating 51 1.
  • the fiber Bragg grating 51 1 has an extension parallel to the central axis 202 of the fiber 201: Along this dimension, the refractive index of the material is periodically modulated.
  • the fiber Bragg grating 51 1 is arranged in the fiber 201 between the fixing point 206 and the end 205.
  • the fiber Bragg grating 51 1 could be spaced apart from the central axis 202 of the optical fiber 201 (not shown in FIG.
  • This change in length of the fiber Bragg grating 51 1 can in turn result in a change in the amplitude of the reflected light 592 in the range of the wavelengths which fulfill the Bragg condition.
  • the periodicity of the fiber Bragg grating 51 1 is tuned to the wavelength of the light 591.
  • the positioning device 560 may then be configured to determine the signal based on an amplitude of the reflected light 592. In particular, it may be possible to determine the amplitude of the reflected light 592 particularly precisely and / or particularly quickly. This may make it possible to determine the curvature 31 1, 321 particularly accurately. As a result, it may again be possible to determine the position of the end 205 or the angle 210 in the position particularly precisely.
  • the periodicity of the fiber Bragg grating 51 1 may be different from the wavelength of the laser light 191, 192. Therefore, the propagation of the laser light 191, 192 is not significantly affected by the fiber Bragg grating 51 1.
  • the fiber Bragg grating 51 1 has a length 525 which corresponds approximately to 80% of the length of the optical fiber 201 between the fixing point 206 and the end 205. Other examples would also allow the length 525 to be at least 50% of the length 203, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90%. By such an extension of the fiber Bragg grating 51 1 along the length 203, the curvature 31 1, 321 can be determined particularly accurately.
  • the positioning device 560 may include an edge filter.
  • the edge filter it may be possible to determine the amplitude of the reflected light 592 particularly fast.
  • a transmission peak of the edge filter may be arranged in the region of an edge of the reflection curve of the fiber Bragg grating 51 1.
  • slight changes in length of the fiber Bragg grating 51 1 can lead to a strong variation in the amplitude passed through the edge filter.
  • Fast sampling frequencies with which the position of the end 205 is determined can be achieved.
  • the positioning device 560 it would be possible for the positioning device 560 to be set up in order to update the signal with a sampling frequency that is at least 500 Hz, preferably at least 1 kHz, particularly preferably at least 1.5 kHz.
  • the positioning device 560 it would be possible for the positioning device 560 to be configured to update the signal at a sampling frequency that is at least a factor of 1.5 greater than the scan frequency at which the actuator 900 terminates the 205 of the FIG Optical fiber 201 moves, preferably at least a factor of 2, more preferably at least by a factor of 3. This can be a very accurate determination of the angle 1 10, under which the laser light 191, 192 emitted. Continuous step-and-shoot techniques are possible.
  • FIG. 6A illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 6A Aspects related to the positioning device 560. In the example of FIG. 6A, the positioning device 560 is implemented by two fiber Bragg gratings 51 1, 512.
  • the fiber Bragg grating 51 1 is located in an optical fiber 501 -1, which is different from the optical fiber 201.
  • the fiber Bragg grating 512 is located in an optical fiber 501 -2, which is also different from the optical fiber 201.
  • the optical fibers 501 -1, 501 -2 are attached to the optical fiber 201 on opposite sides 251, 252 of the optical fiber 201.
  • a multi-core fiber could be used to connect the optical fiber
  • the central axes 502-1, 502-2 of the optical fibers 501-1, 501-2 are parallel to the central axis
  • a curvature 31 1, 321 of the optical fiber 201 causes a corresponding curvature of the optical fiber 501 -1, 501 -2.
  • the curvature 31 1 in the counterclockwise direction causes a compression of the optical fiber 501 -1 and thus a shortening of the fiber Bragg grating 51 1; the curvature 31 1 in the counterclockwise direction also causes an elongation of the optical fiber 501 -2 and thus an extension of the fiber Bragg grating 512.
  • FIG. 6B illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 6B illustrates aspects related to the positioning device 560.
  • the positioning device 560 is implemented by two fiber Bragg gratings 51 1, 512.
  • the example of FIG. 6B is a plan view of the example of FIG. 6A.
  • FIG. 6C illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 6C aspects related to the positioning device 560.
  • the positioning device 560 is implemented by four fiber Bragg gratings (not shown in FIG. 6C).
  • the example of FIG. 6C basically corresponds to the example of FIGs. 6A, 6B.
  • a larger number of fibers 501 -1 - 501 -4 are provided with respective fiber Bragg gratings (not shown in FIG. 6C), e.g. again as multi-core fibers.
  • FIG. 7 illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 7 Aspects Related to Positioning Device 560.
  • the positioning device 560 is implemented by four fiber Bragg gratings 51 1 -514.
  • the fiber Bragg gratings 51 1, 513 are located in the fiber 501 -1.
  • Fiber Bragg gratings 512, 514 are in the fiber and 501 -2.
  • there would also be possible for there to be more than two serially connected fiber Bragg gratings in the respective fibers 501 -1, 501-2, 201 (see FIGURE 8A).
  • the individual fiber Bragg gratings 51 1 -514 can be individually controlled. For this purpose, enough broadband light can be used.
  • the radius of curvature as a function of position is variable along the length of the fiber 201
  • a particularly accurate determination of the position of the end 205 of the optical fiber 201 done. For example, it would be possible to do that based on a Difference of the amplitudes of the light 592 reflected by the serially arranged fiber Bragg gratings 51 1, 513 and 512, 514, respectively, the signal which is indicative of the position 301, 302 of the end 205 of the optical fiber 201 is determined by the positioning device 560 , FIG.
  • FIG. 8B illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 8B aspects related to the positioning device 560.
  • the positioning device 560 is implemented by a PSD 552.
  • the PSD 552 may be implemented isotropically or discretely.
  • the PSD 552 may include multiple pixels, or include, for example, a PIN diode.
  • the assembly 100 includes the lens 451, which is fixedly connected to the movable end 205 of the optical fiber 201.
  • the PSD 552 is configured to measure the laser light 191, 192 exiting the end 205 of the optical fiber 201.
  • the PSD 552 measures the position of the laser light 191, 192 on its sensor surface.
  • a lens 551 is provided, which focuses the light 191, 192 on the sensor surface of the PSD 552.
  • the arrangement 100 furthermore comprises a beam splitter 801 for this purpose.
  • the beam splitter 801 is fixedly connected to the end 205 of the optical fiber 201.
  • the beam splitter 801 is arranged to direct a partial beam path 802 of the light 191, 192 to the PSD 552.
  • the PSD 552 By a corresponding arrangement of the PSD 552 with respect to the movable end 205 can be achieved that the position of the light spot on the sensor surface of the PSD 552 indicative of the position of the movable end 205 of the optical fiber 201 and for the exit angle of the laser light 191, 192 is. Therefore, based on this large measurement, the signal indicative of the position of the movable end 205 and, in particular, indicative of the curvature 31 1, 321 and / or the torsion 371, 372 of the optical fiber 201 in the region between the fixing point 206 can be provided and the movable end 205 is.
  • the signal may be indicative of the exit angle of the laser light 191, 192.
  • FIG. 8C illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 8C aspects related to the positioning device 560.
  • the positioning device 560 is implemented by a PSD 552.
  • FIG. 8C basically corresponds to the example of FIG. 8B.
  • the beam splitter 801 is arranged between the deflection unit 452 and the lens 451.
  • the deflection unit 452 is arranged between the beam splitter 801 and the lens 451.
  • FIG. 9 illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 9 Aspects Concerning the Actuator 900.
  • actuator 900 included a coil assembly 901 that includes conductor turns and is configured to generate a magnetic field in the region of optical fiber 201.
  • the optical fiber 201 is coated with a magnetic material 903, for example by sputtering. It would also be possible to glue or solder a magnet etc.
  • the magnetic material is eg ferromagnetic or paramagnetic or diamagnetic.
  • actuator 900 included a guide along which end 205 is guided one-dimensionally.
  • the actuator 900 according to the example of FIG. 9 is configured to one-dimensionally scan the optical fiber 205.
  • a time-varying current to the coil assembly 901
  • a time-varying magnetic field can be generated in the region of the magnetic material 903.
  • the optical fiber 205 is deflected along the guide 902.
  • the optical fiber 205 can be scanned between the positions 301, 202.
  • the controller it would be possible for the controller to be arranged to drive the actuator 900 to scan the end 205 of the optical fiber 201 between the reversal positions 301, 302 at a scan frequency of at least 500 Hz, optionally at least 700 Hz, more optionally at least 1 , 2 kHz scans. Scanning may mean, in the various examples described herein, that the controller 950 repeatedly drives the actuator 900 to periodically cause movement of the end 205 for multiple repetitions.
  • FIG. 10A illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 10A illustrates aspects related to the actuator 900.
  • the example of FIG. 10A includes the actuator
  • orthogonal coil pairs 901 (only one coil pair 901 is shown in FIG 10A; the further orthogonal coil pair is arranged in a plane perpendicular to the plane of the drawing).
  • a two-dimensional movement of the end 205 of the optical fiber 201 can be achieved.
  • FIG. 10B illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 10B aspects relating to the actuator 900.
  • the actuator 902 on the opposite sides 251, 252 of the optical fiber 201 mounted lever 951, 952.
  • the levers 951, 952 extend perpendicular to the central axis 202 of the optical fiber 201.
  • the levers 951, 952 could be made of plastic, silicon, glass, etc., for example.
  • On the levers 951, 952 is spaced from the central axis 202 each have a magnet
  • FIG. 10C illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • the actuator 900 includes a rotary magnetic field source (not shown in FIG. 10C) configured to generate a magnetic field 961 which is a function of time in a plane defined perpendicular to the central axis 202 of the fiber 201 (drawing plane of FIG. above) rotates.
  • a rotary magnetic field source not shown in FIG. 10C
  • an angle 962 is plotted, which the magnetic field 961 assumes at any desired time.
  • the actuator 900 further comprises two magnets 903.
  • the magnets 903 may be adhered to the optical fiber 201. Sputtering would be possible.
  • the magnets 903 could be formed as thin films.
  • a first magnet 903 is disposed on the side 251 of the fiber 201.
  • a second magnet 903 is disposed on the opposite side 252 of the fiber 201.
  • the two magnets 903 are poled in opposite directions.
  • the magnetization of the first magnet 903 (shown on the left side in FIG. 10C) is oriented out of the plane of the drawing; the magnetization of the second magnet 903 (shown in time in FIG. 10C) is oriented in the plane of the drawing.
  • the magnetic field 961 causes inversely oriented force actions in the plane perpendicular to the central axis 202 (drawing plane of FIG. 10C).
  • a torsion of Fiber 201 can be effected in the region between the fixing point 206 and the movable end 205.
  • the scanning area can be adjusted due to the torsion of the optical fiber 201.
  • FIG. 10C illustrated below.
  • the course of the angle 962 of the rotary magnetic field 961 is shown below as a function of time. From FIG. 10C, it can be seen that the angle 962 is periodically varied between maximum values.
  • the torsion of the fiber 201 follows, for example, the angle 962, so that the angle range 1 10-2 defined by the torsion corresponds to the stroke of the angle 962.
  • a system of a plurality of coils whose coil axes include angles of, for example, 120 ° with each other could be used.
  • By time-delayed driving of the coils thereby the rotating magnetic field can be generated.
  • FIG. FIG. 1 illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • FIG. 1 1 Aspects Related to the Actuator 900.
  • the actuator 902 comprises piezoelectric conductors 913 attached to the different sides 251, 252 of the optical fiber 201. When current flows through the piezoelectric conductors 913, they change their length so that the curvature 31 1, 312 and the movement of the optical fiber 201 between, respectively the positions 301, 302 results.
  • FIG. 12A illustrates aspects relating to the arrangement 100.
  • the arrangement 100 includes the laser 599, the broadband light source 1201 for generating the light 591, having a wavelength tuned to the grating periodicity of the one or more fiber Bragg grids 51 1 -516, and a detector 1202 can detect the light 592 reflected from the one or more fiber Bragg gratings.
  • detector 1202 may include one or more edge filters.
  • the arrangement 100 further includes a multiplexer 1250 configured to couple the laser light 191, 192 of the laser light source 599 and the light 591 of the broadband light source 1201 into the optical fiber 201.
  • the multiplexer 1250 may also direct the light 592 reflected from the one or more fiber Bragg gratings to the detector 1202.
  • the scanning device with the movable end 205 of the optical fiber 201 is arranged at a distance from the light sources 599, 1201.
  • the length of the optical fiber 201 may be at least 0.1 m, optionally at least 0.5 m, further optionally at least 2 m. This allows a flexible positioning of the scanning device 500 relative to the laser light source 599 and / or the broadband light source 1201.
  • the scanning device 500 can be integrated in a very space-saving manner.
  • the transit time of the laser light in the optical fiber 201 can be measured.
  • the reflection of the laser light 191, 192 can be used at the end 205 of the optical fiber 201 in order to measure in the region of the laser light source 599 by means of a corresponding detector, the reflected laser light.
  • the detector 102 for detecting the laser light 191, 192 reflected by the objects 196, 195 in the vicinity of the arrangement 100 could, for example, be arranged next to the scanning device 500 (the detector 102 is not shown in FIG. 12A). In such an example, it would be possible for the detector 102 to output an electrical signal. Therefore, it is not necessary for the signal of the reflected light to be returned via the optical fiber 201.
  • FIG. 12B illustrates aspects relating to the arrangement 100.
  • the laser light 191, 192 reflected by the objects 196, 195 is detected via the optics of the scanning device 500.
  • the reflected light 195, 196 could be coupled into the optical fiber 201 via the lens 400 or via the lens 451 , Then, it is possible for the detector 102 to be located behind the multiplexer 1250.
  • the example of FIG. 12B could be used with fiber Bragg sensors 1201, 1202 according to FIG. 12A combined.
  • the highest intensity of the reflected laser light 195, 196 occurs along the same optical path along which the laser light 191, 192 coupled out primarily from the optical fiber 201 reaches the corresponding object 195, 196. Therefore, a technique according to FIG. 12B have a particularly high sensitivity.
  • the speed of movement of the movable end 205 of the optical fiber 201 is limited. In particular, it can be ensured in such a way that directly reflected laser light 191, 192 can be coupled into the optical fiber 201 before the movable end 205 of the optical fiber 201 has moved.
  • Typical distances between the movable end 205 of the optical fiber 201 and the objects 195, 196 may, for example, be in the range of 100 m to 200 m. Therefore, it may be desirable for the controller 950 to be configured to implement scan frequencies in the range of 500 Hz to 2.5 kHz in the drive of the actuator 900, optionally in the range of 700 Hz to 1.5 kHz.
  • the modes of movement of the region of the optical fiber 201 between the fixing point 206 and the movable end 205 have natural frequencies in the corresponding frequency range. Therefore, it may be possible to allow resonant driving of the optical fiber 201 while at the same time enabling the coupling of the reflected laser light 191, 192 over the same optical path.
  • FIG. 12C illustrates aspects relating to the arrangement 100.
  • the reflected laser light detector 191, 192 is implemented separately from the scanning device 500.
  • Such an arrangement makes it possible to use particularly large converging lenses to implement a detector 102 with high sensitivity.
  • the example of FIG. 12C could be combined with fiber Bragg sensors 1201, 1202 according to FIG. 12A combined.
  • FIG. 13 illustrates aspects relating to the arrangement 100.
  • the scanning device 500 - 1 could be attached to a front of a vehicle and the scanning device 500 - 2 attached to the rear of a vehicle.
  • the optical fiber 201 -1, 201 -2 are connected to the multiplexer 1250. It would also be conceivable to couple the optical fibers 201-1, 201-2 via a fiber separator 1400 (compare FIG.
  • FIG. 15 is a flowchart of a method according to various examples.
  • laser light is injected into a second end of an optical fiber.
  • the opposite first end of the optical fiber is moved. Continuous step-and-shoot techniques can be used.
  • the movable first end of the optical fiber can be moved in such a way that a curvature and / or torsion of the optical fiber in the region of the movable end is achieved. As a result, the angle at which laser light is emitted from the optical fiber can be changed.
  • a LIDAR distance measurement is optionally implemented based on the ambient scanning implemented by the laser light in block 5002. Also, applications such as projecting light or endoscopy could be implemented.
  • FIG. 16 illustrates aspects related to the movement of the movable end 205 of the optical fiber 201.
  • the amplitude of the deflection of the optical fiber 201 is shown for various positions between the fixing point 206 and the movable end 205.
  • the amplitude of deflection of the optical fiber 201 is shown for the first-order eigen-mode (solid line) and the second-order eigen-mode (broken line). From FIG. 16 it can be seen that smaller radii of curvature and thus larger angles 1 10-1 under which the laser light 191, 192 is emitted can be implemented by means of the second-order eigenmode.
  • the second order eigenmode has a higher natural frequency than the first order eigenmode.
  • the material loading of the material of the optical fiber 201 is lower for the second order eigenmode than for the first order eigenmode.
  • a lower material load in connection with the second-order eigenmode could be achieved. Therefore, in some examples, it is possible for the actuator 900 to be configured to resonantly move the optical fiber 201 in the second-order or higher eigen mode.
  • FIG. 17 illustrates aspects relating to the assembly 100.
  • the assembly 100 includes a housing 1700 having a translucent element 1701.
  • the laser light 191, 192 emerging from the movable end 205 of the optical fiber 201 can exit through the light-transmissive element 1701, for example a plastic disk or a glass pane.
  • the translucent element 1701 could have a refractive power to implement a lens (not shown in FIG. 17).
  • the translucent element 1701 could be implemented by the lens 400 (see FIGS. 4A, 4B) in the example of FIG. 17 is the area in which the movable end 205 of the optical fiber 201 moves evacuated. This means that the space 450 between the translucent member 1701 and the fixation 250 is airtight. Thereby, the movement of the movable end 205 can be implemented without air friction. In addition, external interference can be avoided.
  • the housing 1700 could have passive temperature compensation.
  • the housing 1700 could have heat storage, which can reduce large temperature fluctuations.
  • the housing 1700 could have active and / or passive shock absorption.
  • impulses from outside the assembly 100 could be absorbed or reduced in amplitude, so that a negative influence on the movement of the movable end 205 of the optical fiber 201 can be reduced.
  • the laser light source 599 and the detector 102 are also disposed in the housing 1700.
  • the laser light source 599 and / or the detector 102 could be located outside of the housing 1700. In such a case, it would be possible for the housing 100 to have an optical plug contact.
  • FIG. Fig. 18 illustrates aspects relating to two-dimensional scanning of an environment region extending along two orthogonal spatial directions x, y.
  • an environment region 1800 is scanned that has two-dimensional extent.
  • the surrounding area 1800 may be e.g. are obtained by overlaying two one-dimensional scans by a Lissajous pattern.
  • the torsion angle range 1 10-2 is thereby achieved by the torsion of the optical fiber 201 in the region between the fixing point 206 and the movable end 205.
  • the torsion angle range 1 10-2 is greater than the bending angle range 1 10-2, which is achieved by the curvature of the optical fiber 201. It has been observed that particularly good results can be achieved if the torsion angle range 1 10-2 is greater by at least a factor of 2 than the bending angle range 1 10-1, optionally by at least a factor of 3.5, further optionally by at least a factor of 5.
  • the torsion angle 1 could be 10-2> 90 °, optionally> 140 °, further optional> 170 °.
  • a smaller angle range 1 10-1 is due to the curvature of the optical fiber 201 reaches in the area between the fixing point 206 and the movable end 205.
  • the curvature angle range 1 10-1 could be between 10 ° and 60 °.
  • Such an implementation of the surrounding area 1800 is based on the knowledge that due to the torsion of the optical fiber 201, a particularly efficient scanning of large angular ranges 110-2 can be achieved.
  • the direct feedback of reflected laser light 191, 192 can be easily made possible.
  • two-dimensional scanning can be enabled.

Landscapes

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Abstract

An arrangement comprises an optical fibre (201) having a first end (205) and a second end. The arrangement (100) comprises a fastening (250) that fastens the optical fibre (201) to a fastening point (206). Light (191, 192) can be fed into the second end of the optical fibre (201). An actuator is configured to move the first end (205) of the optical fibre (201) relative to the fastening point (206). In some examples, a LIDAR system is configured to carry out a scanned distance measurement of objects in the surroundings of the arrangement, on the basis of the light (191, 192).

Description

LIDAR-SYSTEM MIT BEWEGLICHER LICHTFASER  LIDAR SYSTEM WITH MOVABLE LIGHT FIBER
TECHNISCHES GEBIET Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Anordnung, welche eine Lichtfaser und einen Aktuator umfasst, der eingerichtet ist, um ein erstes Ende der Lichtfaser gegenüber einer Fixierstelle der Lichtfaser zu bewegen. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Anordnung auch ein LIDAR-System, welches eingerichtet ist, um basierend auf Laserlicht eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung durchzuführen. TECHNICAL FIELD Various embodiments relate to an assembly comprising an optical fiber and an actuator configured to move a first end of the optical fiber opposite a fixing location of the optical fiber. In various embodiments, the arrangement also comprises a LIDAR system, which is set up to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the arrangement based on laser light.
HINTERGRUND BACKGROUND
Die Abstandsmessung von Objekten ist in verschiedenen Technologiefeldern erstrebenswert. Zum Beispiel kann es im Zusammenhang mit Anwendungen des autonomen Fahrens erstrebenswert sein, Objekte im Umfeld von Fahrzeugen zu erkennen und insbesondere einen Abstand zu den Objekten zu ermitteln. The distance measurement of objects is desirable in various fields of technology. For example, in the context of autonomous driving applications, it may be desirable to detect objects around vehicles and, in particular, to determine a distance to the objects.
Eine Technik zur Abstandsmessung von Objekten ist die sogenannte LIDAR-Technologie (engl. Light detection and ranging; manchmal auch LADAR). Dabei wird gepulstes Laserlicht von einem Emitter ausgesendet. Die Objekte im Umfeld reflektieren das Laserlicht. Diese Reflexionen können anschließend gemessen werden. Durch Bestimmung der Laufzeit des Laserlichts kann ein Abstand zu den Objekten bestimmt werden. One technique for measuring the distance of objects is the so-called LIDAR technology (light detection and ranging, sometimes also LADAR). In this case, pulsed laser light is emitted by an emitter. The objects in the environment reflect the laser light. These reflections can then be measured. By determining the transit time of the laser light, a distance to the objects can be determined.
Um die Objekte im Umfeld ortsaufgelöst zu erkennen, kann es möglich sein, das Laserlicht zu scannen. Je nach Abstrahlwinkel des Laserlichts können dadurch unterschiedliche Objekte im Umfeld erkannt werden. In order to detect the objects in the environment spatially resolved, it may be possible to scan the laser light. Depending on the beam angle of the laser light different objects in the environment can be detected.
Herkömmliche ortsaufgelöste LIDAR-Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie vergleichsweise teuer, schwer, wartungsintensiv und/oder groß sein können. Typischerweise wird bei LIDAR-Systemen ein Scanspiegel verwendet, der in unterschiedliche Positionen gebracht werden kann. Eine Genauigkeit, mit der die Position des Scanspiegels ermittelt werden kann, begrenzt dabei typischerweise die Genauigkeit der Ortsauflösung der LIDAR- Messung. Außerdem ist der Scanspiegel oftmals groß und die Verstell-Mechanik kann wartungsintensiv und/oder teuer sein. However, conventional spatially resolved LIDAR systems have the disadvantage that they can be comparatively expensive, heavy, maintenance-intensive and / or large. Typically, LIDAR systems use a scanning mirror that can be placed in different positions. An accuracy with which the position of the scanning mirror can be determined thereby typically limits the accuracy of the spatial resolution of the LIDAR measurement. In addition, the scanning mirror is often large and the adjustment mechanism can be maintenance-intensive and / or expensive.
Aus Leach, Jeffrey H., Stephen R. Chinn, and Lew Goldberg. "Monostatic all-fiber scanning LADAR System." Applied optics 54.33 (2015): 9752-9757 sind Techniken bekannt, um Mittels einer einstellbaren Krümmung einer Lichtfaser eine gescannte LIDAR-Messung durchzuführen. Entsprechende Techniken sind auch aus Mokhtar, M. H. H., and R. R. A. Syms. "Tailored fibre waveguides for precise two-axis Lissajous scanning." Optics express 23.16 (2015): 20804-2081 1 bekannt. From Leach, Jeffrey H., Stephen R. Chinn, and Lew Goldberg. "Monostatic all-fiber scanning LADAR system." Applied optics 54.33 (2015): 9752-9757 are techniques known to agents an adjustable curvature of an optical fiber to perform a scanned LIDAR measurement. Corresponding techniques are also from Mokhtar, MHH, and RRA Syms. "Tailored fiber waveguides for precise two-axis Lissajous scanning." Optics express 23.16 (2015): 20804-2081 1 known.
Solche Techniken weisen den Nachteil auf, dass die Krümmung der Lichtfaser vergleichsweise limitiert ist. Außerdem kann es schwierig möglich sein, eine Optik zu implementieren, die eine Strahldivergenz von Laserlicht, das aus dem Ende der Lichtfaser austritt, zu vermeiden. ZUSAMMENFASSUNG Such techniques have the disadvantage that the curvature of the optical fiber is comparatively limited. In addition, it may be difficult to implement optics that avoid beam divergence of laser light exiting the end of the optical fiber. SUMMARY
Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken zur Abstandsmessung von Objekten im Umfeld einer Anordnung. Insbesondere besteht ein Bedarf für solche Techniken, welche zumindest einige der oben genannten Einschränkungen und Nachteile beheben. Therefore, there is a need for improved techniques for measuring the distance of objects around an array. In particular, there is a need for such techniques which overcome at least some of the above limitations and disadvantages.
Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen. This object is solved by the features of the independent claims. The features of the dependent claims define embodiments.
In einem Beispiel umfasst eine Anordnung eine Lichtfaser mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Die Anordnung umfasst auch eine Fixierung, welche die Lichtfaser an einer Fixierstelle zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende fixiert. Die Anordnung umfasst auch einen Anschluss, der eingerichtet ist, um Licht in das zweite Ende der Lichtfaser einzuspeisen. Die Anordnung umfasst auch mindestens einen Aktuator. Der mindestens eine Aktuator ist eingerichtet, um die Lichtfaser im Bereich zwischen der Fixierstelle und dem ersten Ende zu bewegen. Dabei erfolgt die Drehung zwischen einer ersten Torsion und einer zweiten Torsion. Die Anordnung umfasst auch ein LIDAR-System. Das LIDAR-System ist eingerichtet, um basierend auf dem Licht eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung durchzuführen. In einem weiteren Beispiel umfasst eine Anordnung eine Lichtfaser mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Die Anordnung umfasst auch eine Fixierung, welche die Lichtfaser an einer Fixierstelle zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende fixiert. Die Anordnung umfasst auch einen Anschluss, der eingerichtet ist, um Licht in das zweite Ende der Lichtfaser einzuspeisen. Die Anordnung umfasst auch mindestens einen Aktuator, der eingerichtet ist, um die Lichtfaser im Bereich zwischen der Fixierstelle und dem ersten Ende zu bewegen. Die Anordnung umfasst auch eine Linse, die ortsfest mit dem ersten Ende der Lichtfaser verbunden ist. Die Anordnung umfasst auch ein LIDAR-System, welches eingerichtet ist, um basierend auf dem Licht eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung durchzuführen. In one example, an arrangement includes an optical fiber having a first end and a second end. The assembly also includes a fixture which fixes the optical fiber at a location of fixation between the first end and the second end. The arrangement also includes a terminal configured to supply light to the second end of the optical fiber. The arrangement also includes at least one actuator. The at least one actuator is arranged to move the optical fiber in the area between the fixing point and the first end. The rotation takes place between a first twist and a second twist. The arrangement also includes a LIDAR system. The LIDAR system is set up to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the arrangement based on the light. In another example, an arrangement includes an optical fiber having a first end and a second end. The assembly also includes a fixture which fixes the optical fiber at a location of fixation between the first end and the second end. The arrangement also includes a terminal configured to supply light to the second end of the optical fiber. The assembly also includes at least one actuator configured to move the optical fiber in the region between the fixation site and the first end. The assembly also includes a lens fixedly connected to the first end of the optical fiber. The arrangement also includes a LIDAR system which is arranged to based on the light to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the arrangement.
In einem Beispiel umfasst eine Anordnung eine Lichtfaser mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Die Anordnung umfasst auch eine Fixierung, welche die Lichtfaser an einer Fixierstelle zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende fixiert. Die Anordnung umfasst auch einen Anschluss, der eingerichtet ist, um Licht in das zweite Ende der Lichtfaser einzuspeisen. Die Anordnung umfasst auch mindestens einen Aktuator. Der mindestens eine Aktuator ist eingerichtet, um die Lichtfaser im Bereich zwischen der Fixierstelle und dem ersten Ende zu bewegen. Dabei erfolgt die Bewegung zwischen einer ersten Torsion und einer zweiten Torsion. Beispielsweise könnte die Anordnung einen RGB-Projektor - z.B. an einer Datenbrille angebracht - oder ein Endoskop implementieren. In one example, an arrangement includes an optical fiber having a first end and a second end. The assembly also includes a fixture which fixes the optical fiber at a location of fixation between the first end and the second end. The arrangement also includes a terminal configured to supply light to the second end of the optical fiber. The arrangement also includes at least one actuator. The at least one actuator is arranged to move the optical fiber in the area between the fixing point and the first end. The movement takes place between a first torsion and a second torsion. For example, the device could be an RGB projector - e.g. attached to a pair of data glasses - or implement an endoscope.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Verfahren das Einspeisen von Licht in ein zweites Ende einer Lichtfaser. Das Verfahren umfasst weiterhin das Fixieren der Lichtfaser zwischen einem ersten Ende der Lichtfaser und dem zweiten Ende der Lichtfaser, an einer Fixierstelle der Lichtfaser. Das Verfahren umfasst auch das Bewegen der Lichtfaser im Bereich zwischen der Fixierstelle und dem ersten Ende zwischen einer ersten Torsion und einer zweiten Torsion. Das Verfahren umfasst optional auch das Durchführen einer gescannten LIDAR- Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung basierend auf dem Licht oder einer RGB-Projektion oder einer Endoskopie. In another example, a method includes injecting light into a second end of an optical fiber. The method further comprises fixing the optical fiber between a first end of the optical fiber and the second end of the optical fiber, at a fixing point of the optical fiber. The method also includes moving the optical fiber in the region between the fuser and the first end between a first twist and a second twist. Optionally, the method also includes performing a scanned LIDAR distance measurement of objects around the device based on the light or RGB projection or endoscopy.
In einem Beispiel umfasst eine Anordnung eine Lichtfaser mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Die Anordnung umfasst auch eine Fixierung, welche die Lichtfaser an einer Fixierstelle zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende fixiert. Die Anordnung umfasst auch einen Anschluss, der eingerichtet ist, um Licht in das zweite Ende der Lichtfaser einzuspeisen. Die Anordnung umfasst auch einen Aktuator, der eingerichtet ist, um das erste Ende der Lichtfaser gegenüber der Fixierstelle zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu bewegen. Die Anordnung umfasst optional auch ein LIDAR-System, das eingerichtet ist, um basierend auf dem Licht eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung durchzuführen. In one example, an arrangement includes an optical fiber having a first end and a second end. The assembly also includes a fixture which fixes the optical fiber at a location of fixation between the first end and the second end. The arrangement also includes a terminal configured to supply light to the second end of the optical fiber. The assembly also includes an actuator configured to move the first end of the optical fiber opposite the fixation location between a first position and a second position. Optionally, the assembly also includes a LIDAR system configured to perform a scanned distance measurement of objects around the assembly based on the light.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Verfahren das Einspeisen von Licht in ein zweites Ende einer Lichtfaser. Das Verfahren umfasst weiterhin das Fixieren der Lichtfaser zwischen einem ersten Ende der Lichtfaser und dem zweiten Ende der Lichtfaser, an einer Fixierstelle der Lichtfaser. Das Verfahren umfasst auch das Bewegen des ersten Endes der Lichtfaser gegenüber der Fixierstelle zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position. Das Verfahren umfasst optional auch das Durchführen einer gescannten LIDAR- Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung basierend auf dem Licht. In another example, a method includes injecting light into a second end of an optical fiber. The method further comprises fixing the optical fiber between a first end of the optical fiber and the second end of the optical fiber, at a fixing point of the optical fiber. The method also includes moving the first end of the optical fiber opposite the locator between a first position and a second position. The Optionally, the method also includes performing a scanned LIDAR distance measurement of objects in the vicinity of the array based on the light.
Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. The features and features set out above, which are described below, can be used not only in the corresponding combinations explicitly set out, but also in other combinations or isolated, without departing from the scope of the present invention.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1A illustriert schematisch eine Anordnung, die eingerichtet ist, um eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung gemäß verschiedener Ausführungsformen durchzuführen, wobei die Anordnung einen Emitter für Laserlicht, einen Detektor für Laserlicht und ein LIDAR-System aufweist. FIG. 1A schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the arrangement according to various embodiments, the arrangement comprising an emitter for laser light, a detector for laser light and a LIDAR system.
FIG. 1 B illustriert schematisch die Anordnung der FIG. 1A in größerem Detail, wobei die Anordnung eine Scanvorrichtung umfasst, die eingerichtet ist, um das Laserlicht zu scannen. FIG. 2 illustriert schematisch eine Scanvorrichtung mit einer Lichtfaser mit einem beweglichen Ende gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 1B schematically illustrates the arrangement of FIG. 1A in more detail, the arrangement including a scanning device configured to scan the laser light. FIG. FIG. 2 schematically illustrates a scanning device having an optical fiber with a movable end according to various embodiments. FIG.
FIG. 3A illustriert schematisch eine Scanvorrichtung mit einer Lichtfaser mit einem beweglichen Ende gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei FIG. 3A eine Krümmung der Lichtfaser illustriert. FIG. FIG. 3A schematically illustrates a scan device with a light fiber having a movable end according to various embodiments, wherein FIG. 3A illustrates a curvature of the optical fiber.
FIG. 3B illustriert schematisch eine Scanvorrichtung mit einer Lichtfaser mit einem beweglichen Ende gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei FIG. 3B eine Torsion der Lichtfaser illustriert. FIG. FIG. 3B schematically illustrates a scan device with a light fiber having a movable end according to various embodiments, wherein FIG. 3B illustrates a twist of the optical fiber.
FIG. 4A illustriert schematisch eine Scanvorrichtung mit einer Lichtfaser mit einem beweglichen Ende und mit einer Linse gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 4A schematically illustrates a scanning device having an optical fiber having a movable end and a lens according to various embodiments.
FIG. 4B illustriert schematisch die Brennweite der Linse der FIG. 4A gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 4C illustriert schematisch eine Scanvorrichtung mit einer Lichtfaser mit einem beweglichen Ende und mit einer mit dem beweglichen Ende ortsfest verbundenen Linse und einer mit dem beweglichen Ende ortsfest verbundenen Umlenkeinheit gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 4B schematically illustrates the focal length of the lens of FIG. 4A according to various embodiments. FIG. 4C schematically illustrates a scanning device having an optical fiber with a movable end and a lens fixedly connected to the movable end and a deflection unit fixedly connected to the movable end according to various embodiments.
FIG. 5 illustriert schematisch eine Positioniervorrichtung zum Bestimmen einer Position des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei die Positioniervorrichtung einer Faser-Bragg-Gitter umfasst. FIG. 6A illustriert schematisch eine Positioniervorrichtung zum Bestimmen einer Position des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei die Positioniervorrichtung zwei Faser-Bragg-Gitter umfasst. FIG. 5 schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises a fiber Bragg grating. FIG. 6A schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises two fiber Bragg gratings.
FIG. 6B illustriert schematisch eine Positioniervorrichtung zum Bestimmen einer Position des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei die Positioniervorrichtung zwei Faser-Bragg-Gitter umfasst. FIG. 6B schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises two fiber Bragg gratings.
FIG. 6C illustriert schematisch eine Positioniervorrichtung zum Bestimmen einer Position des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei die Positioniervorrichtung vier Faser-Bragg-Gitter umfasst. FIG. 6C schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises four fiber Bragg gratings.
FIG. 7 illustriert schematisch eine Positioniervorrichtung zum Bestimmen einer Position des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei die Positioniervorrichtung vier Faser-Bragg-Gitter umfasst. FIG. 7 schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises four fiber Bragg gratings.
FIG. 8A illustriert schematisch eine Positioniervorrichtung zum Bestimmen einer Position des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei die Positioniervorrichtung vier Faser-Bragg-Gitter umfasst. FIG. 8B illustriert schematisch eine Positioniervorrichtung zum Bestimmen einer Position des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei die Positioniervorrichtung einen Strahlteiler und einen Positions-sensitiven Detektor (PSD) umfasst. FIG. 8C illustriert schematisch eine Positioniervorrichtung zum Bestimmen einer Position des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen, wobei die Positioniervorrichtung einen Strahlteiler und einen PSD umfasst. FIG. 9 illustriert schematisch einen Aktuator zum Bewegen des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 10A illustriert schematisch einen Aktuator zum Bewegen des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 8A schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises four fiber Bragg gratings. FIG. 8B schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, the positioning device comprising a beam splitter and a position sensitive detector (PSD). FIG. 8C schematically illustrates a positioning device for determining a position of the movable end of the optical fiber according to various embodiments, wherein the positioning device comprises a beam splitter and a PSD. FIG. 9 schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments. FIG. 10A schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments.
FIG. 10B illustriert schematisch einen Aktuator zum Bewegen des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 10B schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments.
FIG. 10C illustriert schematisch einen Aktuator zum Bewegen des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 10C schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments.
FIG. 1 1 illustriert schematisch einen Aktuator zum Bewegen des beweglichen Endes der Lichtfaser gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 1 1 schematically illustrates an actuator for moving the movable end of the optical fiber according to various embodiments.
FIG. 12A illustriert schematisch eine Anordnung, die eingerichtet ist, um eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung gemäß verschiedener Ausführungsformen durchzuführen. FIG. 12A schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments.
FIG. 12B illustriert schematisch eine Anordnung, die eingerichtet ist, um eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung gemäß verschiedener Ausführungsformen durchzuführen. FIG. 12C illustriert schematisch eine Anordnung, die eingerichtet ist, um eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung gemäß verschiedener Ausführungsformen durchzuführen. FIG. 12B schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments. FIG. 12C schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments.
FIG. 13 illustriert schematisch eine Anordnung, die eingerichtet ist, um eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung gemäß verschiedener Ausführungsformen durchzuführen. FIG. 13 schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments.
FIG. 14 illustriert schematisch eine Anordnung, die eingerichtet ist, um eine gescannte Abstandsmessung von Objekten im Umfeld der Anordnung gemäß verschiedener Ausführungsformen durchzuführen. FIG. 14 schematically illustrates an arrangement configured to perform a scanned distance measurement of objects in the vicinity of the assembly according to various embodiments.
FIG. 15 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 16 illustriert schematisch eine Krümmungs-Mode erster Ordnung und eine Krümmungs- Mode zweiter Ordnung gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 17 illustriert schematisch eine Anordnung gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 15 is a flowchart of a method according to various embodiments. FIG. 16 schematically illustrates a first-order curvature mode and a second-order curvature mode according to various embodiments. FIG. 17 schematically illustrates an arrangement according to various embodiments.
FIG. 18 illustriert schematisch einen zweidimensionalen Scanbereich der Anordnung der FIG. 17. FIG. 18 schematically illustrates a two-dimensional scan area of the arrangement of FIG. 17th
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. Nachfolgend werden verschiedene Techniken zum Scannen von Licht beschrieben. Die nachfolgenden Techniken können zum Beispiel das zweidimensionale Scannen von Licht oder das eindimensionale Scannen von Licht ermöglichen. Das Scannen kann wiederholtes Aussenden des Lichts unter unterschiedlichen Abstrahlwinkeln bezeichnen. Das Scannen kann das wiederholte Abtasten von unterschiedlichen Punkten in der Umgebung mittels des Lichts bezeichnen. Z.B. kann die Menge der unterschiedlichen Punkte in der Umgebung und/oder die Menge der unterschiedlichen Abstrahlwinkel einen Scanbereich festlegen. In verschiedenen Beispielen ist es möglich, Laserlicht zu scannen. Dabei kann zum Beispiel kohärentes oder inkohärentes Laserlicht verwendet werden. Es wäre möglich, polarisiertes oder unpolarisiertes Laserlicht zu verwenden. Beispielsweise wäre es möglich, dass das Laserlicht gepulst verwendet wird. Zum Beispiel können kurze Laserpulse mit Pulsbreiten im Bereich von Femtosekunden oder Pikosekunden oder Nanosekunden verwendet werden. Das Laserlicht kann eine Wellenlänge im Bereich von 700 - 1800 nm aufweisen. Aus Gründen der Einfachheit wird nachfolgend vornehmlich Bezug genommen auf Laserlicht; die verschiedenen hierin beschriebenen Beispiele können aber auch zum Scannen von Licht aus anderen Lichtquellen, zum Beispiel Breitbandlichtquellen oder RGB-Lichtquellen, angewendet werden. RGB-Lichtquellen bezeichnen hierin im Allgemeinen Lichtquellen im sichtbaren Spektrum, wobei der Farbraum durch Überlagerung mehrerer unterschiedlicher Farben - beispielsweise rot, grün, blau oder cyan, magnta, gelb, schwarz - abgedeckt wird. Hereinafter, the present invention will be described with reference to preferred embodiments with reference to the drawings. In the figures, like reference characters designate the same or similar elements. The figures are schematic representations of various embodiments of the invention. Elements shown in the figures are not necessarily drawn to scale. Rather, the various elements shown in the figures are reproduced in such a way that their function and general purpose will be understood by those skilled in the art. Connections and couplings between functional units and elements illustrated in the figures may also be implemented as an indirect connection or coupling. Functional units can be implemented as hardware, software or a combination of hardware and software. Hereinafter, various techniques for scanning light will be described. For example, the following techniques may enable two-dimensional scanning of light or one-dimensional scanning of light. Scanning may refer to repeated emission of the light at different angles of radiation. The scanning may indicate the repeated scanning of different points in the environment by means of the light. For example, the amount of different points in the environment and / or the amount of different radiation angles may define a scan area. In various examples, it is possible to scan laser light. In this case, for example, coherent or incoherent laser light can be used. It would be possible to use polarized or unpolarized laser light. For example, it would be possible for the laser light to be pulsed. For example, short laser pulses with pulse widths in the range of femtoseconds or picoseconds or nanoseconds can be used. The laser light may have a wavelength in the range of 700-1800 nm. For the sake of simplicity, reference will now be made primarily to laser light; however, the various examples described herein may also be used to scan light from other light sources, for example broadband light sources or RGB light sources. RGB light sources herein generally refer to light sources in the visible spectrum, the color space being covered by superimposing several different colors, such as red, green, blue or cyan, magenta, yellow, black.
In verschiedenen Beispielen wird zum Scannen des Laserlichts ein bewegliches Ende einer Lichtfaser verwendet. Manchmal werden Lichtfasern auch als Lichtwellenleiter oder Glasfasern bezeichnet. Dabei ist es aber nicht erforderlich, dass die Lichtfasern aus Glas hergestellt sind. Die Lichtfasern können zum Beispiel aus Kunststoff, Glas oder einem anderen Material hergestellt sein. Typischerweise weisen die Lichtfasern einen Kern auf, in welchem das eingespeiste Laserlicht propagiert und durch Totalreflektion an den Rändern eingeschlossen ist. In verschiedenen Beispielen können sogenannte Einmoden-Lichtfasern (engl. Single mode fibers) oder Mehrmoden-Lichtfasern (engl, multimode fibers) verwendet werden. Die verschiedenen hierin beschriebenen Lichtfasern können zum Beispiel einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Es wäre zum Beispiel möglich, dass die verschiedenen hierin beschriebenen Lichtfasern einen Durchmesser aufweisen, der nicht kleiner als 50 μηη ist, optional nicht <150 μηη ist, weiter optional nicht <500 μηη ist, weiter optional nicht <1 mm ist. Zum Beispiel können die verschiedenen hierin beschriebenen Lichtfasern verbiegbar bzw. krümmbar ausgestaltet sein. Dazu kann das Material der hierin beschriebenen Lichtfasern eine gewisse Elastizität aufweisen. Beispielsweise könnte das bewegliche Ende der Faser in einer Dimension oder in zwei Dimensionen bewegt werden. Beispielsweise wäre es möglich, dass das bewegliche Ende der Faser gegenüber einer Fixierstelle der Lichtfaser verkippt wird; dies resultiert in einer Krümmung der Lichtfaser. Alternativ oder zusätzlich wäre es möglich, dass das bewegliche Ende der Faser entlang der Faserachse verdreht wird (Torsion). Durch das Bewegen des beweglichen Endes der Lichtfaser kann erreicht werden, dass das in die Lichtfaser eingespeiste Laserlicht unter verschiedenen Winkeln abgestrahlt wird. Dadurch kann ein Umfeld mit dem Laserlicht gescannt werden. Je nach Stärke der Bewegung des beweglichen Endes können unterschiedlich große Scanbereiche implementiert werden. In various examples, a movable end of an optical fiber is used to scan the laser light. Sometimes, optical fibers are also referred to as optical fibers or glass fibers. However, it is not necessary that the optical fibers are made of glass. The optical fibers may be made of plastic, glass or other material, for example. Typically, the optical fibers have a core in which the injected laser light is propagated and enclosed by total reflection at the edges. In various examples, so-called single mode fibers or multimode fibers may be used. The various optical fibers described herein may, for example, have a circular cross-section. For example, it would be possible for the various optical fibers described herein to have a diameter not smaller than 50μηη, optionally not <150μηη, further optional not <500μηη, further optional not <1mm. For example, the various optical fibers described herein may be made bendable. For this, the material of the optical fibers described herein may have some elasticity. For example, the movable end of the fiber could be moved in one dimension or in two dimensions. For example, it would be possible for the movable end of the fiber to be tilted with respect to a fixing point of the optical fiber; this results in a curvature of the optical fiber. Alternatively or additionally, it is possible that the movable end of the fiber is twisted along the fiber axis (torsion). By moving the movable end of the optical fiber can be achieved that the fed into the optical fiber laser light is emitted at different angles. This can be a Environment with the laser light to be scanned. Depending on the amount of movement of the movable end, scan areas of different sizes can be implemented.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen ist es jeweils möglich, eine Torsion des beweglichen Endes der Lichtfaser alternativ oder zusätzlich zu einer Krümmung des beweglichen Endes der Lichtfaser zu implementieren. In each of the various examples described herein, it is possible to implement a twist of the movable end of the optical fiber, alternatively or in addition to a curvature of the movable end of the optical fiber.
Im Allgemeinen können solche Techniken zum Scannen von Licht in unterschiedlichsten Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Beispiele umfassen Endoskope und RGB- Projektoren und Drucker. In verschiedenen Beispielen können LIDAR-Techniken angewendet werden. Die LIDAR-Techniken können dazu genutzt werden, um eine ortsaufgelöste Abstandsmessung von Objekten im Umfeld durchzuführen. Zum Beispiel kann die LIDAR- Technik Laufzeitmessungen des Laserlichts zwischen dem beweglichen Ende der Faser, dem Objekt und einem Detektor umfassen. In general, such techniques can be used to scan light in a wide variety of applications. Examples include endoscopes and RGB projectors and printers. In various examples, LIDAR techniques can be used. The LIDAR techniques can be used to perform a spatially resolved distance measurement of objects in the environment. For example, the LIDAR technique may include transit time measurements of the laser light between the moveable end of the fiber, the object, and a detector.
Obwohl verschiedene Beispiele in Bezug auf LIDAR-Techniken beschrieben werden, ist die vorliegende Anmeldung nicht auf LIDAR-Techniken beschränkt. Zum Beispiel können die hierin beschriebenen Aspekte in Bezug auf das Scannen des Laserlichts mittels des beweglichen Endes der Lichtfaser auch für andere Anwendungen eingesetzt werden. Beispiele umfassen zum Beispiel das das Projizieren von Bilddaten in einem Projektor - dabei könnte z.B. eine RGB-Lichtquelle verwendet werden. Although various examples are described in terms of LIDAR techniques, the present application is not limited to LIDAR techniques. For example, the aspects described herein with respect to the scanning of the laser light by means of the movable end of the optical fiber can also be used for other applications. Examples include, for example, projecting image data in a projector - e.g. an RGB light source can be used.
Verschiedenen Beispielen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es erstrebenswert sein kann, das Scannen des Laserlichts mit einer hohen Genauigkeit bezüglich des Abstrahlwinkels durchzuführen. Zum Beispiel kann im Zusammenhang mit LIDAR-Techniken eine Ortsauflösung der Abstandsmessung durch eine Ungenauigkeit des Abstrahlwinkels begrenzt sein. Typischerweise wird eine höhere (niedrigere) Ortsauflösung erreicht, je genauer (weniger genau) der Abstrahlwinkel des Laserlichts bestimmt werden kann. Dabei ist es in verschiedenen Beispielen nicht erforderlich, dass bestimmte Abstrahlwinkel bzw. Positionen des beweglichen Endes der Faser in verschiedenen Scanpositionen reproduzierbar umgesetzt werden. Eine Unterbrechung des Scanvorgangs an bestimmten Positionen des beweglichen Endes der Faser ist nicht erforderlich: es kann eine continuous step-and-shoot Technik umgesetzt werden, anstatt einer step-and-shoot Technik. Durch eine genaue Messung der Position des beweglichen Endes der Faser kann vielmehr an beliebigen Abstrahlwinkeln eine LIDAR-Messung umgesetzt werden und durch die entsprechende Information über den Abstrahlwinkel z.B. auf ein fest vorgegebenes Winkelraster interpoliert werden. Various examples are based on the finding that it may be desirable to carry out the scanning of the laser light with a high accuracy with respect to the emission angle. For example, in the context of LIDAR techniques, spatial resolution of the distance measurement may be limited by inaccuracy of the emission angle. Typically, a higher (lower) spatial resolution is achieved the more accurate (less accurate) the radiation angle of the laser light can be determined. In this case, it is not necessary in various examples for certain emission angles or positions of the movable end of the fiber to be reproducibly converted in different scan positions. It is not necessary to interrupt the scanning process at certain positions of the movable end of the fiber: a continuous step-and-shoot technique may be used instead of a step-and-shoot technique. By an accurate measurement of the position of the movable end of the fiber, a LIDAR measurement can instead be implemented at any radiation angles and by the corresponding Information about the beam angle, for example, be interpolated to a fixed angle grid.
Verschiedene Beispiele betreffen eine Positioniervorrichtung, die eingerichtet ist, um ein Signal auszugeben, das indikativ für den Abstrahlwinkel ist. Dies bedeutet, dass die Positioniervorrichtung eingerichtet sein könnte, um ein Signal auszugeben, das indikativ für die Position des beweglichen Endes der Lichtfaser ist. Zum Beispiel wäre es möglich, dass Anwendungen, die auf das Scannen des Laserlichts zurückgreifen, das Signal der Positioniervorrichtung verwenden, um eine höhere Genauigkeit zu erzielen. Durch die Positioniervorrichtung ist es entbehrlich, bestimmte Positionen des Endes der Faser wiederholt umzusetzen: es kann vielmehr die tatsächliche Position des beweglichen Endes der Faser bzw. der tatsächliche Abstrahlwinkel gemessen werden. Dies reduziert die Komplexität der Ansteuerung des Aktuators zum Positionieren des beweglichen Endes der Faser: Der Aktuator kann z.B. eingerichtet sein, um das bewegliche Ende zwischen zwei Extremstellungen kontinuierlich hin- und herzubewegen - etwa im Gegensatz zu sogenannten Step-and-Shoot Ansätzen, wo der Scanprozess für die Messung in einer Zwischenposition unterbrochen wird. Der Aktuator muss nicht eingerichtet sein, um bestimmte Positionen zwischen den Extremstellungen aufgelöst umzusetzen. Der Aktuator kann z.B. eingerichtet sein, um das bewegliche Ende der Faser zwischen zwei Extremstellungen mit im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit hin- und her zu bewegen. Insbesondere kann der Aktuator eingerichtet sein, dass beim Bewegen der beweglichen Faser zwischen zwei Extremstellungen keine Abnahme der Geschwindigkeit auf Null an Zwischenpositionen stattfindet. Various examples relate to a positioning device arranged to output a signal indicative of the angle of radiation. This means that the positioning device could be arranged to output a signal indicative of the position of the movable end of the optical fiber. For example, it would be possible for applications that rely on scanning the laser light to use the signal from the positioning device to achieve greater accuracy. By the positioning device, it is unnecessary to repeatedly implement certain positions of the end of the fiber: rather, the actual position of the movable end of the fiber or the actual radiation angle can be measured. This reduces the complexity of driving the actuator to position the movable end of the fiber: the actuator may e.g. be arranged to continuously reciprocate the movable end between two extreme positions - for example, in contrast to so-called step-and-shoot approaches, where the scanning process is interrupted for the measurement in an intermediate position. The actuator need not be set up to implement certain positions between the extreme positions. The actuator may e.g. be arranged to reciprocate the movable end of the fiber between two extreme positions at a substantially constant speed. In particular, the actuator may be configured such that when moving the movable fiber between two extreme positions there is no decrease in the speed to zero at intermediate positions.
In manchen Beispielen kann die Positioniervorrichtung eingerichtet sein, um eine optische Messung durchzuführen. Beispielsweise könnte die Positioniervorrichtung eingerichtet sein, um die Krümmung und/oder die Torsion der Lichtfaser optisch zu messen. Alternativ oder zusätzlich könnte die Positioniervorrichtung eingerichtet sein, um den Abstrahlwinkel des Laserlichts optisch zu messen, beispielsweise basierend auf dem Laserlicht selbst. Eine solche optische Messung der Position kann insbesondere besonders genau sein. Außerdem können hohe Abtastfrequenzen möglich sein. Dies fördert continuous step-and-shoot Scantechniken. In some examples, the positioning device may be configured to perform an optical measurement. For example, the positioning device could be configured to optically measure the curvature and / or torsion of the optical fiber. Alternatively or additionally, the positioning device could be designed to optically measure the emission angle of the laser light, for example based on the laser light itself. Such an optical measurement of the position can be particularly particularly accurate. In addition, high sampling frequencies may be possible. This promotes continuous step-and-shoot scanning techniques.
In manchen Beispielen kann die Positioniervorrichtung eingerichtet sein, um die Position des beweglichen Endes der Lichtfaser durch eine Zustandsmessung des aus der Lichtfaser austretenden Lichts zu bestimmen. Im Gegensatz zu anderen indirekten Techniken - die zum Beispiel eine Zustandsmessung des Aktuators berücksichtigen - kann derart eine besonders genaue Bestimmung des Winkels, unter welchem das Laserlicht ausgesendet wird, erfolgen. Außerdem kann eine besonders schnelle Bestimmung des Winkels, unter welchem das Laserlicht ausgesendet wird, erfolgen. Die Abtastfrequenz, mit der die Positioniervorrichtung das Signal ausgibt, kann besonders hoch sein. In manchen Beispielen kann die Positioniervorrichtung eingerichtet sein, um die Position des beweglichen Endes der Lichtfaser durch eine Zustandsmessung der Lichtfaser selbst zu bestimmen. Im Gegensatz zu anderen indirekten Techniken - die zum Beispiel eine Zustandsmessung des Aktuators berücksichtigen - kann derart eine besonders genaue Bestimmung des Winkels, unter welchem das Laserlicht ausgesendet wird, erfolgen. Außerdem kann eine besonders schnelle Bestimmung des Winkels, unter welchem das Laserlicht ausgesendet wird, erfolgen. Die Abtastfrequenz, mit der die Positioniervorrichtung das Signal ausgibt, kann besonders hoch sein. In some examples, the positioning device may be configured to determine the position of the movable end of the optical fiber by a state measurement of the light exiting the optical fiber. In contrast to other indirect techniques - which take into account, for example, a state measurement of the actuator - such a particularly accurate determination of the angle at which the laser light is emitted to take place. In addition, a particularly rapid determination of the angle at which the laser light is emitted, take place. The sampling frequency at which the positioning device outputs the signal can be particularly high. In some examples, the positioning device may be configured to determine the position of the movable end of the optical fiber by a state measurement of the optical fiber itself. In contrast to other indirect techniques - which take into account, for example, a state measurement of the actuator - such a particularly accurate determination of the angle at which the laser light is emitted to take place. In addition, a particularly rapid determination of the angle at which the laser light is emitted, take place. The sampling frequency at which the positioning device outputs the signal can be particularly high.
In verschiedenen Beispielen umfasst die Positioniervorrichtung ein PSD. Der PSD kann z.B. basierend auf dem lateralen photoelektrischen Effekt betrieben werden. Dazu kann beispielsweise eine PIN-Diode verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich könnte auch ein diskreter PSD verwendet werden. Dieser könnte beispielsweise mehrere diskrete Bildpunkte umfassen, beispielsweise in Form eines CCD-Sensors oder eines CMOS-Sensors. Mittels des PSD kann es möglich sein, den aktuellen Winkel unter welchem das Laserlicht abgestrahlt wird, zu bestimmen. In manchen Beispielen kann ein lichtdurchlässiges PSD (engl, translucent PSD) verwendet werden, um eine Beschädigung zu vermeiden. In various examples, the positioning device comprises a PSD. The PSD may e.g. operated based on the lateral photoelectric effect. For this purpose, for example, a PIN diode can be used. Alternatively or additionally, a discrete PSD could also be used. This could for example comprise a plurality of discrete pixels, for example in the form of a CCD sensor or a CMOS sensor. By means of the PSD it may be possible to determine the current angle at which the laser light is emitted. In some examples, a translucent PSD (PSD) may be used to prevent damage.
In verschiedenen Beispielen umfasst die Positioniervorrichtung mindestens ein Faser-Bragg- Gitter. Das Faser-Bragg-Gitter kann eine periodischen Modulation des Brechungsindex eines Kerns einer Lichtfaser entsprechen. Das Faser-Bragg-gitter kann eine Länge im Bereich von 100 μηι - 1 mm aufweisen. Eine Periodizität des Faser-Bragg-Gitters kann im Bereich der Wellenlänge von Licht liegen. Wenn Licht auf das Faser-Bragg-Gitter auftritt, dessen Wellenlänge die Bragg-Beziehung erfüllt, dann kann ein signifikanter Anteil des einfallenden Lichts reflektiert werden. Indem die Amplitude des reflektierten Lichts gemessen wird, kann auf eine Längenänderung der Lichtfaser im Bereich des Faser-Bragg-Gitters zurückgeschlossen werden. Beispielsweise kann die Längenänderung der Lichtfaser im Bereich des Faser-Bragg-Gitters durch eine Krümmung der Lichtfaser aufgrund der Bewegung des freien Endes der Lichtfaser hervorgerufen werden. Zur Auswertung des reflektierten Lichts kann zum Beispiel ein Spektrometer verwendet werden. Es wäre aber auch möglich, dass zur Auswertung des reflektierten Lichts ein Kantenfilter verwendet wird, der einen Bandpass im Bereich einer Flanke der Filterkurve des Faser-Bragg-Gitters aufweist. Derart können unterschiedliche Intensitäten hinter dem Kantenfilter indikativ für eine Änderung der Reflexion am Faser-Bragg-Gitter sein. Entsprechende Techniken sind in DE 10 2009 014 478 B4 offenbart, wobei der entsprechende Offenbarungsgehalt hierin durch Querverweis übernommen wird. Der Aktuator kann z.B. eingerichtet sein, um einen resonanten Antrieb zu implementieren. Dies bedeutet, dass der Aktuator eingerichtet sein kann, um die Masse des Endes der Lichtfaser und weiterer Elemente in diesem Bereich - wie beispielsweise weiterer Lichtfasern und/oder Linsen, etc. - resonant anzuregen. Dabei kann grundsätzlich eine Eigenmode erster Ordnung und/oder eine oder mehrere Eigenmoden höherer Ordnung resonant angeregt werden: Dies betrifft die Krümmung und/oder die Torsion der Lichtfaser. Es wäre aber auch möglich, dass der Aktuator einen nicht-resonanten Antrieb implementiert. In various examples, the positioning device comprises at least one fiber Bragg grating. The fiber Bragg grating may correspond to a periodic modulation of the refractive index of a core of an optical fiber. The fiber Bragg grating may have a length in the range of 100 μηι - 1 mm. A periodicity of the fiber Bragg grating may be in the range of the wavelength of light. When light is incident on the fiber Bragg grating whose wavelength satisfies the Bragg relationship, then a significant portion of the incident light may be reflected. By measuring the amplitude of the reflected light, a change in length of the optical fiber in the region of the fiber Bragg grating can be deduced. For example, the change in length of the optical fiber in the region of the fiber Bragg grating may be caused by a curvature of the optical fiber due to the movement of the free end of the optical fiber. For the evaluation of the reflected light, for example, a spectrometer can be used. However, it would also be possible for the evaluation of the reflected light to use an edge filter which has a bandpass in the region of an edge of the filter curve of the fiber Bragg grating. Thus, different intensities behind the edge filter can be indicative of a change in reflection be on the fiber Bragg grating. Corresponding techniques are disclosed in DE 10 2009 014 478 B4, the relevant disclosure content being incorporated herein by reference. For example, the actuator may be configured to implement a resonant drive. This means that the actuator can be set up to resonantly excite the mass of the end of the optical fiber and other elements in this area, such as further optical fibers and / or lenses, etc. In principle, an eigenmode of first order and / or one or more eigenmodes of higher order can be resonantly excited: This applies to the curvature and / or the torsion of the optical fiber. It would also be possible for the actuator to implement a non-resonant drive.
Mittels der hierin beschriebenen Techniken können verschiedene Effekte erzielt werden. Zum Beispiel kann es möglich sein, eine Anordnung zu implementieren, die das Scannen von Laserlicht besonders einfach, robust und mit kleinem Bauraum implementiert. Insbesondere im Vergleich zu Referenzimplementierungen, die einen Scanspiegel verwenden, kann die Bewegung des freien Endes der Lichtfaser mit einfachen Bauteilen und besonders hoch integriert umgesetzt werden. Außerdem kann eine Abnutzung einer entsprechenden Anordnung im Verlauf des Betriebs weniger stark sein, wie für Scanspiegel. Various effects can be achieved by the techniques described herein. For example, it may be possible to implement an arrangement that implements the scanning of laser light in a particularly simple, robust and with a small installation space. In particular, compared to reference implementations that use a scanning mirror, the movement of the free end of the optical fiber can be implemented with simple components and very highly integrated. In addition, a wear of a corresponding arrangement in the course of operation may be less strong, as for scanning mirror.
Durch die Verwendung einer Positioniervorrichtung - insbesondere mit einem PSD und/oder einem Faser-Bragg-Gitter - kann eine besonders genaue Positionierung des beweglichen Endes der Lichtfaser durchgeführt werden. Dadurch kann es wiederum möglich sein, eine hohe Ortsauflösung für Anwendungen wie beispielsweise die LIDAR-Technik, die auf das Scannen des Laserlichts über das Umfeld zurückgreifen, zu gewährleisten. Die hohe Ortsauflösung kann auch für continuous step-and-shoot Ansätze erreicht werden. By using a positioning device - in particular with a PSD and / or a fiber Bragg grating - a particularly accurate positioning of the movable end of the optical fiber can be performed. This may in turn make it possible to ensure a high spatial resolution for applications such as the LIDAR technique, which rely on scanning the laser light over the environment. The high spatial resolution can also be achieved for continuous step-and-shoot approaches.
FIG. 1 A illustriert Aspekte in Bezug auf eine gescannte Abstandsmessung von Objekten 195, 196. Insbesondere illustriert FIG. 1A Aspekte in Bezug auf eine Abstandsmessung auf Grundlage der LIDAR-Technik. FIG. 1A illustrates aspects relating to a scanned distance measurement of objects 195, 196. In particular, FIG. 1A Aspects related to a distance measurement based on the LIDAR technique.
In FIG. 1A ist eine Anordnung 100 dargestellt, die einen Emitter 101 für Laserlicht 191 , 192 umfasst. Der Emitter 101 könnte z.B. eine Laserlichtquelle sein und / oder ein Ende einer Lichtfaser, die Laserlicht aussendet. Dabei könnte beispielsweise das Laserlicht über einen Anschluss bzw. einen optischen Koppler in das weitere Ende der Lichtfaser eingespeist werden. Das Laserlicht wird beispielsweise gepulst ausgesendet (Primärstrahlung). Die Laufzeit eines Laserlicht-Pulses zwischen dem Emitter 101 , einem Objekt 195, 196 und einem Detektor 102 kann dazu verwendet werden, um einen Abstand zwischen der Anordnung 100 und den Objekten 195, 196 zu bestimmen. Als Detektor 102 kann zum Beispiel eine Fotodiode eingesetzt werden, die mit einem Wellenlängen-Filter gekoppelt ist, der selektiv Licht mit den Wellenlängen des Laserlichts 191 , 192 passieren lässt. Dadurch kann das von den Objekten 195, 196 reflektierte Laserlicht 191 , 192 (Sekundärstrahlung) detektiert werden. Grundsätzlich ist es möglich, dass der Emitter 101 und der Detektor 102 als separate Bauteile implementiert sind; es wäre aber auch möglich, dass das reflektierte Laserlicht 191 , 192 über dieselbe Optik detektiert wird, die auch den Emitter 101 implementiert wird. Der Detektor 102 kann z.B. eine Avalanche-Photodiode umfassen. Der Detektor 102 kann z.B. mittels Photon-Korrelation betrieben werden. Der Detektor 102 kann z.B. eingerichtet sein, um einzelne Photonen zu detektieren. In FIG. 1A, an arrangement 100 is shown that includes an emitter 101 for laser light 191, 192. For example, the emitter 101 could be a laser light source and / or an end of an optical fiber that emits laser light. In this case, for example, the laser light could be fed via a connection or an optical coupler into the further end of the optical fiber. The laser light is emitted, for example pulsed (primary radiation). The transit time of a laser light pulse between the emitter 101, an object 195, 196 and a Detector 102 may be used to determine a distance between array 100 and objects 195, 196. For example, a photodiode coupled to a wavelength filter that selectively passes light at the wavelengths of the laser light 191, 192 may be used as the detector 102. As a result, the laser light 191, 192 (secondary radiation) reflected by the objects 195, 196 can be detected. In principle, it is possible that the emitter 101 and the detector 102 are implemented as separate components; However, it would also be possible for the reflected laser light 191, 192 to be detected via the same optics that the emitter 101 is also implemented. The detector 102 may include, for example, an avalanche photodiode. The detector 102 can be operated, for example, by means of photon correlation. For example, the detector 102 may be configured to detect individual photons.
Ein LIDAR-System 103 ist vorgesehen, dass mit dem Emitter 101 und dem Detektor 102 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann das LIDAR-System eingerichtet sein, um eine Zeitsynchronisation zwischen dem Emitter 101 und dem Detektor 102 zu erzielen. Das LIDAR- System 103 kann eingerichtet sein, um die Abstandsmessung der Objekte 195, 196 basierend auf Messsignalen, die von dem Detektor 102 erhalten werden, durchzuführen. Zum Beispiel kann das LIDAR-System 103 eingerichtet sein, um ein Signal auszugeben, welches indikativ für den Abstand und/oder die Positionierung der Objekte 195, 196 in Bezug auf die Anordnung 100 ist. In manchen Beispielen kann das LIDAR-System 103 auch ein Signal ausgeben, welches indikativ für eine Geschwindigkeit der Objekte 195, 196 und/oder ein Material der Objekte 195, 196 ist. Um zwischen den Objekten 195, 196 unterscheiden zu können - das heißt, um eine Ortsauflösung bereitstellen zu können - ist der Emitter 101 eingerichtet, um das Laserlicht 191 , 192 unter verschiedenen Winkeln 1 10 abzustrahlen. Je nach eingestelltem Winkel 1 10 wird dadurch das Laserlicht 191 , 192 entweder von vom Objekt 196 oder von dem Objekt 195 reflektiert. Indem das LIDAR-System 103 Information über den jeweiligen Winkel 1 10 erhält, kann die Ortsauflösung bereitgestellt werden. In FIG. 1 ist der Scanbereich, innerhalb dessen die Winkel 1 10 variiert werden können, mit einer gepunkteten Linie illustriert. A LIDAR system 103 is provided that is coupled to the emitter 101 and the detector 102. For example, the LIDAR system may be configured to achieve time synchronization between the emitter 101 and the detector 102. The LIDAR system 103 may be configured to perform the distance measurement of the objects 195, 196 based on measurement signals obtained from the detector 102. For example, the LIDAR system 103 may be configured to output a signal indicative of the distance and / or positioning of the objects 195, 196 with respect to the assembly 100. In some examples, LIDAR system 103 may also output a signal indicative of a velocity of objects 195, 196 and / or a material of objects 195, 196. In order to distinguish between the objects 195, 196 - that is, in order to provide a spatial resolution - the emitter 101 is arranged to emit the laser light 191, 192 at different angles. Depending on the set angle 110, the laser light 191, 192 is thereby reflected either by the object 196 or by the object 195. By the LIDAR system 103 receives information about the respective angle 1 10, the spatial resolution can be provided. In FIG. 1, the scan area within which the angles 10 1 can be varied is illustrated by a dotted line.
FIG. 1 B illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. FIG. 1 B illustriert die Anordnung 100 in größerem Detail als die FIG. 1A. FIG. 1B illustrates aspects relating to the arrangement 100. FIG. 1B illustrates the arrangement 100 in greater detail than FIG. 1A.
In dem Beispiel der FIG. 1 B ist der Emitter 101 durch eine Laserlichtquelle 599 und eine Scanvorrichtung 500 implementiert. Z.B. könnte die Laserlichtquelle 599 ein Faserlaser oder eine Laserdiode sein. Die Anordnung 100 umfasst auch einen Aktuator 900, der eingerichtet ist, um die Scanvorrichtung 500 zu betätigen. Die Scanvorrichtung 500 ist eingerichtet, um das Laserlicht 191 , 192, welches von der Laserlichtquelle 599 ausgesendet wird, abzulenken, so dass dieses unter verschiedenen Winkeln 1 10 abgestrahlt wird. Die Scanvorrichtung 500 kann ein eindimensionales Scannen oder ein zweidimensionales Scannen der Umgebung ermöglichen. In the example of FIG. 1B, the emitter 101 is implemented by a laser light source 599 and a scanning device 500. For example, the laser light source 599 could be a fiber laser or to be a laser diode. The assembly 100 also includes an actuator 900 configured to operate the scanning device 500. The scanning device 500 is configured to deflect the laser light 191, 192, which is emitted by the laser light source 599, so that it is emitted at different angles 110. The scanning device 500 may enable one-dimensional scanning or two-dimensional scanning of the environment.
Der Aktuator 900 ist typischerweise elektrisch betreibbar. Der Aktuator 900 könnte magnetische Komponenten und/oder piezoelektrische Komponenten umfassen. Beispielsweise könnte der Aktuator eine Rotationsmagnetfeldquelle umfassen, die eingerichtet ist, um ein als Funktion der Zeit rotierendes magnetisches Feld zu erzeugen. The actuator 900 is typically electrically operable. The actuator 900 could include magnetic components and / or piezoelectric components. For example, the actuator could include a rotational magnetic field source configured to generate a magnetic field rotating as a function of time.
Zur Ansteuerung des Aktuators 900 ist eine Steuerung 950 - beispielsweise eine elektrische Schaltung, ein Mikrokontroller, ein FPGA, ein ASIC, und/oder ein Prozessor, etc. - vorgesehen, die eingerichtet ist, um Steuersignale an den Aktuator 900 zu senden. Die Steuerung 950 ist insbesondere eingerichtet, um den Aktuator 900 derart anzusteuern, so dass dieser Scanvorrichtung zum Abscannen der eines bestimmten Winkelbereichs 1 10 betätigt. Dabei kann die Steuerung eine bestimmte Scanfrequenz implementieren. Beispielsweise könnten unterschiedliche Raumrichtungen mit unterschiedlichen Scanfrequenzen gescannt werden. Typische Scanfrequenzen können im Bereich von 0,5 kHz - 2,5 Hz, optional im Bereich von 0,7 kHz - 1 ,5 kHz liegen. Das Abscannen kann kontinuierlich in einer continuous step-and- shoot Technik erfolgen. For controlling the actuator 900, a controller 950-for example an electrical circuit, a microcontroller, an FPGA, an ASIC, and / or a processor, etc.-is provided, which is configured to send control signals to the actuator 900. The controller 950 is in particular designed to control the actuator 900 in such a way that this scanning device operates to scan a specific angle range 110. The controller can implement a specific scan frequency. For example, different spatial directions with different scanning frequencies could be scanned. Typical scanning frequencies can be in the range of 0.5 kHz - 2.5 Hz, optionally in the range of 0.7 kHz - 1.5 kHz. The scanning can be carried out continuously in a continuous step-and-shoot technique.
Außerdem ist in FIG. 1 B eine Positioniervorrichtung 560 vorgesehen. Die Positioniervorrichtung 560 ist eingerichtet, um ein Signal auszugeben, das indikativ für den Abstrahlwinkel ist, mit welchem das Laserlicht 191 , 192 abgestrahlt wird. Dazu wäre es zum Beispiel möglich, dass die Positioniervorrichtung 560 eine Zustandsmessung des Aktuators 900 und/oder der Scanvorrichtung 500 vornimmt. Die Positioniervorrichtung 560 könnte beispielsweise auch direkt das abgestrahlte Laserlicht 191 , 192 messen. Die Positioniervorrichtung 560 könnte in einer einfachen Implementierung auch Steuersignale von der Steuerung 950 empfangen und basierend auf den Steuersignalen das Signal bestimmen. Es sind auch Kombinationen der oben genannten Techniken möglich. In addition, in FIG. 1B, a positioning device 560 is provided. The positioning device 560 is configured to output a signal indicative of the emission angle with which the laser light 191, 192 is emitted. For this purpose, it would be possible, for example, for the positioning device 560 to perform a state measurement of the actuator 900 and / or the scanning device 500. For example, the positioning device 560 could also directly measure the emitted laser light 191, 192. The positioning device 560, in a simple implementation, could also receive control signals from the controller 950 and determine the signal based on the control signals. Combinations of the above techniques are also possible.
Das LIDAR-System 103 kann zur gescannten Abstandsmessung der Objekte das Signal, welches von der Positioniervorrichtung 560 bereitgestellt wird, verwenden. Das LIDAR-System 103 ist auch mit dem Detektor 102 gekoppelt. Basierend auf dem Signal der Positioniervorrichtung 560 und basierend auf dem von dem Detektor 102 detektierten Laserlicht 191 , 192 kann das LIDAR-System 103 dann die Abstandsmessung der Objekte 195, 196 im Umfeld der Anordnung 100 vornehmen. Das LIDAR-System 103 kann beispielsweise basierend auf dem Signal der Positioniervorrichtung 560 die Ortsauflösung der Abstandsmessung implementieren. The LIDAR system 103 may use the signal provided by the positioning device 560 for scanned distance measurement of the objects. The LIDAR system 103 is also coupled to the detector 102. Based on the signal of the positioning device 560 and based on that detected by the detector 102 Laser light 191, 192, the LIDAR system 103 then make the distance measurement of the objects 195, 196 in the vicinity of the arrangement 100. For example, the LIDAR system 103 may implement the spatial resolution of the distance measurement based on the signal from the positioning device 560.
In einem Beispiel wäre es auch möglich, dass die Positioniervorrichtung 560 mit der Steuerung 950 des Aktuators 900 verbunden ist (in FIG. 1 B nicht dargestellt). Dann könnte eine Regelschleife implementiert werden, wobei die Scanvorrichtung 500 basierend auf dem Signal der Positioniervorrichtung 560 geregelt wird. Die Regelschleife könnte analog und/oder digital implementiert werden. Dies bedeutet, dass die Steuerung 950 den Aktuator 900 basierend auf dem Signal der Positioniervorrichtung 560 ansteuern kann. Dann kann ein reproduzierbares Scannen des Umfelds ermöglicht werden. Z.B. können Messpunkte der LIDAR-Messung an wiederholt an denselben Abstrahlwinkeln erfasst werden. Dies kann eine besonders einfache Auswertung ermöglichen. In one example, it would also be possible for the positioning device 560 to be connected to the controller 950 of the actuator 900 (not shown in FIG. 1B). Then, a control loop could be implemented wherein the scanning device 500 is controlled based on the signal from the positioning device 560. The control loop could be implemented analog and / or digital. This means that the controller 950 can control the actuator 900 based on the signal of the positioning device 560. Then, a reproducible scanning of the environment can be made possible. For example, For example, measurement points of the LIDAR measurement can be acquired repeatedly at the same emission angles. This can allow a particularly simple evaluation.
FIG. 2 illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 3 Aspekte in Bezug auf die Scanvorrichtung 500. In dem Beispiel der FIG. 2 umfasst die Anordnung 100 eine Lichtfaser 201 . Die Lichtfaser 201 implementiert die Scanvorrichtung 500. Die Lichtfaser 201 erstreckt sich entlang einer Zentralachse 202. Die Lichtfaser 202 umfasst ein bewegliches Ende 205 mit einer Endfläche 209. An einem dem beweglichen Ende 205 gegenüberliegenden Ende (in FIG. 2 nicht dargestellt) der Lichtfaser 201 wird das Laserlicht 191 , 192 in die Lichtfaser 201 eingespeist. Dazu kann ein Anschluss verwendet werden. Zum Beispiel könnte die Laserlichtquelle 599 an dem dem beweglichen Ende 205 gegenüberliegenden Ende der Lichtfaser 201 angeordnet sein. Das Laserlicht 191 , 192 kann dann durch die Lichtfaser 201 propagieren und am beweglichen Ende 205 durch die Endfläche 209 austreten. Ein Teil des Laserlichts kann am Ende 205 reflektiert werden: basierend auf dem reflektierten Teil könnte eine Laufzeitmessung in der Lichtfaser 201 durchgeführt werden, z.B. als Referenzmessung für die LIDAR-Abstandsmessung. FIG. 2 illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 3 Aspects related to the scanning device 500. In the example of FIG. 2, the assembly 100 includes an optical fiber 201. The optical fiber 201 implements the scanning device 500. The optical fiber 201 extends along a central axis 202. The optical fiber 202 includes a movable end 205 having an end surface 209. At an end opposite the movable end 205 (not shown in FIG. 2) of the optical fiber 201 The laser light 191, 192 is fed to the optical fiber 201. A connection can be used for this purpose. For example, the laser light source 599 could be disposed at the opposite end of the optical fiber 201 from the movable end 205. The laser light 191, 192 can then propagate through the optical fiber 201 and exit at the movable end 205 through the end face 209. A portion of the laser light may be reflected at the end 205: based on the reflected portion, a transit time measurement could be performed in the optical fiber 201, e.g. as reference measurement for the LIDAR distance measurement.
Die Anordnung 100 umfasst auch eine Fixierung 250. Beispielsweise könnte die Fixierung 250 aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein. Die Fixierung 250 könnte zum Beispiel Teil eines Gehäuses sein, welches das bewegliche Ende 250 der Lichtfaser 201 aufnimmt. Das Gehäuse könnte z.B. ein DPAK oder DPAK2 Gehäuse sein. The assembly 100 also includes a fixation 250. For example, the fixation 250 could be made of plastic or metal. For example, the fixation 250 could be part of a housing that receives the movable end 250 of the optical fiber 201. The housing could e.g. a DPAK or DPAK2 housing.
Die Fixierung 250 fixiert die Lichtfaser 201 an einer Fixierstelle 206. Zum Beispiel könnte die Fixierung 250 die Lichtfaser 201 an der Fixierstelle 206 durch eine Klemmverbindung und/oder eine Lötverbindung und/oder eine Klebeverbindung implementiert sein. Im Bereich der Fixierstelle 206 ist die Lichtfaser 201 deshalb ortsfest bzw. starr mit der Fixierung 250 gekoppelt. In FIG. 2 ist weiterhin eine Länge 203 der Lichtfaser 201 zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 dargestellt. Aus FIG. 2 ist ersichtlich, dass das bewegliche Ende 205 gegenüber der Fixierstelle 206 beabstandet ist. Zum Beispiel könnte in verschiedenen Beispielen die Länge 203 im Bereich von 0,5 cm - 10 cm liegen, optional im Bereich von 1 cm - 5 cm, weiter optional im Bereich von 1 ,5 - 2,5 cm. Zum Beispiel könnte die Länge 203 im Bereich von 5 mm - 10 mm liegen. The fixation 250 fixes the optical fiber 201 at a fixation point 206. For example, the fixation 250 may include the optical fiber 201 at the fixation site 206 by a clamp connection and / or be implemented a solder joint and / or an adhesive bond. In the region of the fixing point 206, the optical fiber 201 is therefore stationary or rigidly coupled to the fixing 250. In FIG. 2, a length 203 of the optical fiber 201 between the fixing point 206 and the movable end 205 is further shown. From FIG. 2 it can be seen that the movable end 205 is spaced from the fixing point 206. For example, in various examples, the length 203 could be in the range of 0.5 cm - 10 cm, optionally in the range of 1 cm - 5 cm, further optionally in the range of 1, 5 - 2.5 cm. For example, the length 203 could be in the range of 5 mm - 10 mm.
Das bewegliche Ende 205 steht also frei im Raum. Durch diesen Abstand des beweglichen Endes 205 gegenüber der Fixierstelle 206 kann erreicht werden, dass die Position des beweglichen Endes 205 der Lichtfaser 201 gegenüber der Fixierstelle 206 verändert werden kann. Dabei ist es beispielsweise möglich, die Lichtfaser 201 im Bereich zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 zu krümmen und/oder zu verdrehen. The movable end 205 is thus free in space. By this distance of the movable end 205 relative to the fixing point 206 can be achieved that the position of the movable end 205 of the optical fiber 201 relative to the fixing point 206 can be changed. In this case, it is possible, for example, to bend and / or twist the optical fiber 201 in the area between the fixing point 206 and the movable end 205.
FIG. 3A illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 3A Aspekte in Bezug auf die Scanvorrichtung 500. In dem Beispiel der FIG. 3A umfasst die Anordnung 100 eine Lichtfaser 201 . Die Lichtfaser 201 implementiert die Scanvorrichtung 500. Das Beispiel der FIG. 3A entspricht dem Beispiel der FIG. 2. FIG. 3A zeigt einen dynamischen Zustand der Scanvorrichtung 500. FIG. 3A illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 3A aspects related to the scanning device 500. In the example of FIG. 3A, the assembly 100 includes an optical fiber 201. The optical fiber 201 implements the scanning device 500. The example of FIG. 3A corresponds to the example of FIG. 2. FIG. 3A shows a dynamic state of the scanning device 500.
In dem Beispiel der FIG. 3A ist das Ender 205 der Lichtfaser 201 in einer Position 301 und einer Position 302 (gestrichelte Linie in FIG. 3A) dargestellt. Diese Positionen 301 , 302 implementieren Extrempositionen der Lichtfaser 201 : Z.B. könnte ein Anschlag vorgesehen sein, welcher eine weitere Bewegung des Endes 205 über die Positionen 301 , 302 hinaus verhindert (in FIG. 3A nicht dargestellt). Die Lichtfaser 201 kann sich zwischen den Positionen 301 , 302 hin- und herbewegen, z.B. periodisch. In dem Beispiel der FIG. 3A entspricht die Position 301 einer Krümmung 31 1. Die Position 302 entspricht einer Krümmung 321. Die Krümmungen 31 1 , 321 weisen entgegengesetzte Vorzeichen auf. In the example of FIG. 3A, the end 205 of the optical fiber 201 is shown in a position 301 and a position 302 (dashed line in FIG. 3A). These positions 301, 302 implement extreme positions of the optical fiber 201: e.g. For example, a stop could be provided which prevents further movement of the end 205 beyond the positions 301, 302 (not shown in FIG. 3A). The optical fiber 201 may reciprocate between positions 301, 302, e.g. periodically. In the example of FIG. 3A corresponds to the position 301 of a bend 31 1. The position 302 corresponds to a bend 321. The bends 31 1, 321 have opposite signs.
Wie aus FIG. 3A ersichtlich ist, wird je nach Position 301 , 302 das Laserlicht 191 , 192 unter verschiedenen Winkeln, d.h. einem Krümmungs-Winkelbereich 1 10-1 abgestrahlt. Zum Bewegen der Lichtfaser 201 zwischen den Positionen 301 , 302 kann der Aktuator 900 vorgesehen sein (der Aktuator 900 ist in FIG. 3A nicht dargestellt). Während in FIG. 3A eine eindimensionale Bewegung (in der Zeichenebene der FIG. 3A) dargestellt ist, wäre auch eine zweidimensionale Bewegung (mit einer Komponente senkrecht zur Zeichenebne der FIG. 3A) möglich. Durch das Bereitstellen der Krümmungen 31 1 ,321 in den Positionen 301 , 302 wird erreicht, dass das Laserlicht 191 , 192 über den Krümmungs-Winkelbereich 1 10-1 abgestrahlt wird. Dadurch ist es möglich, den Umfeldbereich der Anordnung 100 mittels des Laserlichts 191 , 192 abzuscannen. In dem Beispiel der FIG. 3A ist auch ein beispielhafter Krümmungsradius 312 für die Krümmung 31 1 illustriert. Außerdem ist ein beispielhafter Krümmungsradius 322 für die Krümmung 321 illustriert. Die Krümmungsradien 312, 322 sind jeweils ca. 1 ,5-fach so groß wie die Länge 203 der Lichtfaser 201 zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205. In anderen Beispielen könnten auch schwächere Krümmungen 31 1 , 321 oder stärkere Krümmungen 31 1 , 321 implementiert werden. Dabei entsprechen schwächere Krümmungen 31 1 , 321 größeren Krümmungsradien 312, 322, insbesondere in Bezug auf die Länge 203. As shown in FIG. 3A, depending on the position 301, 302, the laser light 191, 192 is emitted at different angles, ie, a bending angle range 1 10-1. For moving the optical fiber 201 between the positions 301, 302, the actuator 900 may be provided (the actuator 900 is not shown in FIG. 3A). While in FIG. 3A, a one-dimensional motion (in the plane of the drawing of FIG. 3A) would also be possible, a two-dimensional motion (with a component perpendicular to the drawing plane of FIG. By providing the bends 31 1, 321 in the positions 301, 302, it is achieved that the laser light 191, 192 is emitted over the bending angle range 1 10-1. This makes it possible to scan the surrounding area of the arrangement 100 by means of the laser light 191, 192. In the example of FIG. 3A, an exemplary radius of curvature 312 for the curvature 31 1 is also illustrated. In addition, an exemplary radius of curvature 322 for the bend 321 is illustrated. The radii of curvature 312, 322 are each approximately 1.5 times as large as the length 203 of the optical fiber 201 between the fixing point 206 and the movable end 205. In other examples, weaker curvatures 31 1, 321 or larger curvatures 31 1, 321 are implemented. In this case, weaker curvatures 31 1, 321 correspond to larger radii of curvature 312, 322, in particular with respect to the length 203.
Verschiedenen Implementierungen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Abwägung zwischen einem großen Scanbereich und kleinen Krümmungen 31 1 , 321 erstrebenswert sein kann. Einerseits können kleine Krümmungen 31 1 , 321 in Bezug auf eine Scanfrequenz und/oder eine Materialermüdung der Lichtfaser 201 erstrebenswert sein. Andererseits können große Krümmungen 31 1 , 321 in Bezug auf einen großen Scanbereich erstrebenswert sein. Various implementations are based on the finding that a tradeoff between a large scan area and small bends 31 1, 321 can be desirable. On the one hand, small bends 31 1, 321 may be desirable in relation to a scanning frequency and / or a material fatigue of the optical fiber 201. On the other hand, large bends 31 1, 321 may be desirable with respect to a large scan area.
In manchen Beispielen kann es möglich sein, dass die Krümmungen 31 1 , 321 in den Positionen 301 , 302 je nach Position entlang der Achse 202 der Lichtfaser 201 unterschiedliche Krümmungsradien 312, 322 aufweisen. Beispielsweise wäre es möglich, dass nahe bei (beabstandet von) dem Ende 205 der Lichtfaser 201 größere (kleinere) Krümmungsradien 312, 322 in den Positionen 301 , 302 vorliegen, oder andersherum. Beispielsweise wäre es möglich, dass nahebei (beabstandet von) dem Ende 205 der Lichtfaser Krümmungsradien 312, 322 in den Positionen 301 , 302 vorliegen, die einen positiven (negativen) Krümmungsradius 312, 322 aufweisen. In anderen Worten wäre es möglich, dass die Krümmungen 31 1 , 321 jeweils einen Wendepunkt aufweisen. Eine derartige Ausgestaltung der Krümmungen 31 1 , 321 kann beispielsweise durch ein geeignetes Zusammenwirken des Aktuators 900 mit der Lichtfaser 201 erreicht werden. Zum Beispiel könnte eine Kraftwirkung des Aktuators 900 an einem Punkt auf die Lichtfaser 201 einwirken, welcher näher bei dem Ende 205, als bei der Fixierstelle 206 liegt (oder aber näher bei der Fixierstelle 206 liegt). Zum Beispiel könnte eine Krümmung-Mode zweiter Ordnung oder höherer Ordnung resonant angeregt werden. Mittels solcher Techniken kann erreicht werden, dass ein besonders großer Scanbereich mittels des Laserlichts 191 , 192 abgescannt werden kann. In some examples, it may be possible for the bends 31 1, 321 in the positions 301, 302 to have different radii of curvature 312, 322, depending on the position along the axis 202 of the optical fiber 201. For example, it would be possible for larger (smaller) radii of curvature 312, 322 to be present in positions 301, 302 near (at a distance from) the end 205 of the optical fiber 201, or vice versa. For example, it would be possible for curvature radii 312, 322 to be near (spaced from) the end 205 of the optical fiber at positions 301, 302 that have a positive (negative) radius of curvature 312, 322. In other words, it would be possible that the bends 31 1, 321 each have a turning point. Such a configuration of the bends 31 1, 321 can be achieved, for example, by a suitable interaction of the actuator 900 with the optical fiber 201. For example, a force action of the actuator 900 could act on the optical fiber 201 at a point closer to the end 205 than to the fixation site 206 (or closer to the fixation site 206). For example, a second order or higher order curvature mode could become resonant be stimulated. By means of such techniques it can be achieved that a particularly large scan area can be scanned by means of the laser light 191, 192.
FIG. 3B illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 3B Aspekte in Bezug auf die Scanvorrichtung 500. In dem Beispiel der FIG. 3B umfasst die Anordnung 100 eine Lichtfaser 201 . Die Lichtfaser 201 implementiert die Scanvorrichtung 500. Das Beispiel der FIG. 3B entspricht dem Beispiel der FIG. 2. FIG. 3B zeigt einen dynamischen Zustand der Scanvorrichtung 500. In dem Beispiel der FIG. 3B wird das Ende 205 der Lichtfaser 201 derart bewegt, dass sich die Lichtfaser 201 im Bereich zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 zwischen einer ersten Torsion 371 und einer zweiten Torsion 372 bewegt. Dies entspricht einer Verdrillung der Lichtfaser 201 entlang der Zentralachse 202. Durch das Bereitstellen der Torsionen 371 , 372 wird erreicht, dass das Laserlicht 191 , 192 über einem entsprechenden Torsions-Winkelbereich 1 10-2 abgestrahlt werden kann, z.B. im Zusammenhang mit einer Umlenkeinheit (in FIG. 3B nicht dargestellt, die das Laserlicht 191 , 192 gegenüber der Zentralachse 202 umlenkt). Dies entspricht der Funktionsweise eines drehbaren Periskops. Dadurch ist es möglich, den Umfeldbereich der Anordnung 100 mittels des Laserlichts 191 , 192 abzuscannen. FIG. 3B illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. FIG. 3B illustrates aspects related to the scanning device 500. In the example of FIG. 3B, the arrangement 100 includes an optical fiber 201. The optical fiber 201 implements the scanning device 500. The example of FIG. 3B corresponds to the example of FIG. 2. FIG. 3B shows a dynamic state of the scanning device 500. In the example of FIG. 3B, the end 205 of the optical fiber 201 is moved such that the optical fiber 201 moves in the area between the fixing point 206 and the movable end 205 between a first torsion 371 and a second torsion 372. This corresponds to a twist of the optical fiber 201 along the central axis 202. By providing the torsions 371, 372, it is achieved that the laser light 191, 192 can be radiated over a corresponding torsional angle range 1 10-2, e.g. in connection with a deflection unit (not shown in FIG. 3B) which redirects the laser light 191, 192 with respect to the central axis 202). This corresponds to the operation of a rotatable periscope. This makes it possible to scan the surrounding area of the arrangement 100 by means of the laser light 191, 192.
Es kann wiederum ein entsprechender Aktuator vorgesehen sein, der eingerichtet ist, um die verschiedenen Torsionen 371 , 372 zu implementieren. Zum Beispiel können die in FIG. 3B dargestellten Torsionen 371 , 372 Extrempositionen des beweglichen Endes 205 entsprechen. Es wäre zum Beispiel möglich, dass ein entsprechender Anschlag vorgesehen ist, der eine weitere Verdrehung des beweglichen Endes 205 über die Torsionen 371 , 372 hinaus verhindert (in FIG. 3B nicht dargestellt). Alternativ oder zusätzlich wäre es auch möglich, dass der Aktuator eingerichtet ist, um eine weitere Verdrehung des beweglichen Endes 205 über die Torsionen 371 , 372 hinaus zu vermeiden. In FIG. 3B ist weiterhin der Winkelbereich 1 10- 2 dargestellt, der zum Beispiel im Zusammenwirken mit einer Umlenkeinheit (in FIG. 3B nicht dargestellt) mittels der Torsion 371 , 372 des beweglichen Endes 205 der Lichtfaser 201 implementiert werden kann. Again, a corresponding actuator configured to implement the various torsions 371, 372 may be provided. For example, those shown in FIG. 3B shown torsions 371, 372 correspond to extreme positions of the movable end 205. It would be possible, for example, to provide a corresponding stop which prevents further rotation of the movable end 205 beyond the torsions 371, 372 (not shown in FIG. 3B). Alternatively or additionally, it would also be possible for the actuator to be arranged in order to avoid a further rotation of the movable end 205 beyond the torsions 371, 372. In FIG. 3B, the angle range 1-10-2, which may be implemented, for example, in cooperation with a deflection unit (not shown in FIG. 3B) by means of the torsion 371, 372 of the movable end 205 of the optical fiber 201.
FIG. 4A illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 4A Aspekte in Bezug auf die Scanvorrichtung 500. In dem Beispiel der FIG. 4A umfasst die Anordnung 100 eine Lichtfaser 201 . Die Lichtfaser 201 implementiert die Scanvorrichtung 500. Das Beispiel der FIG. 4A entspricht grundsätzlich dem Beispiel der FIG. 3A. Eine entsprechende Anordnung wäre auch für die Implementierung der FIG. 3B mittels Torsionen 371 , 372 möglich. In dem Beispiel der FIG. 4A umfasst die Anordnung 100 weiterhin eine Linse 400, die starr mit der Fixierung 250 verbunden ist. Das bewegliche Ende 205 der Lichtfaser 201 ist dabei zwischen der Linse 400 und der Fixierung 250 in einem entsprechenden Raum 450 angeordnet. FIG. 4A illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. FIG. 4A illustrates aspects related to the scanning device 500. In the example of FIG. 4A, the assembly 100 includes an optical fiber 201. The optical fiber 201 implements the scanning device 500. The example of FIG. 4A basically corresponds to the example of FIG. 3A. A corresponding arrangement would also be for the implementation of FIG. 3B by means of torsions 371, 372 possible. In the example of FIG. 4A, the assembly 100 further includes a lens 400 that is rigidly connected to the fixture 250. The movable end 205 of the optical fiber 201 is arranged between the lens 400 and the fixation 250 in a corresponding space 450.
Mittels der Linse ist es möglich, einen divergenten Strahlquerschnitt des Laserlichts 191 , 192 (in FIG. 4A ist der Strahlquerschnitt des Laserlichts 191 , 192 nicht dargestellt) zu sammeln. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Strahlquerschnitt des Laserlichts 191 , 192 hinter der Linse 400 nicht als Funktion des Ortes mit zunehmender Entfernung zu dem beweglichen Ende 205 signifikant zunimmt. Dadurch kann eine besonders hohe Ortsauflösung zum Beispiel im Zusammenhang mit der LIDAR-Technik bereitgestellt werden. Das Laserlichts 191 , 192 wird in kleine Raumwinkel abgestrahlt. By means of the lens it is possible to collect a divergent beam cross section of the laser light 191, 192 (in FIG. 4A the beam cross section of the laser light 191, 192 is not shown). In particular, it can be achieved that the beam cross section of the laser light 191, 192 behind the lens 400 does not significantly increase as a function of the location with increasing distance to the movable end 205. As a result, a particularly high spatial resolution can be provided, for example, in connection with the LIDAR technique. The laser light 191, 192 is emitted in small solid angles.
Während in dem Beispiel der FIG. 4A eine Implementierung dargestellt ist, in welcher die Linse 400 ortsfest mit der Fixierung 250 verbunden ist - das heißt das Ende 205 der Lichtfaser 201 bewegt sich gegenüber der Linse 400 -, wäre es in anderen Implementierungen auch möglich, dass eine alternative oder zusätzliche Linse ortsfest bzw. starr mit dem Ende 205 bzw. der Fläche 209 der Lichtfaser 201 gekoppelt ist. Derart wäre es möglich, eine besonders einfache Optik zur Vermeidung der Divergenz des Laserlichts 191 , 192 zu ermöglichen. While in the example of FIG. 4A, an implementation is shown in which the lens 400 is fixedly connected to the fixture 250 - that is, the end 205 of the optical fiber 201 moves relative to the lens 400 -, in other implementations it would also be possible for an alternative or additional lens to be stationary or rigidly with the end 205 and the surface 209 of the optical fiber 201 is coupled. It would thus be possible to provide a particularly simple optical system for avoiding the divergence of the laser light 191, 192.
Während in dem Beispiel der FIG. 4A eine Implementierung dargestellt ist, bei der lediglich eine einzelne Linse 400 verwendet wird, wäre es in anderen Implementierungen auch möglich, eine größere Anzahl von Linsen 400, zum Beispiel ein Linsen-System, zu verwenden. Zum Beispiel könnte zumindest eine Sammellinse verwendet werden. Es wäre auch möglich, dass die ein oder die mehreren Linsen eine Fischaugen-Optik implementieren. While in the example of FIG. 4A, an implementation is shown in which only a single lens 400 is used, in other implementations it would also be possible to use a larger number of lenses 400, for example a lens system. For example, at least one condenser lens could be used. It would also be possible for the one or more lenses to implement fisheye optics.
Mittels solcher Techniken kann es möglich sein, den Scanbereich zu erweitern. Insbesondere ist es dadurch möglich, das Laserlicht 191 , 192 weg von der Zentralachse 202 der Faser 201 im Bereich der Fixierstelle 206 zu brechen (wie in FIG. 4A dargestellt). Dadurch kann durch vergleichsweise kleine Auslenkung in der Lichtfaser 201 trotzdem ein signifikanter Scanbereich erreicht werden. Dies kann es wiederum ermöglichen, die Scanfrequenz, mit welcher der Aktuator 900 die Lichtfaser 201 zwischen den Positionen 301 , 302 hin-und her bewegt, zu erhöhen. In manchen Beispielen wäre es zum Beispiel möglich, dass der Raum 450, in welchem sich die Lichtfaser 201 bewegt, gegenüber der Umgebung 451 luftdicht abgeschlossen ist. Zum Beispiel wäre es möglich, dass im Raum 450 ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck vorherrscht. Dadurch kann erreicht werden, dass der Luftwiderstand beim Bewegen der Lichtfaser 201 zwischen dem Positionen 301 , 302 besonders gering ist. Dadurch können höhere Scanfrequenzen, mit welchen der Aktuator 900 die Lichtfaser 201 zwischen dem Positionen 301 , 302 hin-und her bewegt, erreicht werden. Außerdem kann eine Materialermüdung der Lichtfaser 201 reduziert werden. FIG. 4B illustriert Aspekte in Bezug auf die Linse 400. In dem Beispiel der FIG. 4B ist die Brennweite 405 der Linse 400 als Funktion der Position senkrecht zur optischen Achse der Linse 400 dargestellt. Aus FIG. 4B ist ersichtlich, dass die Brennweite 405 als Funktion der Position senkrecht zur optischen Achse variiert. In dem Beispiel der FIG. 4B ist weiterhin der Pfad 305 dargestellt, dem das Ende 205 der Lichtfaser 201 bei der Bewegung zwischen den Positionen 301 , 302 folgt. Aus FIG. 4B ist ersichtlich, dass die Brennweite 405 der Linse 400 dem Pfad 305 entspricht. Dies bedeutet, dass sich das Ende 205 der Lichtfaser 201 für unterschiedliche Positionen 301 , 302 jeweils in der Fokusebene der Linse 400 befindet: die variable Brennweite 405 kann den veränderlichen Abstand des Endes 205 der Lichtfaser 201 von der Linse 400 aufgrund der Krümmungen 31 1 , 321 für verschiedene Positionen 301 , 302 kompensieren. Dadurch kann eine besonders gute Sammlung des divergenten Laserlichts 191 , 192 durch die Linse 400 erfolgen. By means of such techniques it may be possible to extend the scan area. In particular, this makes it possible to break the laser light 191, 192 away from the central axis 202 of the fiber 201 in the area of the fixing point 206 (as shown in FIG. 4A). As a result, a significant scanning range can nevertheless be achieved by a comparatively small deflection in the optical fiber 201. This in turn may allow to increase the scanning frequency at which the actuator 900 moves the optical fiber 201 back and forth between the positions 301, 302. For example, in some examples, it would be possible for the space 450 in which the optical fiber 201 is moving to be sealed airtight from the environment 451. For example, it would be possible for negative pressure to prevail in ambient 450 over the ambient pressure. It can thereby be achieved that the air resistance when moving the optical fiber 201 between the positions 301, 302 is particularly low. As a result, higher scanning frequencies with which the actuator 900 moves the optical fiber 201 back and forth between the positions 301, 302 can be achieved. In addition, material fatigue of the optical fiber 201 can be reduced. FIG. 4B illustrates aspects relating to the lens 400. In the example of FIG. 4B, the focal length 405 of the lens 400 is shown as a function of the position perpendicular to the optical axis of the lens 400. From FIG. 4B, it can be seen that focal length 405 varies as a function of position perpendicular to the optical axis. In the example of FIG. 4B, the path 305 is illustrated, followed by the end 205 of the optical fiber 201 moving between the positions 301, 302. From FIG. 4B, it can be seen that the focal length 405 of the lens 400 corresponds to the path 305. This means that the end 205 of the optical fiber 201 for different positions 301, 302 is located in the focal plane of the lens 400: the variable focal length 405 can be the variable distance of the end 205 of the optical fiber 201 from the lens 400 due to the curvatures 31 1, 321 for different positions 301, 302 compensate. As a result, a particularly good collection of the divergent laser light 191, 192 can take place through the lens 400.
Obwohl in FIG. 4B wiederum eine Implementierung dargestellt ist, bei der lediglich eine einzelne Linse 400 vorhanden ist, wäre es in anderen Beispielen auch möglich, diese Techniken für mehr als eine Linse 400 zu implementieren. Although in FIG. 4B again illustrates an implementation in which only a single lens 400 is present, it would also be possible in other examples to implement these techniques for more than one lens 400.
In den Beispielen der FIGs. 4A sowie 4B ist jeweils eine Linse 400 vorgesehen, die gegenüber dem beweglichen Ende 205 der Lichtfaser 201 ortsfest verbleibt. In anderen Beispielen wäre es aber auch möglich, dass alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere Linsen vorgesehen sind, die ortsfest mit dem beweglichen Ende 205 verbunden sind und sich deshalb bei Bewegung des beweglichen Endes 205 mit diesem mitbewegen. In the examples of FIGS. 4A and 4B, a lens 400 is provided, which remains stationary relative to the movable end 205 of the optical fiber 201. In other examples, it would also be possible that, alternatively or additionally, one or more lenses are provided, which are fixedly connected to the movable end 205 and therefore move along with movement of the movable end 205 with this.
FIG. 4C illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 4C Aspekte in Bezug auf eine Linse 451 , die ortsfest mit dem beweglichen Ende 205 der Lichtfaser 201 verbunden ist. In dem Beispiel der FIG. 4C ist die Linse 451 angrenzend an das bewegliche Ende 205 angebracht. Das Beispiel der FIG. 4C könnte mit den Beispielen der FIGs. 4A und 4B kombiniert werden. FIG. 4C illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 4C illustrates aspects relating to a lens 451 fixedly connected to the movable end 205 of the optical fiber 201. In the example of FIG. 4C is the lens 451 adjacent to the movable end 205 attached. The example of FIG. 4C could be used with the examples of FIGS. 4A and 4B are combined.
Die Linse 451 könnte zum Beispiel eine Gradientenindex (GRIN)-Linse sein oder eine Kugellinse. Die Linse 451 könnte beispielsweise aufgeklebt oder gespliced sein. Zur besseren Abstützung der Linse 451 könnte eine Hülse im Bereich des beweglichen Endes 205 um die Faser 201 gelegt sein; auf dieser Hülse (in FIG. 4C nicht dargestellt) könnte die Linse 451 abgestützt sein. Die Linse 451 könnte beispielsweise einen Durchmesser aufweisen, der nicht größer als 500 % des Durchmessers der Lichtfaser 201 im Bereich des beweglichen Endes 205 ist, bevorzugt nicht größer als 250 %, besonders bevorzugt nicht größer als 150 %. Beispielsweise könnte der Durchmesser der Linse 451 in etwa 1 mm betragen. Durch die LinseThe lens 451 could be, for example, a gradient index (GRIN) lens or a ball lens. For example, the lens 451 could be glued or spliced. For better support of the lens 451, a sleeve could be placed around the fiber 201 in the region of the movable end 205; on this sleeve (not shown in FIG. 4C), the lens 451 could be supported. The lens 451 could, for example, have a diameter which is not greater than 500% of the diameter of the optical fiber 201 in the region of the movable end 205, preferably not greater than 250%, particularly preferably not greater than 150%. For example, the diameter of the lens 451 could be about 1 mm. Through the lens
451 kann beispielsweise ein Durchmesser der Laserlichts 191 , 192 von ca. 10 cm in 100 m erreicht werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die Linse 451 vergleichsweise wenig Masse aufweist: dadurch kann wiederum erreicht werden, dass die Bewegung des beweglichen Endes 205 durch den Aktuator einfach möglich ist. Zum Beispiel kann - bei einer Torsion und/oder Krümmung der beweglichen Faser 201 im Bereich zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 - die Linse 451 die entsprechende Bewegung zusammen mit dem Ende 205 durchführen. Durch die Verwendung der zusammen mit dem beweglichen Ende 205 beweglichen Linse 451 können verschiedene Effekte erzielt werden. Zum einen ist es möglich, dass eine komplizierte und großflächige Ausgestaltung einer ortsfest verbleibenden Linse (vergleiche FIGs. 4A und 4B) vermieden werden kann. Weiterhin ist es möglich, dass Veränderungen des optischen Systems, die durch das bewegliche Ende 205 der Lichtfaser 201 und die ortsfest verbleibenden Linse aufgrund von zum Beispiel thermischen Einflüssen induziert werden, vermieden werden können: Zum Beispiel kann ein Versatz zwischen der ortsfest verbleibenden Linse und dem beweglichen Ende 205 aufgrund von thermischer Expansion oder Kontraktion vermieden werden. Dadurch kann ein besonders stabiler Aufbau gewährleistet werden. Weiterhin kann es möglich sein, den Winkel unter welchem das Licht 191 , 192 abgestrahlt wird, besonders genau zu bestimmen. Indem nämlich eine Unsicherheit durch die beabstandet angeordnete ortsfest verbleibenden Linse beseitigt oder reduziert werden kann, kann vermieden werden, dass zusätzliche Störeinflüsse durch Ungenauigkeiten der Positionierung dieser beabstandet angeordneten ortsfesten Linse entstehen. FIG. 4C illustriert weiterhin Aspekte in Bezug auf eine Umlenkeinheit 452. Die Umlenkeinheit451, for example, a diameter of the laser light 191, 192 of about 10 cm in 100 m can be achieved. It can thereby be achieved that the lens 451 has comparatively little mass: this in turn makes it possible to achieve that the movement of the movable end 205 through the actuator is simply possible. For example, with a torsion and / or curvature of the movable fiber 201 in the region between the fixing point 206 and the movable end 205, the lens 451 may perform the corresponding movement together with the end 205. Through the use of the movable with the movable end 205 movable lens 451 various effects can be achieved. On the one hand, it is possible that a complicated and large-area configuration of a stationary-remaining lens (cf. FIGS. 4A and 4B) can be avoided. Furthermore, it is possible that changes in the optical system induced by the movable end 205 of the optical fiber 201 and the stationary-remaining lens due to, for example, thermal effects can be avoided: For example, an offset between the lens remaining stationary and the lens movable end 205 due to thermal expansion or contraction can be avoided. As a result, a particularly stable construction can be ensured. Furthermore, it may be possible to determine particularly accurately the angle at which the light 191, 192 is radiated. Namely, by eliminating or reducing uncertainty by the spaced-apart stationary lens, it is possible to prevent additional interference from being caused by inaccuracies in the positioning of this spaced-apart stationary lens. FIG. 4C further illustrates aspects relating to a diverter unit 452. The diverter unit
452 ist ortsfest mit dem beweglichen Ende 205 der Lichtfaser 201 verbunden. Die Umlenkeinheit 452 ist eingerichtet, das Licht 191 , 192 nach Austritt aus dem beweglichen Ende 205 gegenüber der Zentralachse 202 umzulenken. Innerhalb der Lichtfaser 201 wird das Licht 191 , 192 entlang der Zentralachse 202 geführt. In FIG. 4C ist ein Winkel 452A dargestellt, um welchen das Licht 191 , 192 gegenüber der Zentralachse 202 umgelenkt wird. In dem Beispiel der FIG. 4C beträgt dieser Winkel 452A in etwa 90°. In anderen Beispielen könnten auch größere oder kleinere Winkel implementiert werden, die zum Beispiel im Bereich von 10° bis 170° liegen. 452 is fixedly connected to the movable end 205 of the optical fiber 201. The deflection unit 452 is set up, the light 191, 192 after exiting the movable End 205 to deflect relative to the central axis 202. Within the optical fiber 201, the light 191, 192 is guided along the central axis 202. In FIG. 4C, an angle 452A is shown around which the light 191, 192 is deflected with respect to the central axis 202. In the example of FIG. 4C, this angle 452A is approximately 90 °. In other examples, larger or smaller angles could also be implemented, ranging, for example, from 10 ° to 170 °.
In dem Beispiel der FIG. 4C ist eine Implementierung dargestellt, in welche die Linse 451 zwischen der Umlenkeinheit 452 und dem Ende 205 der Lichtfaser 201 angeordnet ist. In anderen Beispielen wäre es auch möglich, dass die Umlenkeinheit 452 zwischen der LinseIn the example of FIG. 4C, an implementation is shown in which the lens 451 is disposed between the deflection unit 452 and the end 205 of the optical fiber 201. In other examples, it would also be possible for the diverter 452 to be between the lens
451 und dem Ende 205 der Lichtfaser 201 angeordnet ist. 451 and the end 205 of the optical fiber 201 is arranged.
Es ist nicht notwendig, dass die Linse 451 immer in Zusammenwirkung mit der UmlenkeinheitIt is not necessary that the lens 451 always in cooperation with the deflection unit
452 implementiert wird. Es wären auch Beispiele möglich, in denen entweder die Linse 451 oder die Umlenkeinheit 452 verwendet wird, um aus dem Ende 205 der Lichtfaser 201 austretendes Licht 191 , 192 zu formen. 452 is implemented. Examples would also be possible in which either the lens 451 or the diverter unit 452 is used to form light 191, 192 exiting the end 205 of the optical fiber 201.
FIG. 5 illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 5 Aspekte in Bezug auf die Positioniervorrichtung 560. In dem Beispiel der FIG. 5 ist die Positioniervorrichtung 560 eingerichtet, um die Bewegung des Endes 205 der Lichtfaser 201 zu messen. Insbesondere ist die Positioniervorrichtung 560 eingerichtet, um die Krümmung 31 1 , 321 der Lichtfaser 201 zu messen. Insbesondere ist die Positioniervorrichtung 560 eingerichtet, um die Krümmung 31 1 , 321 der Lichtfaser 201 optisch zu messen. Dazu wird einfallendes Licht 591 - z.B. mit einer anderen Wellenlänge als das Laserlicht 191 , 192 - verwendet. Z.B. kann das Licht 591 durch eine Breitbandlichtquelle bereitgestellt werden. Das Spektrum des Lichts 591 kann z.B. eine Spektralbreite von nicht weniger als 50 nm aufweisen, bevorzugt von nicht weniger als 150 nm, besonders bevorzugt von nicht weniger als 500 nm. Reflektiertes Licht 592 - manchmal auch als Sekundärstrahlung bezeichnet - wird von einem entsprechenden Detektor detektiert. Das reflektierte Licht 592 ist indikativ für eine Krümmung 31 1 , 312 der Lichtfaser 201 und damit für die Position 301 , 302 des Endes 205. Basierend auf dem reflektierten Licht 592 kann dann das Signal bereitgestellt werden, welches indikativ für die Krümmung 31 1 , 321 der Lichtfaser 201 ist. Zum Beispiel kann dieses Signal von dem LIDAR-System 103 verwendet werden. Durch die optische Messung kann der Abstrahlwinkel unter welchem das Laserlicht 191 , 192 abgestrahlt wird, besonders genau bestimmt werden. In dem Beispiel der FIG. 5 ist die Positioniervorrichtung 560 durch ein Faser-Bragg-Gitter 51 1 implementiert. Das Faser-Bragg-Gitter 51 1 weist eine Ausdehnung parallel zur Zentralachse 202 der Faser 201 auf: Entlang dieser Ausdehnung ist die Brechzahl des Materials periodisch moduliert. Das Faser-Bragg-Gitter 51 1 ist in der Faser 201 zwischen der Fixierstelle 206 und dem Ende 205 angeordnet. Durch eine geeignete Anordnung des Faser-Bragg-Gitters 51 1 in der Lichtfaser 201 kann erreicht werden, dass die Krümmung 31 1 , 321 der Lichtfaser 201 in einer Längenänderung des Faser-Bragg-Gitters 51 1 resultiert. Z.B. könnte das Faser-Bragg- Gitter 51 1 beabstandet gegenüber der Zentralachse 202 der Lichtfaser 201 angeordnet sein (in FIG. 5 nicht dargestellt). Diese Längenänderung des Faser-Bragg-Gitters 51 1 kann wiederum in einer Änderung der Amplitude des reflektierten Lichts 592 im Bereich der Wellenlängen, welche die Bragg-Bedingung erfüllen, resultieren. Dazu ist die Periodizität des Faser-Bragg-Gitters 51 1 abgestimmt auf die Wellenlänge des Lichts 591 . Die Positioniervorrichtung 560 kann dann eingerichtet sein, um das Signal basierend auf einer Amplitude des reflektierten Lichts 592 zu bestimmen. Insbesondere kann es möglich sein, die Amplitude des reflektierten Lichts 592 besonders genau und/oder besonders schnell zu bestimmen. Dadurch kann es möglich sein, die Krümmung 31 1 , 321 besonders genau zu bestimmen. Dadurch kann es wiederum möglich sein, die Position des Endes 205 bzw. den Winkel 210 in der Position besonders genau zu bestimmen. Die Periodizität des Faser-Bragg-Gitters 51 1 kann von der Wellenlänge des Laserlichts 191 , 192 verschieden sein. Deshalb wird die Propagation des Laserlichts 191 , 192 durch das Faser- Bragg-Gitter 51 1 nicht signifikant beeinflusst. FIG. 5 illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 5 Aspects Related to Positioning Device 560. In the example of FIG. 5, the positioning device 560 is arranged to measure the movement of the end 205 of the optical fiber 201. In particular, the positioning device 560 is arranged to measure the curvature 31 1, 321 of the optical fiber 201. In particular, the positioning device 560 is arranged to optically measure the curvature 31 1, 321 of the optical fiber 201. For this purpose, incident light 591 - for example with a different wavelength than the laser light 191, 192 - used. For example, the light 591 may be provided by a broadband light source. The spectrum of the light 591 may have, for example, a spectral width of not less than 50 nm, preferably not less than 150 nm, more preferably not less than 500 nm. Reflected light 592 - sometimes referred to as secondary radiation - is detected by a corresponding detector , The reflected light 592 is indicative of a curvature 31 1, 312 of the optical fiber 201 and thus the position 301, 302 of the end 205. Based on the reflected light 592, the signal indicative of the curvature 31 1, 321 can then be provided the optical fiber 201 is. For example, this signal may be used by LIDAR system 103. By means of the optical measurement, the emission angle under which the laser light 191, 192 is radiated can be determined particularly accurately. In the example of FIG. 5, the positioning device 560 is implemented by a fiber Bragg grating 51 1. The fiber Bragg grating 51 1 has an extension parallel to the central axis 202 of the fiber 201: Along this dimension, the refractive index of the material is periodically modulated. The fiber Bragg grating 51 1 is arranged in the fiber 201 between the fixing point 206 and the end 205. By a suitable arrangement of the fiber Bragg grating 51 1 in the optical fiber 201 can be achieved that the curvature 31 1, 321 of the optical fiber 201 results in a change in length of the fiber Bragg grating 51 1. For example, the fiber Bragg grating 51 1 could be spaced apart from the central axis 202 of the optical fiber 201 (not shown in FIG. 5). This change in length of the fiber Bragg grating 51 1 can in turn result in a change in the amplitude of the reflected light 592 in the range of the wavelengths which fulfill the Bragg condition. For this purpose, the periodicity of the fiber Bragg grating 51 1 is tuned to the wavelength of the light 591. The positioning device 560 may then be configured to determine the signal based on an amplitude of the reflected light 592. In particular, it may be possible to determine the amplitude of the reflected light 592 particularly precisely and / or particularly quickly. This may make it possible to determine the curvature 31 1, 321 particularly accurately. As a result, it may again be possible to determine the position of the end 205 or the angle 210 in the position particularly precisely. The periodicity of the fiber Bragg grating 51 1 may be different from the wavelength of the laser light 191, 192. Therefore, the propagation of the laser light 191, 192 is not significantly affected by the fiber Bragg grating 51 1.
Das Faser-Bragg-Gitter 51 1 weist eine Länge 525 auf, die in etwa 80 % der Länge der Lichtfaser 201 zwischen der Fixierstelle 206 und dem Ende 205 entspricht. Anderen Beispielen wäre es auch möglich, dass die Länge 525 mindestens 50 % der Länge 203 beträgt, bevorzugt mindestens 70 %, besonders bevorzugt mindestens 90 %. Durch eine solche Ausdehnung des Faser-Bragg-Gitters 51 1 entlang der Länge 203 kann die Krümmung 31 1 , 321 besonders genau bestimmt werden. The fiber Bragg grating 51 1 has a length 525 which corresponds approximately to 80% of the length of the optical fiber 201 between the fixing point 206 and the end 205. Other examples would also allow the length 525 to be at least 50% of the length 203, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90%. By such an extension of the fiber Bragg grating 51 1 along the length 203, the curvature 31 1, 321 can be determined particularly accurately.
In manchen Beispielen kann es möglich sein, dass die Positioniervorrichtung 560 einen Kantenfilter aufweist. Mittels des Kantenfilters kann es möglich sein, die Amplitude des reflektierten Lichts 592 besonders schnell zu bestimmen. Zum Beispiel kann eine Transmissionsspitze des Kantenfilters im Bereich einer Flanke der Reflektionskurve des Faser-Bragg-Gitters 51 1 angeordnet sein. Dadurch können leichte Längenänderungen des Faser-Bragg-Gitters 51 1 zu einer starken Variation der durch den Kantenfilter hindurchgelassenen Amplitude führen. Dadurch kann die Amplitude des reflektierten Lichts 592 genau und schnell bestimmt werden. Es können schnelle Abtastfrequenzen, mit denen die Position des Endes 205 bestimmt wird, erreicht werden. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Positioniervorrichtung 560 eingerichtet ist, um das Signal mit einer Abtastfrequenz zu aktualisieren, die mindestens 500 Hz beträgt, bevorzugt mindestens 1 kHz, besonders bevorzugt mindestens 1 ,5 kHz. In some examples, it may be possible for the positioning device 560 to include an edge filter. By means of the edge filter, it may be possible to determine the amplitude of the reflected light 592 particularly fast. For example, a transmission peak of the edge filter may be arranged in the region of an edge of the reflection curve of the fiber Bragg grating 51 1. As a result, slight changes in length of the fiber Bragg grating 51 1 can lead to a strong variation in the amplitude passed through the edge filter. This allows the amplitude of the reflected light 592 be determined accurately and quickly. Fast sampling frequencies with which the position of the end 205 is determined can be achieved. For example, it would be possible for the positioning device 560 to be set up in order to update the signal with a sampling frequency that is at least 500 Hz, preferably at least 1 kHz, particularly preferably at least 1.5 kHz.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen wäre es möglich, dass die Positioniervorrichtung 560 eingerichtet ist, um das Signal mit einer Abtastfrequenz zu aktualisieren, die mindestens um einen Faktor 1 ,5 größer ist, als die Scanfrequenz, mit welcher der Aktuator 900 das Ende 205 der Lichtfaser 201 bewegt, bevorzugt mindestens um einen Faktor 2, besonders bevorzugt mindestens um einen Faktor 3. Dadurch kann eine sehr genaue Bestimmung des Winkels 1 10, unter welchem das Laserlicht 191 , 192 abgestrahlt wird, erfolgen. Continuous step-and-shoot Techniken werden ermöglicht. FIG. 6A illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 6A Aspekte in Bezug auf die Positioniervorrichtung 560. In dem Beispiel der FIG. 6A ist die Positioniervorrichtung 560 durch zwei Faser-Bragg-Gitter 51 1 , 512 implementiert. In the various examples described herein, it would be possible for the positioning device 560 to be configured to update the signal at a sampling frequency that is at least a factor of 1.5 greater than the scan frequency at which the actuator 900 terminates the 205 of the FIG Optical fiber 201 moves, preferably at least a factor of 2, more preferably at least by a factor of 3. This can be a very accurate determination of the angle 1 10, under which the laser light 191, 192 emitted. Continuous step-and-shoot techniques are possible. FIG. 6A illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 6A Aspects related to the positioning device 560. In the example of FIG. 6A, the positioning device 560 is implemented by two fiber Bragg gratings 51 1, 512.
Das Faser-Bragg-Gitter 51 1 befindet sich in einer Lichtfaser 501 -1 , die verschieden von der Lichtfaser 201 ist. Das Faser-Bragg-Gitter 512 befindet sich in einer Lichtfaser 501 -2, die auch verschieden von der Lichtfaser 201 ist. In einem Beispiel sind die Lichtfasern 501 -1 , 501 -2 an gegenüberliegenden Seiten 251 , 252 der Lichtfaser 201 an der Lichtfaser 201 angebracht. In einem weiteren Beispiel könnte eine Mehrkern-Faser verwendet werden, um die LichtfaserThe fiber Bragg grating 51 1 is located in an optical fiber 501 -1, which is different from the optical fiber 201. The fiber Bragg grating 512 is located in an optical fiber 501 -2, which is also different from the optical fiber 201. In one example, the optical fibers 501 -1, 501 -2 are attached to the optical fiber 201 on opposite sides 251, 252 of the optical fiber 201. In another example, a multi-core fiber could be used to connect the optical fiber
201 und die Lichtfaserns 501 -1 , 501 -2 zu implementieren. 201 and the optical fibers 501 -1, 501 -2.
Die Zentralachsen 502-1 , 502-2 der Lichtfaser 501-1 , 501 -2 verlaufen parallel zu ZentralachseThe central axes 502-1, 502-2 of the optical fibers 501-1, 501-2 are parallel to the central axis
202 der Lichtfaser 201 . Dadurch bewirkt eine Krümmung 31 1 , 321 der Lichtfaser 201 eine entsprechende Krümmung der Lichtfaser 501 -1 , 501 -2. Zum Beispiel bewirkt die Krümmung 31 1 im Gegenuhrzeigersinn (vergleiche FIG. 3A) eine Stauchung der Lichtfaser 501 -1 und damit eine Verkürzung des Faser-Bragg-Gitters 51 1 ; die Krümmung 31 1 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt auch eine Dehnung der Lichtfaser 501 -2 und damit eine Verlängerung des Faser-Bragg-Gitters 512. Durch die exzentrische Anordnung der Lichtfaser 501 -1 , 501 -2 in Bezug auf die Zentralachse 202 können diese Verkürzung und Verlängerung der Faser-Bragg-Gitter 51 1 , 512 besonders signifikant ausfallen. Dadurch kann die Position des Endes 205 basierend auf von den Fasern 51 1 , 512 reflektierten Licht 592 besonders genau bestimmt werden. Entsprechende Längenänderungen können auch bei einer Torsion 371 , 372 beobachtet werden. FIG. 6B illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 6B Aspekte in Bezug auf die Positioniervorrichtung 560. In dem Beispiel der FIG. 6B ist die Positioniervorrichtung 560 durch zwei Faser-Bragg-Gitter 51 1 , 512 implementiert. Das Beispiel der FIG. 6B ist dabei eine Aufsicht auf das Beispiel der FIG. 6A. 202 of the optical fiber 201. As a result, a curvature 31 1, 321 of the optical fiber 201 causes a corresponding curvature of the optical fiber 501 -1, 501 -2. For example, the curvature 31 1 in the counterclockwise direction (see FIG 3A) causes a compression of the optical fiber 501 -1 and thus a shortening of the fiber Bragg grating 51 1; the curvature 31 1 in the counterclockwise direction also causes an elongation of the optical fiber 501 -2 and thus an extension of the fiber Bragg grating 512. Due to the eccentric arrangement of the optical fiber 501 -1, 501 -2 with respect to the central axis 202, this shortening and Extension of the fiber Bragg gratings 51 1, 512 are particularly significant. Thereby, the position of the end 205 can be determined particularly accurately based on the light 592 reflected by the fibers 51 1, 512. Corresponding length changes can also be observed with a torsion 371, 372. FIG. 6B illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. FIG. 6B illustrates aspects related to the positioning device 560. In the example of FIG. 6B, the positioning device 560 is implemented by two fiber Bragg gratings 51 1, 512. The example of FIG. 6B is a plan view of the example of FIG. 6A.
FIG. 6C illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 6C Aspekte in Bezug auf die Positioniervorrichtung 560. In dem Beispiel der FIG. 6C ist die Positioniervorrichtung 560 durch vier Faser-Bragg-Gitter implementiert (in FIG. 6C nicht dargestellt). Das Beispiel der FIG. 6C entspricht dabei grundsätzlich dem Beispiel der FIGs. 6A, 6B. Dabei ist aber in dem Beispiel der FIG. 6C eine größere Anzahl an Fasern 501 -1 - 501 -4 mit jeweiligen Faser-Bragg-Gittern (in FIG. 6C nicht dargestellt) vorgesehen, z.B. wiederum als Mehrkern-Fasern. Mittels der Implementierung der FIG. 6C können insbesondere Bewegungen des Endes 205 in zwei Dimensionen (in der Zeichenebene der FIG. 6C) detektiert werden. Ein zweidimensionaler Scanbereich kann überwacht werden. Zum Beispiel weisen die Faser-Bragg-Gitter in den Fasern 501 -1 , 501 -2 eine Sensitivität für Krümmungen entlang der in FIG. 6C mit x bezeichneten Richtung auf. Zum Beispiel weisen die Faser-Bragg-Gitter in den Fasern 501 -3, 501 -4 eine Sensitivität für Krümmungen entlang der in FIG. 6C mit y bezeichneten Richtung auf. FIG. 7 illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 7 Aspekte in Bezug auf die Positioniervorrichtung 560. In dem Beispiel der FIG. 7 ist die Positioniervorrichtung 560 durch vier Faser-Bragg-Gitter 51 1 - 514 implementiert. FIG. 6C illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 6C, aspects related to the positioning device 560. In the example of FIG. 6C, the positioning device 560 is implemented by four fiber Bragg gratings (not shown in FIG. 6C). The example of FIG. 6C basically corresponds to the example of FIGs. 6A, 6B. However, in the example of FIG. 6C, a larger number of fibers 501 -1 - 501 -4 are provided with respective fiber Bragg gratings (not shown in FIG. 6C), e.g. again as multi-core fibers. By means of the implementation of FIG. In particular, movements of the end 205 in two dimensions (in the drawing plane of FIG. 6C) can be detected. A two-dimensional scan area can be monitored. For example, the fiber Bragg gratings in the fibers 501 -1, 501 -2 have a curvature sensitivity along that shown in FIG. 6C with x direction on. For example, the fiber Bragg gratings in the fibers 501 -3, 501 -4 have a sensitivity to curvatures along that shown in FIG. 6C with y direction on. FIG. FIG. 7 illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 7 Aspects Related to Positioning Device 560. In the example of FIG. 7, the positioning device 560 is implemented by four fiber Bragg gratings 51 1 -514.
Die Faser-Bragg-Gitter 51 1 , 513 befinden sich in der Faser 501 -1. Die Faser-Bragg-Gitter 512, 514 befinden sich in der Faser und 501 -2. In manchen Beispielen wäre es auch möglich, dass sich mehr als zwei seriell geschaltete Faser-Bragg-Gitter in den jeweiligen Fasern 501 -1 , 501 - 2, 201 befinden (vergleiche FIG. 8A). The fiber Bragg gratings 51 1, 513 are located in the fiber 501 -1. Fiber Bragg gratings 512, 514 are in the fiber and 501 -2. In some examples, it would also be possible for there to be more than two serially connected fiber Bragg gratings in the respective fibers 501 -1, 501-2, 201 (see FIGURE 8A).
Durch Verwendung unterschiedlicher Gitterkonstanten für die jeweils seriell geschalteten Faser-Bragg-Gitter 51 1 -514 können die einzelnen Faser-Bragg-Gitter 51 1 -514 individuell angesteuert werden. Dazu kann genügend breitbandiges Licht verwendet werden. By using different lattice constants for the respective serially connected fiber Bragg gratings 51 1 -514, the individual fiber Bragg gratings 51 1 -514 can be individually controlled. For this purpose, enough broadband light can be used.
Insbesondere für einen Fall, in welchem der Krümmungsradius als Funktion der Position entlang der Länge der Faser 201 veränderlich ist, kann dann durch einen Vergleich der Amplituden des von den seriell angeordneten Faser-Bragg-Gittern 51 1 , 513 bzw. 512, 514 reflektierten Lichts 592 eine besonders genaue Bestimmung der Position des Endes 205 der Lichtfaser 201 erfolgen. Zum Beispiel wäre es nämlich möglich, dass basierend auf einer Differenz der Amplituden des von den seriell angeordneten Faser-Bragg-Gittern 51 1 , 513 bzw. 512, 514 reflektierten Lichts 592 das Signal, welches indikativ für die Position 301 , 302 des Endes 205 der Lichtfaser 201 ist, von der Positioniervorrichtung 560 bestimmt wird. FIG. 8B illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 8B Aspekte in Bezug auf die Positioniervorrichtung 560. In dem Beispiel der FIG. 8B ist die Positioniervorrichtung 560 durch ein PSD 552 implementiert. Der PSD 552 kann isotrop oder diskret implementiert sein. Beispielsweise kann der PSD 552 mehrere Bildpunkte umfassen oder z.B. eine PIN-Diode umfassen. In particular, for a case in which the radius of curvature as a function of position is variable along the length of the fiber 201, then by comparing the amplitudes of the light reflected from the serially arranged fiber Bragg gratings 51 1, 513 and 512, 514, respectively 592 a particularly accurate determination of the position of the end 205 of the optical fiber 201 done. For example, it would be possible to do that based on a Difference of the amplitudes of the light 592 reflected by the serially arranged fiber Bragg gratings 51 1, 513 and 512, 514, respectively, the signal which is indicative of the position 301, 302 of the end 205 of the optical fiber 201 is determined by the positioning device 560 , FIG. 8B illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 8B, aspects related to the positioning device 560. In the example of FIG. 8B, the positioning device 560 is implemented by a PSD 552. The PSD 552 may be implemented isotropically or discretely. For example, the PSD 552 may include multiple pixels, or include, for example, a PIN diode.
In dem Beispiel der FIG. 8B umfasst die Anordnung 100 die Linse 451 , welche ortsfest mit dem beweglichen Ende 205 der Lichtfaser 201 verbunden ist. Der PSD 552 ist eingerichtet, um das Laserlicht 191 , 192, welches aus dem Ende 205 der Lichtfaser 201 austritt, zu messen. Der PSD 552 misst die Position des Laserlichts 191 , 192 auf seiner Sensorfläche. Dazu ist eine Linse 551 vorgesehen, die das Licht 191 , 192 auf der Sensorfläche des PSD 552 fokussiert. Die Anordnung 100 umfasst dazu weiterhin einen Strahlteiler 801 . Auch der Strahlteiler 801 ist ortsfest mit dem Ende 205 der Lichtfaser 201 verbunden. Der Strahlteiler 801 ist eingerichtet, um einen Teilstrahlengang 802 des Lichts 191 , 192 zum PSD 552 zu lenken. In the example of FIG. 8B, the assembly 100 includes the lens 451, which is fixedly connected to the movable end 205 of the optical fiber 201. The PSD 552 is configured to measure the laser light 191, 192 exiting the end 205 of the optical fiber 201. The PSD 552 measures the position of the laser light 191, 192 on its sensor surface. For this purpose, a lens 551 is provided, which focuses the light 191, 192 on the sensor surface of the PSD 552. The arrangement 100 furthermore comprises a beam splitter 801 for this purpose. Also, the beam splitter 801 is fixedly connected to the end 205 of the optical fiber 201. The beam splitter 801 is arranged to direct a partial beam path 802 of the light 191, 192 to the PSD 552.
Durch eine entsprechende Anordnung des PSD 552 in Bezug auf das bewegliche Ende 205 kann erreicht werden, dass die Position des Lichtpunkts auf der Sensorfläche des PSD 552 indikativ für die Position des beweglichen Endes 205 der Lichtfaser 201 bzw. für den Austrittswinkel des Laserlichts 191 , 192 ist. Deshalb kann basierend auf dieser großen Messung das Signal bereitgestellt werden, welches indikativ für die Position des beweglichen Endes 205 ist, und insbesondere indikativ für die Krümmung 31 1 , 321 und/oder die Torsion 371 , 372 der Lichtfaser 201 im Bereich zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 ist. Das Signal kann indikativ für den Austrittswinkel des Laserlichts 191 , 192 sein. Durch die Anordnung des Strahlteiler 801 im Strahlengang des austretenden Laserlichts 191 , 192 hinter der Linse 451 kann erreicht werden, dass bei der Messung durch den PSD 552 eventuelle Einflüsse der Linse 451 berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann ein Versatz des austretenden Laserlichts 191 , 192 aufgrund der Geometrie der Befestigung der Linse 451 an dem beweglichen Ende 205 berücksichtigt werden. Insbesondere kann derart auch ein Drift über die Lebensdauer aufgrund eines zeitvariablen Versatzes des austretenden Laserlichts 100 eine 90, 192 berücksichtigt werden. Die Langzeit-Stabilität kann dadurch erhöht werden. FIG. 8C illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 8C Aspekte in Bezug auf die Positioniervorrichtung 560. In dem Beispiel der FIG. 8C ist die Positioniervorrichtung 560 durch ein PSD 552 implementiert. Das Beispiel der FIG. 8C entspricht grundsätzlich dem Beispiel der FIG. 8B. In dem Beispiel der FIG. 8C ist der Strahlteiler 801 zwischen der Umlenkeinheit 452 und der Linse 451 angeordnet. In anderen Beispielen wäre es auch möglich, dass zum Beispiel die Umlenkeinheit 452 zwischen dem Strahlteiler 801 und der Linse 451 angeordnet ist. FIG. 9 illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 9 Aspekte in Bezug auf den Aktuator 900. In dem Beispiel der FIG. 9 umfasste Aktuator 900 eine Spulenanordnung 901 , die Leiterwindungen umfasst und eingerichtet ist, um ein Magnetfeld im Bereich der Lichtfaser 201 zu erzeugen. Die Lichtfaser 201 ist mit einem magnetischen Material 903 beschichtet, z.B. durch Sputtern. Es wäre auch möglich, einen Magneten aufzukleben oder aufzulöten etc. Das magnetische Material ist z.B. ferromagnetisch oder paramagnetisch oder diamagnetisch. By a corresponding arrangement of the PSD 552 with respect to the movable end 205 can be achieved that the position of the light spot on the sensor surface of the PSD 552 indicative of the position of the movable end 205 of the optical fiber 201 and for the exit angle of the laser light 191, 192 is. Therefore, based on this large measurement, the signal indicative of the position of the movable end 205 and, in particular, indicative of the curvature 31 1, 321 and / or the torsion 371, 372 of the optical fiber 201 in the region between the fixing point 206 can be provided and the movable end 205 is. The signal may be indicative of the exit angle of the laser light 191, 192. By arranging the beam splitter 801 in the beam path of the exiting laser light 191, 192 behind the lens 451, it can be achieved that possible influences of the lens 451 are taken into account in the measurement by the PSD 552. For example, an offset of the exiting laser light 191, 192 may be considered due to the geometry of the attachment of the lens 451 to the movable end 205. In particular, such a drift over the lifetime due to a time-variable offset of the exiting laser light 100 a 90, 192 are taken into account. The long-term stability can be increased thereby. FIG. 8C illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 8C, aspects related to the positioning device 560. In the example of FIG. 8C, the positioning device 560 is implemented by a PSD 552. The example of FIG. 8C basically corresponds to the example of FIG. 8B. In the example of FIG. 8C, the beam splitter 801 is arranged between the deflection unit 452 and the lens 451. In other examples, it is also possible that, for example, the deflection unit 452 is arranged between the beam splitter 801 and the lens 451. FIG. 9 illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 9 Aspects Concerning the Actuator 900. In the example of FIG. 9, actuator 900 included a coil assembly 901 that includes conductor turns and is configured to generate a magnetic field in the region of optical fiber 201. The optical fiber 201 is coated with a magnetic material 903, for example by sputtering. It would also be possible to glue or solder a magnet etc. The magnetic material is eg ferromagnetic or paramagnetic or diamagnetic.
Außerdem umfasste Aktuator 900 eine Führung, entlang welcher das Ende 205 eindimensional geführt wird. Dies bedeutet, dass der Aktuator 900 gemäß dem Beispiel der FIG. 9 eingerichtet ist, um die Lichtfaser 205 eindimensional zu scannen. Durch Anwenden eines zeitvariablen Stroms auf die Spulenanordnung 901 kann im Bereich des magnetischen Materials 903 ein zeitvariables Magnetfeld erzeugt werden. Dadurch wird die Lichtfaser 205 entlang der Führung 902 ausgelenkt. Die Lichtfaser 205 kann insbesondere zwischen den Positionen 301 , 202 gescannt werden. In addition, actuator 900 included a guide along which end 205 is guided one-dimensionally. This means that the actuator 900 according to the example of FIG. 9 is configured to one-dimensionally scan the optical fiber 205. By applying a time-varying current to the coil assembly 901, a time-varying magnetic field can be generated in the region of the magnetic material 903. As a result, the optical fiber 205 is deflected along the guide 902. In particular, the optical fiber 205 can be scanned between the positions 301, 202.
Es wäre möglich, dass die Steuerung eingerichtet ist, um den Aktuator 900 anzusteuern, sodass dieser das Ende 205 der Lichtfaser 201 zwischen den Umkehrpositionen 301 , 302 mit einer Scanfrequenz von mindestens 500 Hz scannt, optional von mindestens 700 Hz, weiter optional von mindestens 1 ,2 kHz scannt. Scannen kann in den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen bedeuten, dass die Steuerung 950 den Aktuator 900 wiederholt ansteuert, so dass dieser für mehrere Wiederholungen bzw. periodisch die Bewegung des Endes 205 bewirkt. It would be possible for the controller to be arranged to drive the actuator 900 to scan the end 205 of the optical fiber 201 between the reversal positions 301, 302 at a scan frequency of at least 500 Hz, optionally at least 700 Hz, more optionally at least 1 , 2 kHz scans. Scanning may mean, in the various examples described herein, that the controller 950 repeatedly drives the actuator 900 to periodically cause movement of the end 205 for multiple repetitions.
In anderen Beispielen wäre es aber auch möglich, dass der Aktuator 900 eingerichtet ist, um die Lichtfaser 201 zweidimensional zu scannen. Die Führung 902 kann dann entbehrlich sein. FIG. 10A illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 10A Aspekte in Bezug auf den Aktuator 900. in dem Beispiel der FIG. 10A umfasst der AktuatorHowever, in other examples, it would also be possible for the actuator 900 to be configured to scan the optical fiber 201 two-dimensionally. The guide 902 can then be dispensable. FIG. 10A illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 10A illustrates aspects related to the actuator 900. In the example of FIG. 10A includes the actuator
902 orthogonale Spulenpaare 901 (in FIG. 10A ist lediglich ein Spulenpaar 901 dargestellt; das weitere orthogonale Spulenpaar ist in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene angeordnet). Durch abwechselndes Bestromen der orthogonale Spulenpaare 901 kann eine zweidimensionale Bewegung des Endes 205 der Lichtfaser 201 erreicht werden. 902 orthogonal coil pairs 901 (only one coil pair 901 is shown in FIG 10A; the further orthogonal coil pair is arranged in a plane perpendicular to the plane of the drawing). By alternately energizing the orthogonal coil pairs 901, a two-dimensional movement of the end 205 of the optical fiber 201 can be achieved.
FIG. 10B illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 10B Aspekte in Bezug auf den Aktuator 900. in dem Beispiel der FIG. 10B umfasst der Aktuator 902 an den gegenüberliegenden Seiten 251 , 252 der Lichtfaser 201 angebrachte Hebel 951 , 952. Die Hebel 951 , 952 erstrecken sich senkrecht zur zentralen Achse 202 der Lichtfaser 201 . Die Hebel 951 , 952 könnten beispielsweise aus Kunststoff, Silizium, Glas, etc. gefertigt sein. An den Hebeln 951 , 952 ist beabstandet von der Zentralachse 202 jeweils ein MagnetFIG. 10B illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 10B, aspects relating to the actuator 900. In the example of FIG. 10B, the actuator 902 on the opposite sides 251, 252 of the optical fiber 201 mounted lever 951, 952. The levers 951, 952 extend perpendicular to the central axis 202 of the optical fiber 201. The levers 951, 952 could be made of plastic, silicon, glass, etc., for example. On the levers 951, 952 is spaced from the central axis 202 each have a magnet
903 vorgesehen. Dadurch kann durch ein durch die Spulen 901 erzeugte Magnetfeld eine exzentrische Auslenkung der Hebel 951 , 952 in Bezug auf die Zentralachse 202 erfolgen.903 provided. As a result, an eccentric deflection of the levers 951, 952 with respect to the central axis 202 can take place by means of a magnetic field generated by the coils 901.
Dadurch kann ein Drehmoment auf die Faser 201 wirken. Dadurch kann insbesondere eine Torsion der Faser 201 im Bereich zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 bewirkt werden. FIG. 10C illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 10C Aspekte in Bezug auf den Aktuator 900. In dem Beispiel der FIG. 10C umfasst der Aktuator 900 eine Drehmagnetfeldquelle (in FIG. 10C nicht dargestellt), die eingerichtet ist, um ein Magnetfeld 961 zu erzeugen, welches als Funktion der Zeit in einer senkrecht zur Zentralachse 202 der Faser 201 definierten Ebene (Zeichenebene der FIG. 10C, oben) rotiert. In FIG. 10C ist ein Winkel 962 eingezeichnet, den das Magnetfeld 961 zu zwei beliebigen Zeitpunkten einnimmt. As a result, a torque can act on the fiber 201. As a result, in particular, a torsion of the fiber 201 in the region between the fixing point 206 and the movable end 205 can be effected. FIG. 10C illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 10C, aspects related to the actuator 900. In the example of FIG. 10C, the actuator 900 includes a rotary magnetic field source (not shown in FIG. 10C) configured to generate a magnetic field 961 which is a function of time in a plane defined perpendicular to the central axis 202 of the fiber 201 (drawing plane of FIG. above) rotates. In FIG. 10C, an angle 962 is plotted, which the magnetic field 961 assumes at any desired time.
In dem Beispiel der FIG. 10C umfasst der Aktuator 900 weiterhin zwei Magnete 903. Die Magnete 903 könnten auf die Lichtfaser 201 aufgeklebt sein. Sputtern wäre möglich. Die Magnete 903 könnten als dünne Filme ausgebildet sein. Ein erster Magnet 903 ist auf der Seite 251 der Faser 201 angeordnet. Ein zweiter Magnet 903 ist auf der gegenüberliegenden Seite 252 der Faser 201 angeordnet. Die beiden Magnete 903 sind gegenläufig gepolt. In dem Beispiel der FIG. 10C ist die Magnetisierung des ersten Magneten 903 (in FIG. 10C linksseitig dargestellt) aus der Zeichenebene herausorientiert; die Magnetisierung des zweiten Magneten 903 (in FIG. 10C rechtzeitig dargestellt) ist in die Zeichenebene hineinorientiert. Deshalb bewirkt das Magnetfeld 961 gegenläufig orientierte Kraftwirkungen in der Ebene senkrecht zur Zentralachse 202 (Zeichenebene der FIG. 10C). Dadurch kann insbesondere eine Torsion der Faser 201 im Bereich zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 bewirkt werden. In the example of FIG. 10C, the actuator 900 further comprises two magnets 903. The magnets 903 may be adhered to the optical fiber 201. Sputtering would be possible. The magnets 903 could be formed as thin films. A first magnet 903 is disposed on the side 251 of the fiber 201. A second magnet 903 is disposed on the opposite side 252 of the fiber 201. The two magnets 903 are poled in opposite directions. In the example of FIG. 10C, the magnetization of the first magnet 903 (shown on the left side in FIG. 10C) is oriented out of the plane of the drawing; the magnetization of the second magnet 903 (shown in time in FIG. 10C) is oriented in the plane of the drawing. Therefore, the magnetic field 961 causes inversely oriented force actions in the plane perpendicular to the central axis 202 (drawing plane of FIG. 10C). As a result, in particular, a torsion of Fiber 201 can be effected in the region between the fixing point 206 and the movable end 205.
Durch die Dimensionierung des Winkels 962 kann der Scanbereich aufgrund der Torsion der Lichtfaser 201 eingestellt werden. Dies ist in FIG. 10C, unten illustriert. In FIG. 10C, unten ist der Verlauf des Winkels 962 des Drehmagnetfelds 961 als Funktion der Zeit dargestellt. Aus FIG. 10C ist ersichtlich, dass der Winkel 962 zwischen Maximalwerten periodisch variiert wird. Die Torsion der Faser 201 folgt beispielsweise dem Winkel 962, so dass der durch die Torsion definierte Winkelbereich 1 10-2 dem Hub des Winkels 962 entspricht. By sizing the angle 962, the scanning area can be adjusted due to the torsion of the optical fiber 201. This is shown in FIG. 10C, illustrated below. In FIG. 10C, the course of the angle 962 of the rotary magnetic field 961 is shown below as a function of time. From FIG. 10C, it can be seen that the angle 962 is periodically varied between maximum values. The torsion of the fiber 201 follows, for example, the angle 962, so that the angle range 1 10-2 defined by the torsion corresponds to the stroke of the angle 962.
Beispielsweise könnte als Drehmagnetfeldquelle ein System aus mehreren Spulen, deren Spulenachsen Winkel von beispielsweise 120° miteinander einschließen, verwendet werden. Durch zeitversetztes Ansteuern der Spulen kann dadurch das Drehmagnetfeld erzeugt werden. For example, as a rotary magnetic field source, a system of a plurality of coils whose coil axes include angles of, for example, 120 ° with each other could be used. By time-delayed driving of the coils thereby the rotating magnetic field can be generated.
FIG. 1 1 illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. Insbesondere illustriert FIG. 1 1 Aspekte in Bezug auf den Aktuator 900. In dem Beispiel der FIG. 1 1 umfasst der Aktuator 902 an den unterschiedlichen Seiten 251 , 252 der Lichtfaser 201 angebrachte piezoelektrische Leiter 913. Bei Aufprägen eines Stromflusses durch die piezoelektrische Leiter 913 verändern diese ihre Länge, sodass die Krümmung 31 1 , 312 bzw. die Bewegung der Lichtfaser 201 zwischen den Positionen 301 , 302 resultiert. FIG. FIG. 1 illustrates aspects relating to the assembly 100. In particular, FIG. 1 1 Aspects Related to the Actuator 900. In the example of FIG. 1 1, the actuator 902 comprises piezoelectric conductors 913 attached to the different sides 251, 252 of the optical fiber 201. When current flows through the piezoelectric conductors 913, they change their length so that the curvature 31 1, 312 and the movement of the optical fiber 201 between, respectively the positions 301, 302 results.
FIG. 12A illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. In dem Beispiel der FIG. 12A umfasst die Anordnung 100 den Laser 599, die Breitbandlichtquelle 1201 zum Erzeugen des Lichts 591 , das eine Wellenlänge aufweist, die abgestimmt ist auf die Gitterperiodizität des einen oder der mehreren Faser-Bragg-Gitter 51 1 -516, sowie einen Detektor 1202, der das von dem einen oder den mehreren Faser-Bragg-Gittern reflektierte Licht 592 detektieren kann. Zum Beispiel kann der Detektor 1202 ein oder mehrere Kantenfilter aufweisen. Die Anordnung 100 umfasst außerdem einen Multiplexer 1250, der eingerichtet ist, um das Laserlicht 191 , 192 der Laserlichtquelle 599, sowie das Licht 591 der Breitbandlichtquelle 1201 in die Lichtfaser 201 einzukoppeln. Der Multiplexer 1250 kann auch das von dem einen oder den mehreren Faser-Bragg-Gittern reflektierte Licht 592 zum Detektor 1202 lenken. FIG. 12A illustrates aspects relating to the arrangement 100. In the example of FIG. 12A, the arrangement 100 includes the laser 599, the broadband light source 1201 for generating the light 591, having a wavelength tuned to the grating periodicity of the one or more fiber Bragg grids 51 1 -516, and a detector 1202 can detect the light 592 reflected from the one or more fiber Bragg gratings. For example, detector 1202 may include one or more edge filters. The arrangement 100 further includes a multiplexer 1250 configured to couple the laser light 191, 192 of the laser light source 599 and the light 591 of the broadband light source 1201 into the optical fiber 201. The multiplexer 1250 may also direct the light 592 reflected from the one or more fiber Bragg gratings to the detector 1202.
Während in dem Beispiel der FIG. 12A ein Szenario dargestellt ist, in dem lediglich die Lichtfaser 201 vorhanden ist, wären Beispiele mit mehreren dedizierten Lichtfasern 501 -1 - 501 -4 für das oder die Faser-Bragg-Gitter wie obenstehend diskutiert, entsprechend möglich. In dem Beispiel der FIG. 12A ist die Scanvorrichtung mit dem beweglichen Ende 205 der Lichtfaser 201 beabstandet gegenüber den Lichtquellen 599, 1201 angeordnet. Z.B. kann die Länge der Lichtfaser 201 mindestens 0,1 m betragen, optional mindestens 0,5 m, weiter optional mindestens 2 m. Dies ermöglicht eine flexible Positionierung der Scanvorrichtung 500 gegenüber der Laserlichtquelle 599 und/oder der Breitbandlichtquelle 1201. Insbesondere kann die Scanvorrichtung 500 sehr platzsparend integriert werden. Zur Kompensation der Laufzeit innerhalb der Lichtfaser 201 kann die Laufzeit des Laserlichts in der Lichtfaser 201 gemessen werden. Dazu kann beispielsweise die Reflektion des Laserlichts 191 , 192 an dem Ende 205 der Lichtfaser 201 im genutzt werden, um in Bereich der Laserlichtquelle 599 mittels einem entsprechenden Detektor das reflektierte Laserlicht zu messen. While in the example of FIG. 12A is a scenario in which only the optical fiber 201 is present, examples with multiple dedicated optical fibers 501 -1 - 501 -4 for the fiber Bragg grating (s) discussed above would be accordingly possible. In the example of FIG. 12A, the scanning device with the movable end 205 of the optical fiber 201 is arranged at a distance from the light sources 599, 1201. For example, the length of the optical fiber 201 may be at least 0.1 m, optionally at least 0.5 m, further optionally at least 2 m. This allows a flexible positioning of the scanning device 500 relative to the laser light source 599 and / or the broadband light source 1201. In particular, the scanning device 500 can be integrated in a very space-saving manner. To compensate for the transit time within the optical fiber 201, the transit time of the laser light in the optical fiber 201 can be measured. For this purpose, for example, the reflection of the laser light 191, 192 can be used at the end 205 of the optical fiber 201 in order to measure in the region of the laser light source 599 by means of a corresponding detector, the reflected laser light.
In dem Beispiel der FIG. 12A könnte der Detektor 102 zum Detektieren des von den Objekten 196, 195 im Umfeld der Anordnung 100 reflektierten Laserlichts 191 , 192 beispielsweise neben der Scanvorrichtung 500 angeordnet sein (in FIG. 12A ist der Detektor 102 nicht dargestellt). In einem solchen Beispiel wäre es möglich, dass der Detektor 102 ein elektrisches Signal ausgibt. Deshalb ist es nicht erforderlich, dass das Signal des reflektierten Lichts über die Lichtfaser 201 zurückgeleitet wird. In the example of FIG. 12A, the detector 102 for detecting the laser light 191, 192 reflected by the objects 196, 195 in the vicinity of the arrangement 100 could, for example, be arranged next to the scanning device 500 (the detector 102 is not shown in FIG. 12A). In such an example, it would be possible for the detector 102 to output an electrical signal. Therefore, it is not necessary for the signal of the reflected light to be returned via the optical fiber 201.
FIG. 12B illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. In dem Beispiel der FIG. 12B erfolgt die Detektion des von den Objekten 196, 195 reflektierten Laserlichts 191 , 192 über die Optik der Scanvorrichtung 500. Zum Beispiel könnte das reflektierte Licht 195, 196 über die Linse 400 oder über die Linse 451 in die Lichtfaser 201 eingekoppelt bzw. rückgekoppelt werden. Dann ist es möglich, dass der Detektor 102 hinter dem Multiplexer 1250 angeordnet ist. Das Beispiel der FIG. 12B könnte mit Faser-Bragg-Sensorik 1201 , 1202 gemäß FIG. 12A kombiniert werden. FIG. 12B illustrates aspects relating to the arrangement 100. In the example of FIG. 12B, the laser light 191, 192 reflected by the objects 196, 195 is detected via the optics of the scanning device 500. For example, the reflected light 195, 196 could be coupled into the optical fiber 201 via the lens 400 or via the lens 451 , Then, it is possible for the detector 102 to be located behind the multiplexer 1250. The example of FIG. 12B could be used with fiber Bragg sensors 1201, 1202 according to FIG. 12A combined.
Typischerweise tritt die höchste Intensität des reflektierten Laserlichts 195, 196 entlang desselben optischen Pfads auf, entlang welchem das primär aus der Lichtfaser 201 ausgekoppelte Laserlicht 191 , 192 das entsprechende Objekt 195, 196 erreicht. Deshalb kann eine Technik gemäß FIG. 12B eine besonders hohe Sensitivität aufweisen. Typically, the highest intensity of the reflected laser light 195, 196 occurs along the same optical path along which the laser light 191, 192 coupled out primarily from the optical fiber 201 reaches the corresponding object 195, 196. Therefore, a technique according to FIG. 12B have a particularly high sensitivity.
In einem Beispiel gemäß FIG. 12B kann es erstrebenswert sein, wenn die Geschwindigkeit der Bewegung des beweglichen Endes 205 der Lichtfaser 201 beschränkt ist. Insbesondere kann derart gewährleistet werden, dass auf direktem Weg reflektierte Laserlicht 191 , 192 in die Lichtfaser 201 Einkoppeln kann, bevor sich das bewegliche Ende 205 der Lichtfaser 201 fortbewegt hat. Typische Entfernungen zwischen dem beweglichen Ende 205 der Lichtfaser 201 und den Objekten 195, 196 können beispielsweise im Bereich von 100 m bis 200 m liegen. Deshalb kann es erstrebenswert sein, wenn die Steuerung 950 eingerichtet ist, um Scanfrequenzen im Bereich von 500 Hz bis 2,5 kHz bei der Ansteuerung des Aktuators 900 zu implementieren, optional im Bereich von 700 Hz bis 1 ,5 kHz. In an example according to FIG. 12B, it may be desirable if the speed of movement of the movable end 205 of the optical fiber 201 is limited. In particular, it can be ensured in such a way that directly reflected laser light 191, 192 can be coupled into the optical fiber 201 before the movable end 205 of the optical fiber 201 has moved. Typical distances between the movable end 205 of the optical fiber 201 and the objects 195, 196 may, for example, be in the range of 100 m to 200 m. Therefore, it may be desirable for the controller 950 to be configured to implement scan frequencies in the range of 500 Hz to 2.5 kHz in the drive of the actuator 900, optionally in the range of 700 Hz to 1.5 kHz.
Typischerweise weisen die Eigenmoden der Bewegung des Bereichs der Lichtfaser 201 zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 Eigenfrequenzen im entsprechenden Frequenzbereich auf. Deshalb kann es möglich sein, einen resonanten Antrieb der Lichtfaser 201 zu ermöglichen, während gleichzeitig die Einkopplung des reflektierten Laserlichts 191 , 192 über denselben optischen Pfad möglich ist. Typically, the modes of movement of the region of the optical fiber 201 between the fixing point 206 and the movable end 205 have natural frequencies in the corresponding frequency range. Therefore, it may be possible to allow resonant driving of the optical fiber 201 while at the same time enabling the coupling of the reflected laser light 191, 192 over the same optical path.
FIG. 12C illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. In dem Beispiel der FIG. 12C ist der Detektor 102 für das reflektierte Laserlicht 191 , 192 separat von der Scanvorrichtung 500 implementiert. Insbesondere findet keine Detektion von in die Lichtfaser 201 rückgekoppeltem, reflektierten Laserlicht 191 , 192 statt. Eine solche Anordnung ermöglicht es, besonders große Sammellinsen zu verwenden, um einen Detektor 102 mit großer Sensitivität zu implementieren. Das Beispiel der FIG. 12C könnte mit Faser-Bragg-Sensorik 1201 , 1202 gemäß FIG. 12A kombiniert werden. FIG. 12C illustrates aspects relating to the arrangement 100. In the example of FIG. 12C, the reflected laser light detector 191, 192 is implemented separately from the scanning device 500. In particular, there is no detection of reflected laser light 191, 192 fed back into the optical fiber 201. Such an arrangement makes it possible to use particularly large converging lenses to implement a detector 102 with high sensitivity. The example of FIG. 12C could be combined with fiber Bragg sensors 1201, 1202 according to FIG. 12A combined.
FIG. 13 illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. n dem Beispiel der FIG. 13 sind zwei Lichtfasern 201 -1 , 201 -2 und zwei Scanvorrichtungen 500-1 , 500-2 vorhanden. Dadurch ist es möglich, die Lichtquellen 599, 1201 für das Scannen unterschiedlicher Umfeldbereiche mittels mehrerer Scanvorrichtungen 500-1 , 500-2 wieder zu verwenden. Z.B. könnte die Scanvorrichtung 500-1 an einer Vorderseite eines Fahrzeugs befestigt sein und die Scanvorrichtung 500-2 an der Rückseite eines Fahrzeugs befestigt sein. In dem Beispiel der FIG. 13 sind die Lichtfaser 201 -1 , 201 -2 mit dem Multiplexer 1250 verbunden. Es wäre auch eine Kopplung der Lichtfasern 201 -1 , 201 -2 über eine Faser-Weiche 1400 denkbar (vergleiche FIG. 14). FIG. 13 illustrates aspects relating to the arrangement 100. In the example of FIG. 13, there are two optical fibers 201-1, 201-2 and two scanning devices 500-1, 500-2. As a result, it is possible to reuse the light sources 599, 1201 for scanning different surrounding areas by means of a plurality of scanning devices 500-1, 500-2. For example, For example, the scanning device 500 - 1 could be attached to a front of a vehicle and the scanning device 500 - 2 attached to the rear of a vehicle. In the example of FIG. 13, the optical fiber 201 -1, 201 -2 are connected to the multiplexer 1250. It would also be conceivable to couple the optical fibers 201-1, 201-2 via a fiber separator 1400 (compare FIG.
Die Beispiele der FIGs. 13 und 14 könnte mit Faser-Bragg-Sensorik 1201 , 1202 gemäß FIG. 12A kombiniert werden. FIG. 15 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedener Beispiele. In Block 5001 wird Laserlicht in ein zweites Ende einer Lichtfaser eingespeist. The examples of FIGS. 13 and 14 could with fiber Bragg sensors 1201, 1202 of FIG. 12A combined. FIG. 15 is a flowchart of a method according to various examples. In block 5001, laser light is injected into a second end of an optical fiber.
In Block 5002 wird das gegenüberliegende erste Ende der Lichtfaser bewegt. Dabei können continuous step-and-shoot Techniken eingesetzt werden. Das bewegliche erste Ende der Lichtfaser kann dabei derart bewegt werden, dass eine Krümmung und/oder Torsion der Lichtfaser im Bereich des beweglichen Endes erreicht wird. Dadurch kann der Winkel, unter dem Laserlicht aus der Lichtfaser abgestrahlt wird, verändert werden. In Block 5003 wird optional eine LIDAR-Abstandsmessung basierend auf dem in Block 5002 implementierten Umfeldscanning mittels des Laserlichts implementiert. Es könnten auch Anwendungen wie Projizieren von Licht oder Endoskopie umgesetzt werden. In block 5002, the opposite first end of the optical fiber is moved. Continuous step-and-shoot techniques can be used. The movable first end of the optical fiber can be moved in such a way that a curvature and / or torsion of the optical fiber in the region of the movable end is achieved. As a result, the angle at which laser light is emitted from the optical fiber can be changed. In block 5003, a LIDAR distance measurement is optionally implemented based on the ambient scanning implemented by the laser light in block 5002. Also, applications such as projecting light or endoscopy could be implemented.
FIG. 16 illustriert Aspekte in Bezug auf die Bewegung des beweglichen Endes 205 der Lichtfaser 201 . In dem Beispiel der FIG. 16 ist die Amplitude der Auslenkung der Lichtfaser 201 für verschiedene Positionen zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 dargestellt. In dem Beispiel der FIG. 16 ist die Amplitude der Auslenkung der Lichtfaser 201 für die Eigenmode erster Ordnung (durchgezogene Linie) und die Eigenmode zweiter Ordnung (gestrichelte Linie) dargestellt. Aus FIG. 16 ist ersichtlich, dass mittels der Eigenmode zweiter Ordnung kleinere Krümmungsradien und damit größere Winkel 1 10-1 unter denen das Laserlicht 191 , 192 abgestrahlt wird, implementiert werden können. Typischerweise weist die Eigenmode zweiter Ordnung eine höhere Eigenfrequenz auf, als die Eigenmode erster Ordnung. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass die Materialbelastung des Materials der Lichtfaser 201 für die Eigenmode zweiter Ordnung geringer ist, als für die Eigenmode erster Ordnung. Insbesondere im Bereich der Fixierstelle 206 konnte eine geringere Materialbelastung im Zusammenhang mit der Eigenmode zweiter Ordnung erzielt werden. In manchen Beispielen ist es deshalb möglich, dass der Aktuator 900 eingerichtet ist, um die Lichtfaser 201 resonant in der Eigenmode zweiter Ordnung oder höher zu bewegen. FIG. 17 illustriert Aspekte in Bezug auf die Anordnung 100. In dem Beispiel der FIG. 17 umfasst die Anordnung 100 ein Gehäuse 1700, welches ein lichtdurchlässiges Element 1701 aufweist. Das aus dem beweglichen Ende 205 der Lichtfaser 201 austretendes Laserlicht 191 , 192 kann durch das lichtdurchlässiges Element 1701 - beispielsweise eine Kunststoffscheibe oder eine Glasscheibe - austreten. In manchen Beispielen könnte das lichtdurchlässiges Element 1701 eine Brechkraft aufweisen und damit eine Linse implementieren (in FIG. 17 nicht dargestellt). Zum Beispiel könnte das lichtdurchlässiges Element 1701 durch die Linse 400 (vergleiche FIGs. 4A, 4B) implementiert werden in dem Beispiel der FIG. 17 ist der Bereich, in welchem sich das bewegliche Ende 205 der Lichtfaser 201 bewegt evakuiert. Dies bedeutet, dass der Raum 450 zwischen dem lichtdurchlässiges Element 1701 und der Fixierung 250 luftdicht ausgebildet ist. Dadurch kann die Bewegung des beweglichen Endes 205 ohne Luftreibung implementiert werden. Außerdem können äußere Störeinflüsse vermieden werden. FIG. 16 illustrates aspects related to the movement of the movable end 205 of the optical fiber 201. In the example of FIG. 16, the amplitude of the deflection of the optical fiber 201 is shown for various positions between the fixing point 206 and the movable end 205. In the example of FIG. 16, the amplitude of deflection of the optical fiber 201 is shown for the first-order eigen-mode (solid line) and the second-order eigen-mode (broken line). From FIG. 16 it can be seen that smaller radii of curvature and thus larger angles 1 10-1 under which the laser light 191, 192 is emitted can be implemented by means of the second-order eigenmode. Typically, the second order eigenmode has a higher natural frequency than the first order eigenmode. Moreover, it has been observed that the material loading of the material of the optical fiber 201 is lower for the second order eigenmode than for the first order eigenmode. In particular in the region of the fixing point 206, a lower material load in connection with the second-order eigenmode could be achieved. Therefore, in some examples, it is possible for the actuator 900 to be configured to resonantly move the optical fiber 201 in the second-order or higher eigen mode. FIG. 17 illustrates aspects relating to the assembly 100. In the example of FIG. 17, the assembly 100 includes a housing 1700 having a translucent element 1701. The laser light 191, 192 emerging from the movable end 205 of the optical fiber 201 can exit through the light-transmissive element 1701, for example a plastic disk or a glass pane. In some examples, the translucent element 1701 could have a refractive power to implement a lens (not shown in FIG. 17). For example, the translucent element 1701 could be implemented by the lens 400 (see FIGS. 4A, 4B) in the example of FIG. 17 is the area in which the movable end 205 of the optical fiber 201 moves evacuated. This means that the space 450 between the translucent member 1701 and the fixation 250 is airtight. Thereby, the movement of the movable end 205 can be implemented without air friction. In addition, external interference can be avoided.
Beispielsweise könnte das Gehäuse 1700 eine passive Temperaturkompensation aufweisen. Zum Beispiel könnte das Gehäuse 1700 Wärmespeicher aufweisen, welche starke Temperaturschwankungen reduzieren können. For example, the housing 1700 could have passive temperature compensation. For example, the housing 1700 could have heat storage, which can reduce large temperature fluctuations.
Zum Beispiel könnte das Gehäuse 1700 eine aktive und/oder passive Stoßdämpfung aufweisen. Dadurch könnten Kraftstöße von außerhalb der Anordnung 100 absorbiert oder in der Amplitude herabgesetzt werden, sodass eine negative Beeinflussung der Bewegung des beweglichen Endes 205 der Lichtfaser 201 reduziert werden kann. For example, the housing 1700 could have active and / or passive shock absorption. As a result, impulses from outside the assembly 100 could be absorbed or reduced in amplitude, so that a negative influence on the movement of the movable end 205 of the optical fiber 201 can be reduced.
In dem Beispiel der FIG. 17 sind die Laserlichtquelle 599 und der Detektor 102 auch in dem Gehäuse 1700 angeordnet. In anderen Beispielen könnten die Laserlichtquelle 599 und/oder der Detektor 102 außerhalb des Gehäuses 1700 angeordnet sein. In einem solchen Fall wäre es möglich, dass das Gehäuse 100 einen optischen Steckkontakt aufweist. In the example of FIG. 17, the laser light source 599 and the detector 102 are also disposed in the housing 1700. In other examples, the laser light source 599 and / or the detector 102 could be located outside of the housing 1700. In such a case, it would be possible for the housing 100 to have an optical plug contact.
FIG. 18 illustriert Aspekte in Bezug auf das zweidimensionale Scannen eines Umfeldbereichs, der sich entlang zweier orthogonaler Raumrichtungen x,y erstreckt. In dem Beispiel der FIG. 18 wird ein Umfeldbereich 1800 gescannt, der zweidimensionale Ausdehnung aufweist. Der Umfeldbereich 1800 kann z.B. durch ein Lissajous-Muster aus der Überlagerung zweier eindimensionaler Scan-Vorgänge erhalten werden. FIG. Fig. 18 illustrates aspects relating to two-dimensional scanning of an environment region extending along two orthogonal spatial directions x, y. In the example of FIG. 18, an environment region 1800 is scanned that has two-dimensional extent. The surrounding area 1800 may be e.g. are obtained by overlaying two one-dimensional scans by a Lissajous pattern.
Der Torsions-Winkelbereich 1 10-2 wird dadurch durch die Torsion der Lichtfaser 201 im Bereich zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 erreicht. Der Torsions- Winkelbereich 1 10-2 ist größer als der Krümmungs-Winkelbereich 1 10-2, der durch die Krümmung der Lichtfaser 201 erreicht wird. Es wurde beobachtet, dass besonders gute Ergebnisse erzielt werden können, wenn der Torsion-Winkelbereich 1 10-2 um mindestens einen Faktor 2 größer ist als der Krümmung-Winkelbereich 1 10-1 , optional um mindestens einen Faktor 3,5, weiter optional um mindestens einen Faktor 5. The torsion angle range 1 10-2 is thereby achieved by the torsion of the optical fiber 201 in the region between the fixing point 206 and the movable end 205. The torsion angle range 1 10-2 is greater than the bending angle range 1 10-2, which is achieved by the curvature of the optical fiber 201. It has been observed that particularly good results can be achieved if the torsion angle range 1 10-2 is greater by at least a factor of 2 than the bending angle range 1 10-1, optionally by at least a factor of 3.5, further optionally by at least a factor of 5.
Beispielsweise könnte der Torsion-Winkel 1 10-2 > 90° sein, optional >140° sein, weiter optional >170° sein. Ein kleinerer Winkelbereich 1 10-1 wird durch die Krümmung der Lichtfaser 201 im Bereich zwischen der Fixierstelle 206 und dem beweglichen Ende 205 erreicht. Beispielsweise könnte der Krümmung-Winkelbereich 1 10-1 zwischen 10° und 60° betragen. For example, the torsion angle 1 could be 10-2> 90 °, optionally> 140 °, further optional> 170 °. A smaller angle range 1 10-1 is due to the curvature of the optical fiber 201 reaches in the area between the fixing point 206 and the movable end 205. For example, the curvature angle range 1 10-1 could be between 10 ° and 60 °.
Einer solchen Implementierung des Umfeldbereichs 1800 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund der Torsion der Lichtfaser 201 ein besonders effizientes Scannen von großen Winkelbereichen 1 10-2 erreicht werden kann. Insbesondere kann in einer solchen Implementierung auch das direkte Rückkoppeln von reflektiertem Laserlicht 191 , 192 einfach ermöglicht werden. Gleichzeitig kann durch die Kombination mit der Krümmung der Lichtfaser 201 ein zweidimensionales Scannen ermöglicht werden. Such an implementation of the surrounding area 1800 is based on the knowledge that due to the torsion of the optical fiber 201, a particularly efficient scanning of large angular ranges 110-2 can be achieved. In particular, in such an implementation, the direct feedback of reflected laser light 191, 192 can be easily made possible. At the same time, by combining with the curvature of the optical fiber 201, two-dimensional scanning can be enabled.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen. Of course, the features of the previously described embodiments and aspects of the invention may be combined. In particular, the features may be used not only in the described combinations but also in other combinations or per se, without departing from the scope of the invention.
Während voranstehend verschiedene Beispiele in Bezug auf eine LIDAR-Anwendung beschrieben wurden, wäre es in anderen Beispielen auch möglich, andere Anwendungen zu implementieren. Beispiele umfassen z.B. einen Projektor mit einer RGB-Lichtquelle etc. While various examples have been described above with respect to a LIDAR application, in other examples it would also be possible to implement other applications. Examples include e.g. a projector with an RGB light source etc.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Anordnung (100), die umfasst: 1 . An assembly (100) comprising:
- eine Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) mit einem ersten Ende (205) und einem zweiten Ende,  an optical fiber (201, 201-1, 201-2) having a first end (205) and a second end,
- eine Fixierung (250), welche die Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) an einer Fixierstelle (206) zwischen dem ersten Ende (205) und dem zweiten Ende fixiert,  a fixation (250) which fixes the optical fiber (201, 201-1, 201-2) at a fixing point (206) between the first end (205) and the second end,
- einen Anschluss, der eingerichtet ist, um Licht (191 , 192) in das zweite Ende der Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) einzuspeisen, und  a terminal configured to supply light (191, 192) to the second end of the optical fiber (201, 201-1, 201-2), and
- mindestens einen Aktuator (900, 901 -903, 913), der eingerichtet ist, um die at least one actuator (900, 901 - 903, 913) arranged to perform the
Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) im Bereich zwischen der Fixierstelle (206) und dem ersten Ende (205) zwischen einer ersten Torsion (371 , 372) und einer zweiten Torsion (371 , 372) zu bewegen. Light fiber (201, 201 -1, 201 -2) in the area between the fixing point (206) and the first end (205) between a first twist (371, 372) and a second twist (371, 372) to move.
2. Anordnung (100) nach Anspruch 1 , die weiterhin umfasst: 2. Arrangement (100) according to claim 1, further comprising:
- eine Linse (451 ), die ortsfest mit dem ersten Ende (205) der Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) verbunden ist, und  a lens (451) fixedly connected to the first end (205) of the optical fiber (201, 201-1, 201-2), and
- eine Umlenkeinheit (452), die ortsfest mit dem ersten Ende (205) der Lichtfaser (201 , 201 -1 , 202-2) verbunden ist und die eingerichtet ist, um das Licht (191 , 192) gegenüber der Zentralachse (202) der Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) umzulenken.  a deflection unit (452) fixedly connected to the first end (205) of the optical fiber (201, 201-1, 202-2) and arranged to move the light (191, 192) with respect to the central axis (202) the light fiber (201, 201 -1, 201 -2) to redirect.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Arrangement according to claim 1 or 2,
wobei der mindestens einen Aktuator (900, 901 -903, 913) weiterhin eingerichtet ist, um die Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) im Bereich zwischen der Fixierstelle (206) und dem ersten Ende (205) zwischen einer ersten Krümmung (31 1 , 321 ) und einer zweiten  wherein the at least one actuator (900, 901 - 903, 913) is further arranged to connect the optical fiber (201, 201 - 1, 201 - 2) in the region between the fixing point (206) and the first end (205) between a first Curvature (31 1, 321) and a second
Krümmung (31 1 , 321 ) zu bewegen. Curvature (31 1, 321) to move.
4. Anordnung nach Anspruch 3, 4. Arrangement according to claim 3,
wobei der mindestens eine Aktuator (900, 900-903, 913) eingerichtet ist, um die wherein the at least one actuator (900, 900-903, 913) is adapted to the
Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) zwischen der ersten Krümmung (31 1 , 321 ) und der zweiten Krümmung (31 1 , 321 ) resonant in einer Eigenmode zweiter Ordnung oder höher zu bewegen. Optical fiber (201, 201-1, 201-2) between the first curvature (31 1, 321) and the second curvature (31 1, 321) resonantly in a second order or higher eigenmode to move.
5. Anordnung (100) nach Anspruch 3 oder 4, die weiterhin umfasst: The assembly (100) of claim 3 or 4, further comprising:
- eine Steuerung (950), die eingerichtet ist, um den mindestens einen Aktuator (900, 901 -903, 913) anzusteuern, sodass dieser die Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) über einen Torsions-Winkelbereich (1 10-2) zwischen der ersten Torsion (371 , 372) und der zweiten Torsion scannt und über einen Krümmungs-Winkelbereich (1 10-1 ) zwischen der ersten Krümmung (31 1 , 321 ) und der zweiten Krümmung (31 1 , 321 ) scannt, a controller (950) arranged to drive the at least one actuator (900, 901 - 903, 913) to cause the optical fiber (201, 201 - 1, 201 - 2) to pass over one of the optical fibers (201, 201 - 1, 201 - 2) Torsion angle range (1 10-2) between the first torsion (371, 372) and the second torsion scans and over a bend angle range (1 10-1) between the first curvature (31 1, 321) and the second curvature ( 31 1, 321),
wobei der Torsions-Winkelbereich (1 10-2) optional um mindestens einen Faktor 2 größer ist als der Krümmungs-Winkelbereich (1 10-1 ), weiter optional um mindestens einen Faktor 3,5,  wherein the torsion angle range (1 10-2) is optionally at least a factor 2 greater than the bending angle range (1 10-1), further optionally by at least a factor of 3.5,
wobei der Torsions-Winkelbereich (100-2) optional größer als 90° ist, optional größer als 140°, weiter optional größer als 170° ist.  wherein the torsion angle range (100-2) is optionally greater than 90 °, optionally greater than 140 °, further optionally greater than 170 °.
6. Anordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, die weiterhin umfasst: 6. Arrangement (100) according to one of the preceding claims, which further comprises:
- ein Positioniervorrichtung (560), die eingerichtet ist, um ein Signal auszugeben, das indikativ für einen Abstrahlwinkel des Lichts (191 , 192) aus der Anordnung (100) ist,  a positioning device (560) arranged to output a signal indicative of a radiation angle of the light (191, 192) from the array (100),
wobei die Positioniervorrichtung eingerichtet ist, um den Abstrahlwinkel des Lichts wherein the positioning device is adapted to the angle of emission of the light
(191 , 192) optisch zu messen. (191, 192) to be measured optically.
7. Anordnung (100) nach Anspruch 6, 7. Arrangement (100) according to claim 6,
wobei die Positioniervorrichtung (560) einen Positions-sensitiven Detektor (552), PSD umfasst, der eingerichtet ist, um das aus dem ersten Ende (205) der Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) austretende Licht (191 , 192) zu messen,  wherein the positioning device (560) comprises a position sensitive detector (552), PSD, arranged to emit the light (191, 192) emerging from the first end (205) of the optical fiber (201, 201-1, 201-2) ) to eat,
wobei die Positioniervorrichtung (560) weiterhin einen Strahlteiler (801 ) umfasst, der ortsfest mit dem Ende (205) der Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) verbunden ist und der eingerichtet ist, um einen Teilstrahlengang (802) des aus dem ersten Ende (205) der Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) austretenden Lichts (191 , 192) zum PSD zu lenken.  wherein the positioning device (560) further comprises a beam splitter (801) fixedly connected to the end (205) of the optical fiber (201, 201-1, 201-2) and configured to form a partial beam path (802) of the optical fiber directing light (191, 192) exiting the first end (205) of the optical fiber (201, 201-1, 201-2) to the PSD.
8. Anordnung (100) nach Anspruch 6 oder 7, 8. Arrangement (100) according to claim 6 or 7,
wobei die Positioniervorrichtung (560) mindestens ein Faser-Bragg-Gitter (51 1 -516) umfasst.  wherein the positioning device (560) comprises at least one fiber Bragg grating (51 1 -516).
9. Anordnung (100) nach Anspruch 8, die weiterhin umfasst: The assembly (100) of claim 8, further comprising:
- mindestens eine weitere Lichtfaser (501 -1 , 501 -2), die mit der Lichtfaser (201 , 201 - at least one further optical fiber (501 -1, 501 -2) connected to the optical fiber (201, 201)
1 , 201 -2) verbunden ist und parallel zu dieser verläuft, 1, 201 -2) and runs parallel to this,
wobei das mindestens eine Faser-Bragg-Gitter (51 1 -516) in der mindestens einen weiteren Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) angeordnet ist.  wherein the at least one fiber Bragg grating (51 1 -516) is arranged in the at least one further optical fiber (201, 201 -1, 201 -2).
10. Anordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Aktuator (900, 901 -903, 913) mindestens einen exzentrisch ausgelenkten Hebel (951 , 952) umfasst, der sich senkrecht zu einer 10. Arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein the at least one actuator (900, 901 - 903, 913) comprises at least one eccentrically deflected lever (951, 952), which is perpendicular to a
Zentralachse (202) der Lichtfaser (201 , 201 -1 - 201 -2) erstreckt, und/oder Central axis (202) of the optical fiber (201, 201 -1 - 201 -2) extends, and / or
wobei der mindestens eine Aktuator (900, 901 - 903, 913) mindestens eine  wherein the at least one actuator (900, 901 - 903, 913) at least one
Drehmagnetfeldquelle und zwei gegenläufig gepolte Magnete umfasst, die an Rotary magnetic field source and two oppositely poled magnets comprises, the
unterschiedlichen Seiten (251 , 252) der Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) angeordnet sind. different sides (251, 252) of the optical fiber (201, 201 -1, 201 -2) are arranged.
1 1 . Anordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, die weiterhin umfasst: 1 1. An assembly (100) according to any one of the preceding claims, further comprising:
- ein LIDAR-System (103), das eingerichtet ist, um basierend auf dem Licht (191 , 192) eine gescannte Abstandmessung von Objekten (195, 196) im Umfeld der Anordnung (100) durchzuführen.  - A LIDAR system (103), which is adapted to perform based on the light (191, 192) a scanned distance measurement of objects (195, 196) in the vicinity of the arrangement (100).
12. Verfahren, das umfasst: 12. A method comprising:
- Einspeisen von Licht in ein zweites Ende einer Lichtfaser,  Feeding light into a second end of an optical fiber,
- Fixieren der Lichtfaser zwischen einem ersten Ende der Lichtfaser und dem zweiten - Fixing the optical fiber between a first end of the optical fiber and the second
Ende der Lichtfaser, an einer Fixierstelle der Lichtfaser, und End of the optical fiber, at a fixing point of the optical fiber, and
- Bewegen der Lichtfaser im Bereich zwischen der Fixierstelle und dem ersten Ende zwischen einer ersten Torsion und einer zweiten Torsion.  Moving the optical fiber in the region between the fixing point and the first end between a first twist and a second twist.
13. Verfahren, das umfasst: 13. A method comprising:
- Scannen von Licht (191 , 192) durch eine Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) mit einem ersten Ende (205) und einem zweiten Ende, wobei die Lichtfaser mittels einer Fixierung - Scanning light (191, 192) by an optical fiber (201, 201 -1, 201 -2) having a first end (205) and a second end, wherein the optical fiber by means of a fixation
(205) an einer Fixierstelle (206) zwischen dem ersten Ende (205) und dem zweiten Ende fixiert ist, und (205) is fixed at a fixing point (206) between the first end (205) and the second end, and
- Bewegen der Lichtfaser (201 , 201 -1 , 201 -2) im Bereich zwischen der Fixierstelle Moving the optical fiber (201, 201-1, 201-2) in the area between the fixing point
(206) und dem ersten Ende (205) zwischen einer ersten Torsion (371 , 372) und einer zweiten Torsion (371 , 372). (206) and the first end (205) between a first twist (371, 372) and a second twist (371, 372).
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