一种具有可移动光纤的激光雷达系统的制作方法

文档序号:17438472发布日期:2019-04-17 04:26阅读:227来源:国知局
一种具有可移动光纤的激光雷达系统的制作方法

不同实施例涉及一种布置,该布置包括光纤状元件和致动器,所述致动器被设置为使所述光纤状元件的第一端相对于所述光纤状元件的固定位置移动。在各种实施例中,该布置还包括激光雷达(lidar)系统,该激光雷达系统用于基于激光对该布置周围的物体进行扫描距离测量。



背景技术:

物体的距离测量在各种技术领域里都有所期望。例如,期望与自动驾驶的应用相结合,以识别机动车周围的物体,特别是确定到物体的距离。

用于物体的距离测量技术即所谓的lidar技术(英语:lightdetectionandranging,有时也作激光雷达ladar)。其中,脉冲激光从发射器发出。周围的物体反射激光。随后可以测量这些反射。可以通过确定激光的运行时间来确定到物体的距离。

为了以空间分辨方式识别周围的物体,对激光进行扫描是可能的。这可以根据激光的辐射角度来识别周围不同的物体。

然而,传统地,空间分辨lidar系统具有相对昂贵、笨重、维护频繁和/或较大等缺点。

通常,在lidar系统中使用扫描镜,该扫描镜可以被置于不同的位置。扫描镜的可确定位置的精度通常限制了lidar测量的空间分辨的精度。此外,扫描镜通常很大,并且调节机构可能需要频繁维护和/或很昂贵。

从leach,jeffreyh.,stephenr.chinn和lewgoldberg的“单向全光纤扫描ladar系统”(《应用光学》54.33(2015):9752-9757)一文中已知,存在使用光纤的可调弯曲度执行扫描lidar测量的技术。从mokhtar,m.h.h.和r.r.a.syms的“用于精密双轴利萨如曲线扫面的特制光纤波导”(《光学速递》23.16(2015):20804-20811)一文中也已知存在相关技术。

这些技术的缺点是光纤的弯曲度相对有限。此外,可能难以实现可避免从光纤端部射出的激光的光束发散的透镜。



技术实现要素:

因此,需要用于测量布置周围物体距离的改进技术。具体来说,需要至少消除一些上述限制和缺点的技术。

所述问题通过独立权利要求的特征得到解决。从属权利要求的特征限定实施例。

一种装置包括具有第一端和第二端的柔性光纤状元件。所述装置还包括将所述光纤状元件固定到固定位置的固定件。所述装置还包括固定地连接到所述光纤状元件的所述第一端并被安置为用于偏转入射激光的偏转单元。所述装置还包括被设计为使所述光纤状元件在所述固定位置和所述第一端之间的区域中移动的至少一个致动器。所述装置还包括被设计为将主激光辐射到所述偏转单元上的激光光源。所述主激光至所述偏转单元的光路不通过所述光纤状元件。在所述光纤状元件处于休止位置时,在所述第一激光的光路和所述光纤状元件的中心轴之间的角度在120°-240°的范围内,可选地,在150°-210°范围内。

一种装置包括具有第一端和第二端的柔性光纤状元件。所述装置还包括将所述光纤状元件固定在所述第一端和所述第二端之间的固定位置的固定件。所述装置还包括固定地连接至所述光纤状元件的所述第一端并被设计成偏转入射激光的偏转单元。所述装置还包括被设计为使所述光纤状元件在所述固定位置和所述第一端之间的区域移动的至少一个致动器。所述装置还包括被设计为将主激光辐射至所述偏转单元上的激光光源。所述装置还包括被设计成基于所述主激光对所述布置周围的物体进行扫描距离测量的lidar系统。所述主激光至所述偏转单元的光路不通过所述光纤。

在一示例中,方法包括使光纤状元件在所述光纤状元件至固定件的固定位置和所述光纤状元件的第一端之间的区域中移动。将偏转单元固定地连接至所述光纤状元件的所述第一端。所述方法还包括用主激光照射所述偏转单元。所述激光的光路不通过所述光纤状元件。所述方法可选地包括执行对物体的扫描距离测量。

在不脱离本发明的保护范围的情况下,上述描述的特征和以下描述的特征不仅可以在相应的、明确的解释组合中使用,也可以用于其他组合或单独使用。

附图说明

图1a根据不同实施例示意性地示出了被设计用于对布置周围的物体进行扫描距离测量的布置,其中该布置包括激光的发射器、激光的探测器以及lidar系统。

图1b示意性地示出了图1a的布置的更详细的细节,其中该布置包括被设计为扫描激光的扫描装置。

图2根据不同实施例示意性地示出了包括具有可移动端的光纤状元件的扫描装置。

图3a根据不同实施例示意性地示出了包括具有可移动端的光纤状元件的扫描装置,其中图3a示出了光纤状元件的弯曲。

图3b根据不同实施例示意性地示出了包括具有可移动端的光纤状元件的扫描装置,其中图3b示出了光纤状元件的扭转。

图4a根据不同实施例示意性地示出了包括具有可移动端的光纤状元件的扫描装置。

图4b根据不同实施例示意性地示出了包括具有可移动端的光纤状元件的扫描装置。

图4c根据不同实施例示意性地示出了包括具有可移动端的光纤状元件的扫描装置。

图5根据不同实施例示意性地示出了用于确定光纤状元件的可移动端的位置的定位装置,其中该定位装置包括光纤布拉格光栅。

图6a根据不同实施例示意性地示出了用于确定光纤状元件的可移动端的位置的定位装置,其中该定位装置包括两个光纤布拉格光栅。

图6b根据不同实施例示意性地示出了用于确定光纤状元件的可移动端的位置的定位装置,其中该定位装置包括两个光纤布拉格光栅。

图6c根据不同实施例示意性地示出了用于确定光纤状元件的可移动端的位置的定位装置,其中该定位装置包括四个光纤布拉格光栅。

图7根据不同实施例示意性地示出了用于确定光纤状元件的可移动端的位置的定位装置,其中该定位装置包括四个光纤布拉格光栅。

图8a根据不同实施例示意性地示出了用于确定光纤状元件的可移动端的位置的定位装置,其中该定位装置包括四个光纤布拉格光栅。

图8b根据不同实施例示意性地示出了用于确定光纤状元件的可移动端的位置的定位装置,其中该定位装置包括分束器和位置敏感探测器(psd)。

图8c根据不同实施例示意性地示出了用于确定光纤状元件的可移动端的位置的定位装置,其中该定位装置包括分束器和位置敏感探测器(psd)。

图8d根据不同实施例示意性地示出了用于确定光纤状元件的可移动端的位置的定位装置,其中该定位装置包括分束器和位置敏感探测器(psd)。

图9根据不同实施例示意性地示出了用于使光纤状元件的可移动端移动的致动器。

图10a根据不同实施例示意性地示出了用于使光纤状元件的可移动端移动的致动器。

图10b根据不同实施例示意性地示出了用于使光纤状元件的可移动端移动的致动器。

图10c根据不同实施例示意性地示出了用于使光纤状元件的可移动端移动的致动器。

图11根据不同实施例示意性地示出了用于使光纤状元件的可移动端移动的致动器。

图12根据不同实施例示意性地示出了用于对布置周围的物体执行扫描距离测量的布置。

图13是根据不同实施例的方法的流程图。

图14根据不同实施例示意性地示出了一阶弯曲模式和二阶弯曲模式。

图15根据不同实施例示意性地示出一种装置。

图16根据不同实施例示意性地示出一种装置。

图17示意性地示出了二维扫描范围。

具体实施方式

结合以下对结合附图详细说明的示例性实施例的描述,本发明的上述品质、特征和优点以及如何将其实现的类型和方式将变得更加清楚和易于理解。

本发明使用参考附图的优选实施例在下面详细说明。在附图中,相同的附图标记表示相同或相似的元件。附图是本发明的多种实施例的示意图。图中所示的元件不一定是以真实比例示出,而是以他们的功能和一般目的对于本领域的技术人员来说是可以理解的方式再现图中所示的各种元件。图中所示的功能单元和元件之间的连接和耦接也可以实现为间接连接或耦接。功能单元可以实现为硬件、软件或硬件和软件的组合。

下面介绍了多种用于光扫描的技术。以下技术可以使例如二维光扫描或一维光扫描成为可能。扫描可以指重复发射不同辐射角度的光。扫描可以指用光重复扫描周围不同点。例如,周围不同点的数量和/或不同辐射角的数量可以确定扫描范围。

在不同示例中扫描激光是可能的。例如,可以使用相干或非相干激光。可以使用偏振或非偏振激光。例如,可以以脉冲方式使用激光。例如,可以使用脉冲宽度在飞秒、或皮秒、或纳秒范围的短激光脉冲。例如,脉冲时间可以在0.5-3纳秒的范围内。激光的波长可以在700-1800nm的范围内。为了简单起见,下面将主要提及激光;然而这里描述的各种示例也可用于扫描来自其他光源、例如宽带光源或rgb光源的光。rgb光源在此通常指可见光谱中的光源,其中色彩空间被若干不同色彩,例如红色、绿色、蓝或青色、品红色、黄色、黑色覆盖。

在各种示例中,使用光纤状元件的可移动端来扫描激光。该光纤状元件可被设计成细长的,并且也可被称为例如杆。该光纤状元件可以被设计成直的,即它在处于休止位置时没有或没有明显的弯曲度。为简单起见该光纤状元件被称为光纤。

例如,光纤可以使用无芯的导光材料。然而,在其他示例中的使用光纤也可被称为玻璃光纤。然而,这里光纤不必由玻璃制成。光纤可以由例如塑料、玻璃或其他材料制成。例如,光纤可以由石英玻璃或硅制成。例如光纤可以具有70gpa的弹性模量。例如,光纤可以使材料最多能膨胀4%。在一些示例中,光纤具有使引入的激光通过在边缘(光波导)全反射传播而封闭在内的芯。然而,光纤不是必须含有芯。在多种示例中使用所谓的单模光纤(singlemodefibers)或多模光纤(multimodefibers)。此处描述的各种光纤可以有例如圆形截面。例如,本文描述的各种光纤的直径可能不少于50μm,可选地不小于150μm,进一步可选地不小于500μm,再进一步可选地不小于1mm。例如,本文描述的各种光纤可以被设计成回旋状的或弯曲状的,即,柔性的。至此,本文描述的光纤材料可以具有一定的弹性。

例如,光纤的可移动端可以进行一维或二维的移动。例如,光纤的可移动端可能相对于光纤的固定位置倾斜;这导致最初笔直的光纤变弯。可选地或附加地,光纤的可移动端可沿光纤轴(即中心光纤轴)旋转(扭转)。光纤的可移动端的移动可以导致激光以不同角度辐射。结果,可以用激光扫描周围。根据可移动端的移动的强度,可以实施不同的大扫描范围。

在本文描述的各种示例中,光纤可移动端的弯曲可能被替换实施为光纤可移动端的扭转,或可能在光纤可移动的弯曲之外附加地实施光纤可移动端的扭转。

在本文描述的各种示例中,光纤被用作偏转单元的致动器。偏转单元可以刚性地或固定地连接到光纤的可移动端。例如,光纤可以连接到偏转单元的后侧,其中光的偏转发生在前侧。然而,激光可以沿除光纤之外的另一光路到达偏转单元。例如,在光纤处于休止状态时,光路和光纤的纵轴构成的角可以在90°-270°范围内,可选地在170°-190°范围内,进一步可选地为约180°。换句话说,光纤不是用作激光通向偏转单元的路上的光波导。这可以避免复杂和昂贵的激光与光纤耦合。此外,可以使用例如不只具有空间tem00模式的激光,而且可以可选地或附加地使用具有其他模式的激光。这使得特别小的激光器、例如激光二极管的使用成为可能。

例如,偏转单元可以实现为棱镜或平面镜。例如,平面镜可以实现为晶片。例如,平面镜的厚度可以在0.05μm-1mm的范围内。

通常,这种用于光的扫描技术可以用于特别不同的应用领域。示例包括内窥镜、rgb投影仪以及打印机。lidar技术可以用于不同的示例。lidar技术可以用于对周围的物体进行空间分辨距离测量。例如,lidar技术可以包括激光在激光器的可移动端、物体和探测器之间的穿行时间测量。

尽管本文描述了lidar技术的多种示例,但是本申请不限于lidar技术。例如,本文描述的通过光纤的可移动端进行激光扫描的方面也可用于其他应用。示例包括,例如投影仪中图像数据的投影(例如此处可使用rgb光源)。

关于辐射角,各种示例都基于这样的认知,即期望以高精度进行激光扫描。例如,在lidar技术的背景下,距离测量的空间分辨率可受限于辐射角的不精确。通常,所达到的空间分辨率越高(越低),可确定的激光的辐射角越精确(越不精确)。

在不同实施例中,不必在多种扫描位置以可再现的方式实现光纤的可移动端的特定的辐射角度或位置。不必在光纤的可移动端的特定位置中断扫描过程;可实施连续步进技术,而不是单步步进技术。此外,通过精确测量光纤可移动端的位置,lidar测量可以在任意辐射角度下实施,并通过例如在严格给定角度光栅处相应的有关辐射角度的信息进行插值。

各种示例涉及一种被设计为发射出辐射角度指示信号的定位装置。这意味着定位装置可以被设计为发出指示光纤可移动端位置的信号。例如利用激光扫描的应用可能会利用该定位装置的信号来达到更高精度。作为定位装置的结果,不必重复实现光纤端部的特定位置,而可以测量可移动光纤端部的实际位置和实际角度。这降低了控制用于可移动光纤端部定位的致动器的复杂性。与所谓的在中间位置终端扫描过程以进行测量的步进方法不同,致动器可以被设计为,例如,在两个极限位置之间来回连续地移动可移动端。致动器不必被设计为以分辨方式实现在极限位置之间的特定位置。致动器可以被设计为,例如,以基本恒定的速度在两个极限位置之间来回不断地移动光纤的可移动端。具体地,致动器可以被设计使得在可移动光纤在两个极限位置之间移动的期间,可移动光纤在中间位置处速度不会降为0。

在一些示例中,定位装置可以被设计为进行光学测量。例如,定位装置可以被设计为光学地测量光纤的弯曲度和/或扭转度。可选地或附加地,定位装置可以被设计为光学地测量激光的辐射角,例如基于激光本身和/或基于发光二极管的光和/或基于另一激光光源的另一激光。这种对位置的光学测量可以特别地精确。此外,高扫描频率是可能的。这需要连续步进扫描技术。

在一些示例中,定位装置可以被设计为通过在光纤可移动端的区域内测量激光的状态来确定光纤可移动端的位置。与其他间接技术(例如考虑致动器的状态测量)相比,可以以这种方式特别准确地确定发射激光的角度。此外,还可以特别迅速地确定激光发射的角度。定位装置发射信号的扫描频率可以特别高。

在各种示例中,定位装置可以被设计为通过测量光纤自身的状态来确定光纤的可移动端的位置。与其他间接技术(例如考虑到致动器的状态测量)相比,可以以这种方式特别准确地确定激光发射的角度。此外,还可以特别迅速地确定激光发射的角度。定位装置发射信号的扫描频率可以特别高。

在各种示例中,定位装置包括psd。psd可基于例如侧向光电效应来操作。为此,例如可以使用pin二极管。可选地或附加地,也可以使用离散psd。后者可以包括例如一些离散的图像点,例如以ccd传感器或cmos传感器的形式。使用psd可以确定当前激光被辐射的角度。在一些示例中,透光psd(translucentpcd)可用于避免损坏。

在各种示例中,定位装置包括至少一个光纤布拉格光栅。光纤布拉格光栅可与光纤芯折射率的周期性调制对应。光纤布拉格光栅的长度范围在100μm-1mm。光纤布拉格光栅的周期可以在光的波长范围内。当光照射光纤布拉格光栅时,光纤布拉格光栅的波长满足布拉格关系,大量入射光被反射。通过测量反射光的振幅,可以得出与光纤布拉格光栅区域内的光纤长度的变化有关的结论。例如,光纤布拉格光栅区域内的光纤长度的变化,可以通过光纤的基于光纤自由端移动的弯曲度得出。为了测评反射光,可以使用例如光谱仪。然而,为了测评反射光,也可能使用截止滤光器,包括在光纤布拉格光栅的滤光曲线的侧面区域中的带通滤光片。通过这种方式,截止滤光片后的不同光强可以反映光纤布拉格光栅的反射的变化。相关技术在de102009014478b4中公开,其中相应的公开内容在这里通过交叉引用的方式出现。

致动器可以被设计为,例如,实现谐振驱动。这意味着致动器可以被设计为谐振地激发光纤的端部以及该区域中的其他元件、例如偏转单元和/或透镜等的质量。基本上,可以在此谐振地激发出一阶本征模式(inherentmode)和/或一个或多个高阶本征模式。这也与光纤的弯曲和/或扭转有关。然而,致动器也可以实现非谐振驱动。

使用这里描述的技术可以实现不同的效果。例如,可以实现一种布置,该布置在很小的结构空间中以一种特别简单、健壮的方式实施激光扫描。具体地,与使用例如在多个悬挂点处连接至固定件的宏观扫描镜的参考实施方式相比,光纤的自由端的移动可以通过简单的结构部件以极高的集成度实施。此外,与传统的扫描镜相比,在操作过程中对应布置的磨损可能更小。

通过使用定位装置,特别是具有psd和/或光纤布拉格光栅的定位装置,可以实现对光纤的可移动端的特别精确的定位。因此,它可以再次确保高空间分辨率以用于例如lidar技术的应用,这又返回到对周围的激光扫描。也可用连续步进法获得高空间分辨率。

图1a示出了关于物体195、196的扫描距离测量的方面。具体地,图1a示出了基于lidar技术的有关距离测量的方面。

图1a显示了一种包括激光191、192的发射器101的布置100。发射器101可以是,例如激光光源和/或发射激光的光纤端部。以例如脉冲方式(主辐射)发射激光。例如主激光191、192可以是偏振的。主激光191、192也可以是非偏振的。发射器101、物体195-196以及探测器102之间的激光脉冲的穿行时间可以用于确定装置100和物体195、196之间的距离。为此,次级辐射191b、192b从物体195、196反射。例如,光电二极管可以被用作探测器102,该光电二极管耦接到波长滤光片,该波长滤光片允许具有激光191、192的波长的光选择性地通过。因此,可探测到通过物体195、196反射的次级激光191b、192b。

基本上可能的是,发射器101和检测器102可以实施为分离的结构部件;然而,次级激光191b、192b可以经由相同透镜探测,所述透镜还实现发射器101。

探测器102可以包括例如,雪崩二极管。例如探测器102可以包括单光子雪崩二极管(spad)。例如探测器可以包括spad阵列,该阵列包括不少于500个、可选地不少于1000个、进一步可选地不少于10000个spad。探测器102可以通过例如光子相关而操作。探测器102可以被设计为,例如用于探测单个光子。

提供耦接到发射器101和探测器102的lidar系统103。例如lidar系统可以被设计为实现发射器101和探测器102之间的及时同步。lidar系统103可以被设计为基于从探测器102获得的测量信号,来进行对物体195、196的距离测量。例如,lidar系统103可以被设计为发出指示物体195、196相对于布置100的距离和/或定位的信号。在一些示例中,lidar系统103还可以发射指示物体195、196的速度和/或物体195、196的材料的信号。另外,例如,可以考虑多普勒效应(dopplereffect)。

此外,光学频率滤光片(例如截止滤光片或带通滤光片)可以在各种示例中使用,其滤光曲线处于激光的光谱范围内。通过多普勒频移可以实现,透过滤光器的光量根据物体195、196的速度而变化。然后可以通过光强测量来确定速度。例如,可以进行无滤光过程的参考测量。

为了能够区分物体195、196,也即,为了能够实现空间分辨,发射器101被设计为以不同角度110(辐射角)辐射出激光191、192。根据所调整的角度110,其结果是激光191、192被从物体196或物体195反射出。由于lidar系统103包含特定角度的信息,因此可以实现空间分辨。在图1a中用虚线示出了角度110可变的扫描范围。

图1b为关于布置100的各个方面。图1b示出了比图1a更详细的布置100。

在示例图1b中,发射器101由激光光源599以及扫描装置500实施。例如,激光光源599可以是光纤激光或激光二极管。激光光源599可以激发例如多种空间模式。激光光源599可以具有例如5-15nm的频率宽度。

布置100还包括被设计为致动扫描装置500的致动器900。扫描装置500被设计为用于使从激光光源599发射的激光191、192偏转,使得它以不同的角度110辐射。扫描装置500使得对周围进行一维扫描或二维扫描成为可能。

致动器900通常可以是电动操作的。致动器900可以包括磁性元件和/或压电元件。例如,致动器可以包括被设计成随时间旋转以产生磁场的旋转磁场源。

为了控制致动器900,提供控制系统950,例如电开关、微控制器、fpga、asic和/或处理器等,控制系统950被设计为向致动器900传输控制信号。控制系统950具体被设计为控制致动器900,以使得致动器900致动扫描装置从而以特定角度范围110进行扫描。控制可以实施特定扫描频率。例如,可以用不同的扫描频率扫描不同的空间方向。常用的扫描频率可以在0.5khz-2.5khz的范围内,可选地在0.7khz-1.5khz的范围内。扫描可以以连续步进技术连续进行。

此外,图1b中提供了定位装置560。定位装置560被设计为发出用于指示辐射激光191、192的辐射角的信号。此外,例如,定位装置560可以进行致动器900和/或扫描装置500的状态测量。例如,定位装置560还可以直接测量主激光191、192。定位装置560通常可以光学地测量辐射角,例如基于主激光191、192和/或来自发光二极管的光。在简单的实施例中,定位装置560还可以接收来自控制系统950的控制信号,并基于该控制信号确定上述信号。甚至上述技术的组合也是可能的。

lidar系统103可以使用由定位装置560提供的信号来进行物体的扫描距离测量。lidar系统103还可以与探测器102耦接。基于定位装置560的信号且基于由探测器102探测到的次级激光191b、192b,lidar系统103随后可以进行对布置100周围的物体195、196的距离测量。lidar系统103可以例如基于定位装置560的信号实现距离测量的空间分辨。

在一示例中,定位装置560也可连接到致动器900的控制系统950(图1b未示出)。然后可以实现控制回路,以基于定位装置560的信号调节扫描装置500。控制回路可以以模拟和/或数字方式实现。这意味着控制系统950可以基于定位装置560的信号控制致动器900。然后可以对周围进行可再现扫描。例如,可以以相同的辐射角重复检测lidar测量的测量点。这使得特别简单的测评成为可能。

图2示出了关于布置100的方面。具体地,图3示出了关于扫描装置500的方面。在图2的示例中,布置100包括光纤201。光纤201实施为扫描装置500。光纤201沿中心轴202延伸。光纤201包括具有断面209的可移动端205。

布置100还包括固定件250。例如,固定件250可以由塑料或金属制成。固定件250可以是例如容纳光纤201的可移动端205壳体的一部分。该壳体可以是例如dpak或dpak2壳体。

固定件250将光纤201固定到固定位置206。例如,固定位置206上的光纤201的固定件250可以通过夹紧连接和/或焊接连接和/或粘合剂连接实现。因此,在固定位置206区域中,光纤201固定地或刚性地耦接到固定件250。光纤201也可以在固定位置206处结束。即,光纤201的与可移动端205相对的另一端可以与固定位置206重合。

此外,图2示出了光纤201位于固定位置206与可移动端205之间的长度203。光纤201被构造成在此区域是笔直的。从图2中可以明显地看出可移动端205与固定位置206相距一定的距离。例如,在多种示例中,长度203可以在0.5cm-1.0cm的范围内,可选地在1cm-5cm的范围内,进一步可选地在1.5-2.5cm的范围内。例如长度203可以在5mm-10mm的范围内。通过对直光纤201的长度203进行尺寸化,特别是结合光纤的扭转,可以获得特别大的扭转角。

因此,可移动端205在空间上是自由的。根据可移动端205与固定位置206相对的距离,可以实现光纤201的可移动端205相对固定位置206的位置可变。此处可以例如在固定位置206和可移动端205之间的区域中弯曲和/或旋转光纤201。图2示出了光纤201的不出现移动或偏转的休止状态。

图3a示出了关于布置100的方面。具体地,图3a示出了关于扫描装置500的方面。在图3a的示例中,布置100包括光纤201。光纤201实施为扫描装置500。图3a的示例对应于图2的示例。图3a示出了扫描装置500的动态状态。

在示例图3a中光纤201的端部205示出在位置301和位置302(图3a中的虚线)。这些位置301、302实施为光纤201的极限位置。例如,可以提供止挡,以防止端部205进一步移动超过位置301、302(图3a中未示出)。光纤201可以在位置301、302之间来回地移动,例如周期性地。图3a中的示例位置301对应于弯曲度311。位置302对应于弯曲度321。弯曲度311、321具有相反的符号。为了在位置301、302间移动光纤201,可以提供致动器900(致动器900未在图3a中示出)。

其中图3a示出了一维运动(在图3a的绘图平面中),二维运动(具有垂直于图3a的绘图平面的分量)也是可能的。例如可以实现利萨如图(lissajousfigure)。

通过获得在位置301、302的弯曲度311、321,可实现激光191、192在弯曲角范围110-1上辐射。这使得可以通过激光191、192来扫描布置100周围的区域。激光191、192在此不必通过光纤201。主激光191、192(图3a中未示出)还可在另一光路中到达可移动端205。

图3a的示例还示出了弯曲度311的示例性弯曲半径312。此外,示出了弯曲度321的示例性弯曲半径322。弯曲半径312、322均约为光纤201位于固定位置206和可移动端205之间的长度203的1.5倍。在其他示例中,也可以实施更小的弯曲度311、321或更大的弯曲度311、321。这里,越小的弯曲度311、321对应于越大的弯曲半径312、322,并且尤其与长度203有关。

各种实施例基于以下认知,即期望对大扫描区域和小弯曲度311、321之间进行加权。一方面,考虑到光纤201的扫描频率和/或材料疲劳,可能需要小弯曲度311、321。另一方面,考虑到大扫描区域,可能需要大弯曲度311、321。

在许多示例中,在位置301、302时的弯曲度311、321可以沿着光纤201的轴202的位置具有不同的弯曲半径312、322。例如,有可能越靠近(越远离)光纤201的端部205,在位置301、302时呈现的弯曲半径312、322更大(更小),反之亦然。例如,有可能越靠近(越远离)光纤的端部205,在位置301、302时呈现的弯曲半径312、322为正(负)。换句话说,弯曲度311、321有可能具有转折点。弯曲度311、321的这种设计,可以通过如致动器900与光纤201的适当配合来实现。例如致动器900的作用力可以施加在光纤201的一点,该点相比于固定位置206更靠近端部205(或者,然而更靠近固定位置206)。例如,可以共振地激发二阶或更高阶的弯曲模式。利用这种技术通过激光191、192可以扫描特别大的扫描范围。

图3b示出了关于布置100的方面。具体地,图3b示出了关于扫描装置500的方面。在图3b的示例中,布置100包括光纤201。光纤201实施为扫描装置500。图3b的示例对应于图2的示例。图3b示出了扫描装置500的动态状态。

在图3b的示例中,光纤201的端部205以这种方式移动:在固定位置206和可移动端205之间的区域中,光纤201在第一扭转度371和第二扭转度372之间移动。这相当于光纤201沿中心轴202扭转,光纤保持直线形状。

利用371、372的扭转度,使得激光191、192(图3b中未示出)可以在相应的扭转角110-2的范围内辐射,例如,结合偏转单元(图3b中未示出)。这使得可以用激光191、192(图3b中未示出)扫描布置100周围的区域。在这里激光191、192不必通过光纤201。主激光191、192(图3b中未示出)也可通过另一光路到达可移动端205。

还可以提供设计为实现各种扭转度371、372的相应的致动器。例如,如图3b所示的扭转度371、372可以对应于可移动端205的极限位置。例如可以提供适当的止挡,以防止可移动端205进一步旋转超过扭转度371、372(图3b中未显示)。可选地或附加地,致动器被设计为避免可移动端205进一步旋转超过扭转度371、372。此外,图3b示出通过光纤201的可移动端205的扭转度371、372,例如配合偏转单元(未在图3b中示出),可以实现角度范围110-2。

图4a示出了关于布置100的方面。具体地,图4a示出了关于扫描装置500的方面。在图4a的示例中布置100包括光纤201。光纤201实施为扫描装置500。

图4a的示例特别示出了主激光191、192的光路。在图4a的示例中,偏转单元452连接到光纤201的可移动端205。光纤201的移动因此引起了偏转单元452的移动。例如,偏转单元452可以通过光纤201的弯曲度311、321倾斜,和/或通过光纤201的扭转度371、372旋转。从图4a中可以看出,主激光191、192的光路和光纤201的中心轴202围成约为180°的角866。光纤201固定在偏转单元452的后侧452-2上,而激光191、192照射到前侧452-1。由于这种几何形状,可以产生特别大的扫描角度。具体地,例如可以以>120°甚至大于160°的扫描角度传输主激光191、192。

从图4a与图3b中的比较可以明显看出,角866在光纤201扭转时保持恒定。这是因为扭转轴与光纤201的中心轴202重合。这使得偏转单元用于偏转激光191、192的有效表面显示出不受光纤201的扭转角影响。其优点是,特别是在次级光191b、192b根据主激光191、192而偏转的情况下(参见图15),探测器孔径不会因扫描角度的增大而减小。因此,例如lidar测量可以在特别大的范围内进行。避免了滑动入射。

偏转单元452的横向尺寸(图4a左右向,即垂直于光纤201的中心轴202)明显大于光纤201的垂直于中心轴202的宽度。例如,大于1.5倍,或大于2倍,或大于4倍。

在这里描述的各种示例中,主激光191、192在偏转单元452区域中的光束直径大约可是偏转单元452的直径的1.5倍,可选地大于2.5倍,进一步可选地超过5倍。这意味着主激光191、192可以基本照射整个偏转单元452,而不是仅照射偏转单元452的一个点。例如,主激光191、192在偏转单元452的区域中的光束直径可以在1-5mm的范围内,并且例如为大约3mm。

在图4a的示例中,主激光191、192射向偏转单元452。这里激光191、192不通过光纤201。这避免了激光191、192的复杂耦合,其与光纤201的光波导的损耗相关联(在一定程度上它是存在的,图4a中未示出)。一种特别简单和经济的结构是可能的。

偏转单元使主激光191、192偏转了偏转角452a。例如偏转角452a可以约为90°,或在45-135°的范围内、可选地在25-155°的范围内、进一步可选地在5-175°的范围内。

在图4a的示例中,偏转单元452由棱镜实现。例如,棱镜可以被构造为特别小。例如,棱镜的直径可以不大于2mm,这对应于上述偏转单元452的横向尺寸。可选地,棱镜的直径可以不大于1mm。这使得光纤201可以在固定位置206和可移动端205之间的区域移动,而不需要克服偏转单元452的特别大质量的惯性。此外,可以实现光纤201移动的高驻留频率(highresidencefrequencies)。另一方面,偏转单元452的尺寸可以足够大,即使在相对激光光源599的位置有轻微的系统性变化的情况下(例如基于热膨胀、重力等),也仍能被激光191、192击中。此外,即使可移动端205移动,激光束也可击中偏转单元452。

在其他示例中,偏转单元452可以例如通过平面镜(例如微镜)构建。

在图4b的示例中,偏转单元452仅通过光纤201连接到固定件250,即,实现偏转单元452到固定件250的一点耦接。在其他示例中,偏转单元452可以例如通过其他光纤(图4b中未示出)或通过导引件等连接到固定件250。仅通过光纤201连接偏转单元452可以使偏转单元452具有特别高地移动性。这可以使大扫描角度110、110-1、110-2成为可能。

图4b示出了关于布置100的方面。具体地,图4b示出了关于扫描装置500的方面。在图4b的示例中,布置100包括一根光纤201。光纤201实现扫描装置500。图4b的示例特别示出了次级激光191b,192b的光路。

在图4b的示例中,次级激光191b、192b偏转了偏转角452b,偏转角452b对应于偏转角452a。这可以使次级激光191b、192b采用与主激光191、192相同的光路。

图4c示出了关于布置100的方面。具体地,图4c示出了关于扫描装置500的方面。图4c的示例装置100包括一根光纤201。光纤201实现扫描装置500。图4c的示例特别示出了次级激光191b、192b的光路。

在图4c的示例中,偏转单元452还实现了将次级激光191b、192b反馈到光纤201的光波导中的光学元件。例如偏转单元452可以实施为循环器。这意味着次级激光191b、192b以与主激光191、192不同的偏转角452c偏转。具体地,循环器被设计为将次级激光191b、192b耦合到光纤201的光波导中。为此,主激光191、192以及次级激光191b、192b被产生偏振。这使得主激光191、192的简单检测成为可能。

在另一示例中,用于在次级激光191b、192b中耦合的光学元件可以实现为另一个偏转单元,例如,作为另一个棱镜或另一反射镜。另一偏转单元452可以安置在例如偏转单元452的附近。例如,另一偏转单元可以邻接偏转单元452安置。例如,另一偏转单元可以安装在光纤201的可移动端205与偏转单元452之间。这使得几乎可以在直接反射中测量次级激光191b、192b。这可以实现高信号电平。

与偏转单元452分离的光学元件也可以实现相应的功能。

图5示出了有关布置100的方面。具体地,图5示出了关于定位装置560的方面。在图5的示例中,定位装置560被设计为用来测量光纤201的端部205的移动。具体地,定位装置560被设计为测量光纤201的弯曲度311、321。具体地,定位装置560被设计为光学地测量光纤201的弯曲度311、321。

为此,使用了入射光591(例如具有与激光191、192不同的波长)。例如入射光591可以通过宽带光源获得。入射光591的光谱的光谱宽度可以例如不小于50nm,优选地不小于150nm,特别优选地不小于500nm。反射光592,有时也被称为次级辐射,由相应的探测器探测。反射光592指示光纤201的弯曲度311、321,并且因此指示端部205的位置301、302。基于反射光592可以得到信号,该信号表明光纤201的弯曲度311、321。例如lidar系统103可以使用该信号。通过光学测量可以特别精准地确定激光191、192辐射的辐射角。

在图5的示例中,定位装置560由光纤布拉格光栅511实现。光纤布拉格光栅511在光纤201的光波导中实现。光纤布拉格光栅511平行于光纤201的中心轴202延伸,材料的折射率随着该延伸被周期性地调制。光纤布拉格光栅511置于光纤201的固定位置206与端部205之间。通过将光纤布拉格光栅511适当安置光纤201中,光纤201的弯曲度311、321可引起光纤布拉格光栅511的纵向变化。例如,光纤布拉格光栅511可以被安置在距光纤201的中心轴202一定距离处(图5中未示出)。光纤布拉格光栅511的这种纵向变化可以再次导致反射光592在满足布拉格条件的波长范围内的振幅的变化。为此,光纤布拉格光栅511的周期性与入射光591的波长相协调。然后可以安置定位装置560以基于反射光592的振幅来确定信号。具体地,可以特别精确和/或特别迅速地测定反射光592的振幅。从而可以特别精确地确定弯曲度311、321。因此,还可以特别精确地确定端部205的位置和该位置时的角210。

光纤布拉格光栅511具有长度525,该长度大约对应于光纤201位于固定位置206和端部205之间的长度的80%。在其他示例中,长度525可以是长度203的至少50%,优选地至少70%,且特别优选地至少90%。通过光纤布拉格光栅511沿长度203的这种伸长,可以特别精确地确定弯曲度311、321。

在一些示例中,定位装置560可以包括截止滤光片。利用截止滤光片可以特别快速地确定反射光592的振幅。例如,截止滤光片的传输端可以安置在光纤布拉格光栅511的反射曲线的侧面区域中。因此,光纤布拉格光栅511的长度稍有变化,通过截止滤光片的振幅就会发生强烈变化。因此,反射光592的振幅可以精确而快速地确定。可以实现用于确定端部205所在位置的快速扫描频率。例如,定位装置560可以设计为以至少500hz,优选地至少1khz,特别优选地至少1.5khz的扫描频率更新信号。

在这里描述的各种示例中,定位装置560可以被设计为以比致动器900移动光纤201的端部205的扫描频率大至少1.5倍(优选地大至少2倍,特别优选地大至少3倍)的扫描频率来更新信号。因此,可以非常精确地确定辐射激光191、192的角度110。连续步进技术成为可能。

图6a示出了关于布置100的方面。具体地,图6a示出了关于定位装置560的方面。在图6a的实例中,定位装置560由两个光纤布拉格光栅511、512实现。

光纤布拉格光栅511位于不同于光纤201的光纤501-1、例如相应的光波导(未示出)中。光纤布拉格光栅512位于也不同于光纤201的光纤501-2、例如相应的光波导(未示出)中。在示例中,光纤501-1、501-2在光纤201的相对侧251、252上与光纤201附接。在另一示例中,可以使用多芯光纤201以实现各自安置有光纤布拉格光栅512的不同的光波导。

光纤501-1、501-2的中心轴502-1、502-2平行于光纤201的中心轴202。因此,光纤201的弯曲度311、321使光纤501-1、501-2产生相应弯曲度。例如,弯曲度311引起光纤501-1沿逆时针方向的压缩(比较图3a),并且随之而来的是光纤布拉格光栅511的缩短;逆时针方向上的弯曲度311也引起光纤501-2的伸长,并因此导致光纤布拉格光栅512的延长。由于光纤501-1、501-2相对于中心轴202偏心排列,光纤布拉格光栅511、512的缩短和延长尤为显著。因此,基于光纤511、512反射出的光592,可以特别精确地确定端部205的位置。在扭转度371、372时也能观察到相应的长度变化。

图6b示出了关于布置100的方面。具体地,图6b示出了关于定位装置560的方面。在图6b的示例中,定位装置560可以由两个光纤布拉格光栅511、512实现。图6b的示例在这里是图6a示例的俯视图。

同样,可以使用多芯光纤201以实现各自安置有光纤布拉格光栅512的不同光波导。

图6c示出了关于布置100的方面。具体地,图6c示出了关于定位装置560的方面。在图6c的示例中,定位装置560由四个光纤布拉格光栅实现(图6c中未示出)。图6c的示例基本上对应于图6a与图6b的示例。然而,在图6c中,提供了更多数量的各自带有光纤布拉格光栅(图6c中未示出)的光纤501-1至501-4。

同样,可以使用多芯光纤201以实现各自安置有光纤布拉格光栅512的不同光波导。

具体地,通过图6c的实施例可以在二维(图6c的绘制平面)探测端部205的移动。例如,光纤501-1,501-2中的光纤布拉格光栅对沿图6c中通过x指定的方向的弯曲度具有灵敏度。光纤501-3,501-4中的光纤布拉格光栅对沿图6c中通过y指定的方向的弯曲度具有灵敏度。

图7示出了关于布置100的方面。具体地,图7示出了关于定位装置560的方面。在图7的示例中,定位装置560由四个光纤布拉格光栅511-514实现。

同样,可以使用多芯光纤201以实现各自安置有光纤布拉格光栅512的不同光波导。光纤布拉格光栅511、513位于光纤501-1中。光纤布拉格光栅512、514位于光纤501-2中。在一些示例中,也可能有多于两个串联连接的布拉格光栅位于特定的光纤501-1、501-2、201中(参见图8a)。

对于特定的串联连接的光纤布拉格光栅511-514,可以使用不同的光栅常数对光纤布拉格光栅511-514进行单独控制。对此,可使用具有足够带宽的光。

通过比较由串联布置的光纤布拉格光栅511、513和512、514反射的光592的振幅,可以特别精确地确定光纤201的端部的位置,特别是对于弯曲半径可以根据沿光纤201的长度而改变的情况。例如,指示对于光纤201的端部205的位置301、302的信号,可以由定位装置560基于由串联布置的光纤布拉格光栅511、513以及512、514反射的光592的振幅的差来确定。

图8b示出了关于布置100的方面。具体地,图8b示出了关于定位装置560的方面。在图8b的示例中,定位装置560由psd552实现。psd552可以实现为各向同性或离散。例如,psd552可以包括多个图像点,或例如pin二极管。

在图8b的示例中,布置100包括分束器801。后者将部分主激光191、192引导至psd552的方向。psd552被设计为测量主激光191、192。psd552测量主激光191、192在传感器表面的位置。为此,提供了透镜551,其将主激光191、192聚焦在psd522的传感器表面上。分束器801固定地连接到光纤201的端部205上。分束器801被设计为将主激光191、192的部分光束802引导至psd552。

通过相对可移动端205适当安置psd552,可以实现通过psd552的传感器表面上的光斑位置来指示光纤201的可移动端205的位置以及指示主激光191、192的出射角。因此,基于该测量,可以获得指示可移动端205的位置,特别地指示光纤201在固定位置206和可移动端205之间的弯曲度311、321和/或扭转度371、372的信号。该信号可以指示激光191、192的发射角。

图8c示出了关于布置100的方面。具体地,图8c示出了关于定位装置560的方面。在图8c的示例中,定位装置560由psd552实现。

图8c的示例基本上与图8b的示例对应。在图8c的示例中,主激光191、192不通过psd552测量。而是使用来自发光二极管888的光889。在其他示例中,也可以使用另一光源代替发光二极管888,例如使用先前描述的光纤布拉格光栅511-516来进行光纤布拉格光栅测量的光源。

光889穿过光纤201的光波导。在图8c的示例中,发光二极管888被安置在光纤201的固定端并将光889馈送至光纤201中。提供偏转单元452,偏转单元452在psd552的方向上偏转光889。这样的安置方式使得在可移动端205的区域中实现特别简单的透镜成为可能。

在另一示例中,主激光191、192的一部分可以在激光光源599的区域中分出,并且通过光纤201传导。随后,这种分支激光191、192可以通过偏转单元452传导到psd552上。

图8d示出了关于布置100的方面。具体地,图8c示出了关于定位装置560的方面。在图8d的示例中定位装置560由psd552实现。

图8d的示例基本上对应于图8c的示例。在图8d的示例中,主激光191、192以及光889被偏转单元452偏转。偏转单元452可以包括,例如,镜内表面,其正面偏转主激光191、192,且其背面偏转光889。因此,在可移动端205处可实现特别节省空间的透镜。

图9示出了关于布置100的方面。具体地,图9示出了关于致动器900的方面。在图9的示例中,致动器900包括包含导体绕组并被设计为用于在光纤201的区域中产生磁场的线圈布置901。光纤201上例如通过溅镀覆有磁性材料903。也可以将磁铁粘附或焊接在光纤201上,等等。磁性材料可以是,例如,铁磁性的或顺磁性的或抗磁性的。

此外,致动器900包括导轨,端部205沿着导轨被一维导引。这意味着致动器900根据图9示例被设计为一维地扫描光纤端部205。通过在线圈布置901上使用随时间变化的电流,可以在磁性材料903的区域中产生随时间变化的磁场。这使得光纤端部205沿着导轨902偏转。特别地,光纤端部205可以在位置301、302之间扫描。

控制系统可以被设计为控制致动器900,从而以至少500hz、可选地至少700hz、进一步可选地1.2khz的扫描频率在反转位置301、302之间扫描光纤201的端部205。在这里描述的不同的示例中,扫描可以意味着控制系统950重复地控制致动器900,从而周期性地实现端部205移动的多次重复。

然而,在其他示例中,还可以将致动器900设计成二维地扫描光纤201。然后,导轨902可以取消。

图10a示出了关于布置100的方面。具体地,图10a示出了关于致动器900的方面。在图10a的实例中,致动器900包括多个正交线圈对901(图10a中仅示出了一个线圈对901;另一个正交线圈对安置在垂直于绘图平面的平面中)。通过对正交线圈对901的交替供电,可以实现光纤201的端部205的二维移动。

图10b示出了关于布置100的方面。具体地,图10b示出了关于致动器900的方面。在图10b的示例中,致动器900包括连接在光纤201的相对侧251、252的杠杆(lever)951、952。杠杆951、952相对于光纤201的中心轴202垂直地延伸。例如,杠杆951、952可以由塑料、硅、玻璃等材料制造。每个杠杆951、952上距离中心轴202一段距离上都配置有磁体903。因此,通过线圈901产生的磁场,可以产生杠杆951、952相对于中心轴202的离心偏转。因此,一种旋转运动可以作用于光纤201。具体地,这可以实现光纤201在固定位置206和可移动端205之间的区域中的扭转。

图10c示出了关于布置100的方面。具体地,图10c示出了关于致动器900的方面。在图10c的示例中,致动器900包括旋转的磁场源(图10c中未示出),该磁场源被设计为用于产生磁场961,该磁场961在垂直于光纤201中心轴202限定的平面中根据时间旋转(图10c的平面图,上端)。在图10c中示出了角962,角962是根据在任意两个时间点的磁场961而设定的。

在图10c的示例中,致动器900还包括两个磁体903。磁体903可以附着在光纤201上。也可能是溅镀。磁体903可以制成薄膜。第一磁体903被安置在光纤201的一侧251上。第二磁体903被安置在光纤201的相对侧252上。两个磁体903具有相反的极性。在图10c的示例中,第一磁体903(如图10c左侧所示)的磁化方向为出图平面;第二磁体903(如图10c右侧所示)的磁化方向为入图平面。因此,磁场961在垂直于中心轴202的平面中(图10c所示平面),产生了相反方向的作用力。具体地,这可以实现光纤201在固定位置206和可移动端205之间的区域中的扭转。

考虑到光纤201的扭转,可以通过角度962的尺寸来调整扫描区域。这在图10c的下端示出。在图10c的下端,旋转磁场961的角962的行程被示出为时间的函数。从图10c中可以明显地看出,角962在多个最大值之间周期性地变化。光纤201的扭转跟随例如角度962,使得由扭转限定的角度范围110-2对应于角度962的行程。

例如,由多个线圈组成的系统可以用作旋转磁场源,所述多个线圈的线圈轴彼此形成例如120°的夹角。因此,可以通过控制线圈随时间的偏移来产生旋转磁场。

图11示出了关于布置100的方面。具体地,图11示出了关于致动器900的方面。在图11的示例中,致动器900包括附接在光纤201不同侧251、252的压电导体913。当施加流过压电导体913的电流时,压电导体913的长度改变,从而产生弯曲度311、312或光纤201在位置301、302之间的移动。

还可以采用其他压电导体安置方式。

图12示出了关于布置100的方面。在图12的示例中,布置100包括用于生成光591的宽带光源1201和能够探测光592的探测器1202,光591的波长与一个或几个光纤布拉格光栅511-516的光栅周期性相协调,光592是由一个或多个光纤布拉格光栅反射的。例如,探测器1202可以包括一个或多个截止滤光片。布置100还包括多路复用器1250,其被设计为将宽带光源1201的光591耦合到光纤201的光波导中。多路复用器1250也可以将从一个或多个光纤布拉格光栅反射的光592引导至探测器1202。

例如,光源1201还可以用于psd552上的测量(参见图8d)。

尽管在图12的示例中示出了仅存在光纤201的情况,如上所述的具有用于一个或多个光纤布拉格光栅的若干专用光纤501-1至501-4的例子可以以相应的方式实现。因此光纤201还可以包括若干光波导或芯(多芯光纤)。

图13是基于不同示例的方法流程图。在框图5001中,沿偏转单元的方向发出主激光。

在框图5002中,移动光纤的第一端。这里可以使用连续步进技术。光纤的可移动第一端可以移动,从而在可移动端的区域中实现光纤的弯曲和/或扭转。光纤的可移动第一端与偏转单元刚性连接:因此,偏转单元与可移动端一起移动。因此,可以改变主激光的辐射角度。主激光不通过光纤到达偏转单元。

在框图5003中,可选地通过主激光来基于在框图5002中实现的周围扫描进行lidar距离测量。此处例如通过相同的孔径或透镜探测到反射的次级光。甚至可以使用诸如光投影或内窥镜的应用。

图14示出了关于光纤201可移动端205的移动方面。在图14的示例中,针对固定位置206和可移动端205之间的不同位置,示出了光纤201的偏转幅度。在图14的示例中,针对一阶(实线)的本征模(eigenmode)和二阶(虚线)的本征模,示出了光纤201的偏转幅度。从图14中可以明显看出,可以通过二阶本征模实现较小的弯曲半径,从而以较大的角度110-1辐射激光191、192。二阶本征模通常比一阶本征模具有更高的本征频率。此外,观察到光纤201的材料对二阶本征模的材料应力小于对一阶本征模的材料应力。特别地,在固定位置206的区域内,可以得到较小的结合二阶本征模的材料应力。因此在一些示例中,致动器900可被设计为使光纤201以较高或较低的本征模谐振移动。

图15示出了关于布置100的方面。在图15的示例中布置100包括包含透光元件1701的壳体1700。从光纤201的可移动端205发出的激光191、192可通过透光元件1701(例如,塑料窗格或玻璃窗格)射出。在一些示例中,透光元件1701可以具有折射率,因此可以由透镜实现(图15未示出)。例如,透光元件1701可以实施为透镜。可以通过该透镜来收集激光束191、192的发散横截面(激光束191、192的横截面未在图15中示出)。具体地,可以实现的是,激光束191、192在透镜后的横截面不会随着位置与可移动端205的距离增加而显著增大。因此,可以获得特别高的空间分辨率用于例如结合lidar技术。激光191、192以小空间角度辐射。

在图15的示例中,光纤201的可移动端205的移动区域被抽真空。这意味着透光元件1701和固定件250之间的空间450被构造为气密的。因此,可以在没有空气摩擦的情况下实现可移动端205的移动。此外,可以避免外部干扰影响。

例如,壳体1700可以包括无源温度补偿器。例如,壳体1700可以包括能够减少强烈温度波动的储热器。

例如,壳体1700可以包括有源和/或无源减震器。这可以吸收或减小来自布置100外部的强烈振幅冲击,从而可以减少对光纤201的可移动端205的移动的负面影响。

在图15的示例中,激光光源599以及探测器102也被安置在壳体1700内。在其他示例中,激光光源599和/或探测器102可以安置在壳体1700的外部。在这种情况下,壳体1700包括光学插头触点。

在图15的示例中,激光光源599和探测器102被布置为基本与壳体1700中的光纤201相对。这意味着,在光纤201处于休止位置时,主激光191、192至偏转单元452的光路与光纤201中心轴之间的夹角约为180°。在其他示例中,激光光源599和/或探测器102也可在壳体1700内相对光纤201不同地布置。例如,在光纤201处于休止位置(即没有通过致动器被偏转)时,主激光191、192至偏转单元452的光路与光纤201的中心轴202之间的夹角可以在25°-335°的范围内,可选地在90°-270°的范围内,进一步可选地在120°-240°的范围内。

在图15的示例中,次级激光191b、192b没有耦合到光纤201的光波导中。然而,在其他示例中,次级激光191b、192b也可耦合入光纤201的光波导中(参见图16)。

图15和图16的示例可以与本文描述的其他示例相组合,例如与图8d所示的例子结合:将其他光、而不是激光191、192引导到psd552上。

图17示出了对沿着两个正交空间方向x,y延伸的周围区域进行的二维扫描的方面。在图17的示例中,扫描了具有二维延伸的周围区域1800。周围区域1800可以例如通过叠加两个一维扫描过程的利萨如图形来获得。

通过光纤201在固定位置206和可移动端205之间的区域中的扭转来获得扭转角区域110-2。扭转角区域110-2比通过光纤201的弯曲而获得的弯曲角区域110-1大。经观察,如果扭转角区域110-2比弯曲角区域110-1大至少2倍、可选地至少3.5倍、进一步可选地至少5倍,则可以获得特别好的结果。

例如,扭转角110-2可以大于90°、可选地大于140°、进一步可选地大于170°。通过光纤201在固定位置206和可移动端205之间的区域中的弯曲可以获得较小的角区域110-1。例如,弯曲角范围110-1可以在10°和60°之间。

实施这样一种周围范围1800是基于以下认识,即基于光纤201的扭转可以获得大角度范围110-2的高效扫描。同时,通过结合光纤201的弯曲可以实现二维扫描。

当然,上述本发明的实施例的特征和各个方面可以彼此组合。具体地,这些特征不仅可以在描述的组合中使用,而且可以在不脱离本发明领域的情况下用于其他组合或单独使用。

虽然前面不同示例描述了lidar的用途,但在其他示例中也可以实现其他应用。示例包括例如带有rgb光源的投影仪等。

虽然前面的示例描述的是磁致致动器,但在其他示例中也可以使用其他类型的致动器,例如压电致动器,例如弯曲压电致动器。后者可设置在固定位置的区域内,并被设计为例如实现光纤的扭转。

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