(57)【要約】  可動ファイバ（２０１）は、移動の第１自由度および移動の第２自由度を有する。アクチュエータは、所定時間において、前記第１自由度に応じて、前記ファイバの第１移動を誘起すべく、且つ、前記第２自由度に応じて、前記第２移動に重畳される前記ファイバの第２移動を誘起すべく構成される。選択的なＬＩＤＡＲシステムは、複数のピクセルにより前記デバイスの周囲においてレーザ光に基づいて物体の距離測定を実施すべく構成される。各ピクセルは、所定時間における前記第１移動および前記第２移動により定義される２次元の像域内に配置される。前記第１移動は、所定時間において可変的振幅を有する。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動（３１１、３２１、３７１、３７２）の第１自由度および移動（３１１、３２１、３７１、３７２）の第２自由度を有する可動ファイバ（２０１）と、
所定時間において、前記第１自由度に応じて前記ファイバ（２０１）の第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）を誘起すべく、且つ、前記第２自由度に応じて、前記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）に重畳される前記ファイバ（２０１）の第２移動（３１１、３２１、３７１、３７２）を誘起すべく構成された少なくとも一つのアクチュエータ（９００）と、を備えて成り、
前記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）は、前記所定時間において可変的な振幅（８０１、８０２）を有する、
デバイス（１００）。
【請求項２】
前記第１自由度は、前記ファイバ（２０１）の可動端部（２０５）の捩れに対応し、
前記第１移動の振幅は段階的に変化する、請求項１に記載のデバイス（１００）。
【請求項３】
前記第１自由度は、前記ファイバ（２０１）の一次または二次の共振的な横モード（３１１、３２１）に対応する、請求項１に記載のデバイス（１００）。
【請求項４】
前記第２自由度は、前記ファイバ（２０１）の共振的な捩れモード（３７１、３７２）に対応する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項５】
前記少なくとも一つのアクチュエータ（９００）は、前記所定時間において、前記ファイバ（２０１）を前記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）に対して第１周波数にて励起し、且つ、前記ファイバを前記第２移動（３１１、３２１、３７１、３７２）に対して第２周波数にて励起すべく構成され、
前記第１周波数は前記第２周波数と同一であるか、または、前記第１周波数は前記第１周波数の整数倍に等しい、請求項１に記載のデバイス（１００）。
【請求項６】
前記第１自由度は、第１共振最大値を有する第１共振曲線（９０１、９０２）を有し、
前記第２自由度は、第２共振最大値を有する第２共振曲線（９０１、９０２）を有し、
前記第１共振最大値は、前記第２共振最大値に関して周波数シフトを有し、
前記第２共振曲線（９０１、９０２）に対する前記第１共振曲線（９０１、９０２）の重なり領域（９３０）において、前記第１共振曲線（９０１、９０２）の振幅は、第１共振最大値における振幅の１０％以上であり、同ように、前記第２共振曲線（９０１、９０２）の振幅は、第２共振最大値における振幅の１０％以上、選択的には５％以上、更に選択的には１％以上である、請求項１または５に記載のデバイス（１００）。
【請求項７】
前記第１周波数および前記第２周波数は、前記重なり領域（９３０）内である、請求項５または６に記載のデバイス（１００）。
【請求項８】
前記所定時間において前記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）は、単調に可変的な振幅（８０１、８０２）を有するか、または、段階的に可変的な振幅を有する、請求項１に記載のデバイス（１００）。
【請求項９】
前記ファイバ（２０１）上に取付けられた平衡錘（９６１）を付加的に備えて成る、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項１０】
前記平衡錘（９６１）は、前記ファイバ（２０１）の二次以上の横モード（３１１、３２１）のノードの領域に取付けられる、請求項９に記載のデバイス（１００）。
【請求項１１】
前記ファイバ（２０１）の前記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）および／または前記第２移動（３１１、３２１、３７１、３７２）を制限する、少なくとも一つの停止部（９７０）を付加的に備えて成る、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項１２】
前記移動（１９１、１９２、１９１Ｂ、１９２Ｂ）に基づき、複数のピクセルを用いて当該デバイス（１００）の周囲における物体の距離測定を実施すべく構成されたＬＩＤＡＲシステム（１０３）であって、各ピクセルは、前記所定時間における前記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）および前記第２移動（３１１、３２１、３７１、３７２）により定義される２次元の像域内に配置される、ＬＩＤＡＲシステム（１０３）を付加的に備えて成る、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項１３】
前記アクチュエータは回転磁界源を備えて成る、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項１４】
前記回転磁界源は、時間の関数として回転する磁界を生成すべく構成される、請求項１３に記載のデバイス（１００）。
【請求項１５】
前記回転磁界源は、段階的に可変的な磁界を生成すべく構成される、請求項１３または１４に記載のデバイス（１００）。
【請求項１６】
前記第２移動は、前記所定時間において一定振幅を有する、請求項１ないし１５のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項１７】
第１自由度の移動に対応するファイバの第１移動を誘起するステップと、
第２自由度の移動に対応する前記ファイバの第２移動を誘起するステップとを備えて成り、
前記第１移動および前記第２移動を誘起するステップは、前記第１移動および前記第２移動が重畳されるように、所定時間に行われ、
前記所定時間において前記第１移動は可変的振幅を有する、
方法。
【請求項１８】
前記第１移動は、前記ファイバの段階的な捩れに対応し、
前記第２移動は、前記ファイバの共振的な捩れに対応する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
種々の実施例は、概略的に、レーザ光のためのファイバ式走査器に関する。種々の実施例は特に、第１自由度および第２自由度の移動に従うファイバの移動に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの技術分野において、物体の距離測定は好適である。たとえば、全自動運転の用途に関しては、自動車の周囲における物体を検出すると共に、特に該物体からの距離を決定することが好適であり得る。
【０００３】
物体の距離を測定する技術は、いわゆるＬＩＤＡＲ技術であり（英語：ｌｉｇｈｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒａｎｇｉｎｇ（光検出と測距）；時にはＬＡＤＡＲともいう。）、その場合、パルス化レーザ光が発光部から送出される。周囲における物体は、レーザ光を反射する。これらの反射は、次続的に測定され得る。物体からの距離は、レーザ光の伝達時間を決定することにより決定され得る。
【０００４】
周囲における位置に関する解像を以て物体を検出するために、レーザ光を走査させ得る。これにより、レーザ光の発光の角度に依存して、周囲における種々の物体を検出することが可能とされ得る。
【０００５】
しかし、従来の位置的解像によるＬＩＤＡＲシステムは、それらが比較的に高価、高重量、メンテナンス集約的、および／または、大寸であり得るという不都合を有している。典型的に、ＬＩＤＡＲシステムによれば、種々の位置へと移動され得る走査ミラーが使用される。走査ミラーの位置が決定され得る精度は典型的に、ＬＩＤＡＲ測定の位置的分解能の精度を制限する。更に、走査ミラーは大寸であることが多く、且つ、調節機構は、メンテナンス集約的および／または高価であり得る。
【０００６】
非特許文献１は、光ファイバの調節可能な湾曲により走査式ＬＩＤＡＲ測定を実施する技術を記述している。対応する技術は、非特許文献２からも知られる。
【０００７】
斯かる技術は、光ファイバの湾曲が比較的に制限されるという不都合を有している。更に、光ファイバの端部から出射するレーザ光のビーム発散を回避する光学要素を実装することは困難であり得る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｌｅａｃｈ，  Ｊｅｆｆｒｅｙ  Ｈ．，  Ｓｔｅｐｈｅｎ  Ｒ．  Ｃｈｉｎｎ  ａｎｄ  Ｌｅｗ  Ｇｏｌｄｂｅｒｇ，  “Ｍｏｎｏｓｔａｔｉｃ  Ａｌｌ−Ｆｉｂｅｒ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ＬＡＤＡＲ  Ｓｙｓｔｅｍ”，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，  ５４（３３）  （２０１５），  ９７５２−９７５７
【非特許文献２】Ｍｏｋｈｔａｒ，  Ｍ．  Ｈ．  Ｈ．  ａｎｄ  Ｒ．  Ｒ．  Ａ．  Ｓｙｍｓ，  “Ｔａｉｌｏｒｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ｆｏｒ  ｐｒｅｃｉｓｅ  ｔｗｏ−ａｘｉｓ  Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ  ｓｃａｎｎｉｎｇ”，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，  ２３（１６）  （２０１５），  ２０８０４−２０８１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
故に、デバイスの周囲における物体の距離を測定する優れた技術に対する要望が在る。特に、上述の制限および不都合の少なくとも幾つかを排除する技術に対する要望が在る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一例において、デバイスは可動ファイバを備えて成る。上記可動ファイバは、移動の第１自由度および移動の第２自由度を有する。上記ファイバは、レーザ光を偏向させるべく設定される。上記デバイスはまた、少なくとも一つのアクチュエータも備えて成る。上記少なくとも一つのアクチュエータは、所定時間に、上記第１自由度に応じて上記ファイバの第１移動を誘起すべく構成される。更に、上記少なくとも一つのアクチュエータは、上記所定時間に、上記第２自由度に応じて、上記第１移動に重畳される上記ファイバの第２移動を誘起すべく構成される。更に、上記デバイスは、該デバイスの周囲における物体の距離測定を、レーザ光に基づいて複数のピクセルを以て実施すべく構成されたＬＩＤＡＲシステムを備えて成る。各ピクセルは、２次元の像域内に配置される。上記像域は、上記所定時間における上記第１移動および上記第２移動により定義される。上記第１移動は、上記所定時間に、可変的振幅を有する。
【００１１】
別の例において、方法は、ファイバの移動の第１自由度に応じて該ファイバの第１移動を誘起する段階を備えて成る。上記方法はまた、上記ファイバの移動の第２自由度に応じて該ファイバの第２移動を誘起する段階も備えて成る。上記第１移動および上記第２移動を誘起する段階は、上記第１移動および上記第２移動が重畳される如く、所定時間に行われる。上記ファイバは、レーザ光を偏向させる。上記方法はまた、周囲における物体の距離測定を、レーザ光に基づいて複数のピクセルを以て実施する段階も備えて成る。各ピクセルは、上記所定時間における上記第１移動および上記第２移動により定義される２次元の像域内に配置される。上記第１移動は、上記所定時間において可変的振幅を有する。
【００１２】
上記に説明された特徴、および、以下に記述される特徴は、明示的に説明される対応する組み合わせにおいてだけでなく、本発明の保護範囲から逸脱せずに、他の組み合わせにて、もしくは、単独でも使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】種々の実施例に係る、当該デバイスの周囲における物体の走査式距離測定を実施すべく構成されたデバイスを概略的に示す図であり、該デバイスは、レーザ光のための発光部と、レーザ光のための検出器と、ＬＩＤＡＲシステムとを備えて成る。
【図１Ｂ】図１Ａに係るデバイスを相当に詳細に概略的に示す図であり、デバイスは、レーザ光を走査すべく構成された走査デバイスを備えて成る。
【図２】種々の実施例に係る、可動端部を備えたファイバを有する走査デバイスを概略的に示す図である。
【図３Ａ】種々の実施例に係る、可動端部を有するファイバを備えた走査デバイスを概略的に示す図であり、図３Ａは、ファイバの湾曲を示している。
【図３Ｂ】種々の実施例に係る、可動端部を有するファイバを備えた走査デバイスを概略的に示す図であり、図３Ｂは、ファイバの捩れを示している。
【図４Ａ】種々の実施例に係る、可動端部を有するファイバを備えた走査デバイスを概略的に示す図である。
【図４Ｂ】種々の実施例に係る、可動端部を有するファイバを備えた走査デバイスを概略的に示す図である。
【図４Ｃ】種々の実施例に係る、可動端部を有するファイバを備えた走査デバイスを概略的に示す図である。
【図４Ｄ】種々の実施例に係る、可動端部を有するファイバを備えた走査デバイスを概略的に示す図である。
【図５】第１自由度に従うファイバの第１移動と、該第１移動上に重畳された、第２自由度に対応するファイバの第２移動とにより獲得されたファイバの重畳図形を概略的に示す図であり、重畳図形は一切のノードを有さない。
【図６】種々の実施例に係る、図５の例に対する第１移動および第２移動の振幅を概略的に示す図である。
【図７】種々の実施例に係る、図５の例に対する第１移動および第２移動の振幅を概略的に示す図である。
【図８】種々の実施例に係る、第１移動に対する第１共振最大値を有する第１共振曲線を概略的に示すと共に、第２移動に対する第２共振最大値を有する第２共振曲線も概略的に示す図であり、第１共振曲線および第２共振曲線は重なり領域を有している。
【図９】種々の実施例に係る、ファイバに対して装着された錘を概略的に示す図である。
【図１０】種々の実施例に係る、一次の横モードならびに二次の横モードに対するファイバの偏向を概略的に示す図である。
【図１１】ファイバの、第１自由度に従う第１移動と、該第１移動上に重畳された、第２自由度に従う第２移動とにより獲得されたファイバの重畳図形を概略的に示す図であり、重畳図形はノードを有している。
【図１２】種々の実施例に係る、ファイバの偏向を制限する停止部を概略的に示す図である。
【図１３】種々の実施例に係る、フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述された本発明の性質、特徴および利点、および、それらが達成される様式は、図面に関して詳細に説明される実施例の以下の記述に関して更に明瞭に且つ明確に理解可能である。
【００１５】
本発明は、以下において、図面を参照しながら好適実施例に基づいて詳細に説明される。各図において、同一の参照番号は、同一もしくは同様の要素を表す。各図は、本発明の種々の実施例の概略的表現である。各図中に示された要素は、必ずしも縮尺通りには示されない。代わりに、各図中に示された種々の要素は、それらの機能および概略的な目的が当業者に理解可能となる如き様式で再現される。各図中に示された機能的ユニットと各要素との間の接続および結合は、間接的な接続もしくは結合としても実現され得る。接続または結合は、有線形態または無線形態で実現され得る。機能的ユニットは、ハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして実現され得る。
【００１６】
以下においては、光を走査する種々の技術が記述される。以下に記述される技術は、たとえば、光による２次元走査を許容し得る。走査とは、異なる発光角度における光の反復的な発光を表し得る。走査とは、光による、周囲における種々の点の反復的な走査を表し得る。たとえば、周囲における種々の点の個数、および／または、種々の発光角度の振幅が、像域を定義し得る。
【００１７】
種々の例において、光の走査は、可動要素の異なる自由度に従う２種類の移動の時間的な重畳により実施され得る。故に、種々の例においては、重畳図形が実施され得る。場合によっては、上記重畳図形は、リサージュ図形とも称され得る。上記重畳図形は、種々の発光角度が実現されるシーケンスを記述し得る。
【００１８】
種々の例においては、レーザ光を走査させることが可能である。たとえば、可干渉性または非干渉性のレーザ光が使用され得る。偏光された、または、偏光されないレーザ光を使用することが可能である。たとえば、レーザ光はパルス化されて使用されることが可能である。たとえば、フェムト秒またはピコ秒またはナノ秒の範囲のパルス幅を有する短いレーザ・パルスが使用される。たとえば、パルス化時間は、０．５〜３ナノ秒の範囲内であり得る。レーザ光は、７００〜１８００ｎｍの範囲内の波長を有し得る。簡潔さのために、以下においては基本的にレーザ光に対して参照が為される。但し、此処で記述される種々の例は、たとえば、広帯域の光源またはＲＧＢ光源などの他の光源からの光の走査に対しても使用され得る。本明細書において、ＲＧＢ光源とは、色空間が、たとえば、赤、緑、青、または、シアン、マゼンタ、イエロー、黒などの幾つかの異なる色を重なり合わせることにより網羅されるという可視スペクトルにおける一般的な光源を表している。
【００１９】
種々の例においては、ファイバ形状要素、すなわちファイバの可動端部が使用される。たとえば、ガラスファイバとも称される光ファイバが使用され得る。但し、ファイバがガラスから作成されることは必要でない。たとえば、ファイバは、プラスチック、ガラス、ケイ素、または、他の一定の材料から作成され得る。たとえば、ファイバは、石英ガラスから作成され得る。たとえば、ファイバは、たとえば、シリコン・ウェハまたはＳＯＩウェハ（英語：ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  ｗａｆｅｒ（絶縁体上シリコン・ウェハ））などのウェハからリソグラフィ・プロセスに露出され得る。この目的のために、エッチング技術が使用され得る。たとえば、ファイバは、７０ＧＰａの弾性係数を有し得る。たとえば、ファイバは、４％までの材料の延伸を可能とし得る。多くの例において、ファイバは、導入されたレーザ光が伝搬され且つ縁部（光導波路）における全反射により囲繞されるというコアを有する。但し、ファイバは、コアを有する必要はない。種々の例においては、いわゆるシングルモード・ファイバまたはマルチモード光ファイバが使用される。此処で記述される種々のファイバは、たとえば、円形の断面を有し得る。たとえば、此処で記述される種々のファイバは、５０μｍ以上、選択的には１５０μｍ以上、更に選択的には５００μｍ以上、更に選択的には１ｍｍ以上である直径を有することが可能である。たとえば、此処で記述される種々のファイバは、屈曲可能および／または湾曲可能、すなわち、撓曲可能であるべく設計され得る。この目的の為に、此処で記述されるファイバの材料は、一定の弾性を有し得る。
【００２０】
たとえば、ファイバの可動端部は、１次元において、または、２次元において移動され得る。たとえば、ファイバの可動端部は該ファイバの固定位置に対して傾斜されることが可能である。これは、ファイバの湾曲に帰着する。これは、第１自由度の移動に対応し得る。付加的もしくは代替的に、ファイバの可動端部は、ファイバの軸心に沿って回転されること（捩れ）も可能である。これは、第２自由度の移動に対応し得る。ファイバの可動端部を移動させることにより、レーザ光が種々の角度にて発せられるという結果を達成し得る。故に、レーザ光により周囲を走査し得る。可動端部の移動の強さに依存して、種々のサイズの像域が実現され得る。
【００２１】
此処で記述される種々の例においては、ファイバの可動端部の湾曲の生成に対して代替的にまたは付加的に、ファイバの可動端部の捩れを実現することが可能である。他の例においては、他の自由度の移動も実現され得る。
【００２２】
本明細書中に記述される種々の例において、ファイバは偏向ユニットに対するホルダとして使用される。上記偏向ユニットは、ファイバの可動端部に対して堅固に、かつ／または、固定位置に、取付けることができる。但し、そのときにレーザ光は、ファイバの光路とは異なる光路により上記偏向ユニットに到達し得る。換言すると、上記ファイバは必ずしも、上記偏向ユニットに至る途中にて、レーザ光に対する光学的導波路としては作用しない。レーザ光がファイバを通り偏向ユニットに到達するのでなければ、ファイバ内へのレーザ光の複雑で困難な結合が回避され得る。更に、局所的なＴＥＭ００モードだけでなく、付加的もしくは代替的に他のモードも有するレーザ光が使用され得る。これにより、たとえば、レーザ・ダイオードなどの特に小寸のレーザを使用することが可能とされ得る。
【００２３】
たとえば、上記偏向ユニットは、プリズムまたはミラーとして実現され得る。たとえば、上記ミラーは、シリコン・ウェハの如きウェハ、または、ガラス基板として実現され得る。たとえば、上記ミラーは、０．０５μ〜０．１ｍｍの範囲内の厚みを有し得る。たとえば、上記ミラーは、２５μｍまたは５０μｍの厚みを有し得る。たとえば、上記ミラーは、２５μｍ〜７５μｍの範囲内の厚みを有し得る。たとえば、上記ミラーは、正方形、矩形、または、円形であるべく設計され得る。たとえば、上記ミラーは、３ｍｍ〜６ｍｍの直径を有し得る。
【００２４】
概略的に、光の走査に対する斯かる技術は、多様な応用の分野において使用され得る。例としては、内視鏡およびＲＧＢプロジェクタおよびプリンタが挙げられる。ＬＩＤＡＲ技術は、種々の例において使用され得る。ＬＩＤＡＲ技術は、周囲における物体の高分解能の距離測定を実施するために使用され得る。たとえば、ＬＩＤＡＲ技術は、ファイバの可動端部、物体、および、検出器の間におけるレーザ光の進行時間測定を含み得る。
【００２５】
ＬＩＤＡＲ技術に関する種々の例が記述されてきたが、本特許出願は、ＬＩＤＡＲ技術に限定されない。たとえば、ファイバの可動端部によるレーザ光の走査に関して本明細書中に記述される態様は、他の用途においても使用され得る。例としては、たとえば、プロジェクタにおける画像データの投影が挙げられ、その場合、たとえばＲＧＢ光源が使用され得る。
【００２６】
種々の例は、レーザ光の走査は、発光角度に関して高い精度を以て実施することが好適であり得るという認識に基づく。たとえば、ＬＩＤＡＲ技術に関し、距離測定の分解能は、発光角度の不正確さにより制限され得る。典型的に、レーザ光の発光角度の決定が更に正確である（更に正確でない）ほど、更に高い（更に低い）分解能が達成される。
【００２７】
以下においては、ファイバ式走査器を使用するときに周囲の特に効率的な走査を達成する技術が記述される。種々の例においては、２つの自由度で励起されるファイバの重畳図形を調節する技術が記述される。たとえば、上記重畳図形は、２次元のＬＩＤＡＲ画像に対する像域が、供給され得ると共に、複数のピクセルを以て均一に走査され得るように、選択され得る。
【００２８】
種々の例において、２つの自由度の内の第１のものに対応する第１移動の振幅は、変化（英語：ｒａｍｐｅｄ（単調変化））される。上記変化は、像域の走査に対応する所定時間に亙り行われる。たとえば、上記振幅は、単調に増大または単調に減少され得る。たとえば、上記変化は、連続的に、または、段階的に行われ得る。上記振幅の変化により、上記重畳図形は、特に融通性の高い様式で調節され得る。順次的なＬＩＤＡＲ撮像に対し、上記第１移動の振幅の変化は、反復的に実施され得る。
【００２９】
故に、多くの例において、第１自由度の移動を、段階的に、すなわち、非共振的に駆動することが可能である。但し、上記第２自由度の移動は、共振により駆動され得る。故に、上記重畳図形は、融通性の高い様式で調節され得る。たとえば、第２自由度の移動に従う共振的な第２移動の中心は、非共振的な第１移動により段階的に調節され得る。たとえば、第２移動としてのファイバの共振的な捩れモードが、ファイバの非共振的な段階的捩れに対して重畳され得る。
【００３０】
２つの自由度の内の第２のものに対応する第２移動の振幅もまた、変化され得る。但し、第２移動の振幅は、一定のままでもあり得るか、または、第１の振幅の変化と比較して、たとえば、２０％未満だけ、選択的には５％未満だけ、更に選択的には１％未満だけ、少なく変化され得る。
【００３１】
他の例において、たとえば、段階的な調節が使用されないならば、第１および第２の移動の周波数は相互に連携調整され得る。これにより、対応する重畳図形におけるノードを阻止することが可能とされ得る。このようにして、一定の像域が反復的に走査され得る。
【００３２】
図１Ａは、物体１９５、１９６の走査式距離測定に関する態様を示している。特に、図１Ａは、ＬＩＤＡＲ技術に基づく距離測定に関する態様を示している。
【００３３】
図１Ａは、レーザ光１９１、１９２に対する発光部１０１を備えて成るデバイス１００を示している。発光部１０１は、たとえば、レーザ光源、および／または、レーザ光を発する光ファイバの端部であり得る。レーザ光は、たとえば、パルス化方式で発せられる（一次放射線）。たとえば、一次レーザ光１９１、１９２は偏光され得る。一次レーザ光１９１、１９２が偏光されないことも可能であり得る。発光部１０１、物体１９５、１９６、および、検出器１０２の間におけるパルス化レーザ光の進行時間は、デバイス１００と物体１９５、１９６との間の距離を決定するために使用され得る。この目的の為に、物体１９５、１９６から反射された二次放射線１９１Ｂ、１９２Ｂが測定される。たとえば、検出器１０２は、レーザ光１９１、１９２の波長を有する光が選択的に通過することを許容する波長フィルタに対して結合されたフォトダイオードであり得る。これにより、物体１９５、１９６により反射された二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂが検出され得る。
【００３４】
基本的に、発光部１０１および検出器１０２は別体的な構造部材として実現されることが可能であるが、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂは、同ように発光部１０１により実現された同一の光学システムにより検出されることも可能である。
【００３５】
検出器１０２は、たとえば、アバランシェ・フォトダイオードを備えて成り得る。たとえば、検出器１０２は、単一光子アバランシェ・ダイオード（ＳＰＡＤ）を備えて成り得る。たとえば、上記検出器は、５００個以上、選択的には１，０００個以上、更に選択的は１０，０００個以上のＳＰＡＤを備えたＳＰＡＤアレイを備えて成り得る。検出器１０２は、たとえば、光子相関により動作され得る。検出器１０２は、たとえば、個々の光子を検出すべく設計され得る。
【００３６】
発光部１０１および検出器１０２に対しては、ＬＩＤＡＲシステム１０３が配備かつ結合される。たとえば、上記ＬＩＤＡＲシステムは、発光部１０１と検出器１０２との間における時間的な同期を達成すべく構成され得る。ＬＩＤＡＲシステム１０３は、検出器１０２から受信した測定信号に基づいて物体１９５、１９６の距離測定を実施すべく構成され得る。
【００３７】
物体１９５、１９６を区別し得るために、すなわち、高分解能を提供し得るために、発光部１０１は、種々の角度１１０（発光角度）にてレーザ光１９１、１９２を発光すべく構成される。設定された角度１１０に依存して、レーザ光１９１、１９２は、物体１９６または物体１９５のいずれかから反射される。ＬＩＤＡＲシステム１０３は夫々の角度１１０に関する情報を受信することから、高分解能が提供され得る。図１において、角度１１０が変更され得る像域は、点線により示される。異なる発光角度は、ＬＩＤＡＲ画像の異なるピクセルに対応し得る。
【００３８】
図１Ｂは、デバイス１００に関する態様を示している。図１Ｂは、図１Ａよりも相当に詳細にデバイス１００を示している。
【００３９】
図１Ｂの例において、発光部１０１は、レーザ光源５９９および走査デバイス５００により実現される。たとえば、レーザ光源５９９は、ファイバ・レーザまたはレーザ・ダイオードであり得る。レーザ光源５９９は、たとえば、幾つかの空間的モードを励起し得る。レーザ光源５９９は、たとえば、５〜１５ｎｍの周波数範囲を有し得る。
【００４０】
デバイス１００はまた、走査デバイス５００を起動すべく構成されたアクチュエータ９００も備えて成る。走査デバイス５００は、レーザ光源５９９から発せられたレーザ光１９１、１９２が、異なる角度１１０で発光されるように、それらを偏向させるべく構成される。走査デバイス５００は、周囲の２次元の走査を可能とし得る。
【００４１】
アクチュエータ９００は典型的に、電気的に作動され得る。アクチュエータ９００は、磁的構成要素、および／または、圧電構成要素を備えて成り得る。たとえば、上記アクチュエータは、時間の関数として回転する磁界を生成すべく構成された回転磁界発生源を備えて成り得る。たとえば、上記アクチュエータは、磁界のＤＣ成分によりファイバの段階的な捩れを誘起し得ると共に、共振周波数と連携調整された周波数を有する磁界のＡＣ成分によりファイバの共振的捩れを誘起し得る。
【００４２】
アクチュエータ９００を制御するために、たとえば電気回路、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣおよび／またはプロセッサなどの制御器９５０が配備されると共に、アクチュエータ９００に対して制御信号を送信すべく構成される。制御器９５０は特に、一定の角度範囲１１０を走査すべく上記走査デバイスをアクチュエータ９００が起動する如き様式で、それを制御すべく構成される。
【００４３】
更に、図１Ｂにおいては位置決定デバイス５６０が配備される。位置決定デバイス５６０は選択的である。位置決定デバイス５６０は、レーザ光１９１、１９２が発光される発光角度を表す信号を出力すべく構成される。それを行うために、位置決定デバイス５６０は、アクチュエータ９００および／または走査デバイス５００の状況の測定を実施することが可能である。位置決定デバイス５６０はまた、たとえば、一次レーザ光１９１、１９２を直接的にも測定する。位置決定デバイス５６０は概略的に、たとえば、一次光１９１、１９２、および／または、発光ダイオードの光に基づき、発光角度を光学的に測定し得る。単純な実施形態において、位置決定デバイス５６０はまた、制御器９５０からの制御信号を受信すると共に、該制御信号に基づいて上記信号を決定することも可能である。上記の技術の組み合わせも可能である。
【００４４】
ＬＩＤＡＲシステム１０３は、物体の距離の走査式測定のために、位置決定デバイス５６０により供給される上記信号を使用し得る。ＬＩＤＡＲシステム１０３は、検出器１０２に対しても結合される。その場合、位置決定デバイス５６０の信号に基づき、且つ、検出器１０２により検出された二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂに基づき、ＬＩＤＡＲシステム１０３は、デバイス１００の周囲における物体１９５、１９６の距離測定を実施し得る。ＬＩＤＡＲシステム１０３は、たとえば、位置決定デバイス５６０の信号に基づき、距離測定の高分解能を実現し得る。ＬＩＤＡＲシステム１０３はたとえば、複数のＬＩＤＡＲ画像を出力し得る。各ＬＩＤＡＲ画像は、たとえば、一定の画像反復速度にて出力され得る。たとえば、各ＬＩＤＡＲ画像は、一定個数のピクセルを備えて成り得る。たとえば、各ＬＩＤＡＲ画像は、デバイス１００の周囲における一定の像域をマッピングし得る。
【００４５】
一例において、位置決定デバイス５６０は、アクチュエータ９００の制御器９５０に対して接続されることも可能である（図１Ｂには示されない）。その場合、走査デバイス５００は、位置決定デバイス５６０の信号に基づいて調節されるという制御ループが実現される。該制御ループは、アナログおよび／またはデジタルループとして実現され得る。これは、制御器９５０が、位置決定デバイス５６０の信号に基づいてアクチュエータ９００を制御し得ることを意味する。その場合、周囲の再現可能な走査が可能とされ得る。たとえば、ＬＩＤＡＲ測定の測定点は、同一の発光角度にて反復的に検出され得る。これにより、特に簡素な解析が許容され得る。
【００４６】
図２は、デバイス１００に関する態様を示している。特に、図３は、走査デバイス５００に関する態様を示している。図２の例において、デバイス１００はファイバ２０１を備えて成る。ファイバ２０１は、走査デバイス５００を実現する。これは、ファイバ２０１がレーザ光を偏向させるべく構成され得ることを意味する。
【００４７】
ファイバ２０１は、中央軸心２０２に沿って延在する。ファイバ２０２は、端面２０９を有する可動端部２０５を備えて成る。
【００４８】
デバイス１００は、固定物２５０も備えて成る。たとえば、固定物２５０は、プラスチックまたは金属から製造され得る。固定物２５０は、たとえば、ファイバ２０１の可動端部２５０を受容するハウジングの一部であり得る。上記ハウジングは、たとえば、ＤＰＡＫまたはＤＰＡＫ２ハウジングであり得る。
【００４９】
固定物２５０は、ファイバ２０１を固定位置２０６へと固定する。たとえば、固定位置２０６におけるファイバ２０１の固定物２５０は、締着デバイスにより、および／または、半田付け接続構造により、および／または、接着剤接続構造により実現され得る。故に、固定位置２０６の領域において、ファイバ２０１は、固定物２５０に対して堅固な方式で、かつ／または固定的な方式で、結合される。
【００５０】
図２は、固定位置２０６と可動端部２０５との間におけるファイバ２０１の長さ２０３も示している。図２からは、可動端部２０５は固定位置２０６から所定距離に在ることが理解され得る。たとえば、種々の例において、長さ２０３は、０．５ｃｍ〜１０ｃｍの範囲内、選択的に１ｃｍ〜５ｃｍの範囲内、更に選択的には１．５〜２．５ｃｍの範囲内であり得る。
【００５１】
故に、可動端部２０５は、空間において自由に起立する。固定位置２０６からの可動端部２０５のこの距離の故に、固定位置２０６に関するファイバ２０１の可動端部２０５の位置が変更され得るという結果が達成され得る。たとえば、固定位置２０６と可動端部２０５との間の領域におけるファイバ２０１を湾曲および／または旋回させることが可能である。図２は、移動および／または偏向が無いファイバ２０１の非作動状態を示している。
【００５２】
図３Ａは、デバイス１００に関する幾つかの態様を示している。特に、図３Ａは、走査デバイス５００に関する態様を示している。図３Ａの例において、デバイス１００はファイバ２０１を備えて成る。ファイバ２０１は、走査デバイス５００を実現する。図３Ａの例は、図２の例に対応する。図３Ａは、走査デバイス５００の動的状態を示している。
【００５３】
図３Ａの例において、ファイバ２０１の端部２０５は、位置３０１および位置３０２（図３Ａにおける破線）にて示される。これらの位置３０１、３０２はファイバ２０１の極限位置を実現し、たとえば、位置３０１、３０２を越える端部２０５の更なる移動を呈する（図３Ａでは示されない）停止部が配備され得る。ファイバ２０１は、たとえば周期的に、位置３０１、３０２間で往復して移動し得る。図３Ａの例において、位置３０１は、湾曲３１１に対応する。位置３０２は湾曲３２１に対応する。湾曲３１１、３２１は、逆の正または負の符号を有する。ファイバ２０１を位置３０１、３０２間で移動させるために、アクチュエータ９００が配備され得る（図３Ａにおいてアクチュエータ９００は示されない）。位置３０１、３０２間におけるファイバの移動は、該ファイバ２０１の横モードに対応する。
【００５４】
図３Ａにおいては、（図３Ａの描画の平面内の）１次元移動が示されるが、（図３Ａの描画の平面に対して直交する成分を備える）２次元移動も可能である。たとえば、相互に対して直角に配向された各横モードに応じて、直交する自由度の移動を励起することにより、重畳図形が実現され得る。
【００５５】
位置３０１、３０２において湾曲３１１、３２１を提供することにより、レーザ光１９１、１９２が湾曲角度範囲１１０−１に亙り発光されるという結果が達成される。これにより、デバイス１００の周囲の領域をレーザ光１９１、１９２により走査することが可能とされる。レーザ光１９１、１９２は、ファイバ２０１を通過する必要は無い。（図３Ａにおいて示されない）一次レーザ光１９１、１９２は、別の光路を通じても可動端部２０５に到達し得る。
【００５６】
図３Ａの例においては、湾曲３１１に対する曲率半径３１２の例も示される。更に、湾曲３２１に対する曲率半径３２２の例も示される。曲率半径３１２、３２２はいずれも、固定位置２０６と可動端部２０５との間におけるファイバ２０１の長さ２０３の略々１．５倍である。他の例においては、更に小さい湾曲３１１、３２１、または、更に大きい湾曲３１１、３２１も実現され得る。更に小さい湾曲３１１、３２１は、特に長さ２０３に関し、更に大きい曲率半径３１２、３２２に対応する。
【００５７】
図３Ｂは、デバイス１００に関する態様を示している。特に、図３Ｂは走査デバイス５００に関する態様を示している。図３Ｂの例において、デバイス１００はファイバ２０１を備えて成る。ファイバ２０１は、走査デバイス５００を実現する。図３Ｂの例は、図２の例に対応する。図３Ｂは、走査デバイス５００の動的状態を示している。
【００５８】
図３Ｂの例において、ファイバ２０１の端部２０５は、固定位置２０６と可動端部２０５との間の領域におけるファイバ２０１が、第１捩れ３７１と第２捩れ３７２との間で移動される如き様式で移動される。これは、ファイバ２０１がその直線形状を保持する中央軸心２０２に沿った該ファイバの旋回に対応する。上記ファイバは、捩れモードに従って励起される。
【００５９】
捩れ３７１、３７２を提供すると、（図３Ｂにおいては示されない）レーザ光１９１、１９２は、たとえば、（図３Ｂにおいては示されない）偏向ユニットと協働して、対応する捩れ角度範囲１１０−２に亙り発光され得るという結果が達成される。故に、（図３Ｂにおいては示されない）レーザ光１９１、１９２によりデバイス１００の周囲領域を走査することが可能である。レーザ光１９１、１９２はファイバ２０１を通り進行する必要はない。（図３Ａにおいて示されない）一次レーザ光１９１、１９２は、別の光路に沿っても可動端部２０５に到達し得る。
【００６０】
再び、種々の捩れ３７１、３７２を実現すべく構成された対応アクチュエータが配備され得る。たとえば、図３Ｂに示された捩れ３７１、３７２は、可動端部２０５の各極限位置に対応し得る。たとえば、（図３Ｂにおいては示されない）捩れ３７１、３７２を越える可動端部２０５の更なる旋回を阻止する対応停止部が配備されることが可能である。代替的または付加的に、アクチュエータが、捩れ３７１、３７２を越える可動端部２０５の更なる回転を回避すべく構成されることも可能である。図３Ｂにおいては、たとえばファイバ２０１の可動端部２０５の捩れ３７１、３７２により（図３Ｂにおいては示されない）偏向ユニットと協働して実現され得る角度範囲１１０−２が再び示される。
【００６１】
図４Ａは、デバイス１００に関する態様を示している。特に、図４Ａは、走査デバイス５００に関する態様を示している。図４Ａの例において、デバイス１００はファイバ２０１を備えて成る。ファイバ２０１は、走査デバイス５００を実現する。
【００６２】
図４Ａの例は、特に、一次レーザ光１９１、１９２のビーム経路を示している。図４Ａの例において、ファイバ２０１の可動端部２０５に対しては偏向ユニット４５２が接続される。故に、ファイバ２０１の移動は、偏向ユニット４５２の移動をもたらす。たとえば、偏向ユニット４５２は、ファイバ２０１の湾曲３１１、３２１により傾斜され、且つ／又は、ファイバ２０１の捩れ３７１、３７２により回転され得る。偏向ユニット４５２は、たとえば、プリズムおよび／またはミラーにより実現され得る。
【００６３】
（図４Ａにおける左右方向にて、すなわち、ファイバ２０１の中央軸心２０２に直交する）偏向ユニット４５２の横方向寸法は、中央軸心２０２に対して直角におけるファイバ２０１の幅よりも、たとえば、１．５倍を超え、または、２倍を超え、または、４倍を超えるなど、相当に大きい。たとえば、偏向ユニット４５２は、４ｍｍ超、選択的には約５ｍｍの直径を有し得る。
【００６４】
此処で記述される種々の例において、偏向ユニット４５１の領域における一次レーザ光１９１、１９２のビーム径は、偏向ユニット４５１の直径の約１．５倍、選択的には２．５倍を超え、更に選択的には５倍を超えて大きいことが可能である。このことは、一次レーザ光１９１、１９２は実質的に、偏向ユニット４５１の小さな箇所だけでなく、偏向ユニット４５１の全体を照射し得ることを意味する。たとえば、偏向ユニット４５１の領域における一次レーザ光１９１、１９２のビーム径は、１〜５ｍｍの範囲内であり、たとえば、約３ｍｍであり得る。
【００６５】
図４Ａの例において、一次レーザ光１９１、１９２は、偏向ユニット４５２に向けて導向される。レーザ光１９１、１９２は、ファイバ２０１を貫通して通過はしない。故に、これにより、ファイバ２０１の（図４Ａにおいては示されないが、存在するなら）光学的導波路内への、複雑で大きな損失を蒙るレーザ光１９１、１９２の複雑な入力が回避される。特に簡素で安価な設計態様が可能である。
【００６６】
上記偏向ユニットは、一次レーザ光１９１、１９２を偏向角度４５２Ａだけ偏向させる。たとえば、偏向角度４５２Ａは、約９０°に達し得るか、または、４５〜１３５°の範囲内、選択的には２５°〜１５５°の範囲内、更に選択的には５°〜１７５°の範囲内であり得る。
【００６７】
図４Ｂの例において、偏向ユニット４５２は、ファイバ２０１によってのみ、固定物２５０に対して接続され、すなわち、此処では、固定物２５０に対する偏向ユニット４５２の１箇所結合が実現される。他の例において、偏向ユニット４５２は、（図４Ｂにおいては示されない）付加的ファイバ、または、案内部材などにより、固定物２５０に対して接続され得る。ファイバ２０１のみによる偏向ユニット４５２の接続によれば、該偏向ユニット４５２の特に大きな移動性が可能とされ得る。これにより、大きな走査角度１１０、１１０−１、１１０−２が可能とされ得る。
【００６８】
図４Ｂは、デバイス１００に関する態様を示している。特に、図４Ａは、走査デバイス５００に関する態様を示している。図４Ｂの例において、デバイス１００はファイバ２０１を備えて成る。ファイバ２０１は、走査デバイス５００を実現する。図４Ｂの例は、特に、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂのビーム経路を示している。
【００６９】
図４Ｂの例において、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂは、偏向角度４５２Ａに対応する偏向角度４５２Ｂだけ偏向される。これにより、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂが一次レーザ光１９１、１９２と同一の光路を取るという結果が達成され得る。
【００７０】
図４Ｃは、デバイス１００に関する態様を示している。特に、図４Ｃは、走査デバイス５００に関する態様を示している。図４Ｃの例において、デバイス１００はファイバ２０１を備えて成る。ファイバ２０１は、走査デバイス５００を実現する。図４Ｃの例は、特に、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂのビーム経路を示している。
【００７１】
図４Ｃの例において、偏向ユニット４５２は、ファイバ２０１の光学的導波路内へと二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂを送給する光学要素も実現する。たとえば、偏向ユニット４５２は、サーキュレータを実現し得る。このことは、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂが、一次レーザ光１９１、１９２とは異なる偏向角度４５２Ｃにて偏向されることを意味する。特に、上記サーキュレータは、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂをファイバ２０１の光学的導波路内へと入力すべく構成される。それを行うために、一次レーザ光１９１、１９２および二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂは、偏光され得る。これにより、一次レーザ光１９１、１９２の容易な検出が許容される。
【００７２】
図４Ｄは、デバイス１００に関する態様を示している。図４Ａは特に、走査デバイス５００に関する態様を示している。図４Ｄの例において、デバイス１００はファイバ２０１を備えて成る。ファイバ２０１は、走査デバイス５００を実現する。図４Ｄの例は特に、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂおよび一次レーザ光１９１、１９２のビーム経路を示している。
【００７３】
図４Ｄの例において、一次レーザ光１９１、１９２は、ファイバ２０１の光学的導波路を通しても通過される。故に、特に正確な走査が可能であり得る。これに加え、偏向ユニット４５２は、比較的に小さい寸法を以て設計され得る。
【００７４】
図５は、ファイバ２０１によるデバイス１００の周囲の走査に関する態様を示している。図５は特に、所定時間に亙り可変的である振幅を有するファイバの第１移動（図５における垂直軸）が、ファイバの第２移動（図５における水平軸）と重畳されたときに獲得される重畳図形７００を示している。移動の重畳とは、各移動が、上記所定時間に少なくとも部分的に並行して実施され、且つ／又は、アクチュエータ９００により励起されることを意味する。
【００７５】
図５の例においては、角度範囲１１０−２を定義するファイバ２０１の捩れ３７１、３７２（図５における水平軸）が、ファイバ２０１の湾曲３１１、３２１（図５における垂直軸）に重畳される。このことは、２つの重畳された自由度の移動の一方は、たとえば、ファイバ２０１の一次もしくは二次の横モードに対応することを意味する。更に、２つの重畳された自由度の移動の他方は、たとえば、ファイバの一次もしくは二次の捩れモードに対応する。図５における水平な各矢印は、重畳図形７００の走査の方向を示す。横モードを捩れモードに重畳することにより、特に大きな周囲の領域が走査され得る。
【００７６】
それを行う上で、湾曲３１１、３２１の振幅は、重畳図形７００により描かれる所定時間に亙り、漸進的に増大される。故に、重畳図形７００の“目”は、（図５において垂直の破線矢印により示された）大きな角度１１０−２の方向に広幅となる。此処で、湾曲３１１、３２１の最大の振幅は、角度範囲１１０−１に対応する。
【００７７】
同時に、図５の例においてファイバの捩れ３７１、３７２の振幅（図５における水平軸）は、変化しないので、一定である。故に、重畳図形７００は、図５において、角度範囲１１０−２に対応する固定された左右の広がりを有する。
【００７８】
他の例においては、捩れ３７１、３７２の振幅、ならびに、湾曲３１１、３２１の振幅を変化させることが可能である。更に別の例においては、ファイバの捩れ３７１、３７２の振幅のみを変化させることが可能である。
【００７９】
重畳図形７００の種々の分枝は、像域７５０により定義されるＬＩＤＡＲ画像の画像ラインに対応する。像域７５０は一定の場合には、走査範囲とも称される。上記検出器の反復的な読取りにより、重畳図形７００の各分枝に沿うピクセル７５１が獲得され得る。連続的なＬＩＤＡＲ画像に対し、重畳図形７００は反復的に実現される。故に、重畳図形７００を実現するために必要とされる所定時間は、画像反復速度に対応する。
【００８０】
図５の例において、重畳図形７００は、像域７５０の内側にて一切のノードを有さない。このことは、数回に亙り走査される像域７５０の領域は無い、という利点を有している。故に、ＬＩＤＡＲシステム１０３の画像反復速度は、特に高く選択され得る。
【００８１】
図５の例において、重畳図形７００は、捩れ３７１、３７２を湾曲３１１、３２１上に重畳することにより獲得される。概略的に、ファイバ２０１の異なる自由度の移動は、相互に対して重畳される。たとえば、第１自由度は、ファイバ２０１の第１横モードに対応し得ると共に、第２自由度はファイバ２０１の第２横モードに対応し得る。その場合、たとえば、第１および第２の横モードは、相互に対して異なる極性を有し得、すなわち、空間において（たとえば、夫々、図３Ａの描画の平面内であり、および、描画の平面に対して直交する）異なる方向に配向される。第１および第２の横モードは、異なる次数を有すること、すなわち、異なる個数のノードおよび膨出部を有することも可能である。更に別の例において、第１移動および第２移動は、異なる次数の捩れモードに対応し得る。
【００８２】
図６は、図５における例に係る、ファイバ２０１の移動３１１、３２１、３７１、３７２の振幅８０１、８０２に関する態様を示している。図６は特に、振幅８０１、８０２の時間曲線を示している。図６は、図５の例に係る重畳図形７００を走査するために必要とされる所定時間８６０を示している。所定時間８６０は、たとえば、ＬＩＤＡＲシステム１０３の画像反復速度に対応し得る。
【００８３】
図６からは、所定時間８６０の間、捩れ３７１、３７２の振幅８０２は一定のままであることが理解され得る。図６からは、所定時間８６０の間、湾曲３１１、３２１の振幅８０１は可変的であることも理解され得る。図６の例において、湾曲３１１、３２１は、所定時間８６０の間において単調に増大する振幅８０１を有する。図６の例において、振幅８０１は、段階的に増大する。振幅８０１はまた、たとえば、単調に減少してもよい。
【００８４】
図６はまた、捩れ３７１、３７２の瞬間的振れ８５２、ならびに、湾曲３１１、３２２のそれに関する態様も示している（図６における点線）。図６からは、アクチュエータ９００は、所定時間８６０の間において捩れ３７１、３７２に対し且つ湾曲３１１、３２１に対して同一の周波数にてファイバ２０１を励起すべく構成されることから、捩れ３７１、３７２および湾曲３１１、３２１はいずれも、時間の関数として同一の瞬間的振れ８５２を有することが理解され得る。重畳図形７００を形成する異なる自由度の移動が同一の周波数にて励起されるなら、重畳図形７００は像域７５０内に一切のノードを有さない、という結果を達成することが可能である。故に、ＬＩＤＡＲ画像を供給するための大きな画像反復速度が達成され得る。
【００８５】
図５および図６を比較すると、時間の関数として湾曲３１１、３２１の振幅８０１が変化するべく従う階段関数の各段階は、夫々、重畳図形７００の反転箇所（図５において左右に示された重畳図形７００の最外側の箇所）に配置されることが理解され得る。故に、像域７５０内において明確なラインを有する特に均一な重畳図形７００が達成され得る。
【００８６】
図７は、図５の例に係るファイバ２０１の移動の振幅８０１、８０２に関する態様を示している。図７の例は基本的に図６の例に対応するが、図７の例において、湾曲３１１、３２１の振幅８０１の変化は、時間の関数として線形である。概略的に、振幅８０１、８０２の変化の異なる時間依存性が実現され得る。
【００８７】
図８は、図５の例に係る重畳図形７００を形成する移動３１１、３２１、３７１、３７２の共振曲線９０１、９０２に関する態様を示している。図８は、夫々の移動の振幅を、周波数の関数として示している。
【００８８】
図８は、ファイバ２０１の湾曲３１１、３２１の共振曲線９０１を示している。共振曲線９０１は、共振最大値９１１（実線）を有する。図８には、ファイバ２０１の捩れ３７１、３７２の共振曲線９０２も示される（点線）。共振曲線９０２は、共振最大値９１２を有する。
【００８９】
たとえば、９０１、９０２における共振曲線は、ローレンツ形状を有し得る。たとえば、これは、対応する自由度の移動が調和振動子により記述され得る場合に当てはまる。
【００９０】
共振最大値９１１、９１２は、相互に対して周波数がシフトされる。たとえば、ピーク９１１、９１２間の周波数の間隔は、５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲内であり得る。
【００９１】
図８はまた、共振曲線９０１の半値幅９２１も示している。更に、図８は、共振曲線９０２の半値幅９２２も示している。半値幅９２１、９２２は典型的に、対応する移動３１１、３２１、３７１、３７２の減衰により定義される。図８の例において、半値幅９２１、９２２は同一である。但し、概略的に、半値幅９２１、９２２は相互に異なり得る。
【００９２】
多くの例において、半値幅９２１、９２２を増大させるために種々の技術が使用され得る。たとえば、固定位置２０６にファイバを固着する適切な接着剤が配備され得る。
【００９３】
共振曲線９０１、９０２は、図８の例において重なり領域９３０（線影の領域）を有する。重なり領域９３０において、共振曲線９０１および共振曲線９０２の両方が相当の振幅を有する。たとえば、共振曲線９０１、９０２の振幅は、重なり領域９３０において、９１１、９１２付近の夫々の共振最大値の対応する振幅の１０％以上、選択的には５％以上、更に選択的には１％以上であることが可能である。上記重なり領域の故に、２つの自由度の移動は、結合されたときに併せて励起され得るという結果を達成することが可能である。故に、アクチュエータ９００は、特に簡素な設計態様を有し得る。
【００９４】
たとえば、アクチュエータ９００が捩れ３７１、３７２ならびに湾曲３１１、３２１を駆動する周波数は、（図８において信号形状８５２により表される）重なり領域９３０内に配置されることが可能である。故に、両方の自由度の移動に対する共振的駆動を提供することにより、ファイバ２０１の移動の比較的に大きい振幅を達成することが可能である。
【００９５】
但し、他の例において、共振曲線９０１、９０２は重なり領域９３０を有さないことも可能である。このようにして、個々の自由度の移動の特に目標限定された励起が行われ得る。
【００９６】
共振曲線９０１、９０２を調節および／またはシフトするために、一個以上の平衡錘が配備され得る。
【００９７】
図９は、可動端部２０５と固定位置２０６との間の領域におけるファイバ２０１上に取付けられた平衡錘９６１に関する態様を示している。たとえば、平衡錘９６１は、口金により実現され得る。たとえば、上記平衡錘は、（中央軸心２０２に直交する）半径の関数として、均一または不均一な質量密度を有し得る。たとえば、平衡錘９６１は、金属またはプラスチックで作成され得る。平衡錘９６１は、たとえば、ファイバ２０１に対して確実に接着剤結合され得る。平衡錘９６１に依り、特に、湾曲３１１、３２１の共振曲線９０１を更に低い周波数に向けてシフトさせることが可能である。故に、重なり領域９３０が生成され得ると共に、ひとつの同一の周波数により、両方の自由度の移動の励起が可能である。故に、一切のノードが無い重畳図形を達成することが可能である。
【００９８】
多くの例において、平衡錘９６１は、中央軸心２０２に関して非対称の質量分布を有しており、それによって不均衡を生じさせる可能性がある。したがって、たとえば、捩れモードに悪影響を及ぼす可能性がある、ファイバ２０１の不均衡を補償することができる。
【００９９】
図１０は、平衡錘９６１に関する態様を示している。特に、図１０は、ファイバ２０１上での平衡錘９６１の締着様式に関する態様を示している。図１０の例において、平衡錘９６１は、ファイバ２０１の二次の横モード（図１０における点線）のノードの領域において取付けられる。たとえば、ファイバ２０１の湾曲３１１、３２１は、二次の横モードにより実現され得る。
【０１００】
平衡錘９６１の締着の故に、共振曲線９０１における特に大きなシフトが在り得る。
【０１０１】
図１１は、ファイバ２０１を移動することによるデバイス１００の周囲の走査様式に関する態様を示している。特に図１１は、所定時間８６０に亙り可変的である振幅を備える湾曲３１１、３２１（図１１における垂直軸）が、捩れ３７１、３７２（図１１における水平軸）と重畳されたときに獲得される重畳図形７００を示している。移動３１１、３２１、３７１、３７２の重畳とは、各移動が、上記所定時間において少なくとも部分的に並行して実施され、または、アクチュエータ９００により励起されることを意味している。
【０１０２】
図１１の例は基本的に図５の例に対応するが、図１１の例におけるアクチュエータ９００は、捩れ３７１、３７２の２倍の大きさの周波数にて湾曲３１１、３２１を励起すべく構成される。故に重畳図形７００は、ノード７０１を有する。
【０１０３】
他の例においては、湾曲３１１、３２１に対しては、捩れ３７１、３７２と比較して３倍の大きさの周波数が使用される。その場合、重畳図形７００は２つのノードを有する。
【０１０４】
異なる移動に対する周波数の融通性の高い選択により、使用される自由度の移動の特に融通性の高い選択が在り得る。
【０１０５】
図１２は、停止部９７０に関する態様を示している。停止部９７０は、ファイバ２０１の捩れ３７１、３７２を制限すべく構成される。それを行うために、ファイバ２０１は、たとえば、適切に大きい捩れ３７１、３７２において停止部９７０と接触されると共に、それを行う上でファイバ２０１の更なる旋回を抑制するという（図１２には示されない）突出部を有し得る。
【０１０６】
斯かる停止部によれば、捩れ３７１、３７２は、たとえば、階段関数により折り曲げられた非線形的な力特性を有する、という結果を達成することが可能である。このようにして、角度範囲１１０−２に関して特に鋭い縁部を有する重畳図形を達成することが可能である。故に、明確な像域７５０が達成され得る。
【０１０７】
代替的または付加的に、停止部９７０に関する対応技術は、たとえば、湾曲３１１、３２１に対応する自由度の移動に関しても実現され得る。
【０１０８】
図１３は、方法の例のフローチャートを示している。
【０１０９】
１００１にては、たとえば、ファイバの横偏向またはファイバの捩れなどの、第１自由度に係るファイバの第１移動が誘起される。１００２においては、たとえば、ファイバの横偏向またはファイバの捩れなどの第２自由度に係るファイバの第２移動が誘起され、１００１および１００２は時間的に少なくとも部分的に並行して行われ得る。たとえば、ファイバの捩れは、１００１において段階的に行われ得ることから、共振的ではない。故に、１００２におけるファイバの捩れは、共振的であり得る。
【０１１０】
たとえば、第１移動および／または第２移動の振幅は、たとえば、１００１および／または１００２における移動の作用の間に、変更され得る。それを行うために、励起器の電流は、アクチュエータにより、たとえば、増大または減少など、変化され得る。
【０１１１】
上記ファイバによれば、レーザ光が選択的に偏向され得る。たとえば、ファイバにより、一次レーザ光、および、選択的には二次レーザ光が偏向され得る。その場合、ＬＩＤＡＲ画像は、検出された二次レーザ光に基づいて調製され得る。
【０１１２】
上記においては、以下の例が特に記述された：
【０１１３】
例１：
移動（３１１、３２１、３７１、３７２）の第１自由度および移動（３１１、３２１、３７１、３７２）の第２自由度を有すると共に、移動（１９１、１９２、１９１Ｂ、１９２Ｂ）を偏向させるべく構成された可動ファイバ（２０１）と、
所定時間に、上記第１自由度に応じて上記ファイバ（２０１）の第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）を誘起すべく、且つ、上記第２自由度に応じて、上記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）に重畳される上記ファイバ（２０１）の第２移動（３１１、３２１、３７１、３７２）を誘起すべく構成された少なくとも一つのアクチュエータ（９００）と、
上記移動（１９１、１９２、１９１Ｂ、１９２Ｂ）に基づき、複数のピクセルを用いて当該デバイス（１００）の周囲における物体の距離測定を実施すべく構成されたＬＩＤＡＲシステム（１０３）であって、各ピクセルは、上記所定時間における上記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）および上記第２移動（３１１、３２１、３７１、３７２）により定義される２次元の像域内に配置されるというＬＩＤＡＲシステム（１０３）と、を備えて成り、
上記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）は、上記所定時間において可変的な振幅（８０１、８０２）を有する、
デバイス（１００）。
【０１１４】
例２：
上記少なくとも一つのアクチュエータ（９００）は、上記所定時間において、上記ファイバ（２０１）を上記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）に対して第１周波数にて励起し、且つ、上記ファイバを上記第２移動（３１１、３２１、３７１、３７２）に対して第２周波数にて励起すべく構成され、
上記第１周波数は上記第２周波数と同一であり、または、上記第１周波数は上記第１周波数の整数倍に等しい、
例１に係るデバイス（１００）。
【０１１５】
例３：
上記第１自由度は、第１共振最大値を有する第１共振曲線（９０１、９０２）を有し、
上記第２自由度は、第２共振最大値を有する第２共振曲線（９０１、９０２）を有し、
上記第１共振最大値は、上記第２共振最大値と比較して周波数シフトに委ねられ、
上記第２共振曲線（９０１、９０２）に対する上記第１共振曲線（９０１、９０２）の重なり領域（９３０）において、上記第１共振曲線（９０１、９０２）の振幅は、第１共振最大値における振幅の１０％以上であり、同ように、上記第２共振曲線（９０１、９０２）の振幅は、第２共振最大値における振幅の１０％以上、選択的には５％以上、更に選択的には１％以上である、
例１または例２に係るデバイス（１００）。
【０１１６】
例４：
上記第１周波数および上記第２周波数は、いずれも上記重なり領域（９３０）内である、
例２または例３に係るデバイス（１００）。
【０１１７】
例５：
上記所定時間において上記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）は、単調に可変的な振幅（８０１、８０２）を有する、例１ないし４のいずれかひとつに係るデバイス（１００）。
【０１１８】
例６：
上記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）は非線形的な力特性を有し、且つ／又は、
上記第２移動（３１１、３２１、３７１、３７２）は非線形的な力特性を有する、
例１ないし５のいずれかひとつに係るデバイス（１００）。
【０１１９】
例７：
上記第１自由度は、上記ファイバ（２０１）の一次または二次の横モード（３１１、３２１）に対応し、
上記第２自由度は、上記ファイバ（２０１）の捩れモード（３７１、３７２）に対応する、
例１ないし６のいずれかひとつに係るデバイス（１００）。
【０１２０】
例８：
上記ファイバ（２０１）上に取付けられた平衡錘（９６１）を付加的に備えて成る、
例１ないし７のいずれかひとつに係るデバイス（１００）。
【０１２１】
例９：
上記平衡錘（９６１）は、上記ファイバ（２０１）の二次以上の横モード（３１１、３２１）のノードの領域に取付けられる、例８に係るデバイス（１００）。
【０１２２】
例１０：
上記ファイバ（２０１）の上記第１移動（３１１、３２１、３７１、３７２）、および／または、上記第２移動（３１１、３２１、３７１、３７２）を制限する少なくともひとつの停止部（９７０）を付加的に備えて成る、
例１ないし９のいずれかひとつに係るデバイス（１００）。
【０１２３】
当然ながら、先に記述された本発明の実施例および態様の特徴は、相互に組み合わされ得る。特に、各特徴は、此処で記述された組み合わせにおいてだけでなく、本発明の有効範囲から逸脱することなく、他の組み合わせにおいて、または、個別的にも使用され得る。
【０１２４】
たとえば、上記においては、ファイバの湾曲に対する捩れの重畳が記述された。他の例においては、２次元の像域を生成するために、移動の他の複数の自由度が相互に重畳され得る。
【０１２５】
たとえば、上記においては、捩れの一定振幅および湾曲の可変的振幅に関して種々の例が記述されてきた。他の例においては、代替的または付加的に、捩れの振幅も変化され得る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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