(57)【要約】  装置は、第１端部（２０５）と第２端部とを備えたファイバ形状要素（２０１）を備えて成る。装置（１００）は、ファイバ形状要素（２０１）を固定位置（２０６）に固定する固定物（２５０）も備えて成る。アクチュエータは、固定位置（２０６）とは逆側であるファイバ形状要素（２０１）の第１端部（２０５）を移動させるべく設計される。幾つかの例において、ＬＩＤＡＲシステムは、光（１９１、１９２）に基づき、装置の周囲における物体の走査距離測定を実施すべく設計される。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端部（２０５）と第２端部とを備える撓曲可能なファイバ形状要素（２０１）と、
前記ファイバ形状要素を固定位置（２０６）に固定する固定物（２５０）と、
前記ファイバ形状要素の前記第１端部に対して固定接続されると共に、入射レーザ光（１９１、１９２、１９１Ｂ、１９２Ｂ）を偏向させるべく配置された偏向ユニット（４５２）と、
前記固定位置と前記第１端部との間の領域における前記ファイバ形状要素を移動させるべく設計された少なくとも一つのアクチュエータ（９００）と、
前記偏向ユニット上へと一次レーザ光（１９１、１９２）を発光すべく設計されたレーザ光源（５９９）と、を備えて成り、
前記偏向ユニットに対する前記一次レーザ光の光路は、前記ファイバ形状要素（２０１）を貫通しておらず、
前記一次レーザ光（１９１、１９２）の光路と、前記ファイバ形状要素（２０１）の中央軸心（２０２）との間の角度（８６６）は、前記ファイバ形状要素（２０１）の非作動位置において１２０°〜２４０°の範囲内である、
デバイス。
【請求項２】
前記一次レーザ光（１９１、１９２）の光路と、前記ファイバ形状要素（２０１）の前記中央軸心（２０２）との間の前記角度（８６６）は、前記ファイバ形状要素（２０１）の非作動位置において１８０°である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記偏向ユニット（４５２）は、該偏向ユニット（４５２）の前側部（４５２−１）における反射により前記一次レーザ光（１９１、１９２）を偏向させるべく設計され、
前記ファイバ形状要素（２０１）の前記第１端部（２０５）は、前記前側部とは逆側である前記偏向ユニット（４５２）の後側部（４５２−２）に対して接続される、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記少なくとも一つのアクチュエータは、前記固定位置と前記第１端部との間の領域において、前記ファイバ形状要素（２０１）を、第１捩れ（３７１、３７２）と第２捩れ（３７１、３７２）との間で移動させるべく設計される、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第１捩れ（３７１、３７２）と前記第２捩れ（３７１、３７２）との間における移動は、前記中央軸心（２０２）に沿う前記ファイバ形状要素（２０１）の捩れに対応する、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記少なくとも一つのアクチュエータは、前記固定位置と前記第１端部との間の領域において、第１湾曲（３１１、３２１）と第２湾曲との間で前記ファイバ形状要素（２０１）を移動させるべく設計される、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記少なくとも一つのアクチュエータは、前記ファイバ形状要素（２０１）を、前記第１湾曲（３１１、３２１）と前記第２湾曲との間で、二次以上の固有モードにおいて共振方式で移動させるべく設計される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
当該装置からの前記一次レーザ光の発光角度を表す信号を発すべく設計された位置決定デバイスであって、前記発光角度を光学的に測定すべく設計された、位置決定デバイスを更に備えて成る、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記位置決定デバイスは、前記一次レーザ光を測定すべく設計された位置感応検出器（５５２）、すなわちＰＳＤを備えて成り、
前記位置決定デバイスは、前記ファイバ形状要素（２０１）の前記第１端部に対して固定接続されたビームスプリッタであって、前記一次レーザ光の部分的ビーム経路を前記ＰＳＤに対して案内すべく設計された、ビームスプリッタを更に備えて成る、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記ファイバ形状要素（２０１）は、前記固定物（２５０）に対して前記偏向ユニット（４５２）の１箇所結合を実現する、請求項１ないし９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記偏向ユニットは前記固定物に対して前記ファイバ形状要素（２０１）によってのみ接続される、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記ファイバ形状要素（２０１）は、該ファイバ形状要素（２０１）の非作動位置において、前記固定位置と前記第１端部（２０５）との間において直線状であるべく構成される、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
可動端部（２０５）を備える撓曲可能なファイバ形状要素（２０１）と、
前記ファイバ形状要素（２０１）の第１端部（２０５）に対して固定接続されると共に、入射レーザ光（１９１、１９２、１９１Ｂ、１９２Ｂ）を偏向させるべく配置された偏向ユニット（４５２）と、
固定物（２５０）とは逆側である前記ファイバ形状要素（２０１）の前記可動端部を移動させるべく設計された少なくとも一つのアクチュエータ（９００）と、
前記偏向ユニット（４５２）上へと一次レーザ光（１９１、１９２）を発光すべく設計されたレーザ光源（５９９）と、を備えて成り、
前記一次レーザ光（１９１、１９２）の光路と、前記ファイバ形状要素（２０１）の中央軸心（２０２）との間の角度（８６６）は、前記ファイバ形状要素（２０１）の非作動位置において１２０°〜２４０°の範囲内である、
デバイス。
【請求項１４】
前記一次レーザ光に基づき、当該装置の周囲における物体（１９５、１９６）の走査距離測定を実施すべく設計されたＬＩＤＡＲシステムも備えて成る、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
固定物（２５０）に対するファイバ形状要素（２０１）の固定位置（２０６）と前記ファイバ形状要素の第１端部（２０５）との間の領域において、前記ファイバ形状要素（２０１）を移動させるステップであって、前記ファイバ形状要素の前記第１端部に対して偏向ユニット（４５２）が固定接続される、移動させるステップと、
前記偏向ユニット（４５２）を一次レーザ光（１９１、１９２）により照射するステップであって、前記一次レーザ光の光路は前記ファイバ形状要素（２０１）を貫通しない、照射するステップとを備えて成り、
前記一次レーザ光（１９１、１９２）の光路と、前記ファイバ形状要素（２０１）の中央軸心（２０２）との間の角度（８６６）は、前記ファイバ形状要素（２０１）の非作動位置において１２０°〜２４０°の範囲内である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
種々の実施例は、ファイバ形状要素と、該ファイバ形状要素の固定位置とは逆側である該ファイバ形状要素の第１端部を移動させるべく配置されたアクチュエータとを備えて成る装置に関する。種々の実施例において、上記装置は、該装置の周囲における物体の走査距離測定をレーザ光に基づいて実施すべく配置されたＬＩＤＡＲシステムも備えて成る。
【背景技術】
【０００２】
種々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認識すると共に、特に該物体までの距離を決定することが好適であり得る。
【０００３】
物体の距離測定に対する技術は、いわゆるＬＩＤＡＲ技術である（英語：光検出と測距（Light Detection and Ranging）；時にはＬＡＤＡＲともいう。）。それにおいては、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。物体までの距離は、レーザ光の所要時間を決定することにより決定され得る。
【０００４】
周囲における物体を空間的に解像された様式で認識するために、レーザ光を走査させることが可能であり得る。これにより、レーザ光の発光角度の関数として、周囲における種々の物体を認識し得る。
【０００５】
しかし、従来の空間的に解像された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。
【０００６】
典型的に、ＬＩＤＡＲシステムにおいては、種々の位置にもたら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測定の空間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。
【０００７】
非特許文献１からは、光ファイバの調節可能な湾曲を以て走査式ＬＩＤＡＲ測定を実施する技術が知られる。対応する技術は、非特許文献２からも知られる。
【０００８】
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レンズ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】
【０００９】
【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】
【００１０】
故に、装置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】
【００１１】
この課題は、独立請求項の特徴により解決される。従属請求項の特徴は、各実施例を定義する。
【００１２】
デバイスは、第１端部と第２端部とを備えた撓曲可能なファイバ形状要素を備えて成る。上記デバイスは、上記ファイバ形状要素を固定位置に固定する固定物も備えて成る。上記デバイスは、上記ファイバ形状要素の上記第１端部に対して固定接続されると共に入射レーザ光を偏向させるべく配置された偏向ユニットも備えて成る。上記デバイスはまた、上記固定位置と上記第１端部との間の領域における上記ファイバ形状要素を移動させるべく設計された少なくとも一つのアクチュエータも備えて成る。上記デバイスは、上記一次レーザ光を上記偏向ユニット上に発光すべく設計されたレーザ光源も備えて成る。上記偏向ユニットに対する上記一次レーザ光の光路は、上記ファイバ形状要素を貫通しては延在しない。上記一次レーザ光の上記光路と、上記ファイバ形状要素の中央軸心との間の角度は、上記ファイバ形状要素の非作動位置において１２０°〜２４０°の範囲内、選択的には１５０°〜２１０°の範囲内である。
【００１３】
デバイスは、第１端部と第２端部とを備えた撓曲可能なファイバ形状要素を備えて成る。上記デバイスはまた、上記ファイバ形状要素を上記第１端部と第２端部との間の固定位置に固定する固定物も備えて成る。上記デバイスはまた、上記ファイバ形状要素の上記第１端部に対して固定接続されると共に入射レーザ光を偏向させるべく設計された偏向ユニットも備えて成る。上記デバイスはまた、上記固定位置と上記第１端部との間の領域における上記ファイバ形状要素を移動させるべく設計された少なくとも一つのアクチュエータも備えて成る。上記デバイスはまた、上記偏向ユニット上へと一次レーザ光を発光すべく設計されたレーザ光源も備えて成る。上記デバイスはまた、上記一次レーザ光に基づき上記装置の周囲における物体の走査距離測定を実施すべく設計されたＬＩＤＡＲシステムも備えて成る。上記偏向ユニットに対する上記一次レーザ光の光路は、上記ファイバを貫通しては延在しない。
【００１４】
一例において、方法は、固定物に対する当該ファイバ形状要素の固定位置と当該ファイバ形状要素の第１端部との間の領域におけるファイバ形状要素を移動させるステップを備えて成る。上記ファイバ形状要素の上記第１端部に対しては偏向ユニットが固定接続される。上記方法はまた、上記偏向ユニットを一次レーザ光により照射するステップも備えて成る。上記レーザ光の光路は上記ファイバ形状要素を貫通しては延在しない。上記方法は、選択的に、物体の走査距離測定を実施するステップを備えて成り得る。
【００１５】
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】
【００１６】
【図１Ａ】種々の実施例に係る、当該装置の周囲における物体の走査距離測定を実施すべく設計された装置を概略的に示す図であり、該装置は、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の装置を相当に詳細に概略的に示す図であり、装置は、レーザ光を走査すべく設計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形状要素を備えた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、可動端部を備えたファイバ形状要素を備えた走査デバイスを概略的に示す図であり、図３Ａは、ファイバ形状要素の湾曲を示している。
【図３Ｂ】種々の実施例に係る、可動端部を備えたファイバ形状要素を備えた走査デバイスを概略的に示す図であり、図３Ｂは、ファイバ形状要素の捩れを示している。
【図４Ａ】種々の実施例に係る、可動端部を備えたファイバ形状要素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、可動端部を備えたファイバ形状要素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、可動端部を備えたファイバ形状要素を備えた走査デバイスを概略的に示す図である。
【図５】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部の位置を決定する位置決定デバイスを概略的に示す図であり、位置決定デバイスはファイバ・ブラッグ格子を備えて成る。
【図６Ａ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部の位置を決定する位置決定デバイスを概略的に示す図であり、位置決定デバイスは２つのファイバ・ブラッグ格子を備えて成る。
【図６Ｂ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部の位置を決定する位置決定デバイスを概略的に示す図であり、位置決定デバイスは２つのファイバ・ブラッグ格子を備えて成る。
【図６Ｃ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部の位置を決定する位置決定デバイスを概略的に示す図であり、位置決定デバイスは４つのファイバ・ブラッグ格子を備えて成る。
【図７】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部の位置を決定する位置決定デバイスを概略的に示す図であり、位置決定デバイスは４つのファイバ・ブラッグ格子を備えて成る。
【図８Ａ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部の位置を決定する位置決定デバイスを概略的に示す図であり、位置決定デバイスは４つのファイバ・ブラッグ格子を備えて成る。
【図８Ｂ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部の位置を決定する位置決定デバイスを概略的に示す図であり、位置決定デバイスはビームスプリッタおよび位置感応検出器（ＰＳＤ）を備えて成る。
【図８Ｃ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部の位置を決定する位置決定デバイスを概略的に示す図であり、位置決定デバイスはビームスプリッタおよび位置感応検出器（ＰＳＤ）を備えて成る。
【図８Ｄ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部の位置を決定する位置決定デバイスを概略的に示す図であり、位置決定デバイスはビームスプリッタおよび位置感応検出器（ＰＳＤ）を備えて成る。
【図９】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部を移動させるアクチュエータを概略的に示す図である。
【図１０Ａ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部を移動させるアクチュエータを概略的に示す図である。
【図１０Ｂ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部を移動させるアクチュエータを概略的に示す図である。
【図１０Ｃ】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部を移動させるアクチュエータを概略的に示す図である。
【図１１】種々の実施例に係る、ファイバ形状要素の可動端部を移動させるアクチュエータを概略的に示す図である。
【図１２】種々の実施例に係る、当該装置の周囲における物体の走査距離測定を実施する装置を概略的に示す図である。
【図１３】種々の実施例に係る、方法のフローチャートである。
【図１４】種々の実施例に係る、一次の湾曲モードおよび二次の湾曲モードを概略的に示す図である。
【図１５】種々の実施例に係る、デバイスを概略的に示す図である。
【図１６】種々の実施例に係る、デバイスを概略的に示す図である。
【図１７】２次元の走査有効範囲を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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方法および様式は、図面に関して詳細に説明される代表的実施例の以下の記述に関して更に明らか且つ更に理解可能となろう。
【００１８】
本発明は、以下において、図面を参照しつつ好適実施例を用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ず、むしろ、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。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。
【００１９】
以下においては、光を走査する種々の技術が記述される。以下の技術は、たとえば、光の２次元走査、または、光の１次元走査を可能とし得る。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、種々の発光角度の大きさが、走査有効範囲を決定し得る。
【００２０】
レーザ光は、種々の例において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、レーザ光がパルス化方式で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が、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。
【００２１】
レーザ光を走査する種々の例においては、ファイバ形状要素の可動端部が使用される。上記ファイバ形状要素は、長寸であるべく設計され得ると共に、たとえば、梁材とも表され得る。上記ファイバ形状要素は、直線状であると表され得、すなわち、それは、非作動の位置において、湾曲を有さず、または、それほどの湾曲を有さない。上記ファイバ形状要素は、以下において、簡潔さの故にファイバと表される。
【００２２】
たとえば、光を導くコアを有さないファイバが使用され得る。但し、他の例においては、ガラスファイバとも称される光ファイバが使用される。但し、此処では、ファイバがガラスから作成されることは必要でない。ファイバは、たとえば、プラスチック、ガラス、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、石英ガラスまたはケイ素から作成され得る。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％までの材料の膨張を可能とし得る。幾つかの例において、ファイバは、導入されたレーザ光が伝搬され且つ縁部（光学的導波路）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（英語：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（英語：マルチモード・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、屈曲または湾曲されるべく、すなわち、撓曲的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。
【００２３】
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り、これは、最初は直線状であるファイバの湾曲に帰着する。代替的または付加的に、ファイバの可動端部は、ファイバ軸心、すなわち、中央ファイバ軸心に沿って回転されること（捩れ）が可能である。ファイバの可動端部の移動によれば、レーザ光が種々の角度にて発光され得る。結果として、レーザ光により周囲が走査され得る。可動端部の移動の強さに依存して、種々の大きな走査有効範囲が実現され得る。
【００２４】
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。
【００２５】
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アクチュエータとして使用される。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または固定して取付けられ得る。たとえば、ファイバは偏向ユニットの後側部に対して取付けられ得、その場合に光の偏向は、前側部にて生じる。但し、レーザ光は、ファイバを通るのではなく、別の光路を通じて上記偏向ユニットに到達し得る。たとえば、ファイバの非作動状態において、光路と上記ファイバの長手軸心とは、９０°〜２７０°の範囲内内、選択的には１７０°〜１９０°の範囲内、更に選択的には約１８０°の角度を画成する。換言すると、上記ファイバは、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。これにより、ファイバ内へのレーザ光の複雑で不経済な結合が回避され得る。更に、空間的なＴＥＭ００モードだけでなく、代替的または付加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。
【００２６】
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、上記ミラーはウェハ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。
【００２７】
概略的に、光の走査に対する斯かる技術は、非常に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空間的に解像された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所要時間測定を含み得る。
【００２８】
ＬＩＤＡＲ技術に関する種々の例が記述されるが、本出願は、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射が挙げられ、たとえば、此処ではＲＧＢ光源が使用され得る。
【００２９】
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、距離測定の空間的分解能は、ＬＩＤＡＲ技術に関しては、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が高い正確さで（低い正確さで）決定され得るほど、更に高い（更に低い）空間的分解能が達成される。
【００３０】
種々の例において、ファイバの可動端部の幾つかの発光角度または位置は、種々の走査位置において再現可能な様式で実現され得ることは必要でない。ファイバの可動端部の幾つかの位置において走査プロセスの中断は必要でなく、単一的な進行−発射（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｈｏｏｔ）技術の代わりに、連続的な進行−発射技術が実現され得る。むしろ、ＬＩＤＡＲ測定は、任意の発光角度にて実現され得ると共に、該測定は、たとえば、確実に与えられた角度の走査パターンにて、ファイバの可動端部の位置の正確な測定により、発光角度に関する対応情報により補間され得る。
【００３１】
種々の例は、発光角度を表す信号を発すべく設計された位置決定デバイスに関する。このことは、上記位置決定デバイスは、ファイバの可動端部の位置を表す信号を発すべく設計され得ることを意味する。たとえば、レーザ光の走査を利用する用途が、更に高い精度を達成するために上記位置決定デバイスの信号を使用することが可能である。上記位置決定デバイスの結果として、ファイバの一定の位置を反復的に実現することは必要でなく、むしろ、可動ファイバ端部の実際の位置および実際の発光角度が測定され得る。これにより、可動ファイバ端部の位置決めに対するアクチュエータの制御の複雑さが低減される。上記アクチュエータは、たとえば、走査プロセスが測定のために中間位置にて中断されるといういわゆる進行−発射手法とは対照的に、２つの極限位置間で可動端部を連続的に往復移動すべく設計され得る。上記アクチュエータは、各極限位置間における幾つかの位置を解像方式で実現すべく設計される必要はない。上記アクチュエータは、たとえば、ファイバの可動端部を、２つの極限位置間において実質的に一定速度にて定常的に往復させるべく設計され得る。特に上記アクチュエータは、２つの極限位置間における可動ファイバの移動の間において、中間位置にてゼロまでの速度の低下が生じない様に設計され得る。
【００３２】
一例において、上記位置決定デバイスは、光学的測定を実施すべく設計され得る。たとえば、上記位置決定デバイスは、ファイバの湾曲および／または捩れを光学的に測定すべく設計され得る。代替的または付加的に、上記位置決定デバイスは、たとえば、レーザ光自体に基づき、および／または、発光ダイオードの光に基づき、および／または、別のレーザ光源の別のレーザ光に基づき、レーザ光の発光角度を光学的に測定すべく設計され得る。位置の斯かる光学的測定は、特に正確であり得る。更に、高い走査周波数が可能であり得る。これは、連続的な進行−発射の走査技術を必要とする。
【００３３】
幾つかの例において、上記位置決定デバイスは、ファイバの可動端部の領域におけるレーザ光の状況測定により、ファイバの可動端部の位置を決定すべく設計され得る。たとえば、アクチュエータの状況測定を考慮する他の間接的な技術とは対照的に、この様にすれば、レーザ光が発せられる角度の特に正確な決定が行われ得る。更に、レーザ光が発せられる角度の特に迅速な決定が行われ得る。上記位置決定デバイスが信号を発する走査周波数は、特に高くされ得る。
【００３４】
種々の例において、上記位置決定デバイスは、ファイバの可動端部の位置を、ファイバ自体の状況測定により決定すべく設計され得る。たとえば、アクチュエータの状況測定を考慮する他の間接的な技術とは対照的に、この様にすれば、レーザ光が発せられる角度の特に正確な決定が行われ得る。更に、レーザ光が発せられる角度の特に迅速な決定が行われ得る。上記位置決定デバイスが信号を発する走査周波数は、特に高くされ得る。
【００３５】
種々の例において、上記位置決定デバイスはＰＳＤを備えて成る。該ＰＳＤは、たとえば、横方向光電効果に基づいて作動され得る。この目的の為に、たとえば、ＰＩＮダイオードが使用され得る。代替的または付加的に、離散型ＰＳＤも使用され得る。たとえば、後者は、たとえばＣＣＤセンサもしくはＣＭＯＳセンサの形態の数個の離散的な像点を備えて成り得る。ＰＳＤによれば、レーザ光が発光される現在角度を決定することが可能であり得る。幾つかの例においては、光透過性ＰＳＤ（英語：半透明ＰＳＤ）が使用されて破損が回避され得る。
【００３６】
種々の例において、上記位置決定デバイスは、少なくともひとつのファイバ・ブラッグ格子を備えて成る。該ファイバ・ブラッグ格子は、ファイバ・コアの屈折率の周期的変調に対応し得る。上記ファイバ・ブラッグ格子は、１００μｍ〜１ｍｍの範囲内の長さを有し得る。ファイバ・ブラッグ格子の周期性は、光の波長の範囲内であり得る。その波長がブラッグ関係を満足する光がファイバ・ブラッグ格子に衝当するとき、入射光の相当な量が反射され得る。ファイバ・ブラッグ格子の領域におけるファイバの長さの変化に関しては、反射光の大きさが測定されるという結論が為され得る。たとえば、ファイバ・ブラッグ格子の領域におけるファイバの長さの変化は、ファイバの自由端部の移動に基づくファイバの湾曲により引き起こされ得る。反射光を評価するために、たとえば、分光計が使用され得る。但し、反射光を評価するために、ファイバ・ブラッグ格子のフィルタ曲線の傾斜部の領域に帯域通過フィルタを備えて成る遮断フィルタが使用されることも可能である。この様にして、遮断フィルタの後における種々の強度は、ファイバ・ブラッグ格子における反射の変化を表し得る。対応する技術は、独国特許発明第ＤＥ  １０  ２００９  ０１４  ４７８  Ｂ４号明細書に開示されており、対応する開示内容は相互参照により此処で援用される。
【００３７】
上記アクチュエータは、たとえば、共振駆動を実現すべく設計され得る。これは、上記アクチュエータは、ファイバの端部の質量、および、この領域における、たとえば偏向ユニットおよび／またはレンズなどの如き他の要素の質量を共振的に励起すべく設計され得ることを意味する。基本的に、此処では、一次の固有モード、および／または、高次のひとつ以上の固有モードが共振的に励起される。これは、ファイバの湾曲および／または捩れに関連する。但し、上記アクチュエータは非共振的な駆動を実現することも可能である。
【００３８】
此処で記述される技術によれば、種々の効果が達成され得る。たとえば、レーザ光の走査を、特に簡素で高信頼性の様式で、且つ、殆ど構造的スペースを取らずに実現する装置を実現することが可能であり得る。特に、たとえば、数個の懸架箇所にて固定物に対して接続された巨視的走査ミラーを使用する基準的な実施形態と比較して、ファイバの自由端部の移動は、単純な構造部材により、特に高度に統合された様式で実現され得る。更に、従来の走査ミラーと比較して、対応装置における摩耗は、動作の間において更に少なくなり得る。
【００３９】
ファイバの可動端部の特に正確な位置決めは、特にＰＳＤおよび／またはファイバ・ブラッグ格子を備えた位置決定デバイスの使用により実施され得る。結果として、たとえば、周囲に亙るレーザ光の走査に頼るＬＩＤＡＲ技術の如き用途に対して高い空間的分解能を確実とすることが再び可能であり得る。高い空間的分解能はまた、連続的な進行−発射手法に対しても達成され得る。
【００４０】
図１Ａは、物体１９５、１９６の走査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。
【００４１】
図１Ａは、レーザ光１９１、１９２に対する発光部１０１を備えて成る装置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の間におけるレーザ光パルスの所要時間は、装置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としては、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が使用され得る。その結果として、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。
【００４２】
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、同様に発光部１０１を実現する同一のレンズにより検出されることも可能である。
【００４３】
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を備えて成る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。
【００４４】
発光部１０１に対し、且つ、検出器１０２に対して結合されたＬＩＤＡＲシステム１０３が配備される。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設計され得る。ＬＩＤＡＲシステム１０３は、検出器１０２から獲得され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設計され得る。たとえば、ＬＩＤＡＲシステム１０３は、装置１００に関する物体１９５、１９６の距離および／または位置を表す信号を発すべく設計され得る。幾つかの例において、ＬＩＤＡＲシステム１０３は、物体１９５、１９６の速度、および／または、物体１９５、１９６の材料を表す信号も発し得る。これに加え、たとえば、ドップラ効果が考慮され得る。
【００４５】
これに加え、種々の例においては、自身のフィルタ曲線がレーザ光のスペクトル範囲内に配置された、たとえば遮断フィルタまたは帯域通過フィルタなどの光学周波数フィルタが使用され得る。ドップラ・シフトによれば、フィルタを通して伝達される光の量は、物体１９５、１９６の速度の関数として変化することが達成され得る。そのとき、速度は、強度測定により決定され得る。たとえば、フィルタリングが実施されないときの基準測定が実施され得る。
【００４６】
物体１９５、１９６を区別し得るために、すなわち、空間的分解能を実現可能とし得るために、発光部１０１は、異なる角度１１０（発光角度）にてレーザ光１９１、１９２を発光すべく設計される。調節された角度１１０に依存して、レーザ光１９１、１９２は、物体１９６から、または、物体１９５からの結果として反射される。ＬＩＤＡＲシステム１０３は上記特定角度に関する情報を有することから、空間的分解能が実現可能とされ得る。図１において、角度１１０が変更され得る走査範囲は、点線により示される。
【００４７】
図１Ｂは、装置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装置１００を示している。
【００４８】
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の周波数幅を有し得る。
【００４９】
装置１００はまた、走査デバイス５００を起動すべく設計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、異なる角度１１０にて、レーザ光源５９９から発せられたレーザ光１９１、１９２が発光される様に、それらを偏向させるべく設計される。走査デバイス５００は、周囲の１次元の走査または２次元の走査を可能とし得る。
【００５０】
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設計された回転磁界発生源を備えて成り得る。
【００５１】
アクチュエータ９００を制御するために、アクチュエータ９００に対して制御信号を送信すべく設計された、たとえば電気スイッチ、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。制御器９５０は特に、それが、一定の角度範囲１１０を走査すべく上記走査デバイスを起動する如き様式でアクチュエータ９００を制御すべく設計される。上記制御器は、一定の走査周波数を実現し得る。たとえば、種々の走査周波数により種々の空間方向が走査され得る。典型的な走査周波数は、０．５ｋＨｚ〜２．５Ｈｚの範囲内、選択的には０．７ｋＨｚ〜１．５ｋＨｚの範囲内であり得る。走査は、連続的な進行−発射技術において連続的に行われ得る。
【００５２】
これに加え、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、レーザ光１９１、１９２が発光される発光角度を表す信号を発すべく設計される。これに加え、たとえば、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を直接的に測定することも可能である。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、発光ダイオードからの光に基づき、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さえも可能である。
【００５３】
ＬＩＤＡＲシステム１０３は、物体の走査距離測定のために、位置決定デバイス５６０により利用可能とされた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、装置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、距離測定の空間的分解能を実現し得る。
【００５４】
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／またはデジタル方式で実現され得る。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、特に簡素な評価が可能とされ得る。
【００５５】
図２は、装置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、装置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。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。
【００５６】
装置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。
【００５７】
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、締着接続構造により、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に対して固定して、または堅固に結合される。ファイバ２０６はまた、固定位置２０６にて終端してもよい、すなわち、可動端部２０５とは逆側のファイバ２０１の他端は、固定位置２０６と一致してもよい。
【００５８】
更に、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を示している。この領域において、ファイバ２０１は直線状であるべく構成される。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明らかである。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。たとえば、長さ２０３は、５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であり得る。特に、直線状のファイバ２０１の長さ２０３の斯かる寸法設定によれば、ファイバの捩れと組み合わせて、特に大きな捩れ角度が達成され得る。
【００５９】
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に対する可動端部２０５のこの距離の結果として、固定位置２０６に対するファイバ２０１の可動端部２０５の位置が変更され得ることが達成され得る。此処では、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／または回転させることが可能である。図２は、移動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。
【００６０】
図３Ａは、装置１００に関する態様を示している。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、装置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。
【００６１】
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）。
【００６２】
図３Ａにおいては、（図３Ａの描画平面内の）１次元移動が示されるが、（図３Ａの描画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、リサージュの図形が実現され得る。
【００６３】
位置３０１、３０２において湾曲３１１、３２１を利用可能とすることにより、レーザ光１９１、１９２が湾曲角度範囲１１０−１に亙り発光されることが達成され得る。これにより、装置１００の周囲領域をレーザ光１９１、１９２により走査することが可能とされる。此処で、レーザ光１９１、１９２は、ファイバ２０１を通り進行する必要は無く、（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。
【００６４】
図３Ａの例は、湾曲３１１に対する例示的な曲率半径３１２も示している。更に、湾曲３２１に対する例示的な曲率半径３２２が示される。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さえもまた実現され得る。此処で、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。
【００６５】
種々の実施形態は、大きな走査領域と小さな湾曲３１１、３２１との間の重み付けが好適であり得るという認識に基づく。一方で、小さな湾曲３１１、３２１は、走査周波数、および／または、ファイバ２０１の材料疲労に関して好適であり得る。他方で、大きな湾曲３１１、３２１は、大きな走査領域に関して好適であり得る。
【００６６】
多くの例において、位置３０１、３０２における湾曲３１１、３２１は、ファイバ２０１の軸心２０２に沿う位置に沿う異なる曲率半径３１２、３２２を有することが可能であり得る。たとえば、ファイバ２０１の端部２０５に接近して（端部２０５から所定距離にて）、位置３０１、３０２には更に大きな（更に小さな）曲率半径３１２、３２２が存在すること、または、その逆とすることが可能である。たとえば、ファイバの端部２０５に接近して（端部２０５から所定距離にて）、位置３０１、３０２には、正の（負の）曲率半径３１２、３２２が存在することが可能である。換言すると、湾曲３１１、３２１は、転換点を有することが可能である。湾曲３１１、３２１の斯かる設計態様は、たとえば、ファイバ２０１に対するアクチュエータ９００の適切な協働により達成され得る。たとえば、アクチュエータ９００の力の作用は、固定位置２０６に存在するよりも端部２０５に接近する（または、固定位置２０６に更に接近する）ファイバ２０１上の点に作用し得る。たとえば、二次または高次の湾曲モードが共振的に励起され得る。斯かる技術によれば、レーザ光１９１、１９２により特に大きな走査範囲が走査され得ることが達成され得る。
【００６７】
図３Ｂは、装置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、装置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。
【００６８】
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捩れに対応する。
【００６９】
捩れ３７１、３７２を利用可能とすると、（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ことが達成される。これにより、（図３Ｂにおいては示されない）レーザ光１９１、１９２により装置１００の周囲領域を走査することが可能とされる。此処で、レーザ光１９１、１９２はファイバ２０１を通り進行する必要はなく、（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。
【００７０】
再び、種々の捩れ３７１、３７２を実現すべく設計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の更なる回転を阻止する適切な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設計されることも可能である。更に、図３Ｂは、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を示している。
【００７１】
図４Ａは、装置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、装置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。
【００７２】
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の傾斜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。図４Ａからは、一次レーザ光１９１、１９２のビーム経路およびファイバ２０２の中央軸心２０２は、約１８０°の角度８６６を画成することが明らかである。ファイバ２０１は、偏向ユニット４５２にては該偏向ユニット４５２の後側部４５２−２に締着される一方、レーザ光１９１、１９２は前側部４５２−１に衝当する。斯かる幾何学形状の結果として、特に大きな走査角度が生成され得る。特に、一次レーザ光１９１、１９２を、たとえば、＞１２０°の範囲内、または、１６０°よりさえも大きい走査角度を以て送出することが可能であり得る。
【００７３】
図４Ａおよび図３Ｂを比較すると、角度８６６はファイバ２０１の捩れ時に一定のままであることが明らかである。これは真実である、と言うのも、捩れ軸心はファイバ２０１の中央軸心２０２と一致するからである。これにより、光１９１、１９２を偏向させるために利用可能な上記偏向ユニットの実効表面は、ファイバ２０１の捩れ角度に対する依存性を示さないことが達成される。このことは、特に、二次光１９１Ｂ、１９２Ｂが一次レーザ光１９１、１９２に従って偏向されるという状況展開（図１５参照）において、検出器の開口が大きな走査角度により減少されない、という利点を有している。故に、たとえば、ＬＩＤＡＲ測定は、特に大きな範囲を以て実施され得る。スライド入射が回避される。
【００７４】
（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に対して直交するファイバ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。
【００７５】
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、且つ、約３ｍｍであり得る。
【００７６】
図４Ａの例において、一次レーザ光１９１、１９２は、偏向ユニット４５２に対して照射される。此処で、レーザ光１９１、１９２は、ファイバ２０１を貫通しては進行しない。これにより、ファイバ２０１の（図４Ａにおいては示されないが、それが仮に存在する限りにおける）光学的導波路内への損失を伴うレーザ光１９１、１９２の複雑な入力結合が回避され、特に簡素で経済的な構成が可能である。
【００７７】
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°、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。
【００７８】
図４Ａの例において、偏向ユニット４５２は、プリズムにより実現される。たとえば、プリズムは、特に小寸であるべく構成され得る。たとえば、プリズムは、２ｍｍ以下の直径を有し得、これは、上述された偏向ユニット４５２の横方向寸法に対応する。プリズムは選択的に、１ｍｍ以下の直径を有し得る。これにより、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、偏向ユニット４５２の特に大きな質量を克服すべき慣性なしで、移動され得ることが達成され得る。これに加え、ファイバ２０１の移動の大きな共振周波数が達成され得る。他方、偏向ユニット４５２は、レーザ光源５９９とは対照的に、たとえば、熱膨張、重力などに基づく位置の僅かな系統的変化の場合においてさえも、依然としてレーザ光１９１、１９２により衝当されるほど十分に大寸であるべく寸法設定され得る。これに加え、偏向ユニット４５２は、可動端部２０５の移動時においてさえも、レーザ光線により衝当され得る。
【００７９】
他の例において、偏向ユニット４５２は、たとえば、マイクロミラーなどのミラーにより構成され得る。
【００８０】
図４Ｂの例において、偏向ユニット４５２は、ファイバ２０１を介してのみ、固定物２５０に対して接続され、すなわち、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、たとえば、（図４Ｂにおいては示されない）他のファイバ、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。
【００８１】
図４Ｂは、装置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、装置１００は１本のファイバ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。
【００８２】
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ことが達成され得る。
【００８３】
図４Ｃは、装置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、装置１００は１本のファイバ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。
【００８４】
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結合すべく設計される。この目的の為に、一次レーザ光１９１、１９２および二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂは、偏光される。これにより、一次レーザ光１９１、１９２の容易な検出が可能とされる。
【００８５】
別の例において、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂを入力結合する光学要素はたとえば、別のプリズムもしくは別のミラーとしてなど、別の偏向ユニットとして実現され得る。他の偏向ユニット４５２は、たとえば、偏向ユニット４５２の近傍に配置され得る。たとえば、他の偏向ユニットは、偏向ユニット４５２に隣接して配置され得る。たとえば、他の偏向ユニットは、ファイバ２０１の可動端部２０５と偏向ユニット４５２との間に配置され得る。これにより、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂが殆ど直接反射にて測定され得ることが達成され得る。これにより、高い信号レベルが達成され得る。
【００８６】
対応する機能性は、偏向ユニット４５２とは別体的な光学要素によっても実現され得る。
【００８７】
図５は、装置１００に関する態様を示している。特に図５は、位置決定デバイス５６０に関する態様を示している。図５の例において、位置決定デバイス５６０は、ファイバ２０１の端部２０５の移動を測定すべく設計される。特に、位置決定デバイス５６０は、ファイバ２０１の湾曲３１１、３２１を測定すべく設計される。特に、位置決定デバイス５６０は、ファイバ２０１の湾曲３１１、３２１を光学的に測定すべく設計される。
【００８８】
この目的の為に、たとえば、レーザ光１９１、１９２とは異なる波長を有する入射光５９１が使用される。たとえば、光５９１は、広帯域の光源により利用可能とされ得る。光５９１のスペクトルは、たとえば、５０ｎｍ以上、好適には１５０ｎｍ以上、特に好適には５００ｎｍ以上のスペクトル幅を有し得る。一定の場合には二次放射線とも表される反射光５９２は、対応する検出器により検出される。反射光５９２は、ファイバ２０１の湾曲３１１、３１２を、故に、端部２０５の位置３０１、３０２を表す。その場合、反射光５９２に基づき、ファイバ２０１の湾曲３１１、３２１を表す信号が入手可能とされ得る。たとえば、この信号は、ＬＩＤＡＲシステム１０３により使用され得る。レーザ光１９１、１９２が発光される発光角度は、光学的測定により特に正確に決定され得る。
【００８９】
図５の例において、位置決定デバイス５６０はファイバ・ブラッグ格子５１１により実現される。ファイバ・ブラッグ格子５１１は、ファイバ２０１の光学的導波路内に実現される。ファイバ・ブラッグ格子５１１は、ファイバ２０１の中央軸心２０２と平行な延在範囲を有し、材料の屈折率は、その延在範囲に沿って周期的に変調される。ファイバ・ブラッグ格子５１１は、固定位置２０６と端部２０５との間においてファイバ２０１内に配置される。ファイバ２０１内におけるファイバ・ブラッグ格子５１１の適切な配置によれば、ファイバ２０１の湾曲３１１、３２１は、ファイバ・ブラッグ格子５１１の長手方向変化に帰着することが達成され得る。たとえば、ファイバ・ブラッグ格子５１１は、（図５には示されない）ファイバ２０１の中央軸心２０２から所定距離に配置され得る。ファイバ・ブラッグ格子５１１のこの長手方向変化は再び、ブラッグ条件を満足する波長の範囲内の反射光５９２の振幅の変化に帰着し得る。このために、ファイバ・ブラッグ格子５１１の周期性は、光５９１の波長と連携調整される。その場合に位置決定デバイス５６０は、上記信号を、反射光５９２の振幅に基づいて決定すべく配置され得る。特に、反射光５９２の振幅を、特に正確に且つ／又は特に迅速に決定することが可能であり得る。結果として、湾曲３１１、３２１を特に正確に決定することが可能であり得る。結果として、端部２０５の位置と、その位置における角度２１０を特に正確に決定することが再び可能であり得る。
【００９０】
ファイバ・ブラッグ格子５１１は、固定位置２０６と端部２０５との間におけるファイバ２０１の長さの８０％に略々対応する長さ５２５を有する。他の例において、長さ５２５は、長さ２０３の少なくとも５０％、好適には少なくとも７０％、特に好適には少なくとも９０％であることが可能である。湾曲３１１、３２１は、長さ２０３に沿う斯かるファイバ・ブラッグ格子５１１の拡張により特に正確に決定され得る。
【００９１】
幾つかの例において、位置決定デバイス５６０は遮断フィルタを備えて成ることが可能であり得る。遮断フィルタによれば、反射光５９２の振幅を特に迅速に決定することが可能であり得る。たとえば、遮断フィルタの透過ピークは、ファイバ・ブラッグ格子５１１の反射曲線の傾斜部の領域に配置され得る。その結果として、ファイバ・ブラッグ格子５１１の長さの僅かな変化は、遮断フィルタを通される振幅の大きな変化に帰着し得る。結果として、反射光５９２の振幅は、正確かつ迅速に決定され得る。端部２０５の位置が決定される迅速な走査周波数が達成され得る。たとえば、位置決定デバイス５６０は、上記信号を、少なくとも５００Ｈｚ、好適には少なくとも１ｋＨｚ、特に好適には少なくとも１．５キロヘルツの走査周波数を以て更新すべく設計されることが可能である。
【００９２】
本明細書中に記述される種々の例において、位置決定デバイス５６０は上記信号を、アクチュエータ９００がファイバ２０１の端部２０５を移動させる走査周波数よりも、少なくとも１．５の係数、好適には少なくとも２の係数、特に好適には少なくとも３の係数だけ大きい走査周波数を以て更新すべく設計されることが可能である。その結果として、レーザ光１９１、１９２が発光される角度１１０の非常に正確な決定が行われ得る。連続的な進行−発射技術が可能とされる。
【００９３】
図６Ａは、装置１００に関する態様を示している。特に、図６Ａは、位置決定デバイス５６０に関する態様を示している。図６Ａの例において、位置決定デバイス５６０は２つのファイバ・ブラッグ格子５１１、５１２により実現される。
【００９４】
ファイバ・ブラッグ格子５１１は、ファイバ２０１とは異なる、たとえば（不図示の）対応する光学的導波路内のファイバ５０１−１内に配置される。ファイバ・ブラッグ格子５１２は、同様にファイバ２０１とは異なる、たとえば（不図示の）対応する光学的導波路内のファイバ５０１−２内に配置される。一例において、ファイバ５０１−１、５０１−２は、夫々、ファイバ２０１の両側面２５１、２５２にて該ファイバ２０１に対して取付けられる。別の例においては、各ファイバ・ブラッグ格子５１２が内部配置される異なる光学的導波路を実現するために、マルチコア・ファイバ２０１が使用され得る。
【００９５】
ファイバ５０１−１、５０１−２の中央軸心５０２−１、５０２−２は、ファイバ２０１の中央軸心２０２に対して平行に延在する。結果として、ファイバ２０１の湾曲３１１、３２１は、ファイバ５０１−１、５０１−２の対応湾曲を生成する。たとえば、湾曲３１１は、（図３Ａと比較して）反時計方向におけるファイバ５０１−１の圧縮を引き起こすと共に、それにより、ファイバ・ブラッグ格子５１１の短寸化を引き起こし、反時計方向における湾曲３１１はまた、ファイバ５０１−２の伸張、故に、ファイバ・ブラッグ格子５１２の長寸化も引き起こす。中央軸心２０２に対するファイバ５０１−１、５０１−２の偏心的な配置の結果として、ファイバ・ブラッグ格子５１１、５１２の短寸化および長寸化は特に大きくされ得る。結果として、端部２０５の位置は、ファイバ５１１、５１２から反射された光５９２に基づき、特に正確に決定され得る。対応する長さの変化は、捩れ３７１、３７２時においても観察され得る。
【００９６】
図６Ｂは、装置１００に関する態様を示している。特に、図６Ｂは、位置決定デバイス５６０に関する態様を示している。図６Ｂの例において、位置決定デバイス５６０は２つのファイバ・ブラッグ格子５１１、５１２により実現される。此処で、図６Ｂの例は図６Ａの例の平面図である。
【００９７】
再び、各ファイバ・ブラッグ格子５１２が内部配置される異なる光学的導波路を実現するために、マルチコア・ファイバ２０１を使用すること可能である。
【００９８】
図６Ｃは、装置１００に関する態様を示している。特に、図６Ｃは、位置決定デバイス５６０に関する態様を示している。図６Ｃの例において、位置決定デバイス５６０は（図６Ｃにおいては示されない）４つのファイバ・ブラッグ格子により実現される。図６Ｃの例は、基本的に、図６Ａ、図６Ｂの例に対応する。但し、図６Ｃの例においては、（図６Ｃにおいては示されない）自身のファイバ・ブラッグ格子を備える多数のファイバ５０１−１〜５０１−４が配備される。
【００９９】
再び、各ファイバ・ブラッグ格子５１２が内部配置される異なる光学的導波路を実現するために、マルチコア・ファイバ２０１を使用することが可能である。
【０１００】
特に、図６Ｃの実施形態によれば、端部２０５の移動は、（図６Ｃの描画平面内における）２次元で検出され得る。２次元の走査範囲が監視され得る。たとえば、ファイバ５０１−１、５０１−２におけるファイバ・ブラッグ格子は、図６Ｃにおいてｘにより表された方向に沿う湾曲に対する感度を有する。たとえば、ファイバ５０１−３、５０１−４におけるファイバ・ブラッグ格子は、図６Ｃにおいてｙにより表された方向に沿う湾曲に対する感度を有する。
【０１０１】
図７は、装置１００に関する態様を示している。特に、図７は、位置決定デバイス５６０に関する態様を示している。図７の例において、位置決定デバイス５６０は、４つのファイバ・ブラッグ格子５１１〜５１４により実現される。
【０１０２】
再び、各ファイバ・ブラッグ格子５１２が内部配置される異なる光学的導波路を実現するために、マルチコア・ファイバ２０１を使用することが可能である。ファイバ・ブラッグ格子５１１、５１３は、ファイバ５０１−１内に配置される。ファイバ・ブラッグ格子５１２、５１４は、ファイバ５０１−２内に配置される。幾つかの例においては、特定のファイバ５０１−１、５０１−２、２０１内に、順次的に接続された２つより多いファイバ・ブラッグ格子が配置されることも可能である（図８Ａ参照）。
【０１０３】
個々のファイバ・ブラッグ格子５１１〜５１４は、特に順次的に接続されたファイバ・ブラッグ格子５１１〜５１４に対して異なる格子定数を使用することにより、個別的に制御され得る。このために、十分な帯域幅を有する光が使用され得る。
【０１０４】
ファイバ２０１の端部の位置の特に正確な決定は、特に、曲率半径が、ファイバ２０１の長さに沿う位置の関数として変化され得るという場合に対し、順次的に配置されたファイバ・ブラッグ格子５１１、５１３および５１２、５１４により反射された光５９２の振幅の比較により行われ得る。たとえば、ファイバ２０１の端部２０５の位置３０１、３０２を表す信号は、順次的に配置されたファイバ・ブラッグ格子５１１、５１３および５１２、５１４により反射された光５９２の振幅の差に基づき、位置決定デバイス５６０により決定されることが可能である。
【０１０５】
図８Ｂは、装置１００に関する態様を示している。特に、図８Ｂは、位置決定デバイス５６０に関する態様を示している。図８Ｂの例において、位置決定デバイス５６０はＰＳＤ５５２により実現される。ＰＳＤ５５２は、等方的または離散的に実現され得る。たとえば、ＰＳＤ５５２は、数個の像点、または、たとえばＰＩＮダイオードを備えて成り得る。
【０１０６】
図８Ｂの例において、装置１００はビームスプリッタ８０１を備えて成る。後者は、一次レーザ光１９１、１９２の一部を、ＰＳＤ５５２の方向に案内する。ＰＳＤ５５２は、一次レーザ光１９１、１９２を測定すべく設計される。ＰＳＤ５５２は、そのセンサ表面上における一次レーザ光１９１、１９２の位置を測定する。この目的の為に、一次レーザ光１９１、１９２をＰＳＤ５５２のセンサ表面上に焦点合わせするレンズ５５１が配備される。ビームスプリッタ８０１は、ファイバ２０１の端部２０５に対して固定接続される。ビームスプリッタ８０１は、一次レーザ光１９１、１９２の部分的ビーム経路８０２を案内すべく設計される。
【０１０７】
可動端部２０５に関するＰＳＤ５５２の適切な配置によれば、ＰＳＤ５５２のセンサ表面上の光点の位置は、ファイバ２０１の可動端部２０５の位置と、一次レーザ光１９１、１９２の出射の角度とを表すことが達成され得る。故に、この測定に基づき、可動端部２０５の位置を表し、特に、固定位置２０６と可動端部２０５との間の領域における湾曲３１１、３２１および／または捩れ３７１、３７２を表す信号が入手可能とされ得る。上記信号は、レーザ光１９１、１９２の出射の角度を表し得る。
【０１０８】
図８Ｃは、装置１００に関する態様を示している。特に、図８Ｃは、位置決定デバイス５６０に関する態様を示している。図８Ｃの例において、位置決定デバイス５６０はＰＳＤ５５２により実現される。
【０１０９】
図８Ｃの例は基本的に、図８Ｂの例に対応する。図８Ｃの例において、一次レーザ光１９１、１９２は、ＰＳＤ５５２により測定されない。むしろ、発光ダイオード８８８からの光８８９が使用される。他の例においては、発光ダイオード８８８の代わりに、たとえば、先に記述されたファイバ・ブラッグ格子５１１〜５１６によるファイバ・ブラッグ格子測定に対しても使用される光源などの、別の光源も使用され得る。
【０１１０】
光８８９は、ファイバ２０１の光学的導波路を通り進行する。図８Ｃの例において、発光ダイオード８８８は、ファイバ２０１の固定端上に配置されると共に、光８８９をファイバ２０１内へと送給する。光８８９をＰＳＤ５５２の方向に偏向させる偏向ユニット８５２が配備される。斯かる配置構成によれば、可動端部２０５の領域において特に簡素なレンズが可能とされ得る。
【０１１１】
別の例において、一次レーザ光１９１、１９２の一部は、レーザ光源５９９の領域において分岐されると共に、ファイバ２０１を通して導かれ得る。この分岐されたレーザ光１９１、１９２は、その後、偏向ユニット８５２を介してＰＳＤ５５２へと導かれ得る。
【０１１２】
図８Ｄは、装置１００に関する態様を示している。特に、図８Ｃは、位置決定デバイス５６０に関する態様を示している。図８Ｄの例において、位置決定デバイス５６０はＰＳＤ５５２により実現される。
【０１１３】
図８Ｄの例は基本的に、図８Ｃの例に対応する。図８Ｄの例においては、一次レーザ光１９１、１９２ならびに光８８９が、偏向ユニット４５２により偏向される。偏向ユニット４５２は、たとえば、自身の前側部が一次レーザ光１９１、１９２を偏向させ且つ自身の後側面は光８８９を偏向させるという鏡面化された内側面を備えて成り得る。その結果として、可動端部２０５上には、特に空間節約的なレンズが利用可能とされ得る。
【０１１４】
図９は、装置１００に関する態様を示している。特に、図９はアクチュエータ９００に関する態様を示している。図９の例において、アクチュエータ９００は、導体巻線を備えて成り且つファイバ２０１の領域において磁界を生成すべく設計されたコイル機構９０１を備えて成る。たとえば、スパッタリングにより磁性材料９０３を以て、ファイバ２０１は被覆される。それに対し、磁石を接着し、または、それを半田付けすることなども可能である。上記磁性材料は、たとえば、強磁性もしくは常磁性もしくは反磁性である。
【０１１５】
更に、アクチュエータ９００は、当該案内部材に沿い端部２０５が１次元的に案内されるという案内部材を備えて成る。このことは、アクチュエータ９００は、図９の例に従って設計されてファイバ２０５を１次元的に走査させることを意味する。磁性材料９０３の領域においては、コイル機構９０１上で時的に変化する電流を用いることで、時的に変化する磁界が生成され得る。これにより、ファイバ２０５は案内部材９０２に沿って偏向される。ファイバ２０５は、特に位置３０１、３０２間で走査され得る。
【０１１６】
上記制御器は、それが、反転位置３０１、３０２の間においてファイバ２０１の端部２０５を、少なくとも５０Ｈｚ、選択的には少なくとも７００Ｈｚ、更に選択的には少なくとも１．２ｋＨｚの走査周波数にて走査する如き様式で装置１００を制御すべく設計されることが可能である。本明細書中に記述される種々の例において、走査とは、制御器９５０が、それが数回の反復に亙り端部２０５の移動を周期的にもたらす如き様式でアクチュエータ９００を反復的に制御することを意味し得る。
【０１１７】
但し、他の例においては、アクチュエータ９００がファイバ２０１を２次元的に走査すべく設計されることも可能である。その場合に案内部材９０２は、排除され得る。
【０１１８】
図１０Ａは、装置１００に関する態様を示している。特に、図１０Ａはアクチュエータ９００に関する態様を示している。図１０Ａの例において、アクチュエータ９０２は、直交するコイル対９０１を備えて成る（図１０Ａにおいては一方のコイル対９０１のみが示され、他方の直交するコイル対は、図面の平面に直交する平面内に配置される）。直交するコイル対９０１に対して電流を交互的に供給することにより、ファイバ２０１の端部２０５の２次元移動が達成され得る。
【０１１９】
図１０Ｂは、装置１００に関する態様を示している。特に、図１０Ｂはアクチュエータ９００に関する態様を示している。図１０Ｂの例において、アクチュエータ９０２は、ファイバ２０１の両側面２５１、２５２に対して夫々取付けられたレバー９５１、９５２を備えて成る。レバー９５１、９５２は、ファイバ２０１の中央軸心２０２に対して直交して延在する。レバー９５１、９５２は、たとえば、プラスチック、ケイ素、ガラスなどから製造され得る。レバー９５１、９５２の各々上には、中央軸心２０２から所定距離にて磁石９０３が配備される。その結果として、各コイル９０１により生成される磁界によれば、中央軸心２０２に対するレバー９５１、９５２の偏心的な付勢が行われ得る。結果として、ファイバ２０１に対しては回転運動が作用し得る。これにより、特に、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の捩れが達成され得る。
【０１２０】
図１０Ｃは、装置１００に関する態様を示している。特に、図１０Ｃは、アクチュエータ９００に関する態様を示している。図１０Ｃの例において、アクチュエータ９００は、ファイバ２０１の中央軸心２０２に直交して画成される平面（図１０Ｃの上側の図の平面）内で時間の関数として回転する磁界９６１を生成すべく設計された（図１０Ｃには示されない）回転磁界源を備えて成る。図１０Ｃにおいては、任意の２つの時点にて磁界９６１により呈される角度９６２が描かれる。
【０１２１】
図１０Ｃの例において、アクチュエータ９００は２つの磁石９０３も備えて成る。各磁石９０３は、ファイバ２０１上に接着され得る。スパッタリングも可能である。各磁石９０３は、薄膜として構成され得る。第１磁石９０３は、ファイバ２０１の側面２５１上に配置される。第２磁石９０３は、ファイバ２０１の逆の側面２５２上に配置される。２つの磁石９０３は、逆の極性を有する。図１０Ｃの例において、（図１０Ｃにおいて左側に示された）第１磁石９０３の磁化は、描画平面から外方へと配向され、（図１０Ｃにおいて右側に示された）第２磁石９０３の磁化は描画平面から内方へと配向される。故に、磁界９６１は、中央軸心２０２に対して直交する平面（図１０Ｃの描画平面）において、逆向きに配向された力の効果を引き起こす。これは特に、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の捩れを達成し得る。
【０１２２】
走査領域は、ファイバ２０１の捩れを考慮した角度９６２の範囲設定により調節され得る。このことは、図１０Ｃにおける底部に示される。回転磁界９６１の角度９６２の推移は、図１０Ｃの底部において時間の関数として示される。図１０Ｃからは、角度９６２は最大値間で周期的に変化されることが明らかである。ファイバ２０１の捩れは、たとえば、捩れにより定義される角度範囲１１０−２が角度９６２の行程に対応する様に、角度９６２に追随する。
【０１２３】
たとえば、回転磁界源としては、夫々のコイル軸心が、たとえば相互に１２０°を画成する数個のコイルを備えるシステムが使用され得る。結果として、回転磁界は、各コイルを時的にオフセットした様式で制御することにより生成され得る。
【０１２４】
図１１は、装置１００に関する態様を示している。特に、図１１は、アクチュエータ９００に関する態様を示している。図１１の例において、アクチュエータ９０２は、ファイバ２０１の異なる側面２５１、２５２に対して取付けられた圧電導体９１３を備えて成る。電流が各圧電導体９１３を通して印加されたとき、後者はそれらの長さを、位置３０１、３０２の間におけるファイバ２０１の湾曲３１１、３１２または移動が生ずる様に変化させる。
【０１２５】
圧電導体の他の配置構成が使用され得る。
【０１２６】
図１２は、装置１００に関する態様を示している。図１２の例において、装置１００は、１個または数個のファイバ・ブラッグ格子５１１〜５１６の格子周期性と連携調整された波長を有する光５９１を生成する広帯域光源１２０１を備えて成ると共に、該装置は、１個または数個のファイバ・ブラッグ格子により反射された光５９２を検出し得る検出器１２０２を備えて成る。たとえば、検出器１２０２は、ひとつ以上の遮断フィルタを備えて成り得る。装置１００は更に、広帯域光源１２０１の光５９１をファイバ２０１の光学的導波路内に結合すべく設計されたマルチプレクサ１２５０を備えて成る。マルチプレクサ１２５０は、１個または数個のファイバ・ブラッグ格子から反射された光５９２を検出器１２０２に対して案内してもよい。
【０１２７】
たとえば、光源１２０１は、ＰＳＤ５５２における測定に対しても使用され得る（図８Ｄ参照）。
【０１２８】
図１２の例においては、ファイバ２０１のみが存在するという状況展開が示されるが、対応様式にて、上記で論じられた如き１個のファイバ・ブラッグ格子または数個のファイバ・ブラッグ格子に対する数本の専用のファイバ５０１−１〜５０１−４が可能である。従って、ファイバ２０１は、数個の光学的導波路またはコアを備えて成ることも可能である（マルチコア・ファイバ）。
【０１２９】
図１３は、種々の例に係る方法のフローチャートである。ブロック５００１においては、一次レーザ光が偏向ユニットの方向に送出される。
【０１３０】
ブロック５００２においては、ファイバの第１端部が移動される。此処では、連続的な進行−発射技術が使用され得る。此処で、ファイバの可動第１端部は、ファイバの湾曲および／または捩れが可動端部の領域において達成される如き様式で移動され得る。ファイバの可動第１端部は、偏向ユニットに対して堅固に接続される。結果として、偏向ユニットは可動端部と共に移動される。結果として、一次レーザ光が発光される角度は、変化され得る。此処で、一次レーザ光は、ファイバを通して偏向ユニットに到達はしない。
【０１３１】
ブロック５００３においては、ブロック５００２において実施された周囲の走査に基づくＬＩＤＡＲ距離測定が、上記一次レーザ光により選択的に実現される。此処で、反射された二次光は、たとえば、同一の開口またはレンズを通して検出される。光の投射または内視鏡検査法の如き用途さえも使用され得る。
【０１３２】
図１４は、ファイバ２０１の可動端部２０５の移動に関する態様を示している。図１４の例において、ファイバ２０１の偏向の大きさは、固定位置２０６と可動端部２０５との間における種々の位置に対して示される。図１４の例において、ファイバ２０１の偏向の大きさは、一次の固有モード（実線）および二次の固有モード（点線）に対して示される。図１４からは、二次の固有モードによれば、レーザ光１９１、１９２が発光される更に小さい曲率半径、および、その故に更に大きな角度１１０−１が実現され得ることが明らかである。二次の固有モードは典型的に、一次の固有モードよりも高い固有周波数を有する。これに加え、ファイバ２０１の材料に対する材料負荷は、一次の固有モードに対するよりも二次の固有モードに対する方が小さいことが観察された。特に、固定位置２０６の領域においては、二次の固有モードと関連して更に小さい材料負荷が達成され得た。故に、幾つかの例において、アクチュエータ９００は、共振様式にて二次以上の固有モードにおいてファイバ２０１を移動させるべく設計されることが可能である。
【０１３３】
図１５は、装置１００に関する態様を示している。図１５の例において、装置１００は、光透過要素１７０１を備えハウジング１７００を備えて成る。ファイバ２０１の可動端部２０５から出射するレーザ光１９１、１９２は、たとえば、プラスチックの板材またはガラスの板材などの光透過要素１７０１を通して出射し得る。幾つかの例において、光透過要素１７０１は、屈折力を有し得ることから、（図１５においては示されない）レンズを実現し得る。たとえば、光透過要素１７０１は、レンズにより実現され得る。該レンズによれば、レーザ光１９１、１９２のビームの発散的な断面を収束させることが可能である（図１５において、光１９１、１９２のビームの断面は示されない）。特に、上記レンズの背後におけるレーザ光１９１、１９２のビームの断面は、可動端部２０５の増大する距離による箇所の関数として大きく増大はしないことが達成され得る。結果として、たとえば、ＬＩＤＡＲ技術と関連して、特に高い空間的分解能が実現可能とされ得る。レーザ光１９１、１９２は、小さい空間的角度で発光される。
【０１３４】
図１５の例において、ファイバ２０１の可動端部２０５が移動する領域は排気される。これは、光透過要素１７０１と固定物２５０との間の空間４５０が気密であるべく構成されることを意味する。結果として、可動端部２０５の移動は、空気の摩擦なしで実現され得る。更に、外部の阻害的な影響は回避され得る。
【０１３５】
たとえば、ハウジング１７００は、受動的な温度補償を行い得る。たとえば、ハウジング１７００は、温度の大きな変動を減少し得る蓄熱器を備えて成り得る。
【０１３６】
たとえば、ハウジング１７００は、能動的および／または受動的な衝撃減衰を行い得る。これにより、ファイバ２０１の可動端部２０５の移動の不都合な影響が減少され得る様に、装置１００の外部からの強力な衝撃の大きさが吸収もしくは減少され得る。
【０１３７】
図１５の例においては、レーザ光源５９９および検出器１０２もまたハウジング１７００内に配置される。他の例において、レーザ光源５９９および／または検出器１０２は、ハウジング１７００の外部に配置され得る。斯かる場合、ハウジング１００は光学的なプラグ接点を備えて成ることが可能である。
【０１３８】
図１５の例において、レーザ光源５９９および検出器１０２は、ハウジング１７００内で実質的にファイバ２０１と対向して配置される。これは、偏向ユニット４５２に対する一次レーザ光１９１、１９２の光路と、ファイバ２０１の非作動位置における該ファイバ２０１の中央軸心２０２との間の角度が約１８０°であることを意味する。他の例において、レーザ光源５９９および／または検出器１０２は、ハウジング１７００内でファイバ２０１に関して異なるようにも配置され得る。たとえば、偏向ユニット４５２に対する一次レーザ光１９１、１９２の光路と、ファイバ２０１の非作動的な位置、すなわち、アクチュエータによる偏向なしでの位置におけるファイバ２０１の中央軸心２０２との間の角度は、２５°〜３３５°の範囲内、選択的には９０°〜２７０°の範囲内、更に選択的には１２０°〜２４０°の範囲内であり得る。
【０１３９】
図１５の例において、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂは、ファイバ２０１の光学的導波路内に結合されない。但し、他の例においては、二次レーザ光１９１Ｂ、１９２Ｂがファイバ２０１の光学的導波路内に結合されることも可能である（図１６参照）。
【０１４０】
図１５および図１６の例は、たとえば、図８Ｄの例など、本明細書中に記述された他の例と組み合わされ得、レーザ光１９１、１９２の代わりに、他の光さえもＰＳＤ５５２に対して導向され得る。
【０１４１】
図１７は、２つの直交する空間方向ｘ、ｙに沿って延在する周囲領域の２次元の走査に関する態様を示している。図１７の例においては、２次元の延在範囲を有する周囲領域１８００が走査される。周囲領域１８００は、たとえば、２つの１次元走査手順の重畳からのリサージュ・パターンにより実現され得る。
【０１４２】
捩れ角度範囲１１０−２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の捩れによる結果として達成される。捩れ角度範囲１１０−２は、ファイバ２０１の湾曲により達成される湾曲角度範囲１１０−２より大きい。捩れ角度範囲１１０−２が湾曲角度範囲１１０−１よりも、少なくとも２の係数だけ、選択的には少なくとも３．５の係数だけ、更に選択的には少なくとも５の係数だけ大きいなら、特に良好な結果が達成され得ることが観察された。
【０１４３】
たとえば、捩れ角度１１０−２は、＞９０°、選択的には＞１４０°、更に選択的には＞１７０°であり得る。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の湾曲により、更に小さい角度範囲１１０−１が達成される。たとえば、湾曲角度範囲１１０−１は、１０°と６０°との間であり得る。
【０１４４】
周囲領域１８００の斯かる実施形態は、ファイバ２０１の捩れに基づくと大きな角度範囲１１０−２の特に効率的な走査が達成され得るという認識に基づいている。同時に、ファイバ２０１の湾曲との組み合わせにより、２次元的な走査が可能とされ得る。
【０１４５】
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、相互に組み合わせることができる。特に、各特徴は、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、それら自体でも使用され得る。
【０１４６】
先の種々の例はＬＩＤＡＲの用法に関して記述されたが、他の例においては、他の用途を実現することも可能である。例としては、たとえば、ＲＧＢ光源を備えたプロジェクタなどが挙げられる。
【０１４７】
先の種々の例は磁的アクチュエータに関して記述されたが、他の例においては、たとえば、屈曲用の圧電アクチュエータの如き圧電式アクチュエータなどの、他の形式のアクチュエータを使用することも可能である。他の形式のものは、上記固定位置の領域に配置することができ、たとえば、ファイバの捩れをもたらすべく設計することができる。
【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５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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