(57)【要約】  本発明は、レーザビームを様々な位置に集束させることによって自己混合干渉により少なくとも２つの異なる物理的パラメータを検出又は決定するように構成されるレーザセンサモジュール１００について記述する。かかるレーザセンサモジュール１００は、例えば、移動通信装置２５０において、一体型のセンサモジュールとして使用されてもよい。レーザセンサモジュール１００は、入力装置として使用されてもよく、さらに、移動通信装置２５０の環境において物理的パラメータを検出するためのセンサとして使用されてもよい。移動通信装置２５０の環境における１つの物理的パラメータは、例えば、空気における粒子の濃度（空気汚染、スモッグ）であってもよい。さらに、本発明は、関連する方法及びコンピュータプログラム製品についても記述している。
2018528394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザセンサモジュールであって、前記レーザセンサモジュールは、少なくとも１つの第１のレーザと、少なくとも１つの第１の検出器と、少なくとも１つの電気駆動部と、少なくとも１つの第１の光学装置と、を有し、前記第１のレーザは、前記少なくとも１つの電気駆動部によって供給される信号に応答して第１のレーザ光を放射するように構成され、前記第１の光学装置は、焦点領域に前記第１のレーザ光を集束させるように構成され、前記レーザセンサモジュールは、前記レーザセンサモジュールの少なくとも第１のモード及び第２のモードが存在するように、前記レーザセンサモジュールと前記焦点領域との間の距離を制御するように構成され、前記第１のモードにおいて、前記焦点領域は、第１の距離にあり、前記第２のモードにおいて、前記焦点領域は、前記第１の距離とは異なる第２の距離にあり、前記少なくとも１つの第１の検出器は、前記第１のレーザの第１のレーザキャビティ内の光波の第１の自己混合干渉信号を検出するように構成され、前記第１の自己混合干渉信号は、前記第１のレーザキャビティに再入射する第１の反射レーザ光によって引き起こされ、前記第１の反射レーザ光は、前記第１のモードにおいて受けられ、前記第１の自己混合干渉信号は、第１の物理的パラメータを決定するために使用され、前記第１の物理的パラメータは、ジェスチャ制御のためのオブジェクトの動きに関するものであり、前記レーザセンサモジュールは、第２の自己混合干渉信号を検出するように構成され、前記第２の自己混合干渉信号は、第２の反射レーザ光によって引き起こされ、前記第２の自己混合干渉信号は、前記第２のモードにおいて決定され、前記第２の自己混合干渉信号は、粒子密度又は粒子サイズの検出に関する第２の物理的パラメータを決定するために使用され、前記第２の物理的パラメータは、前記第１の物理的パラメータとは異なる、レーザセンサモジュール。
【請求項２】
前記レーザセンサモジュールは、前記第１のモードにおいて第１のレーザ光の疑似コリメートビームを供給するように構成され、前記レーザセンサモジュールは、前記第２のモードにおいてレーザ光をスポットに集束させるように構成される、請求項１記載のレーザセンサモジュール。
【請求項３】
前記レーザセンサモジュールは、マニピュレーションユニットを有し、前記マニピュレーションユニットは、前記第１及び第２のモードが可能であるように、前記第１のレーザ光の特性を変化させるように構成される、請求項１又は２に記載のレーザセンサモジュール。
【請求項４】
前記レーザセンサモジュールは、コントローラを有し、前記コントローラは、前記第１のレーザ光が前記第１のモードにおいて第１の焦点領域に集束され、前記第１のレーザ光が前記第２のモードにおいて第２の焦点領域に集束されるように、前記マニピュレーションユニットを制御するための制御信号を供給するように構成される、請求項３記載のレーザセンサモジュール。
【請求項５】
前記レーザセンサモジュールは、少なくとも第２のレーザを有し、前記第２のレーザは、前記少なくとも１つの電気駆動部によって供給される信号に応答して第２のレーザ光を放射するように構成され、前記第１のレーザと前記第１の光学装置との間の第１の光学距離は、前記第２のレーザと前記第１の光学装置との間の第２の光学距離とは異なり、前記マニピュレーションユニットは、前記第１のモードにおいて前記第１の光学装置により第１の焦点領域に前記第１のレーザ光を撮像するように構成され、前記マニピュレーションユニットは、前記第２のモードにおいて前記第１の光学装置により前記第１の焦点領域とは異なる第２の焦点領域に前記第２のレーザ光を集束させるように構成される、請求項３記載のレーザセンサモジュール。
【請求項６】
前記光学装置は、前記マニピュレーションユニットを有し、前記マニピュレーションユニットは、少なくとも前記第１の光学装置の第１の焦点距離及び前記第１の光学装置の前記第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離を供給するように構成され、前記コントローラは、前記第１の光学装置が前記第１のモードにおいて前記第１の焦点距離を供給し、前記第２のモードにおいて前記第２の焦点距離を供給するように、前記マニピュレーションユニットを制御するための制御信号を供給するように構成される、請求項４記載のレーザセンサモジュール。
【請求項７】
前記マニピュレーションユニットは、前記第１のレーザと前記第１の光学装置との間の光学距離を変化させるように構成される、請求項３記載のレーザセンサモジュール。
【請求項８】
前記第１の光学装置は、前記第１のモード及び前記第２のモードを可能にするための少なくとも１つの複屈折素子を有する、請求項１又は２に記載のレーザセンサモジュール。
【請求項９】
前記レーザセンサモジュールは、コントローラを更に有し、前記第１のレーザは、第１の偏光を有する前記第１のレーザ光と、前記第１の偏光とは異なる第２の偏光を有する前記第１のレーザ光と、を放射するように構成され、前記コントローラは、前記第１のレーザが前記第１のモードにおいて前記第１の偏光を有する前記第１のレーザ光を放射するとともに、前記第２のモードにおいて前記第２の偏光を有する前記第１のレーザを放射するように、前記第１のレーザを制御するための制御信号を供給するように構成され、前記複屈折素子は、前記第１の偏光を有する前記第１のレーザ光を第１の焦点領域に集束させるように構成され、前記複屈折素子は、前記第２の偏光を有する前記第１のレーザ光を前記第１の焦点領域とは異なる第２の焦点領域に集束させるように構成され、請求項８記載のレーザセンサモジュール。
【請求項１０】
前記第１の光学装置は、前記第１のレーザ光の第１の部分を第１の焦点領域に集束させるとともに、前記第１のレーザの第２の部分を第２の焦点領域に集束させるように構成される、請求項１又は２に記載のレーザセンサモジュール。
【請求項１１】
前記レーザセンサモジュールは、少なくとも第２のレーザを更に有し、前記第２のレーザは、前記第１の光学装置を介して前記少なくとも１つの電気駆動部によって供給される信号に応答して第２のレーザ光を放射するように構成され、前記第１のレーザ光は、第１の波長を有し、前記第２のレーザ光は、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有し、前記第１の光学装置は、前記第１のモードにおいて前記第１のレーザ光を第１の焦点領域に集束させるように構成され、前記第１の光学装置は、前記第２のモードにおいて前記第２のレーザ光を前記第１の焦点領域とは異なる第２の焦点領域に集束させるように構成される、請求項１又は２に記載のレーザセンサモジュール。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の少なくとも１つのレーザセンサモジュールを有するヒューマンインタフェース装置であって、前記レーザセンサモジュールの前記第１のモードは、前記ヒューマンインタフェース装置によって供給される入力特徴の少なくとも一部を可能にするように構成される、ヒューマンインタフェース装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の少なくとも１つのヒューマンインタフェース装置を有する、移動通信装置。
【請求項１４】
少なくとも２つの物理的パラメータを検出する方法であって、前記方法は、
第１のレーザにより第１のレーザ光を放射するステップと、
前記第１のレーザ光を焦点領域に集束させるステップと、
少なくとも第１のモードと第２のモードとが存在するように、前記レーザセンサモジュールと前記焦点領域との間の距離を制御するステップであって、前記第１のモードにおいて前記焦点領域は第１の距離にあり、前記第２のモードにおいて前記焦点領域は前記第１の距離とは異なる第２の距離にある、前記制御するステップと、
前記第１のレーザの第１のレーザキャビティにおいて第１の反射レーザ光を受けるステップと、
前記第１のレーザの前記第１のレーザキャビティ内の光波の第１の自己混合干渉信号を決定するステップであって、前記第１の自己混合干渉は、前記第１のレーザキャビティに再入射する前記第１の反射レーザ光によって引き起こされ、前記第１の反射レーザ光は、前記第１のモードにおいて前記第１のレーザキャビティで受けられる、前記決定するステップと、
ジェスチャ制御のためのオブジェクトの動きに関するものである前記第１の物理的パラメータを決定するために前記第１の自己混合干渉信号を用いるステップと、
前記第２のモードにおいて第２の反射レーザ光によって引き起こされる第２の自己混合干渉信号を決定するステップと、
前記第１の物理的パラメータとは異なる粒子密度又は粒子サイズの検出に関する第２の物理的パラメータを決定するために、前記第２の自己混合干渉信号を用いるステップと、
を有する、方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の前記レーザセンサモジュールに含まれる少なくとも１つの記憶装置、又は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の前記レーザセンサモジュールを有する装置の少なくとも１つの記憶装置上に保存され得るコード手段を有するコンピュータプログラム製品であって、前記コード手段は、請求項１４記載の方法が、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の前記レーザセンサモジュールに含まれる少なくとも１つの処理装置により、又は、前記レーザセンサモジュールを有する前記装置の少なくとも１つの処理装置により、実行され得るように構成される、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な物理的パラメータの検出のために自己混合干渉を用いるレーザセンサ又はレーザセンサモジュール、かかるレーザセンサ又はレーザセンサモジュールを有するユーザインタフェース、かかるユーザインタフェースを有する移動通信装置、関連する様々な物理的パラメータの検出方法、及び、対応するコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
中国特許出願公開第１０３８６８８３５号明細書は、スマートフォンによってPM2.5をモニタリングするためのシステムを開示している。当該システムは、小型且つインテリジェントな空気サンプリングヘッドを備える。インテリジェント空気サンプリングヘッドは、人間の口を通じてサンプリングを実行することができ、また、サンプリング空気ポンプによってサンプリングを実行することもできる。インテリジェント空気サンプリングヘッド及びスマートフォンは、互いに通信することができる。インテリジェント空気サンプリングヘッドは、スマートフォンのガイドの下、レーザ散乱方法により、空気中の塵の数及び粒子サイズを測定する。当該システムは、複雑且つ高価である。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１３／０１２０７５９号明細書は、距離を測定するための装置を開示している。自己混合干渉（ＳＭＩ）ユニットが、ＳＭＩ信号を生成する。ここで、ＳＭＩユニットは、オブジェクトに向けられるための第１のレーザビームを放射するレーザを有し、ＳＭＩ信号は、第１のレーザビームとオブジェクトによって反射された第２のレーザビームとの干渉に依存する。ピーク幅決定ユニットが、ＳＭＩ信号のピーク幅を決定し、距離決定ユニットが、ＳＭＩ信号の決定されたピーク幅に依存して、オブジェクトとＳＭＩユニットとの間の距離を決定する。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１５／００７７７３５号明細書は、同一平面上の異なる方向においてビームを放射し、各放射方向は、垂直な放射方向に対応する少なくとも２つのレーザ源を有する、風速を決定するための装置を開示している。各レーザ源は、放射されたビームを集束させる集束光学系と、対応する放射ビームの空気中に存在する粒子によって反射された後に得られる反射ビームを受けるためのレーザダイオードと、放射されたビームと反射されたビームとの間に生じる干渉信号を送信するためのフォトダイオードと、得られた干渉信号を処理するためのプロセッサと、放射されたビームとの干渉を得るために、反射されたビームが再注入される光学キャビティと、に関連付けられる。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１３／０２１５４１１号明細書は、フロー表面下の散乱からの後方反射からの自己混合増幅を用いるレーザドップラー速度計を開示している。
【０００６】
国際公開第２０１４／１６７１７５号は、連続波レーザビームを生成するためのレーザキャビティを持つレーザ源と、光検出器と、移動するターゲットの速度に対応するドップラーシフトを示すターゲットからの散乱光を生成するためにレーザビームの第１の部分を速度計の外の移動するターゲットに方向付けるための手段と、を有する速度計を開示している。さらに、速度計は、レーザ源における摂動を通じてレーザビームの周波数変調を供給するため、散乱光をレーザキャビティに戻すようにガイドするための手段と、レーザビームの第２の部分を光検出器にガイドするための手段と、を有する。光検出器にガイドされる前に上記周波数変調されたレーザビームを復調するように構成された光学エッジフィルタが更に供給され、上記レーザ源は、光学エッジフィルタのエッジの波長に対応する波長のレーザ光を生成するように構成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、改善されたレーザセンサモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様によれば、レーザセンサモジュールが提供される。レーザセンサモジュールは、少なくとも１つの第１のレーザと、少なくとも１つの第１の検出器と、少なくとも１つの電気駆動部と、少なくとも１つの第１の光学装置と、を有する。第１のレーザは、少なくとも１つの電気駆動部によって供給される信号に応答して第１のレーザ光を放射するように構成される。第１の光学装置は、第１のレーザ光を焦点領域に集束させるように構成される。レーザセンサモジュールは、レーザセンサモジュールの少なくとも第１のモードと第２のモードとが存在するように、レーザセンサモジュールと焦点領域との間の距離を制御するように構成される。レーザセンサモジュールは、従って、少なくとも２つの異なる焦点領域があるように構成される。焦点領域は、第１のモードにおいて、第１の距離にあり、第２のモードにおいて、第１の距離とは異なる第２の距離にある。少なくとも１つの第１の検出器は、第１のレーザの第１のレーザキャビティ内の光波の第１の自己混合干渉信号を検出するように構成される。第１の自己混合干渉信号は、第１のレーザキャビティに再入射する第１の反射レーザ光によって引き起こされる。第１の反射レーザ光は、第１のモードにおいて受けられる。第１の自己混合干渉信号は、第１の物理的パラメータを決定するために使用される。レーザセンサモジュール、特に、少なくとも１つの第１のセンサは、第２の自己混合干渉信号を検出するように構成される。ここで、第２の自己混合干渉信号は、第２の反射レーザ光によって引き起こされる。第２の自己混合干渉信号は、第２のモードにおいて決定される。第２の自己混合干渉信号は、第１の物理的パラメータとは異なる第２の物理的パラメータを決定するために使用される。
【０００９】
第１のレーザは、スペクトルの赤外領域において７５０ｎｍを超える波長、最も好ましくは波長スペクトルの７８０ｎｍと１３００ｎｍとの間の波長を有するレーザ光を放射するように構成されることが好ましい。
【００１０】
第１のレーザは、サイドエミッタ又は垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のような半導体レーザであってもよい。
【００１１】
第２の自己混合干渉信号は、第１のレーザの第１のレーザキャビティ内で決定又は検出され得る。あるいは、第２の自己混合干渉信号が決定され得る第２のレーザキャビティを具備する少なくとも第２のレーザがあってもよい。第１の検出器は、第１のレーザにおいて一体化されてもよい。第１の検出器は、例えば、第１のレーザのレイヤ構造に含まれるフォトダイオードであってもよい。あるいは、第１の検出器は、例えば、少なくとも第１の自己混合干渉信号を決定するための少なくとも第１のレーザキャビティのインピーダンスを決定するように構成され得る外部の検出器であってもよい。第１の検出器は、第１のレーザからレーザ光を受けるフォトダイオードであってもよい。ここで、レーザ光は、第１の自己混合干渉信号についての情報を有する。レーザ光は、例えば、第１のレーザキャビティにおける干渉に起因して変調されてもよい。
【００１２】
第１の物理的パラメータは、ジェスチャ制御のためのオブジェクトの動きに関する。第２の物理的パラメータは、粒子の検出に関する。第１の物理的パラメータは、例えば、レーザセンサモジュールに対するオブジェクトの距離及び／又は速度を有していてもよい。１又は複数の粒子の検出は、例えば、空気などの流体における粒子密度、粒子サイズ、及び、オプションで粒子の速度を有する。粒子の速度は、例えば、風速を決定するために使用され得る。粒子サイズ及び／又は粒子密度の検出は、（汚れた煙、又は、調理、又は、真空掃除などと引き換えである）イベント認識のために使用され得る。粒子カウンタの場合、第１のレーザ光は、小さい粒子に関する自己混合信号を増大させる点に集束されてもよく、測定体積は、小さく、可動ミラー（例えば、ＭＥＭＳミラー）は、スポットを走査するとともに増大された測定体積を得るために使用され得る。第１のレーザ光の疑似コリメートビームが、ジェスチャ制御のために使用され得る。焦点領域の１つは、略無限大（本質的に、平行なビーム）であってもよい。
【００１３】
レーザセンサモジュールは、マニピュレーションユニットを有していてもよい。マニピュレーションユニットは、第１及び第２のモードが可能であるように、第１のレーザ光の特性を変化させるように構成され得る。
【００１４】
レーザセンサモジュールは、コントローラを有していてもよい。コントローラは、第１のレーザ光が第１のモードにおいて第１の焦点領域に集束され、第１のレーザ光が第２のモードにおいて第２の焦点領域に集束されるように、マニピュレーションユニットを制御するための制御信号を供給するように構成され得る。コントローラは、マニピュレーションユニットの一体化された一部であってもよいし、又は、別個のエンティティであってもよい。
【００１５】
レーザセンサモジュールは、少なくとも第２のレーザを更に有する。ここで、第２のレーザは、少なくとも１つの電気駆動部によって供給される信号に応答して第２のレーザ光を放射するように構成され得る。第１のレーザと第１の光学装置との間の第１の光学距離は、第２のレーザと第１の光学装置との間の第２の光学距離と異なっていてもよい。マニピュレーションユニットは、第１のモードにおいて、第１の光学装置により、第１のレーザ光を第１の焦点領域に撮像するように構成され得る。マニピュレーションユニットは、第２のモードにおいて、第１の光学装置により、第２のレーザ光を第１の焦点領域とは異なる第２の焦点領域に撮像するように構成され得る。
【００１６】
マニピュレーションユニットは、能動装置又は受動装置であってもよい。マニピュレーションユニットは、例えば、第１の光学装置に第１のレーザ光及び第２のレーザ光を再方向付けするように構成された１又は複数のミラーを有していてもよい。マニピュレーションユニットは、あるいは、第１のレーザ光及び第２のレーザ光が同時に第１の光学装置に到達できるように、ハーフミラーを有していてもよい。マニピュレーションユニットは、代替的なアプローチでは、偏光ビームスプリッタを有していてもよい。第１及び第２のレーザ光は、偏光されたレーザ光であってもよい。レーザセンサモジュールは、第１及び第２のモードを異なる時間に供給するため、第１及び第２のレーザを交互の順序で出し入れすべく切り替えるように構成され得る制御回路を有していてもよい。
【００１７】
第１の光学装置が、マニピュレーションユニットを有していてもよい。マニピュレーションユニットは、第１の光学装置の第１の焦点距離と、第１の焦点距離とは異なる第１の光学装置の第２の焦点距離と、を少なくとも供給するように構成され得る。コントローラは、第１の光学装置が、第１のモードにおいて第１の焦点距離を供給するとともに、第２のモードにおいて第２の焦点距離を供給するように、マニピュレーションユニットを制御するための制御信号を供給するように構成されてもよい。マニピュレーションユニットは、第１の光学装置と協働して、コントローラにより制御される調整可能な焦点を有するレンズを有していてもよい。調整可能な焦点を有するレンズは、例えば、エレクトロウェッティング又は液晶に基づいていてもよい。あるいは、マニピュレーションユニットは、第１の光学装置と協働して、レンズ構成を有していてもよい。第１のレーザ光を異なる焦点領域に集束させるために、レンズ構成の異なるランス間の距離は、コントローラによって制御されてもよい。マニピュレーションユニット、コントローラ、又は、電気駆動部の機能は、別個のユニットによって、又は、一体型のユニットによって、供給され得る。
【００１８】
マニピュレーションユニットは、第１のレーザと第１の光学装置との間の光学距離を変化させるように構成され得る。マニピュレーションユニットは、特に、第１のレーザと第１の光学装置との間の距離を変化させるように構成され得る。マニピュレーションユニットは、例えば、第１のレーザ及び／又は第１の光学装置を互いにシフトさせるための装置を有していてもよい。
【００１９】
マニピュレーションユニットは、代替的に、又は、追加的に、第２の光学装置を有していてもよい。第２の光学装置は、第１のレーザと第１の光学装置との間の光学距離を変化させるように構成され得る。第２の光学装置は、例えば、１又は複数のミラーを有していてもよい。ここで、当該ミラーの少なくとも１つは、第１のレーザと第１の光学装置との間の第１のレーザ光のパスを変化させるように構成される。
【００２０】
第１の光学装置は、代替的に、又は、追加的に、第１のモード及び第２のモードを可能にするための少なくとも１つの複屈折素子を有していてもよい。第１の光学装置は、１つの光学ユニットであってもよいし、又は、２以上の光学ユニットを有していてもよい。複屈折素子は、ＬｉＮｂＯ３（リチウムナイオベート）を有していてもよい。複屈折素子は、非周期的位相構造又は周期的回折構造を有していてもよい。
【００２１】
非周期的位相構造は、例えば、複屈折材料中に提供され、１つの偏光方向については、２π位相ステップのみが行なわれ、その効果は無視でき、他の偏光方向については、この偏光を有するレーザ光が異なって集束されるように、追加のレンズパワーが加えられる。レーザセンサモジュールは、第１及び第２の偏光を有するレーザ光を放射するように構成され得る。第２の偏光は、第１の偏光とは異なる。第２の偏光は、好ましくは、第１の偏光に対して直交する。
【００２２】
レーザセンサモジュールは、コントローラを更に有していてもよい。第１のレーザは、第１の偏光を有する第１のレーザ光、及び、第１の偏光とは異なる第２の偏光を有する第１のレーザ光を放射するように構成され得る。コントローラは、第１のレーザが、第１のモードにおいて第１の偏光を有する第１のレーザ光と、第２のモードにおいて第２の偏光を有する第１のレーザ光と、を放射するように、第１のレーザを制御するための制御信号を供給するように構成されてもよい。複屈折素子は、第１の偏光を有する第１のレーザ光を第１の焦点領域に集束させるように構成され得る。複屈折素子は、第２の偏光を有する第１のレーザ光を第１の焦点領域とは異なる第２の焦点領域に集束させるように構成されてもよい。
【００２３】
コントローラは、例えば、第１の偏光と第２の偏光とを交互の順序で周期的に切り替えてもよい。コントローラは、代替的なアプローチでは、それぞれ追加的な制御信号の受信により、第１の偏光と第２の偏光とを切り替えてもよい。第１のレーザは、第１及び第２の偏光を供給するために、切り替え可能な偏光装置を有していてもよい。第１のレーザは、例えば、ＶＣＳＥＬであってもよい。ここで、横方向の電圧が、ＶＣＳＥＬのメサに印加され得る。第１のレーザは、代替的に、コントローラによって供給される制御信号により制御され得る切り替え可能な偏光回転子を有していてもよい。切り替え可能な偏光回転子は、例えば、液晶セルなどの電気光学素子であってもよい。
【００２４】
レーザセンサモジュールは、少なくとも第２のレーザを更に有していてもよい。第２のレーザは、第１の光学装置を介して少なくとも１つの電気駆動部によって供給される信号に応答して第２のレーザ光を放射するように構成され得る。第１のレーザ光は、第１の偏光を有していてもよく、第２のレーザ光は、第１の偏光とは異なる第２の偏光を有していてもよい。複屈折素子は、第１のモードにおいて第１の焦点領域に第１のレーザ光を集束させるように構成される。複屈折素子は、第２のモードにおいて第１の焦点領域とは異なる第２の焦点領域に第２のレーザ光を集束させるように構成される。
【００２５】
第１の自己混合干渉信号は、この場合、第２のレーザの第２のレーザキャビティに存在している第２の自己混合干渉信号とは独立している。第１の自己混合干渉信号及び第２の自己混合干渉信号は、このため、同時に、又は、交互の順序で、又は、対応するトリガ信号に依存して、決定されてもよい。
【００２６】
第１の光学装置は、代替的に、又は、追加的に、第１のレーザ光の第１の部分を第１の焦点領域に集束させるとともに、第１のレーザ光の第２の部分を第２の焦点領域に集束させるように構成され得る。第１の光学装置は、例えば、セグメント化されたレンズを有していてもよい。セグメント化されたレンズの第１のセグメントは、第１のレーザ光を第１の距離に集束させてもよい。セグメント化されたレンズの第２のセグメントは、第１のレーザ光を第２の距離に集束させてもよい。
【００２７】
第１のレーザは、第１のモードにおいて第１の放射パターンを有する第１のレーザ光を放射するように構成され得る。第１のレーザは、第２のモードにおいて第２の放射パターンを有する第１のレーザ光を放射するように更に構成され得る。第１のレーザ光は、従って、第１及び第２の放射パターンにより、第１の光学装置の様々な部分を照射するように構成され得る。さらに、第１の光学装置の様々な部分を照射するために、使用され得る適応可能な１又は複数のミラーなどの追加的な光学装置があってもよい。
【００２８】
第１のレーザは、例えば、好ましくは、センタリングされたモード（ガウシアンなど）又はドーナツモードを放射するＶＣＳＥＬであってもよい。ＶＣＳＥＬのレーザキャビティ内の好ましいモードは、電流により変化することが知られている。より低い電流において、センタリングされたモードが、より顕著であり、より高い電流では、ドーナツ型が顕著である。これは、第１及び第２のモードのＶＣＳＥＬに２つの異なる動作点を使用できることを意味する。ＶＣＳＥＬは、例えば、２つの動作モードを分離し、明確な動作モードを安定させるために、複数の酸化物アパーチャ又は表面レリーフを有していてもよい。代替的に、又は、追加的に、ＶＣＳＥＬの放射パターンが（より強い熱レンズのために）より高い電流でより広くなるという事実を使用することができる。従って、電流がより大きい動作点では、セグメント化されたレンズの外側領域の多くが使用され得る。電気駆動部は、異なる電流を供給するように構成され得る。
【００２９】
レーザセンサモジュールは、少なくとも第２のレーザを更に有していてもよい。第２のレーザは、第１の光学装置を介して少なくとも１つの電気駆動部によって供給される信号に応答して第２のレーザ光を放射するように構成され得る。ここで、第１のレーザ光は、第１の波長を有し、第２のレーザ光は、第１の波長とは異なる第２の波長を有する。第１の光学装置は、第１のモードにおいて第１の焦点領域に第１のレーザ光を集束させるように構成され得る。また、第１の光学装置は、第２のモードにおいて第１の焦点領域とは異なる第２の焦点領域に第２のレーザ光を集束させるように構成され得る。
【００３０】
第１の光学装置は、例えば、波長選択非周期構造又は回折構造を有していてもよい。
【００３１】
第１のレーザは、代替的なアプローチでは、異なる波長の光を放射するように構成され得る。第１のレーザは、第１及び第２のモードを可能にするため、対応する制御信号により、第１の波長と第２の波長とを切り替えるように構成され得る。
【００３２】
ヒューマンインタフェース装置は、上述した任意の実施形態に係る少なくとも１つのレーザセンサモジュールを有していてもよい。レーザセンサモジュールの第１のモードは、ヒューマンインタフェース装置によって供給される入力特徴の少なくとも一部を可能にするように構成され得る。
【００３３】
レーザセンサモジュールは、例えば、タッチスクリーン又は他の入力装置において一体化されてもよい。第１のモードは、例えば、タッチスクリーンの少なくとも一部を横切って動く指の検出をサポートするために使用され得る。第１のモードは、代替的に、又は、追加的に、レーザセンサモジュールとユーザの手などとの間の規定の距離内のジェスチャ制御のために使用され得る。レーザセンサモジュールの第２のモードは、例えば、空気汚染、又は、より一般的には空気中の粒子を検出するために使用され得る。
【００３４】
移動通信装置は、少なくとも１つのレーザセンサモジュール、又は、少なくとも１つのレーザセンサモジュールを有する少なくとも１つのヒューマンインタフェース装置を有していてもよい。
【００３５】
他の態様によれば、少なくとも２つの物理的パラメータを検出する方法が提供される。当該方法は、
第１のレーザにより第１のレーザ光を放射するステップと、
前記第１のレーザ光を焦点領域に集束させるステップと、
少なくとも第１のモードと第２のモードとが存在するように、前記レーザセンサモジュールと前記焦点領域との間の距離を制御するステップであって、前記第１のモードにおいて前記焦点領域は第１の距離にあり、前記第２のモードにおいて前記焦点領域は前記第１の距離とは異なる第２の距離にある、前記制御するステップと、
前記第１のレーザの第１のレーザキャビティにおいて第１の反射レーザ光を受けるステップと、
前記第１のレーザの前記第１のレーザキャビティ内の光波の第１の自己混合干渉信号を決定するステップであって、前記第１の自己混合干渉は、前記第１のレーザキャビティに再入射する前記第１の反射レーザ光によって引き起こされ、前記第１の反射レーザ光は、前記第１のモードにおいて前記第１のレーザキャビティで受けられる、前記決定するステップと、
ジェスチャ制御のためのオブジェクトの動きに関するものである前記第１の物理的パラメータを決定するために前記第１の自己混合干渉信号を用いるステップと、
前記第２のモードにおいて第２の反射レーザ光によって引き起こされる第２の自己混合干渉信号を決定するステップと、
前記第１の物理的パラメータとは異なる粒子密度又は粒子サイズの検出に関する第２の物理的パラメータを決定するために、前記第２の自己混合干渉信号を用いるステップと、を有する。
【００３６】
上記方法の各ステップは、必ずしも上述したような順序で実行される必要はない。
【００３７】
他の態様によれば、コンピュータプログラム製品が提供される。当該コンピュータプログラム製品は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のレーザセンサモジュールの少なくとも１つの記憶装置、又は、レーザセンサモジュールを有する装置の少なくとも１つの記憶装置上に記憶され得るコード手段を有する。当該コード手段は、請求項１４記載の方法が、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のレーザセンサモジュールの少なくとも１つの処理装置、又は、レーザセンサモジュールを有する装置の少なくとも１つの処理装置により、実行され得るように構成される。記憶装置又は処理装置は、レーザセンサモジュール（電気駆動部、コントローラなど）、及び／又は、レーザセンサモジュールを有する装置に含まれてもよい。レーザセンサモジュールを有する上記装置の第１の記憶装置及び／又は第１の処理装置は、レーザセンサモジュールに含まれる第２の記憶装置及び／又は第２の処理装置と相互作用してもよい。レーザセンサモジュールを有する上記装置は、ヒューマンインタフェース装置又は移動通信装置であってもよい。
【００３８】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のレーザセンサモジュール及び請求項１４記載の方法は、特に、従属項に規定されるように、同様の、及び／又は、同一の実施形態を有することが理解されるべきである。
【００３９】
また、本発明の好適な実施形態が、従属項と各独立項との任意の組み合わせであってもよいことも理解されるべきである。
【００４０】
他の好適な実施形態が以下に規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明のこれらの態様及び他の態様が、以下に説明される実施形態を参照して、明確且つ明らかになる。
本発明は、一例として、添付の図面を参照して実施形態に基づいて説明される。
【図１】図１は、第１のレーザセンサモジュールの原理図を示している。
【図２】図２は、第２のレーザセンサモジュールの原理図を示している。
【図３】図３は、第３のレーザセンサモジュールの原理図を示している。
【図４】図４は、第４のレーザセンサモジュールの原理図を示している。
【図５】図５は、第５のレーザセンサモジュールの原理図を示している。
【図６】図６は、第６のレーザセンサモジュールの原理図を示している。
【図７】図７は、第７のレーザセンサモジュールの原理図を示している。
【図８】図８は、第８のレーザセンサモジュールの原理図を示している。
【図９】図９は、第９のレーザセンサモジュールの原理図を示している。
【図１０】図１０は、レーザセンサモジュールを有する移動通信装置を示している。
【図１１】図１１は、少なくとも２つの物理的パラメータを検出する方法の原理図を示している。  図を通じて、同様の数字は、同様の物体を表している。図における物体は、必ずしも原寸通りには描かれていない。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の様々な実施形態が、図により説明される。
【００４３】
物体の移動、及び、物体までの距離を検出するために、自己混合干渉が用いられる。自己混合干渉についての背景情報は、参照により組み込まれる、Giuliani, G.、Norgia, M.、Donati, S.、Bosch, T.らの「センサアプリケーションのためのレーザダイオード自己混合技術」（センサアプリケーションのためのレーザダイオード自己混合技術、Journal of Optics A: Pure and Applied Optics、２００２年４月、第２８３項乃至第２９４項）で説明されている。光入力装置内のセンサに対する指先の動きの検出は、国際特許出願公開ＷＯ０２／３７４１０号に詳細に記載されている。国際特許出願公開ＷＯ０２／３７４１０号における距離及び動きの検出に関する開示は、参考として援用される。
【００４４】
自己混合干渉の原理は、国際特許出願公開ＷＯ０２／３７４１０号に提示される例に基づいて議論される。レーザキャビティを持つダイオードレーザは、レーザ又は測定ビームを放出するために供給される。その上流側において、例えば、人間の指などの物体が移動される透明な窓を有する装置が設けられる。例えば、平凸レンズなどのレンズが、ダイオードレーザと窓との間に配置される。このレンズは、透明な窓の上流側において、又は、透明な窓の上流側近傍で、レーザビームを集束させる。物体がこの位置に存在する場合、物体は、測定ビームを散乱させる。測定ビームの放射の一部は、照明ビームの方向に散乱され、この部分は、レーザダイオードの放射面上のレンズによって収束され、このレーザのキャビティに再入射する。ダイオードレーザのキャビティに再入射する放射は、レーザの利得の変化、ひいてはレーザによって放射される放射の強度の変化を誘発し、これはダイオードレーザにおける自己混合効果と呼ばれる現象である。
【００４５】
レーザによって放射される放射線の強度の変化は、この目的のために提供されるフォトダイオードによって検出され、このダイオードは放射変動を電気信号に変換し、この電気信号を処理するための電子回路が設けられる。
【００４６】
測定ビームに対する物体の移動は、物体によって反射された放射をドップラーシフトさせる。これは、この放射の周波数が変化するか、周波数シフトが生じることを意味する。この周波数シフトは、物体が移動する速度に依存し、数ｋＨｚからＭＨｚのオーダである。レーザキャビティに再入射する周波数シフトされた放射は、このキャビティ内で生成される光波又は放射と干渉し、即ち、このキャビティ内で自己混合効果が生じる。光波とキャビティに再入射する放射との間の位相シフト量に依存して、干渉は、発展的又は負である。即ち、レーザ放射の強度は、周期的に、増減する。このようにして生成されたレーザ放射変調の周波数は、キャビティ内の光波の周波数と、キャビティに再入射するドップラーシフト放射の周波数との間の差と正確に等しい。周波数差は、数ｋＨｚから数ＭＨｚ程度であり、検出が容易である。自己混合効果とドップラーシフトとの組み合わせは、レーザキャビティの挙動の変化、特に、その利得又は光増幅の変化を引き起こす。レーザキャビティのインピーダンス又はレーザによって放射される放射の強度は、例えば、測定されてもよく、センサに対する物体の移動量（即ち、移動距離）を評価することができるだけでなく、国際特許出願公開第０２／３７４１０号に詳細に記載されているように、運動の方向も決定することができる。
【００４７】
図１は、第１のレーザセンサモジュール１００の原理図を示している。第１のレーザセンサモジュール１００は、一体型の第１の検出器１２０を具備する第１のレーザ１１０を有する。一体型の第１の検出器１２０は、第１のレーザ１１０のレイヤ構造の一部である一体型のフォトダイオードである。第１のレーザセンサモジュール１００は、電気駆動部１３０、コントローラ１４０、及び、第１の光学装置１５０を有するマニピュレーションユニット１８０を更に有する。コントローラ１４０は、第１のレーザ１１０に接続され、より正確には、第１の検出器１２０及び電気駆動部１３０に接続される。電気駆動部１３０は、第１のレーザ光を放射するため、第１のレーザ１１０に電力を供給する。第１のレーザ１１０は、この場合、一体型フォトダイオードを具備する垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。レーザセンサモジュール１００は、電気駆動部１３０により変調及び供給される電力を供給する電源（図示省略）に接続される。電気駆動部１３０は、一定の駆動電流又は矩形の駆動電流を供給するように構成される。コントローラ１４０は、第１の光学装置１５０の焦点距離を変化させるべく制御信号を供給するためにマニピュレーションユニット１８０に更に接続される。第１の光学装置１５０は、この場合、エレクトロウェッティングレンズである。コントローラ１４０は、第１の自己混合干渉信号又は第２の自己混合干渉信号によって引き起こされる第１の検出器１２０により供給される電気信号を受けるように更に構成される。コントローラ１４０は、電気駆動部１３０及びマニピュレーションユニット１８０から更に情報を受信する。第１のレーザ１１０によって放射される第１のレーザ光は、第１の光学装置１５０によって第１の焦点領域１５５又は第１の焦点領域とは異なる第２の焦点領域１５６に集束される。粒子は、第１の焦点領域１５５の周囲の範囲内で検出され得る。第１のレーザ光が第２の焦点領域１５６に集束される場合、ジェスチャ制御が、可能であり得る。コントローラ１４０は、自動的に、第１及び第２のモードを切り替えることができる。あるいは、コントローラ１４０は、各制御信号の受信に応じて第１及び第２のモードを切り替えるように構成され得る。レーザセンサモジュール１００は、２つのモード間で切り替えるため、かかる制御信号を供給するためのスイッチを有していてもよい。あるいは、コントローラ１４０は、２つのモード間で切り替えるための制御信号を受けるため、外部装置へのインタフェースを有していてもよい。エレクトロウェッティングレンズは、第１のレーザ光のガウシアンビーム強度の直径の1/e2倍が０．８ｍｍと１．２ｍｍとの間にある（波長８５０ｎｍ）ような距離に配置され得る。この配置は、第２のモードにおいて、長い範囲（０ｃｍ乃至５０ｃｍ）に亘って良好な自己混合干渉信号をもたらし得る。第１のモードは、スポットが開口数（ＮＡ）〜例えば、０．１で形成されるように、エレクトロウェッティングレンズの焦点長さを調整することによって作られることができる。第１のレーザセンサモジュール１００は、以下で議論されるように、可動ミラーと組み合わせられてもよい。
【００４８】
図２は、第２のレーザセンサモジュール１００の原理図を示している。第２のレーザセンサモジュールは、第１のレーザ１１０を有する。第１の検出器１２０は、第１のレーザキャビティに印加される電圧、又は、より一般的に、第１の自己混合干渉信号に影響を受ける第１のレーザキャビティのインピーダンスを決定する外部測定回路として配置される。第２のレーザセンサモジュール１００は、電気駆動部１３０を更に有する。電気駆動部１３０は、第１のレーザ光を放射するため、第１のレーザ１１０に電力を供給する。第１のレーザ１１０は、この場合、側面発光型半導体レーザである。レーザセンサモジュール１００は、電気駆動部１３０により変調及び供給される電力を供給する電源（図示省略）に接続される。電気駆動部１３０は、一定の駆動電流を供給するように構成される。コントローラ１４０は、第１の光学装置の焦点距離を変化させるべく制御信号を供給するため、マニピュレーションユニット１８０に更に接続される。第１の光学装置１５０は、この場合、互いにシフトされ得るレンズ構成である。コントローラ１４０は、第１の自己混合干渉信号又は第２の自己混合干渉信号によって引き起こされる第１の検出器１２０により供給される電気信号を受けるように更に構成される。コントローラ１４０は、電気駆動部１３０から情報を更に受信する。マニピュレーションユニット１８０の状態に関する当該情報は、マニピュレーションユニット１８０に供給される制御信号から得られる。第１のレーザ１１０によって放射される第１のレーザ光は、第１の光学装置１５０により第１の焦点領域１５５又は第１の焦点領域とは異なる第２の焦点領域１５６に集束される。第２のレーザセンサモジュール１００は、以下議論されるように、可動ミラーと組み合わせられてもよい。
【００４９】
図３は、第３のレーザセンサモジュール１００の原理図を示している。第３のレーザセンサモジュール１００は、第１のレーザ１１０及びレーザ光を放射する複数の他のレーザを具備するレーザアレイ１９０を有する。第３のレーザセンサモジュール１００は、１つの共通の第１の検出器１２０と、電気駆動部１３０と、コントローラ１４０と、第１の光学装置１５０及び可動ミラー１７０を有するマニピュレーションユニット１８０と、を更に有する。コントローラ１４０は、第１の検出器１２０、電気駆動部１３０、マニピュレーションユニット１８０、及び、可動ミラー１７０に接続される。電気駆動部１３０は、レーザ光を放射するため、レーザアレイのレーザに電力を供給する。電気駆動部１３０は、変調された駆動電流（例えば、矩形駆動電流）を供給してもよい。コントローラ１４０は、レーザアレイ１９０のレーザのレーザキャビティ内で生成される自己混合干渉信号により引き起こされる第１の検出器１２０により供給される電気信号を受信する。検出器１２０は、レーザアレイ１９０のどのレーザが自己混合干渉信号を生成したかを識別するように構成される。検出器１２０は、レーザアレイ１９０のレーザの異なるレーザキャビティにおけるインピーダンスを個別に決定するための回路を有する。コントローラ１４０は、第１の検出器１２０によって測定された自己混合干渉信号を解釈するために、電気駆動部１３０及び可動ミラー１７０から情報を更に受信する。電気駆動部１３０によって供給される情報は、所定の瞬間において供給される電流を有していてもよい。コントローラ１４０は、対応する制御信号によって、可動ミラー１７０の動きを制御するように更に構成される。コントローラ１４０によって供給される制御信号は、ミラーの動きの角速度、振幅などを決定してもよい。第１の光学装置１５０は、コントローラ１４０から対応する制御信号を受信すると、レーザアレイの異なるレーザによって放出されるレーザ光を、第１のモードにおいて第１の焦点領域に集束させるとともに、第２のモードにおいて第２の焦点領域に集束させるように構成される。第１の光学装置１５０は、例えば、マイクロレンズのアレイを有していてもよい。第１の光学装置１５０は、好ましくは、可動ミラー１７０によって反射された後に第１又は第２の焦点領域にレーザ光を集束させるように構成されてもよい。可動ミラーは、第１及び第２のモードにおいて検出容積を増加させる。
【００５０】
図４は、第４のレーザセンサモジュール１００の原理図を示している。第４のレーザセンサモジュール１００は、一体型の第１の検出器１２０を具備する第１のレーザ１１０を有する。一体型の第１の検出器１２０は、第１のレーザのレイヤ構造の一部である一体型フォトダイオードである。第１のレーザセンサモジュール１００は、電気駆動部１３０、コントローラ１４０、マニピュレーションユニット１８０、第１の光学装置１５０、及び、複屈折素子１５２を更に有する。コントローラ１４０は、第１のレーザ１１０及び電気駆動部１３０に接続される。電気駆動部１３０は、第１のレーザ光を放射するために、第１のレーザ１１０に電力を供給する。第１のレーザは、この場合、一体型フォトダイオードを具備する垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。レーザセンサモジュール１００は、電気駆動部１３０により変調及び供給される電力を供給する電源（図示省略）に接続される。電気駆動部１３０は、一定の駆動電流又は三角波の駆動電流を供給するように構成される。コントローラ１４０は、第１のレーザ１１０によって放射される第１のレーザの偏光を変えるための制御信号を供給するために、マニピュレーションユニット１８０に更に接続される。マニピュレーションユニット１８０は、偏光を切り替えるため、第１のレーザ１１０のレーザキャビティに横方向に印加される電圧を供給するように構成される。複屈折素子１５２は、非周期位相構造を具備する複屈折材料を有する。第１のレーザ光は、第１のレーザ光が第１の横方向偏光によって特徴付けられるように横方向電圧が印加される場合、第１の焦点領域１５５に集束される。第１のレーザ光は、マニピュレーションユニット１８０によって横方向の電圧が印加されない場合、第２の焦点領域１５６に集束される。この場合、第１のレーザ光は、第１の横方向偏光と直交する第２の横方向偏光によって特徴付けられる。第４のレーザセンサモジュール１００は、上述した可動ミラーと組み合わせることができる。
【００５１】
図５は、第５のレーザセンサモジュール１００の原理図を示している。第５のレーザセンサモジュール１００は、一体型の第１の検出器１２０を具備する第１のレーザ１１０と、一体型の第２の検出器１２１を具備する第２のレーザ１１１と、を有する。第１のレーザ１１０は、第１の横方向偏光によって特徴付けられる８５０ｎｍの波長を有する第１のレーザ光を放射する。第２のレーザ１１１は、第１の横方向偏光と直交する第２の横方向偏光によって特徴付けられる８５０ｎｍの波長を有する第２のレーザ光を放射する。第５のレーザセンサモジュール１００は、第１のレーザ１１０及び第２のレーザ１１１に駆動電流を供給するように構成された電気駆動部１３０を有する。第５のレーザセンサモジュール１００は、第１のレーザ１１０及び第２のレーザ１１１に接続されたコントローラ１４０を更に有する。第５のレーザセンサモジュール１００は、第１の光学装置１５０と、第１のレーザ光を第１の焦点領域１５５に集束させるとともに第２のレーザ光を第２の焦点領域１５６に集束させるための複屈折素子１５２と、を更に有する。コントローラ１４０は、第１の自己混合干渉信号により引き起こされる第１の検出器１２０によって供給される電気信号と、第２のレーザ１２１の第２のレーザキャビティにおける第２の自己混合干渉信号により引き起こされる第２の検出器１２１によって供給される電気信号と、を受信する。コントローラ１４０は、電気駆動部１３０から情報を更に受信する。第１のレーザ１１０と第２のレーザ１１１とを個別に制御することにより、第５のレーザセンサモジュール１００の第１及び第２のモードの平行使用が可能となる。第１のレーザ１１０及び第２のレーザ１１１及び対応する検出器による平行検出は、検出容積を増加させ得る。第５のレーザセンサモジュール１００は、明らかに、上述のような可動ミラーと組み合わせられてもよい。
【００５２】
図６は、第６のレーザセンサモジュール１００の原理図を示している。第６のレーザセンサモジュール１００は、第５のレーザセンサモジュール１００とよく似ている。本質的な違いは、第１及び第２のレーザ１１０，１１１が平行に配置されるのではなく、第１のレーザが第２のレーザ１１１の光軸とは直交する光軸を持つ点である。第２の光学装置１８５が、この場合、単一の焦点レンズである第１の光学装置１５０に第１及び第２のレーザ光を投射するために供給される。第２の光学装置１８５は、第１のレーザ光が第２のレーザ光とは異なる（直交する）偏光により特徴付けられるような、偏光ビームスプリッタである。第１のレーザ光は、第１の焦点領域１５５に集束される。第２のレーザ光は、第２の焦点領域１５６に集束される。第１及び第２のレーザ１１０，１１１の配置は、第１のレーザ１１０と第１の光学装置１５０との間の第１の光学距離と第２のレーザ１１１と第１の光学装置１５０との間の第２の光学距離とが異なることができるという利点を有し得る。第１の焦点領域１５５と第２の焦点領域１５６との間の距離は、従って、第１及び第２の光学距離により適合され得る。第６のレーザセンサモジュール１００は、上述のような可動ミラーと組み合わせられてもよい。
【００５３】
図７は、第７のレーザセンサモジュール１００の原理図を示している。第７のレーザセンサモジュール１００は、一体型の第１の検出器１２０を具備する第１のレーザ１１０と、一体型の第２の検出器１２１を具備する第２のレーザ１１１と、を有する。第７のレーザセンサモジュール１００は、第１のレーザ１１０及び第２のレーザ１１１に駆動電流を供給するように構成された電気駆動部１３０を有する。第７のレーザセンサモジュール１００は、この場合、第１のレーザ１１０によって放射された第１のレーザ光と第２のレーザ１１１によって放射された第２のレーザ光とを集束させるためのレンズ構成を有する第１の光学装置１５０を更に有する。第１及び第２のレーザ１１０，１１１は、９８０ｎｍの波長において非偏光の第１及び第２のレーザ光を放射する。第１のレーザ１１０と第１の光学装置１５０との間の第１の光学距離は、第２のレーザ１１１と第１の光学装置１５０との間の第２の光学距離とは異なる。第１のレーザ光は、このため、第１の焦点領域１５５に集束され、第２のレーザ光は、第１の焦点領域１５５とは異なる第２の焦点領域１５６に集束される。異なる光学距離により、第７のレーザセンサモジュール１００の第１及び第２のモードにおいて、少なくとも２つの物理的パラメータの検出が可能となる。第７のレーザセンサモジュール１００は、上述のような可動ミラーと組み合わせられてもよい。
【００５４】
図８は、第８のレーザセンサモジュール１００の原理図を示している。第８のレーザセンサモジュール１００は、第１のレーザ１１０と、第２のレーザ１１１と、を有する。第１のレーザ１１０は、８８０ｎｍの波長を有する第１のレーザ光を放射する。第２のレーザ１１１は、１０５０ｎｍの波長を有する第２のレーザ光を放射する。第８のレーザセンサモジュール１００は、第１の光学装置１５０を有する。第８のレーザセンサモジュール１００は、共通の第１の検出器１２０を有する。第１の検出器は、第１又は第２の自己混合干渉信号に応じて、第１及び第２のレーザ１１０，１１１から電気信号を受信する。第１の光学装置１５０は、波長選択的非周期構造を有する。第１のレーザ光は、第１の焦点領域１５５に集束される。第２のレーザ光は、第１の焦点領域１５５とは異なる第２の焦点領域に集束される。第８のレーザセンサモジュール１００は、第１のレーザ１１０及び第２のレーザ１１１に駆動電流を供給するように構成された電気駆動部１３０を更に有する。駆動電流は、第１及び第２のレーザ１１０，１１１に交互に供給される。共通の第１の検出器１２０は、従って、或る時点において、第１のレーザ１１０又は第２のレーザ１１１のいずれかからの１つの測定信号のみを受信する。第８のレーザセンサモジュール１００は、上述のような可動ミラーと組み合わせられてもよい。
【００５５】
図９は、第９のレーザセンサモジュール１００の原理図を示している。第９のレーザセンサモジュール１００は、第１のレーザ１１０と、第２のレーザ１１１と、を有する。第１のレーザ１１０は、８８０ｎｍの波長を有する第１のレーザ光を放射する。第２のレーザ１１１は、８８０ｎｍの波長を有する第２のレーザ光を放射する。第９のレーザセンサモジュール１００は、第１の光学装置１５０を有する。第９のレーザセンサモジュール１００は、共通の第１の検出器１２０を有する。第１の検出器は、第１又は第２の自己混合干渉信号に応じて、第１及び第２のレーザ１１０，１１１から電気信号を受信する。第１の光学装置１５０は、第１のレーザ１１０によって放射された第１のレーザ光のみを第１の焦点領域１５５に集束させるように配置されたレンズを有する。第２のレーザ１１１は、第２のレーザ光が第１の焦点領域１５５とは異なる第２の焦点領域に集束されるように構成される。第９のレーザセンサモジュール１００は、第１のレーザ１１０及び第２のレーザ１１１に駆動電流を供給するように構成された電気駆動部１３０を更に有する。駆動電流は、第１及び第２のレーザ１１０，１１１に対して交互に供給される。共通の第１の検出器１２０は、従って、或る時点において、第１のレーザ１１０又は第２のレーザ１１１のいずれかから１つの測定信号のみを受信する。第９のレーザセンサモジュール１００は、上述のような可動ミラーと組み合わせられてもよい。
【００５６】
図１０は、レーザセンサモジュール１００を有する移動通信装置２５０を示している。移動通信装置２５０は、レーザセンサモジュール１００を有するヒューマンインタフェース装置２００を有し、移動通信装置２５０は、主処理装置２５２と、主記憶装置２５３と、を更に有する。主処理装置２５２は、主記憶装置２５３及びレーザセンサモジュール１００に接続される。主処理装置２５２は、上述のようなコントローラ１４０の機能の少なくとも一部を有する。主処理装置２５２は、第１の物理的パラメータ及び／又は第２の物理的パラメータに関するデータを主記憶装置２５３に格納する。代替的な実施形態では、データがヒューマンインタフェース装置２００により移動通信装置２５０のユーザに提示され得るように、主処理装置２５２及び主記憶装置２５３がレーザセンサモジュール１００により供給されるデータを準備又は適合させるためにのみ用いられることも可能である。レーザセンサモジュール１００は、移動通信装置２５０の電源により給電される。第１の物理的パラメータは、粒子検出（PM2.5などの空気汚染）に関連し、第２の物理的パラメータは、ヒューマンインタフェース装置２００の一部としてのジェスチャ認識に関連する。
【００５７】
図１１は、少なくとも２つの物理的パラメータを検出する方法の原理図を示している。ステップ３１０において、第１のレーザ光が、第１のレーザ１１０により放射される。第１のレーザ光は、ステップ３２０において、焦点領域１５５，１５６に集束される。レーザセンサモジュール１００と焦点領域１５５，１５６との間の距離は、ステップ３３０において、少なくとも第１及び第２のモードが存在するように制御される。ここで、第１のモードでは、焦点領域１５５は、第１の距離にあり、第２のモードでは、焦点領域１５６は、第１の距離とは異なる第２の距離にある。ステップ３４０において、第１の反射レーザ光が、第１のレーザ１１０の第１のレーザキャビティにおいて受けられる。第１のレーザの第１のレーザキャビティ内の光波の第１の自己混合干渉信号が、ステップ３５０において決定される。ここで、第１の自己混合干渉信号は、第１のレーザキャビティに再入射する第１の反射レーザ光により引き起こされる。また、第１の反射レーザ光は、第１のモードにおいて第１のレーザキャビティにおいて受けられる。第１の自己混合干渉信号は、ステップ３６０において、第１の物理的パラメータを決定するために使用される。第２の自己混合干渉信号は、ステップ３７０において、第２のモードにおいて決定される。ここで、第２の自己混合干渉信号は、第２の反射レーザ光によって引き起こされる。第２の自己混合干渉信号は、ステップ３８０において、第１の物理的パラメータとは異なる第２の物理的パラメータを決定するために使用される。
【００５８】
本発明の考えは、レーザビームを異なる位置に集束させることによって自己混合干渉によって少なくとも２つの異なる物理的パラメータを検出又は決定するように適合されたレーザセンサモジュールを提供することである。このようなレーザセンサモジュールは、例えばモバイルデバイスにおける統合されたセンサモジュールとして使用することができる。レーザセンサモジュールは、入力装置として使用することができ、加えて、移動通信装置の環境内の物理的パラメータを検出するためのセンサとして使用することができる。移動通信装置の環境における１つの物理的パラメータは、例えば、大気中の粒子の濃度（大気汚染、スモッグなど）であってもよい。
【００５９】
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に図示され説明されてきたが、そのような図示及び説明は、例示的であって制限的ではないとみなされるべきである。
【００６０】
本開示を読むことで、他の修正例が、当該技術分野における当業者にとって明らかであろう。かかる修正例は、当該技術分野において既知であり、ここで説明された特徴の代わりに、又は、当該特徴に追加して使用され得る、他の特徴を含んでいてもよい。
【００６１】
図面、開示、及び、添付の請求項の研究から、開示の実施形態に対する変形が、当該技術分野における当業者によって、理解及び実施され得る。請求項中、「有する」なる用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形は、要素又はステップが複数であることを除外しない。特定の手段が相互に異なる従属項において言及されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが好適に用いられないということを示すものではない。
【００６２】
請求項中の任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００６３】
１００  レーザセンサモジュール
１１０  第１のレーザ
１１１  第２のレーザ
１２０  検出器
１３０  電気駆動部
１４０  コントローラ
１５０  第１の光学装置
１５２  複屈折素子
１５５  第１の焦点領域
１５６  第２の焦点領域
１６０  第２の光学装置
１７０  第１の可動ミラー
１８０  マニピュレーションユニット
１８５  第２の光学装置
１９０  レーザアレイ
２００  ヒューマンインタフェース装置
２５０  移動通信装置
２５２  主処理装置
２５３  主記憶装置
３１０  レーザ光を放射するステップ
３２０  集束ステップ
３３０  制御ステップ
３４０  第１の反射光を受光するステップ
３５０  第１の自己混合干渉信号を決定するステップ
３６０  第１の自己混合干渉信号を使用するステップ
３７０  第２の自己混合干渉信号を決定するステップ
３８０  第２の自己混合干渉信号を使用するステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【国際調査報告】
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