(57)【要約】  物体を測定するためのモジュールであって、前記モジュールは、一次光線を生成するために構成されており、前記モジュールは、走査ミラー構造体を含み、前記走査ミラー構造体は、前記一次光線によって走査動作が実施されるように、前記一次光線を偏向させるために構成されており、前記モジュールは、前記走査ミラー構造体の所定の偏向位置において前記一次光線と前記物体との相互作用によって二次信号が生成されると、当該二次信号を検出することができるように構成されており、前記モジュールは、前記走査ミラー構造体の前記偏向位置に依存して位置特定信号を生成するために構成されており、前記モジュールは、姿勢を利用して前記物体を測定するためのセンサ信号を生成するセンサ装置を含む、モジュールが提案される。
2017520755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（４）を測定するためのモジュール（２）であって、
前記モジュール（２）は、一次光線（３）を生成するために構成されており、
前記モジュール（２）は、走査ミラー構造体（７，７’）を含み、
前記走査ミラー構造体（７，７’）は、前記一次光線（３）によって走査動作が実施されるように、前記一次光線（３）を偏向させるために構成されており、
前記モジュール（２）は、前記走査ミラー構造体（７，７’）の所定の偏向位置において前記一次光線（３）と前記物体（４）との相互作用によって二次信号（５）が生成されると、当該二次信号（５）を検出することができるように構成されており、
前記モジュール（２）は、前記走査ミラー構造体（７，７’）の前記偏向位置に依存して位置特定信号を生成するために構成されている、
モジュール（２）において、
前記モジュール（２）は、姿勢を利用して前記物体（４）を測定するためのセンサ信号を生成するセンサ装置（１０）を含む、
ことを特徴とするモジュール（２）。
【請求項２】
前記モジュール（２）は、前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データを生成するために構成されており、
前記走査データから、特に前記物体（４）の３次元形状に関する画像情報が導出可能である、
請求項１に記載のモジュール（２）。
【請求項３】
前記センサ装置（１０）は、少なくとも一つのマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを含み、前記少なくとも一つの慣性センサは、特に加速度センサ及び／又は回転速度センサを含み、前記センサ信号には、特に前記モジュール（２）の位置及び／又は方向付けに関する姿勢情報が含まれ、及び／又は、
前記センサ装置（１０）は、少なくとも一つの磁界センサを含み、及び／又は、
前記センサ装置（１０）は、少なくとも一つのビデオセンサ、特にカメラを含む、
請求項１又は２に記載のモジュール（２）。
【請求項４】
前記走査ミラー構造体（７，７’）は、前記走査動作によって前記物体（４）上に線形の投影像（３１）が投影されるように構成されており、
前記投影像（３１）は、特に直線形の形状を有する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項５】
前記走査ミラー構造体（７，７’）は、マイクロエレクトロメカニカル走査ミラー構造体（７，７’）である、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項６】
前記走査ミラー構造体（７，７’）は、第１軸線（７０１）及び／又は第２軸線（７０２）を中心にして旋回可能なミラー手段（７１）を備える走査ミラー要素（７）を含み、前記第２軸線（７０２）は、特に前記第１軸線（７０１）に対して垂直である、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項７】
前記モジュール（２）は、前記位置特定信号を生成するために、当該位置特定信号が、前記一次光線（３）によって前記物体（４）の表面上に生成された投影点（４’）の位置特定に関する位置特定情報と、前記走査ミラー構造体（７，７’）の前記偏向位置との間に対応付け、特に一義的な対応付けを有するように構成されており、
前記モジュール（２）は、特に前記位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための同期化ユニットを含む、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項８】
前記センサ装置（１０）は、前記センサ信号を生成するために、当該センサ信号が、空間内における前記モジュール（２）の姿勢に関する姿勢情報と、前記走査ミラー構造体（７，７’）の前記偏向位置との間に対応付け、特に一義的な対応付けを有するように構成されており、
前記モジュール（２）は、特に前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための同期化ユニットを含む、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモジュール（２）を備える電気機器（１）において、
前記モジュール（２）は、電気機器（１）内に組み込まれており、
前記電気機器（１）は、３Ｄレーザスキャナであり、
特に前記電気機器（１）は、レーザプロジェクタ及び／又は携帯通信端末である、
ことを特徴とする電気機器（１）。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモジュール（２）を動作させる方法において、
第１動作ステップにて、走査ミラー構造体（７，７’）に向けられる一次光線（３）を生成し、
第２動作ステップにて、前記一次光線（３）によって走査動作が実施されるように、当該一次光線（３）を前記走査ミラー構造体（７，７’）によって偏向させ、
第３動作ステップにて、前記走査ミラー構造体（７，７’）の所定の偏向位置において前記一次光線（３）と物体（４）との相互作用によって生成された二次信号（５）を検出し、
第４動作ステップにて、位置特定信号を生成し、センサ装置（１０）によって、姿勢を利用した前記物体（４）の捕捉のためのセンサ信号を生成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データを生成し、当該走査データから、前記物体（４）の３次元形状に関する画像情報が導出可能である、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記走査動作中における前記モジュール（２）の姿勢情報、特に位置及び／又は方向付けを検出し、検出された前記姿勢情報に依存して前記センサ信号を生成する、
請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、前記位置特定信号を生成する、
及び／又は、
前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、前記姿勢信号を生成する、
請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載のモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザスキャナは、一般的に公知である。例えばレーザスキャナは、物体の３次元（３Ｄ）形状を捕捉するために使用することができる。このようなレーザスキャナは、３Ｄスキャナとも呼ばれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の開示
本発明の課題は、３Ｄレーザスキャナのためのモジュール、電気機器、及び、モジュールを動作させる方法を提供することであり、その際には、従来技術に比べて比較的コンパクト且つ低コストのモジュールが提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従来技術に対して、各独立請求項に記載された本発明に係るモジュール、電気機器、及び、本発明に係るモジュールを動作させる方法は、モジュールが、姿勢を利用して物体を測定するためのセンサ信号を供給する又は供給可能であるセンサ装置を含むという利点を有する。好ましくは“姿勢を利用した物体の測定”というのは、物体を捕捉するために、走査プロセス中に、位置特定信号だけではなく姿勢情報も参照されるということを意味している。この姿勢情報には、例えば、モジュールの位置、及び／又は、方向付け、及び／又は、速度、及び／又は、さらなる別の姿勢パラメータに関する情報が含まれる。さらに有利には、物体を捕捉するために、走査動作中にモジュールを物体の周囲で動かすことができ、又は、物体に対して相対的に動かすことができ、それにも拘わらず、位置特定信号とセンサ信号とから、物体の３次元形態又は３次元表面輪郭に関する比較的精確な走査データが生成可能であり又は生成される。
【０００５】
本発明の有利な実施形態及び発展形態は、従属請求項と、図面を参照した説明とから理解することができる。
【０００６】
好ましい一つの発展形態によれば、前記モジュールは、前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データを生成するために構成されており、前記走査データから、特に前記物体の３次元形状に関する画像情報が導出可能である。
【０００７】
こうすることによって有利には、位置特定信号とセンサ信号とを使用して、姿勢を利用した物体の測定が可能となり、これによって、位置特定データとセンサデータとから画像情報を構築することができる。
【０００８】
別の一つの好ましい発展形態によれば、
・前記センサ装置は、少なくとも一つのマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを含み、前記少なくとも一つの慣性センサは、特に加速度センサ及び／又は回転速度センサを含み、前記センサ信号には、特に前記モジュールの位置及び／又は方向付けに関する姿勢情報が含まれ、及び／又は、
・前記センサ装置は、少なくとも一つの磁界センサを含み、及び／又は、
・前記センサ装置は、少なくとも一つのビデオセンサ、特にカメラを含む。
【０００９】
こうすることによって有利には、姿勢を利用した物体の測定を特に精確に実施することが可能となる。マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の使用によって、モジュールの構造が特にコンパクトになり、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことが可能となる。マイクロエレクトロメカニカル慣性センサによって、特に精確な姿勢検出が可能となり、これによって、信号処理による位置特定信号からの画像情報の再構築に比べてコストが低減される。
【００１０】
別の一つの好ましい発展形態によれば、前記走査ミラー構造体は、前記走査動作によって前記物体上に線形の投影像が投影されるように構成されており、前記投影像は、特に直線形の形状を有する。
【００１１】
こうすることによって有利には、特に簡単且つコンパクトに構成されたモジュールを提供することができ、従って、走査線を生成するだけでよいにも拘わらず、比較的高精度での物体の捕捉が可能となる。
【００１２】
別の一つの好ましい発展形態によれば、前記走査ミラー構造体は、マイクロエレクトロメカニカル走査ミラー構造体である。別の一つの好ましい発展形態によれば、前記走査ミラー構造体は、第１軸線及び／又は第２軸線を中心にして旋回可能なミラー手段を備える走査ミラー要素を含み、前記第２軸線は、特に前記第１軸線に対して垂直である。
【００１３】
こうすることによって有利には、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の使用、特にコンパクト且つ低コストのモジュールを提供することができ、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことができる。好ましくは、走査ミラー要素は、厳密に単一の軸線を中心にして旋回可能であり、従って、走査動作中には、特に−この厳密に単一の軸線を中心にして旋回可能な走査ミラー要素による−一次光線の偏向によって、直線形の投影像（走査線とも称される）が生成される。
【００１４】
別の一つの好ましい発展形態によれば、前記モジュールは、前記位置特定信号を生成するために、当該位置特定信号が、前記一次光線によって前記物体の表面上に生成された投影点の位置特定に関する位置特定情報と、前記走査ミラー構造体の前記偏向位置との間に対応付け、特に一義的な対応付けを有するように構成されており、前記モジュールは、特に前記位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための同期化ユニットを含む。別の一つの好ましい発展形態によれば、前記センサ装置は、前記センサ信号を生成するために、当該センサ信号が、空間内における前記モジュールの姿勢に関する姿勢情報と、前記走査ミラー構造体の前記偏向位置との間に対応付け、特に一義的な対応付けを有するように構成されており、前記モジュールは、特に前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための同期化ユニットを含む。
【００１５】
こうすることによって有利には、位置特定信号から、物体表面の輪郭に関する輪郭情報が導出可能となるように、位置特定信号を構成することができる。特に輪郭情報は、（１行ずつ乃至直線形の）走査動作（走査線）中に一次光線から出射又は走査される物体表面部分に沿った、物体表面の高さ輪郭に関する情報を含む。
【００１６】
本発明に係る方法の好ましい一つの発展形態によれば、前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データが生成され、当該走査データから、前記物体の３次元形状に関する画像情報を導出可能である。
【００１７】
こうすることによって有利には、物体を捕捉するために、走査動作中にモジュールを物体の周囲で動かすことができ、それにも拘わらず、物体の３次元形状又は表面輪郭に関して比較的精確な画像が生成される。
【００１８】
本発明に係る方法の好ましい一つの発展形態によれば、前記走査動作中における前記モジュールの姿勢情報、特に位置及び／又は方向付けが検出され、検出された前記姿勢情報に依存して前記センサ信号が生成される。
【００１９】
こうすることによって有利には、姿勢を利用した物体の検出を特に精確に実施することができ、それと共に、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の使用によって、モジュールの構造が特にコンパクトになり、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことができる。特にマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを使用することによって、特に精確な姿勢検出を実施することが可能となり、これによって、捕捉される物体の３次元像を位置特定信号から再構築するためのコストは、信号処理による画像情報の再構築に比べて低減される。
【００２０】
本発明に係る方法の一つの好ましい発展形態によれば、位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、前記位置特定信号が生成され、及び／又は、前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、前記姿勢信号が生成される。
【００２１】
こうすることによって有利には、多数の種々異なる電気機器、特に携帯電気機器の中に組み込むことができるように、又は、多数の種々異なる電気機器、特に携帯電気機器と共に使用することができるようにコンパクトにされたモジュールによって、物体を比較的精確に捕捉することが可能となる。
【００２２】
本発明の実施例を、図面に図示し、以下の記載においてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一つの実施形態によるモジュールを示す図である。
【図２】本発明の一つの実施形態によるモジュールを示す図である。
【図３】本発明の一つの実施形態によるモジュールを示す図である。
【図４】物体の例示的な測定に関する線図である。
【図５】本発明の一つの実施形態によるモジュールの走査ミラー構造体を示す図である。
【図６】本発明の一つの実施形態によるモジュールを示す図である。
【図７】本発明の一つの実施形態によるモジュールを示す図である。
【図８】本発明の一つの実施形態によるモジュールを示す図である。
【図９】本発明の一つの実施形態によるモジュールを示す図である。
【図１０】本発明の一つの実施形態によるモジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
発明を実施するための形態
複数の異なる図面において、同じ部分には常に同じ参照符号が付されており、従って、基本的にそれぞれ一度しか説明又は言及されない。
【００２５】
図１には、本発明の一つの実施形態によるモジュール２の概略図が示されている。モジュール２は、物体４を測定するために構成されており、この測定は、特に物体の空間的な実体的形態又は形状に関して３Ｄ画像情報を生成するために実施される。ここではモジュール２は、一次光線３、特にレーザ光線３を生成するための光源６を含む。モジュール２はさらに、走査ミラー構造体７，７’を含み、この走査ミラー構造体７，７’は、一次光線３によって走査動作が実施されるように、一次光線３を偏向させるために構成されている。好ましくは、一次光線３と物体４との相互作用によって物体４の表面（物体表面）上に生成される投影点４’が、物体表面をほぼ線形に−例えば直線形又は曲線形に−例えば１行ずつ又は面状に−走査するように、走査動作中に一次光線３が偏向される。モジュール２はさらに、投影点４’から出射した二次信号５を検出するための光検出装置９を含む。走査ミラー構造体７，７’の所定の偏向位置において、一次光線３と物体４との相互作用によって二次信号５が生成されると、当該二次信号５がモジュール２によって検出される。モジュール２によってさらに、走査ミラー構造体７，７’の偏向位置に依存して、位置特定に関する−即ち、特に物体表面上の投影点４’の間隔検出及び／又は位置検出に関する−位置特定信号が生成される。
【００２６】
モジュール２はさらに、特に姿勢を利用して物体４を測定するためのセンサ信号を生成するセンサ装置１０を含む。
【００２７】
好ましくは、位置特定信号の位置特定情報は、位置特定−即ち、モジュール２と、物体表面上の投影点４’（物体４の表面上の点状領域という意味での、一次光線３によって生成された投影点４’）との間の位置検出及び／又は間隔検出−に関連している。これに代えて又はこれに加えて、位置検出は、さらなる別の投影点（図示せず）に対して相対的な投影点４’の位置の検出に関連しており、この場合、特に、投影点と別の投影点とは、走査動作中のそれぞれ異なる時点に生成される。
【００２８】
モジュール２は、好ましくは第１部分モジュール２１、第２部分モジュール２２、第３部分モジュール２３、第４部分モジュール２４、第５部分モジュール２５、第６部分モジュール２６、第７部分モジュール２７、第８部分モジュール２８、及び／又は、さらなる部分モジュールを含む。これにより、モジュール式に構成されたモジュール２が提供され、このようなモジュール２は、例えば積木方式に基づいて、多数の種々異なる電気機器１及び／又は用途にフレキシブルに適合させることが可能である。
【００２９】
モジュール２の一つの例示的な実施形態では、第１部分モジュール２１は、一次光線３及び／又は別の一次光線３’を生成するために構成された光モジュール２１であり、及び／又は、第２部分モジュール２２は、一次光線３の走査動作及び／又は別の一次光線３’の別の走査動作を生成するために構成された走査モジュール２２であり、及び／又は、第３部分モジュール２３は、二次信号５及び／又は別の二次信号５’に依存して検出信号を生成するために構成された第１制御及び／又は検出モジュール２３であり、及び／又は、第４部分モジュール２４は、位置特定情報を生成するための評価モジュール２４であり、及び／又は、第５部分モジュール２５は、第２制御及び／又は検出モジュール２５であり、及び／又は、第６部分モジュール２６は、エネルギ供給を制御するための制御モジュール２６であり、及び／又は、第７部分モジュール２７は、センサモジュールであり、及び／又は、第８部分モジュール２８は、電気機器１と通信するために及び／又は電気機器１にデータ伝送するために構成された通信モジュール２８である。
【００３０】
光モジュール２１は、特に一次光線３を生成するために構成されている。光モジュール２１は、例えば光源６を含み、この光源６は、好ましくは発光ダイオード、特に好ましくはレーザダイオード又は垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser - ＶＣＳＥＬ）である。光源６によって生成される一次光線３は、特に可視光線３−即ち、約３８０ナノメータ（ｎｍ）乃至７８０ｎｍの波長の光−、又は、赤外（ＩＲ）光線である。例えば、光源６は、一次光線３の生成と二次信号３の検出との両方のために構成されている（即ち、光源６は、光源と共にモノリシックに集積された光検出要素を含む）。これに代えて又はこれに加えて、モジュール２は、特に二次信号５を検出するための光検出装置９−例えばフォトダイオード−を含む。
【００３１】
走査モジュール２２は、ここではマイクロエレクトロメカニカル走査ミラー要素７を備える走査ミラー構造体７，７’を含む。特にモジュール２は、一次光線３が（１行ずつ）走査動作を実施するように、走査ミラー構造体７によって一次光線３が偏向されるように構成されている。これにより、走査動作によって、物体４の表面上に（直線形又は曲線形の）走査線又は走査図（投影像）が投影される。マイクロエレクトロメカニカル走査ミラー要素７は、（走査ミラー要素７又は別の走査ミラー要素７’の）二つの最大偏向位置の間の範囲内にある複数の偏向位置に設定することが可能である。二つの最大偏向位置のうちの第１最大偏向位置では、一次光線３は、走査ミラー構造体７によって、第１出射方向１０１’に位置特定ゾーン３０（ここでは特に位置特定平面又は出射面）に沿って出射される。二つの最大偏向位置のうちの第２最大偏向位置では、一次光線３は、走査ミラー構造体７によって、第２出射方向１０１’’に位置特定ゾーン３０に沿って出射される。ここでは、第１出射方向１０１’と第２出射方向１０１’’とによって、位置特定ゾーン３０の位置特定境界線１０１’，１０１’’が画定される。
【００３２】
図２には、本発明の一つの実施形態によるモジュール２が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。ここでは、モジュール２は、走査動作によって物体４上に直線形の投影像３１（走査線）が投影されるように構成されている。マイクロエレクトロメカニカル走査ミラー構造体７，７’は、直線形の投影像３１が生成されるように一次光線３を偏向させるために構成されている。ここでは、投影点４’は、例えば図示された直線形の走査線３１に沿って、投影平面２００に沿って（この投影平面２００上には、例えば物体４の表面が位置している）動かされる。特に走査ミラー構造体７，７’には、走査線３１が生成されるように制御信号が印加される。
【００３３】
好ましくは、モジュール２は、走査ミラー要素７の偏向位置及び／又は別の走査ミラー要素７’の別の偏向位置に関する偏向位置検出信号を生成するために、（二次信号の検出に関する）検出信号と、（走査ミラー構造体７，７’の偏向位置に関する）偏向位置信号とに依存して、−特に同期化ユニットによる時間的な相関によって−位置特定信号が生成されるように構成されている。特に位置特定信号には、モジュール２に対する投影点４’の位置及び／又は距離に関する位置特定情報、及び／又は、物体４の物体表面（ここでは投影平面２００として図示されている）上における投影点４’の位置に関する位置座標が含まれる。
【００３４】
モジュール２は、ここではさらに、姿勢を利用して物体４を測定するためのセンサ信号を生成するセンサ装置１０を含む。センサ装置１０は、好ましくは、少なくとも一つのマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを含み、この少なくとも一つの慣性センサは、特に加速度センサ及び／又は回転速度センサを含み、センサ信号には、モジュール２の位置及び／又は方向付けに関する姿勢情報が含まれる。
【００３５】
図３には、本発明の一つの実施形態によるモジュール２が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。モジュール２は、物体４を捕捉又は測定するために、例えば走査動作中に物体４の周囲で動かされ、又は、物体４に対して相対的に動かされる。それにも拘わらず、位置特定信号とセンサ信号とから、物体４の３次元形態又は３次元表面輪郭に関する比較的精確な走査データが生成可能である、又は生成される。ここでは例えばモジュール２は、モジュール２の姿勢に依存して複数の異なる投影像（走査線３１’，３１’’）が物体４上に投影されるように、一次光線３の出射方向に対して垂直な軸線を中心にして所定の角度だけ旋回され、これによりモジュール２の姿勢に依存して、物体輪郭が認識される。
【００３６】
図４には、本発明の一つの実施形態によるモジュール２による物体４の測定例に関する線図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。ここには例えば、測定されている物体４の、位置特定信号から導出可能な高さ輪郭が図示されており（参照符号２０１を参照）、ここには、配置−又は走査ミラー構造体７，７’の偏向位置−に依存した、モジュール２と投影点４’との間の間隔（参照符号３０１を参照）が図示されている。
【００３７】
図５には、本発明の一つの実施形態によるモジュール２の走査ミラー構造体７，７’の走査ミラー要素７が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。走査ミラー構造体７，７’の走査ミラー要素７は、旋回可能なミラー手段７１と、バネ構造部７２と，可動のビーム構造部７３と、別のバネ構造部７４とを含む。バネ構造部７２及び別のバネ構造部７４は、ここでは主として第１軸線７０１に沿って延在している。ここではミラー手段７１は、バネ構造部７２を介してビーム要素７３に間接的に結合されており、ビーム要素７３は、別のバネ構造部７４を介して基板７５に間接的に結合されている。特に、バネ構造部７２及び／又は別のバネ構造部７４は、ねじりバネ及び／又は曲げバネである。ここでは、走査ミラー要素７は、ミラー手段７１が第１軸線７０１及び／又は第２軸線７０２を中心にして旋回可能となるように構成されており、第１軸線７０１は、第２軸線７０２に対してほぼ垂直であり、特に、第１軸線７０１及び／又は第２軸線は、基板７５の主延在平面に対してほぼ平行に延在している。
【００３８】
図６には、本発明の一つの実施形態によるモジュール２の概略図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。ここでは、光モジュール２１によって一次光線３が生成され、この一次光線３は、走査ミラー要素７へと向けられる。一次光線３は、走査ミラー要素７によって、別の走査ミラー要素７’に入射するように偏向される。その後、一次光線３は、別の走査ミラー要素７’によって、出射方向１０１に出射面３０へと出射されるように偏向される。
【００３９】
好ましくは、一次光線３が上述したように走査動作を実施するように、走査ミラー構造体７，７’（即ち、走査ミラー要素７及び／又は別の走査ミラー要素７’）を制御及び／又は調整することが可能であり、この走査動作は、特に１行ずつの（１行の）又はラスタ状の（複数行の）走査動作である。ここでは、好ましくは、投影平面２００上に（直線形又は曲線形の）投影像（走査線又は走査図）が投影される。
【００４０】
ここでは、走査ミラー要素７は、第１軸線７０１を中心にして旋回可能であり、別の走査ミラー要素７’は、第２軸線７０２を中心にして旋回可能であり、但し、特に第１軸線７０１と第２軸線７０２とは、互いに対してほぼ垂直に方向決めされている。第１軸線を中心にした走査ミラー要素７の旋回運動に基づいて、Ｙ方向に沿った、一次光線３のＹ走査動作が生成される。第２軸線７０２を中心にした別の走査ミラー要素７’の旋回運動に基づいて、Ｙ方向に対してほぼ垂直方向であるＸ方向に沿った、一次光線３のＸ走査動作が生成される。
【００４１】
こうすることによって有利には特に、投影平面２００上に画像情報を投影することが可能である。従って、本発明に係るモジュール２は、有利にはレーザプロジェクタとして使用するためにも構成されている。この場合には、光モジュール２１は、特にレーザモジュール２１、例えば赤緑青（ＲＧＢ）モジュール２１である。
【００４２】
図７及び図８には、本発明の複数の異なる実施形態によるモジュール２が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。図７に図示されたモジュール２は、ここでは光モジュール２１と走査モジュール２２とを含む。光モジュール２１は、特に複数の光源６，６’，６’’，６’’’を含む。光モジュール２１は、例えばＲＧＢモジュールであり、この光モジュール２１は、赤色光、緑色光、青色光、及び／又は、赤外光を含む一次光線３を生成するために構成されている。図８に図示された実施形態は、実質的に図１４に図示された実施形態に相当し、ここには付加的に、ヒューマン・マシン・インターフェースを提供するために構成された検出要素９と、特にレンズ要素９’’とが図示されている。
【００４３】
図９には、本発明の一つの実施形態によるモジュール２の斜視図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。ここではモジュール２は、光モジュール２１と走査モジュール２２とを含み、走査モジュール２２は、ここでは走査ミラー構造体７，７’を含む。走査モジュール２２はさらに、特に走査ミラー構造体７，７’を固定するための支持手段３２を含む。走査ミラー構造体７，７’は、ここではマイクロエレクトロメカニカル走査ミラー要素７と、別の走査ミラー要素７’とを含む。別の走査ミラー要素７’も、特にマイクロエレクトロメカニカル走査ミラー要素である。これに代わる形態では、モジュール２は、別の走査ミラー要素７’の代わりに、支持手段３２に不動に結合された広角レンズ８（図示せず）を含み、この広角レンズ８は、凸形又は凹形の曲面のマイクロミラー及び／又はレンズを含む。特にここには、ビーム出口領域３４がさらに図示されており、一次光線３は、このビーム出口領域３４を通って出射ゾーン３０内に出射される。好ましくは、モジュール２は、さらなる別の部分モジュールを固定するための別の支持手段３２’を含む。
【００４４】
図１０には、本発明の一つの実施形態によるモジュール２の斜視図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。走査モジュール２２は、ここでは実質的に、走査モジュール高さ２２’と、主として走査モジュール長さ２２’’とに沿って延在している。走査モジュール高さ２２’は、好ましくは１ミリメータ（ｍｍ）と１５ｍｍとの間、特に好ましくは３ｍｍと９ｍｍとの間、非常に特に好ましくは約５．９ｍｍである。走査モジュール長さ２２’’は、好ましくは５ｍｍと５０ｍｍとの間、特に好ましくは１０ｍｍと３０ｍｍとの間、非常に特に好ましくは約２０ｍｍである。ここではモジュールは、走査ミラー要素７−ＭＥＭＳミラーとも称される−と、別の走査ミラー要素７’とを含む。ここではモジュールは、特に走査モジュール２をモジュール２内に固定するための磁石要素３３，３３’、及び／又は、モジュール２を電気機器１（図示せず）内に固定するための固定手段３５，３５’を含む。
【図１】
2017520755.tif 000003
【図２】
2017520755.tif 000004
【図３】
2017520755.tif 000005
【図４】
2017520755.tif 000006
【図５】
2017520755.tif 000007
【図６】
2017520755.tif 000008
【図７】
2017520755.tif 000009
【図８】
2017520755.tif 000010
【図９】
2017520755.tif 000011
【図１０】
2017520755.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月15日(2016.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（４）を測定するためのモジュール（２）であって、
前記モジュール（２）は、一次光線（３）を生成するために構成されており、
前記モジュール（２）は、走査ミラー構造体（７，７’）を含み、
前記走査ミラー構造体（７，７’）は、前記一次光線（３）によって走査動作が実施されるように、前記一次光線（３）を偏向させるために構成されており、
前記モジュール（２）は、前記走査ミラー構造体（７，７’）の所定の偏向位置において前記一次光線（３）と前記物体（４）との相互作用によって二次信号（５）が生成されると、当該二次信号（５）を検出することができるように構成されており、
前記モジュール（２）は、前記走査ミラー構造体（７，７’）の前記偏向位置に依存して位置特定信号を生成するために構成されている、
モジュール（２）において、
前記モジュール（２）は、姿勢を利用して前記物体（４）を測定するためのセンサ信号を生成するセンサ装置（１０）を含む、
ことを特徴とするモジュール（２）。
【請求項２】
前記モジュール（２）は、前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データを生成するために構成されている、
請求項１に記載のモジュール（２）。
【請求項３】
前記走査データから、前記物体（４）の３次元形状に関する画像情報が導出可能である、
請求項２に記載のモジュール（２）。
【請求項４】
前記センサ装置（１０）は、少なくとも一つのマイクロエレクトロメカニカル慣性センサを含む、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項５】
前記少なくとも一つのマイクロエレクトロメカニカル慣性センサは、加速度センサ及び／又は回転速度センサを含み、前記センサ信号には、前記モジュール（２）の位置及び／又は方向付けに関する姿勢情報が含まれる、
請求項４に記載のモジュール（２）。
【請求項６】
前記センサ装置（１０）は、少なくとも一つの磁界センサを含む、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項７】
前記センサ装置（１０）は、少なくとも一つのビデオセンサを含む、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項８】
前記少なくとも一つのビデオセンサは、カメラである、
請求項７に記載のモジュール（２）。
【請求項９】
前記走査ミラー構造体（７，７’）は、前記走査動作によって前記物体（４）上に線形の投影像（３１）が投影されるように構成されている、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項１０】
前記投影像（３１）は、直線形の形状を有する、
請求項９に記載のモジュール（２）。
【請求項１１】
前記走査ミラー構造体（７，７’）は、マイクロエレクトロメカニカル走査ミラー構造体（７，７’）である、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項１２】
前記走査ミラー構造体（７，７’）は、第１軸線（７０１）及び／又は第２軸線（７０２）を中心にして旋回可能なミラー手段（７１）を備える走査ミラー要素（７）を含む、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項１３】
前記第２軸線（７０２）は、前記第１軸線（７０１）に対して垂直である、
請求項１２に記載のモジュール（２）。
【請求項１４】
前記モジュール（２）は、前記位置特定信号を生成するために、当該位置特定信号が、前記一次光線（３）によって前記物体（４）の表面上に生成された投影点（４’）の位置特定に関する位置特定情報と、前記走査ミラー構造体（７，７’）の前記偏向位置との間に対応付けを有するように構成されている、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項１５】
前記位置特定情報と前記偏向位置との間の前記対応付けは、一義的な対応付けである、
請求項１４に記載のモジュール（２）。
【請求項１６】
前記モジュール（２）は、前記位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための位置特定情報同期化ユニットを含む、
請求項１４又は１５に記載のモジュール（２）。
【請求項１７】
前記センサ装置（１０）は、前記センサ信号を生成するために、当該センサ信号が、空間内における前記モジュール（２）の姿勢に関する姿勢情報と、前記走査ミラー構造体（７，７’）の前記偏向位置との間に対応付けを有するように構成されている、
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のモジュール（２）。
【請求項１８】
前記姿勢情報と前記偏向位置との間の前記対応付けは、一義的な対応付けである、
請求項１７に記載のモジュール（２）。
【請求項１９】
前記モジュール（２）は、前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させるための姿勢情報同期化ユニットを含む、
請求項１７又は１８に記載のモジュール（２）。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のモジュール（２）を備える電気機器（１）において、
前記モジュール（２）は、電気機器（１）内に組み込まれており、
前記電気機器（１）は、３Ｄレーザスキャナである、
ことを特徴とする電気機器（１）。
【請求項２１】
前記電気機器（１）は、レーザプロジェクタ及び／又は携帯通信端末である、
請求項２０に記載の電気機器（１）。
【請求項２２】
請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のモジュール（２）を動作させる方法において、
第１動作ステップにて、走査ミラー構造体（７，７’）に向けられる一次光線（３）を生成し、
第２動作ステップにて、前記一次光線（３）によって走査動作が実施されるように、当該一次光線（３）を前記走査ミラー構造体（７，７’）によって偏向させ、
第３動作ステップにて、前記走査ミラー構造体（７，７’）の所定の偏向位置において前記一次光線（３）と物体（４）との相互作用によって生成された二次信号（５）を検出し、
第４動作ステップにて、前記走査ミラー構造体（７，７’）の前記偏向位置に依存して位置特定信号を生成し、センサ装置（１０）によって、姿勢を利用した前記物体（４）の測定のためのセンサ信号を生成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記位置特定信号と前記センサ信号とに依存して走査データを生成し、当該走査データから、前記物体（４）の３次元形状に関する画像情報が導出可能である、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記走査動作中における前記モジュール（２）の姿勢情報を検出し、検出された前記姿勢情報に依存して前記センサ信号を生成する、
請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記モジュール（２）の前記姿勢情報は、前記モジュール（２）の位置及び／又は方向付けに関する姿勢情報である、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記姿勢情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、姿勢信号を生成する、
請求項２４又は２５に記載の方法。
【請求項２７】
位置特定情報を前記偏向位置と時間的に相関させることによって、前記位置特定信号を生成する、
請求項２２乃至２６のいずれか一項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
こうすることによって有利には、姿勢を利用した物体の測定を特に精確に実施することが可能となる。マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の使用によって、モジュールの構造が特にコンパクトになり、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことが可能となる。マイクロエレクトロメカニカル慣性センサによって、特に精確な姿勢検出が可能となり、これによって、捕捉される物体の３次元像の位置特定信号からの再構築のためのコストは、信号処理による画像情報の再構築に比べてコストが低減される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
こうすることによって有利には、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の使用によって、特にコンパクト且つ低コストのモジュールを提供することができ、これによってモジュールを、多数の種々異なる電気機器−特に携帯電気機器−の中に組み込むことができる。好ましくは、走査ミラー要素は、厳密に単一の軸線を中心にして旋回可能であり、従って、走査動作中には、特に−この厳密に単一の軸線を中心にして旋回可能な走査ミラー要素による−一次光線の偏向によって、直線形の投影像（走査線とも称される）が生成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
光モジュール２１は、特に一次光線３を生成するために構成されている。光モジュール２１は、例えば光源６を含み、この光源６は、好ましくは発光ダイオード、特に好ましくはレーザダイオード又は垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser - ＶＣＳＥＬ）である。光源６によって生成される一次光線３は、特に可視光線３−即ち、約３８０ナノメータ（ｎｍ）乃至７８０ｎｍの波長の光−、又は、赤外（ＩＲ）光線である。例えば、光源６は、一次光線３の生成と二次信号５の検出との両方のために構成されている（即ち、光源６は、光源と共にモノリシックに集積された光検出要素を含む）。これに代えて又はこれに加えて、モジュール２は、特に二次信号５を検出するための光検出装置９−例えばフォトダイオード−を含む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
こうすることによって有利には特に、投影平面２００上に画像情報を投影することが可能である。従って、本発明に係るモジュール２は、有利にはレーザプロジェクタとして使用するためにも構成されている。この場合には、光モジュール２１は、特にレーザモジュール２１、例えば赤緑青（ＲＧＢ）モジュール２１である。また、本発明に係るモジュール２は、有利には携帯通信端末として使用するためにも構成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図７及び図８には、本発明の複数の異なる実施形態によるモジュール２が図示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。図７に図示されたモジュール２は、ここでは光モジュール２１と走査モジュール２２とを含む。光モジュール２１は、特に複数の光源６，６’，６’’，６’’’を含む。光モジュール２１は、例えばＲＧＢモジュールであり、この光モジュール２１は、赤色光、緑色光、青色光、及び／又は、赤外光を含む一次光線３を生成するために構成されている。図８に図示された実施形態は、実質的に図７に図示された実施形態に相当し、ここには付加的に、ヒューマン・マシン・インターフェースを提供するために構成された検出要素９と、特にレンズ要素９’’とが図示されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図１０には、本発明の一つの実施形態によるモジュール２の斜視図が示されており、ここに図示された実施形態は、特に、本発明に係る他の実施形態と実質的に同一である。走査モジュール２２は、ここでは実質的に、走査モジュール高さ２２’と、主として走査モジュール長さ２２’’とに沿って延在している。走査モジュール高さ２２’は、好ましくは１ミリメータ（ｍｍ）と１５ｍｍとの間、特に好ましくは３ｍｍと９ｍｍとの間、非常に特に好ましくは約５．９ｍｍである。走査モジュール長さ２２’’は、好ましくは５ｍｍと５０ｍｍとの間、特に好ましくは１０ｍｍと３０ｍｍとの間、非常に特に好ましくは約２０ｍｍである。ここではモジュールは、走査ミラー要素７−ＭＥＭＳミラーとも称される−と、別の走査ミラー要素７’とを含む。ここではモジュールは、特に走査モジュール２２をモジュール２内に固定するための磁石要素３３，３３’、及び／又は、モジュール２を電気機器１（図示せず）内に固定するための固定手段３５，３５’を含む。
【国際調査報告】
2017520755.tif 000013
2017520755.tif 000014
2017520755.tif 000015
2017520755.tif 000016
2017520755.tif 000017
2017520755.tif 000018