[发明专利]扫描装置和扫描方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种扫描装置和一种相应的扫描方法。

背景技术

微反射镜是可用于光的调制的微电机系统(MEMS)。微反射镜存在多种应用，例如用于投影显示、3D相机、材料的激光标记和加工、物体识别、物体测量和速度测量或者用于荧光显微术中。

为了测量距离，可以例如将激光器与准直透镜和微反射镜结合使用。在这里，准直透镜具有固定的焦距。然而，在距离测量中通常只有在由激光器发出的光信号的光束半径小于特定值时才能进行测量。因此，在准直透镜和微反射镜固定布置的情况下，限定了装置的测量范围。

由US 8 947 784 B2已知一种具有可调焦距的透镜，其中该透镜具有多个室，所述室具有不同光学性质的液体。

发明内容

本发明公开一种具有权利要求1的特征的扫描装置以及具有权利要求6的特征的扫描方法。

相应地提出一种扫描装置，它具有：用于发出光束的激光器；具有可调焦距的、用于聚焦激光器发出的光束的准直透镜；以及用于调制激光器发出的光束的微反射镜；其中通过调节准直透镜的焦距可调节由激光器发出的光束的光束半径最小处到激光器的光束距离。

根据另一方面，提出一种扫描方法，它具有如下步骤：根据由物体反射的光束，识别物体是否处于可检测的与激光器的距离范围内，在该范围内由激光器发出的光束的光束半径小于预定值；在识别到物体的情况下，通过调节布置在激光器后方的准直透镜的焦距，调节由激光器发出的光束的光束半径最小处与激光器的光束距离。

优选的改进是各个从属权利要求的主题。

发明优点

本发明完成一种成本低廉的扫描装置，它可以紧凑地形成，其中可获得大的且可适配的测量距离。此外，通过调节准直透镜的焦距可以校正通过准直透镜的生产过程产生的透镜误差。由于根据本发明的扫描装置的测量距离可调节，该扫描装置具有通用性并且不限于特定的应用。另一个优点在于通过调节准直透镜的焦距可调节测量距离。尤其是通过用单一扫描装置适配测量距离也可以测量距离在大范围内变化的物体或面。在这里，尤其可以在与扫描装置的大的距离范围内精确进行物体的距离测定、速度测定或者角位移测定。

通过根据本发明的方法，可以将扫描装置聚焦于待测量的物体上。

根据本发明装置的另一种实施方式，激光器是VCSEL。VCSEL在扫描装置中的应用特别适合于距离测量，并且因此可以例如用于2D鼠标。

根据本发明装置的另一种实施方式，准直透镜包括液晶透镜、光流体透镜、聚合物透镜或者机械可调的透镜。在这些透镜的情况下，通过不同的物理原理可以调节透镜的曲率并因此调节透镜的焦距。

根据本发明装置的另一种实施方式，该装置具有用于放大由激光器扫描的区域的扫描宽度的放大透镜。由此可以额外放大扫描角度并因此也放大可扫描区域的大小。因此还可以放大可扫描区域的宽度。

根据本发明装置的另一种实施方式，放大透镜具有可调节的焦距；并且由激光器扫描的区域的扫描宽度的放大通过调节放大透镜的焦距可调节。由此既可调节放大透镜的放大也可调节准直透镜的焦距，从而可测量更大的距离范围。尤其还可精确测量扫描装置前方的小的距离。

根据扫描方法的另一种实施方式，调节由激光器发出的光束的光束半径最小处与激光器的光束距离，使得由物体反射的光束的信噪比最小化。由此可以精确地并且以尽可能小的误差测量物体。

根据扫描方法的另一种实施方式，将由激光器发出的光束的光束半径最小处与激光器的光束距离调节成物体到激光器的物体距离。由此使激光器在物体位置处的分辨率达到最大。

根据扫描方法的另一种实施方式，在识别物体是否处于可检测的与激光器的距离范围内之前，检验是否可以通过将准直透镜的焦距调节为特定的固定焦距或者说调节到某一焦距上而使得针对预定的距离范围由激光器发出的光束的光束半径小于一个预定值；并在答案是肯定的情况下将准直透镜的焦距调节为该固定焦距并激活微反射镜，或者在答案是否定的情况下连续改变准直透镜的焦距值并激活微反射镜；并且用激活的微反射镜并通过调节准直透镜的焦距扫描该预定的距离范围；并且在识别物体是否处于可检测的与激光器的距离范围内之后跟踪该物体；并且在不再识别到该物体的情况下重复该扫描方法。由此可以自动跟踪物体并聚焦于该物体上。

根据扫描方法的另一种实施方式，测量物体的距离、速度或者角位移。尤其是可以在大的测量范围内进行测量。

附图说明

图1示出一种示例性扫描装置的侧视图；