Neuartiger optischer Distanzsensor
Vibrationen fest im Blick
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Hintergrund
So funktioniert das SMLD-Messverfahren
SMLD steht für „Self-Mixing Laser Diode“, also eine selbstmischende Laserdiode. Bei diesem Verfahren wird auf Basis einer Laserdiode ein Interferometer realisiert, das die Geschwindigkeit und den Abstand eines Zielpunkts relativ zur Laserdiode misst. Die Technik basiert auf einer Interferenz des vom Ziel reflektierten Lichts mit dem Licht innerhalb der Laser-Cavity.
Dieses Verfahren kommt ohne komplexe Optik aus und benötigt lediglich eine einfache Fokuslinse. Zudem ist der Formfaktor des Sensors sehr klein und wird nur durch die Größe der Laserdiode, des Steuer-ASIC und der Linse bestimmt.
Bild 1 zeigt das Funktionsprinzip einer selbstmischenden Laserdiode. Oben die Ausgangssituation: Die Cavity der Laserdiode erzeugt Licht einer stabilen Wellenlänge (λ), das zwischen den beiden Spiegeln reflektiert wird und konstant hin- und herläuft. Ein kleiner Teil des Lichts verlässt den Frontspiegel in Gestalt des Laserstrahls in Richtung Ziel. Trifft dieser Laserstrahl auf das Ziel (unten), wird das Licht in alle Richtungen gestreut – und ein kleiner Teil dieses gestreuten Lichts reflektiert zurück in die Laser-Cavity. Dort interferiert das reflektierte Licht mit dem von der Laserdiode erzeugten Licht, wodurch sich dessen Wellenlänge minimal ändert (λ+∆). Diese Wellenlängenänderung führt wiederum zu einer minimalen Änderung in der Leistungsaufnahme des Lasers.
Ein dediziertes ASIC bildet den zentralen Baustein im Sensorkonzept von VocalZoom (Vertrieb AMS Technologies). Dieses ASIC misst die Leistungsaufnahme der selbstmischenden Laserdiode mit hoher Genauigkeit, extrahiert mithilfe von ausgefeilter Signalverarbeitung die Nutzsignale Geschwindigkeit und Abstand und gibt diese über eine schnelle HDMI-Schnittstelle aus (Bild 2).
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