DE102018102962A1

DE102018102962A1 - Ausrichten eines resonanten Scansystems

Info

Publication number: DE102018102962A1
Application number: DE102018102962.4A
Authority: DE
Inventors: Mathias Müller
Original assignee: Blickfeld GmbH
Current assignee: Blickfeld GmbH
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-14
Also published as: WO2019154466A1

Abstract

Ein Scansystem für resonantes Scannen ist ausgebildet, durch Umlenken von Licht an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel einen Scanbereich in einer Umgebung des Scansystems abzutasten. Dabei umfasst das resonante Scansystem mindestens einen Aktuator, mindestens einen Spiegel, wobei jeder Spiegel des mindestens einen Spiegels ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators des mindestens einen Aktuators in eine resonante Schwingung versetzt zu werden, und eine Steuerung, welche ausgebildet ist, um eine oder mehrere AC-Spannungen an den mindestens einen Aktuator abzugeben. Zusätzlich ist die Steuerung ausgebildet, und um eine oder mehrere Gleichspannungen an den mindestens einen Aktuator abzugeben, welche den Scanbereich gegenüber der Umgebung des Scansystems ausrichten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung im Allgemeinen betrifft Messtechniken mittels Aussenden von Licht, beispielsweise LIDAR Messtechniken, und insbesondere ein Ausrichten eines Scanbereichs eines Scansystems für resonantes Scannen.
HINTERGRUND
Eine dreidimensionale Erfassung von Objekten ist in verschiedenen Technologiefeldern erstrebenswert, wie beispielsweise im Zusammenhang mit Anwendungen des autonomen Fahrens. Dabei kann es erstrebenswert sein, Objekte im Umfeld von Fahrzeugen zu erkennen und insbesondere einen Abstand, eine Geschwindigkeit und einer Richtung bezüglich der Objekte zu ermitteln.
Bekannte Techniken zur Abstandsmessung von Objekten umfassen die sogenannte LIDAR-Technologie (engl. light detection and ranging; manchmal auch LADAR). Dabei wird z.B. gepulstes Laserlicht, oder auch Licht einer herkömmlichen nicht-kohärenten Lichtquelle, von einem Emitter ausgesendet. In Folge reflektieren Objekte im Umfeld des Scansystems das Laserlicht, wodurch diese Reflexionen anschließend gemessen werden können. Durch Bestimmung der Laufzeit des Laserlichts können 3-dimensionale Eigenschaften zu den Objekten bestimmt werden.
Beispielsweise kann bei Flash-LIDAR Techniken eine Ansammlung einzelner LEDs oder Laserdioden verwendet werden, um Licht moduliert in bestimmte Raumrichtungen auszusenden. Die Demodulation des zurückkehrenden Lichts wird mit einer externen elektro-optischen Vorrichtung geregelt. Dies kann durch gesteuerte Mikrokanalplatten oder durch speziell designte CMOS-Chips geschehen. Im Gegensatz zu Laserscannern, wird hier in einer single-shot Messung ein lateral aufgelöstes 3D-Bild erzeugt. Der Nachteil der Flash-LIDAR Systeme im Vergleich zu anderen Scansystemen ist, dass Flash-LIDAR System nur über eine sehr begrenzte räumliche Auflösung und Reichweite verfügen, was mit der Ausbreitung der Impulsenergie über ein größeres Sichtfeld zusammenhängt.
Um die Objekte im Umfeld des Scansystems ortsaufgelöst zu erkennen, kann es besonders vorteilhaft sein, die Umgebung mittels örtlich oder zeitlich kohärenten Laserlichts zu scannen. Je nach Abstrahlwinkel des Laserlichts können dadurch unterschiedliche Objekte im Umfeld erkannt werden. Dabei bezeichnet das sogenannte Laserscanning ein zeilen- oder rasterartiges Überstreichen von Oberflächen oder Körpern mit einem Laserstrahl mittels mindestens eines Scannerspiegels, um diese zu vermessen oder um ein Bild zu erzeugen. Systeme, die einen Laserstrahl entsprechend ablenken, heißen Laserscanner. Eine beispielhafte Implementierung von Laserscannern verwendet Scannerspiegel. Derartige Scannerspiegel können beispielsweise resonant oder quasistatisch betrieben werden.
Herkömmliche Verfahren, die ein kontrolliertes Ablenken eines Laserstrahls mittels eines Scannerspiegels ermöglichen, umfassen beispielsweise akustooptische oder elektrooptische Deflektoren. Diese Scanmethoden erreichen derzeit die höchsten Ablenkgeschwindigkeiten, sind aber auch deutlich teurer als Spiegel- oder Prismenscanner, und ermöglichen nur sehr kleine Scanwinkelbereiche.
Weiter kann ein Laserstrahl auch durch ein mechanisches Scansystem, beispielsweise mittels rotierender Spiegel oder Prismen, abgelenkt werden. Dabei kann ein Spiegel, insbesondere ein Polygonspiegel, mittels eines Gelenks oder eines mechanischen Lagers derart drehbar gelagert sein, dass er rotiert werden kann und dadurch einen auf ihn gerichteten Laserstrahl ablenkt. Herkömmliche mechanische Scansysteme mit rotierendem Polygonspiegel haben typischerweise nur einen Scanwinkel zwischen etwa 30° und 60°. Weiter treten in derartigen mechanischen Lagern Reibungskräfte zwischen dem rotierenden Spiegel und einer Halterung auf, welche zu Verschleiß und damit verbundenen Wartungskosten, einer größeren Baugröße, sowie einer geringerer Effizienz des mechanischen Scansystems führen.
Weiterhin sind reibungsfreie Scansysteme bekannt, beispielsweise mikroelektromechanische (MEMS) oder und mikrooptoelektromechanische Systeme (MOEMS), bei welchen beispielsweise ein in einem Siliziumchip integral ausgebildeter Spiegel durch Aktuatoren bewegt wird. Dabei kommen herkömmlicherweise elektrostatische oder elektromagnetische Antriebe als Aktuatoren zum Einsatz. Elektromagnetische Antriebe weisen große Stellkräfte auf, jedoch sind die erforderlichen hohen magnetischen Feldstärken nur unter Verwendung externer Dauermagnete erzielbar, so dass die Miniaturisierbarkeit des Scansystems eingeschränkt ist. Bei elektrostatischen MEMS Scansystemen lässt sich jedoch die zwischen den Antriebsstrukturen resultierende Kraftwirkung nicht umpolen. Für die Realisierung von quasistatischen Bauteilen mit positiver und negativer Wirkrichtung sind daher zwei entgegengesetzt wirkende Antriebe notwendig. Bei der Steuerung bzw. Regelung elektrostatisch-quasistatischer Antriebe wirkt jedoch prinzipbedingt der oft in Teilen des Auslenkungsbereichs stark nichtlineare Antriebscharakter hinderlich. Daher setzen viele elektrostatische Mikroscanner heute auf einen resonanten Betriebsmodus bei dem eine mechanische Eigenmode des integralen MEMS Spiegels (beispielsweise eine Torsionsmode) angeregt wird, und dadurch ein Scanbereich in der Umgebung des Scansystems abgetastet wird. Dabei ist der Scanbereich aber wenig flexibel und typischerweise fest vorgegeben.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Deshalb besteht ein Bedarf nach verbesserten Techniken für LIDAR-Messungen. Insbesondere besteht ein Bedarf nach solchen Techniken, die zumindest einige der oben genannten Nachteile lindern oder beheben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Scansystem für resonantes Scannen bereitgestellt, welches ausgebildet ist, durch Umlenken von Licht an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel einen Scanbereich in einer Umgebung des Scansystems abzutasten. Das resonante Scansystem umfasst mindestens einen Aktuator, mindestens einen Spiegel, wobei jeder Spiegel des mindestens einen Spiegels ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators des mindestens einen Aktuators in eine resonante Schwingung versetzt zu werden, und eine Steuerung, welche ausgebildet ist, um eine oder mehrere AC-Spannungen an den mindestens einen Aktuator abzugeben, sowie um zusätzlich eine oder mehrere Gleichspannungen an den mindestens einen Aktuator abzugeben, welche den Scanbereich gegenüber der Umgebung des Scansystems ausrichten.
Mittels der mindestens einen Gleichspannung, welche an den mindestens einen Aktuator angelegt ist, kann die Ausrichtung des Scanbereichs, dessen Winkel durch die AC-Spannungen definiert ist, in der Umgebung des resonanten Scansystem neu ausgerichtet werden. Insbesondere kann die Position und/oder die Orientierung des Scanbereichs bezüglich des Scansystems oder der Umgebung des resonanten Scansystems ausgerichtet werden. Insbesondere kann dadurch auf Umgebungsbedingungen des Scansystems variabel eingegangen werden; weiter können Fertigungstoleranzen oder Montagetoleranzen des resonanten Scansystems ausgeglichen werden. Eine Translation und/oder eine Rotation des Scanbereichs ist möglich.
Das Scansystem könnte z.B. eine elastische Halterung aufweisen. An dieser kann der Spiegel angebracht sein. Durch elastische und resonante Verformung der elastischen Halterung kann das resonante Schwingen des Spiegels erreicht werden.
Die Steuerung kann ausgebildet sein, um den Scanbereich mittels der einen oder mehreren Gleichspannungen durch Translation um einen vorbestimmten Winkel gegenüber der Umgebung des Scansystems auszurichten. Dies entspricht einer translatorischen Bewegung des Scanbereichs, d.h. der gesamte Scanbereich, oder in anderen Worte alle Messpunkte des Scanbereichs werden um den gleichen Winkel, oder den gleichen Abstand gegenüber den vorherigen Messpunkten verschoben. Die Steuerung kann ausgebildet sein, um den Scanbereich mittels der einen oder mehreren Gleichspannungen durch eine Rotation des Scanbereichs um einen vorbestimmten Winkel auszurichten. Dies entspricht einer Drehung des Scanbereichs gegenüber der Umgebung des Scanbereichs, wobei zumindest ein Punkt des Scanbereichs auf der Drehachse der Rotation liegt. Dadurch können Änderungen in der Umgebung des Scansystems, wie beispielsweise eine Änderung der Steigung einer Straße, oder ein geändertes Zentrum von Interesse, wie sie etwa beim Durchfahren einer Kurve mit einem Auto auftreten können, berücksichtigt werden.
Im Allgemeinen können unterschiedliche Aktuatoren verwendet werden. Beispielsweise könnte ein magnetischer Aktuator verwendet werden. Dazu kann am Spiegel oder nahe beim Spiegel an einer elastischen Halterung des Spiegels ein magnetisches Material vorgesehen sein, welches im Magnetfeld einer magnetischen Spule angeordnet ist. Durch Schalten des Magnetfelds mit einer AC-Komponente kann die Krafteinwirkung resonant bewirkt werden. Die Gleichspannung(en) können eine Verbiegung der elastischen Halterung bewirken; dadurch kann eine Translation und/oder Rotation des Scanbereichs bewirkt werden. Eine anderen Art von Aktuatoren kann z.B. Piezoaktuatoren, insbesondere Biegepiezoaktuatoren, verwenden. Diese können z.B. an einem dem Spiegel gegenüberliegenden Ende der elastischen Halterung angebracht sein. Durch eine DC-Komponente kann die elastische Halterung verschoben und/oder verdreht werden; dadurch kann eine Translation und/oder Rotation des Scanbereichs bewirkt werden.
Die Steuerung kann eingerichtet sein, um die eine oder mehreren Gleichspannungen unter Verwendung eines Steuerwerts zu wählen, der beim Booten der Steuerung aus einem nichtflüchtigen Speicher des Scansystems geladen wird. Durch die Verwendung eines vordefinierten Steuerwerts kann eine Kalibrierung, welche zu einem früheren Zeitpunkt, beispielsweise bei der Montage des resonanten Scansystems, oder in der Fertigung - etwa der Backend-Fertigung -, durchgeführt wurde, beim Betrieb des resonanten Scansystems berücksichtigt werden. Dadurch können herstellungsbedingte Toleranzen kompensiert werden. Eine solcher Steuerwert kann also verschieden von einer Regelschleife sein, die während des Betriebs anhand von Messungen die Ausrichtung anpasst. Im Allgemeinen wäre es möglich, den kalibrierten Steuerwert zu kombinieren mit einer Regelschleife.
Die Steuerung kann weiter eingerichtet sein, um die eine oder die mehreren AC-Spannungen unter Verwendung der einen oder mehreren Gleichspannungen zu bestimmen, beispielsweise eine positive und/oder negative Amplitude der einen oder mehreren AC-Spannungen, oder einen bestimmten Phasenunterschied. Durch die Bestimmung der AC-Spannung in Abhängigkeit von der einen oder der mehreren Gleichspannungen kann ein eingeschränkter oder veränderter Bewegungsbereich der Schwingung des Spiegels berücksichtigt werden, wie er sich durch eine Translations- oder Rotationsausrichtung des Scanbereichs ergeben kann. Z.B. kann ein eingeschränkter Bewegungsspielraum der elastischen Halterung berücksichtigt werden. Weiter kann die eine oder die mehreren AC-Spannungen unter Verwenden des translatorischen Ausrichtungswerts d, oder des rotatorischen Ausrichtungswerts α bestimmt werden. Damit können mechanische Limitierungen, sowie Materialbelastungsgrenzen des resonanten Scansystems im Betrieb des Scansystems berücksichtigt werden, so dass die Lebensdauer und die Genauigkeit des resonanten Scansystems verbessert werden.
Die Steuerung kann eingerichtet sein, um die eine oder mehreren Gleichspannungen unter Verwendung eines Fahrzustands eines Fahrzeugs, in welchem das Scansystem montiert ist, zu bestimmen. Der Fahrzustand kann aus folgender Gruppe ausgewählt sein: eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs; eine Steigung einer Straße in der Umgebung des Fahrzeugs; ein dynamischen Mittelpunkts des Interesses in der Umgebung; ein Straßentyp; Innerortsverkehr oder Außerortsverkehr. Dadurch, dass die eine oder die mehreren Gleichspannungen auf einem Fahrzeugzustand eines Fahrzeugs basiert ist bzw. sind, kann der Scanbereich selektiv oder variabel auf veränderte Fahrzeugbedingungen eingestellt werden. Z.B. könnte bei einer vorausliegenden Steigung der Scanbereich entsprechend angepasst werden, durch Translation nach oben gegenüber dem Horizont. Entsprechend könnte in Abhängigkeit von einem Gierwinkel einne Translation des Scanbereichs in der Horizontalen erfolgen. In Abhängigkeit von einem Rollwinkel kann eine Rotation des Scanbereichs erfolgen. Solche Werte, also z.B. Gierwinkel, Nickwinkel, Rollwinkel, werden z.B. herkömmlicherweise bereits von Beschelunigungssensoren im Fahrzeug erfasst und können für die Anpassung des Messbereichs berücksichtigt werden.
Im Allgemeinen wäre es möglich, dass die Ausrichtung des Scanbereichs - z.B. bestimmt in Abhängigkeit von dem im nichtflüchtigen Speicher hinterlegten Steuerwert und/oder vom Fahrtzustand - als Stellgröße an eine dynamische Regelschleife übergeben wird. Die dynamische Regelschleife - z.B. als Tracking-Steuerung implementiert - kann dann den Aktuator entsprechend ansteuern, mit der Gleichspannung und AC-Spannung.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Scansystems für resonantes Scannen bereitgestellt, welches ausgebildet ist, durch Umlenken von Licht an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel einen Scanbereich in einer Umgebung des Scansystems abzutasten, wobei jeder Spiegel des mindestens einen Spiegels ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators in eine resonante Schwingung versetzt zu werden. In einem ersten Schritt wird eine oder mehrere AC-Spannungen an den mindestens einen Aktuator abgegeben. In einem weiteren Schritt wird eine oder mehrere Gleichspannungen an den mindestens einen Aktuator abgegeben, welche den Scanbereich gegenüber der Umgebung ausrichten.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Scansystems für resonantes Scannen bereitgestellt, welches ausgebildet ist, durch Umlenken von Licht an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel einen Scanbereich in einer Umgebung des Scansystems abzutasten, wobei jeder Spiegel des mindestens einen Spiegels ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators in eine resonante Schwingung versetzt zu werden. In einem ersten Schritt wird eine Ausrichtung des Scanbereichs relativ zur Umgebung des Scansystems bestimmt, beispielsweise eine Position und/oder eine Orientierung. In einem weiteren Schritt wird bzw. werden eine oder mehrere Gleichspannungen unter Verwendung der bestimmten Ausrichtung des Scanbereichs bestimmt, wobei ein Anlegen der einen oder mehreren Gleichspannungen an den mindestens einen Aktuator den Scanbereich gegenüber der Umgebung des Scansystems ausrichtet.
Es kann also die Ausrichtung des Scanbereichs durch das Anlegen der einen oder mehreren Gleichspannungen verändert werden. Beispielsweise kann die Ausrichtung des Scanbereichs zunächst ohne angelegte Gleichspannung(en) bestimmt werden. Dann kann die Ausrichtung angepasst werden, indem geeignete eine oder mehrere Gleichspannungen bestimmt werden. Im normalen Betrieb kann dann unter Verwendung der einen oder mehreren Gleichspannungen eine verbesserte Ausrichtung des Scanbereichs - im Gegensatz zu einem Szenario ohne Gleichspannung(en) - erzielt werden.
Die Ausrichtung des Scanbereichs kann relativ zu einem Gehäuse des Scansystems bestimmt werden. Die Ausrichtung des Scanbereichs kann in einem Backend-Fertigungsprozess des Scansystems bestimmt werden. Somit können beispielsweise Fertigungstoleranzen oder Materialtoleranzen in einem Kalibrierungsschritt ausgeglichen werden, wodurch die Genauigkeit des Scansystems und die Ausbeute in der Fertigung verbessert werden.
Zum Bestimmen der Ausrichtung kann eine Kalibrationsgerätschaft verwendet werden, beispielsweise ein ortsfester PSD (engl. position sensitive device) oder ein Referenzmuster etc., mit einer bekannten relativen Anordnung zum Scansystem. Entsprechendes a-priori Wissen kann für die Kalibration vorhanden sein. Das a-priori Wissen kann im ordentlichen Betrieb nicht vorhanden sein, weil eine unbekannte Umgebung vermessen wird.
Die obengenannten Verfahren können weiter ein Speichern eines Steuerwerts, der für die eine oder die mehreren Gleichspannungen indikativ ist, in einem nichtflüchtigen Speicher des Scansystems umfassen. Das Speichern des Steuerwerts in einem nichtflüchtigen Speicher des Scansystems ermöglicht ein Verwenden der bestimmten Gleichspannung während eines Betriebs des Scansystems, ohne die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Gleichspannung erneut auszuführen.
Das Verfahren kann weiter von einem Scansystem ausgeführt sein, welches entsprechend einem oder mehrerer beliebiger Merkmale, wie sie für den ersten Aspekt obenstehend beschrieben sind, ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug bereitgestellt, umfassend mindestens ein Scansystem für resonantes Scannen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Für das Verfahren und das Auto gemäß der oben beschriebenen Merkmale können technische Effekte erzielt werden, die vergleichbar sind mit den technischen Effekten, welche für das Scansystem für resonantes Scannen gemäß dem ersten Aspekt erzielt werden können.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

1A zeigt schematisch ein resonantes Scansystem mit einem Spiegel, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
1B zeigt schematisch ein resonantes Scansystem mit zwei Spiegeln, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
3 zeigt schematisch eine AC-Spannung, welche an mindestens einem Aktuator eines resonanten Scansystems gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung angelegt ist.
4 zeigt schematisch eine Gleichspannung, welche an mindestens einem Aktuator eines resonanten Scansystems gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung angelegt ist.
5 zeigt schematisch eine überlagerte AC-Spannung und eine Gleichspannung, welche an mindestens einem Aktuator eines resonanten Scansystems gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung angelegt ist.
6 zeigt schematisch einen Scanbereich eines resonanten Scansystems in einer Ausgangsposition, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
7 zeigt schematisch den Scanbereich des resonanten Scansystems der 6, welcher durch Translation um einen Abstand d gegenüber der Ausgangsposition ausgerichtet wurde.
8 zeigt schematisch den Scanbereich des resonanten Scansystems der 6, welcher durch Rotation um einen Winkel α gegenüber der Ausgangsposition ausgerichtet wurde.
9 zeigt ein Flussdiagramm mit Schritten zur Durchführung eines Verfahrens zum Betreiben eines resonanten Scansystems, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
10 zeigt ein Flussdiagramm mit Schritten zur Durchführung eines Verfahrens zum Kalibrieren eines resonanten Scansystems, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.
Nachfolgend werden verschiedene Techniken zum Ausrichten eines Scansystems 1 für resonantes Scannen, oder in anderen Worten eines resonanten Scansystems 1, beschrieben. Das resonante Scansystem 1 kann z.B. LIDAR-Messungen mit lateraler Auflösung ermöglichen.
1A zeigt schematisch ein resonantes Scansystem 1 mit einem Spiegel 3, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Das Scansystem 1 für resonantes Scannen, welches in 1A abgebildet ist, umfasst eine Steuerung 5, welche über eine Steuerleitung 6 mit einem Aktuator 4 eines Spiegels 3 verbunden ist. Der Aktuator 4 versetzt den Spiegel 3 über eine elastische Halterung 70, welche an der Rückseite des Spiegels 3 befestigt ist, in eine resonante Schwingung. Beispielsweise könnten Biegepiezoaktuatoren verwendet werden, die an einer Basis der elastische Halterung 70 angebracht sind. Dabei ist der Spiegel 3 derart mit der elastischen Halterung des Spiegels 3 verbunden ist, dass der Spiegel 3 und die elastische Halterung 70 eine Schwingung in einer Eigenfrequenz, d.h. in einer Resonanzfrequenz, annehmen kann. Die Schwingung kann eine oder mehrere Torsionsmoden oder Transversalmoden umfassen. Z.B. kann eine Torsionsmode entlang der Längsachse der elastischen Halterung 70 angeregt werden. An dem resonant schwingenden Spiegel 3 wird ein Lichtstrahl 2 abgelenkt, wodurch ein Scanbereich 7 in einer Umgebung des Scansystem 1 abgetastet wird. Dabei gibt die Steuerung eine oder mehrere AC-Spannungen an den Aktuator 4 ab, und gibt zusätzlich eine oder mehrere Gleichspannungen an den Aktuator ab, wodurch der Scanbereich gegenüber der Umgebung des Scansystems ausgerichtet wird.
Im Beispiel der 1A umfasst die elastische Halterung 70 vier Federelemente auf, die parallel zueinander verlaufen. Bei Anregung der Torsionsmode verdrillen sich die Federelemente ineinander. In anderen Beispielen wären aber auch andere Implementierungen der elastischen Halterung 70 möglich.
Im Beispiel der 1A ist der Aktuator an der Basis der elastischen Halterung 70 - d.h. am dem Spiegel 3 abgewendeten statischen Ende der elastischen Halterung 70 - angeordnet. In anderen Beispielen wäre es aber auch denkbar, dass der Aktuator 4 näher beim Spiegel angebracht ist. Dies wäre z.B. im Zusammenhang mit magnetischen Aktuatoren denkbar: dort kann magnetisches Material nahe beim Spiegel 3 angebracht sein.
1B zeigt schematisch ein resonantes Scansystem 1 mit zwei Spiegeln 3, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Das resonantes Scansystem 1, welches in 2 gezeigt ist, umfasst zwei resonant schwingende Spiegel 3, welche über Steuerleitungen 6 mit einer Steuerung 5 verbunden sind. Die resonant schwingenden Spiegel 3 entsprechen jeweils dem resonant schwingenden Spiegel 3, wie er für die 1A obenstehend beschrieben wurde, und sind weiter derart angeordnet, dass ein Lichtstrahl 2 sequentiell, d.h. zuerst an einem Spiegel 3 und danach an dem zweiten Spiegel 3, an den beiden Spiegeln 3 abgelenkt wird. Das Licht wird also zweimal umgelenkt, wodurch ein Scanbereich 7 in einer Umgebung des Scansystems 1 abgetastet wird, wie untenstehend für 6 bis 8 genauer beschrieben wird.
Die Spiegel 3 können beispielsweise jeweils durch eine elastische Aufhängung, d.h. Halterung, mit jeweils einem bis vier Stützelementen gehalten werden, die durch elastische Verformung unterschiedliche Scanwinkel umsetzen kann. Beispielsweise kann eine resonante Torsion um die zentrale, längs orientierte Symmetrieachse der elastischen Aufhängung erfolgen (Torsionsmode). Die elastische Aufhängung 70 erstreckt sich von einer Rückseite des Spiegels 3, z.B. im Ruhezustand unter einem Winkel von 45° gegenüber der Spiegeloberfläche. Die elastischen Aufhängungen können aus Silizium hergestellt sein, z.B. aus einkristallinem Silizium in einem Wafer-Prozess (MEMS-Fertigung). Es könnten auch Fasern verwendet werden. Als Aktuatoren könnten z.B. elektrostatische interdigitale Fingerstrukturen oder Biegepiezoaktuatoren verwendet werden (in 1B nicht dargestellt). Entsprechende Techniken in Bezug auf das resonante Scansystem 1 sind beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen 10 2017 002 235.6, 10 2017 002 866.4 und 10 2017 002 870.2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Querverweis komplett übernommen wird.
2A illustriert Aspekte in Bezug auf einen Aktuator 4. In 2A ist der Aktuator 3 an einer Basis 141 der elastischen Halterung 70 angebracht. Der Aktuator 3 umfasst dabei zwei Piezoaktuatoren 310, 320.
Zum Beispiel können im Allgemeinen ein erster und ein zweiter Biegepiezoaktuator verwendet werden. Es wäre möglich, dass der erste Biegepiezoaktuator und/oder der zweite Biegepiezoaktuator plattenförmig ausgebildet sind. Im Allgemeinen kann eine Dicke der Biegepiezoaktuatoren z.B. im Bereich von 200 µm - 1 mm liegen, optional im Bereich von 300 µm - 700 µm. Es wäre beispielsweise möglich, dass der erste Biegepiezoaktuator und/oder der zweite Biegepiezoaktuator eine Schichtstruktur umfassend eine alternierende Anordnung mehrerer piezoelektrischer Materialien aufweist. Diese können einen unterschiedlich starken piezoelektrischen Effekt aufweisen. Dadurch kann eine Verbiegung bewirkt werden, ähnlich einem Bimetallstreifen bei Temperaturänderungen. Beispielsweise ist es möglich, dass der erste Biegepiezoaktuator und/oder der zweite Biegepiezoaktuator an einer Fixierstelle fixiert sind: ein der Fixierstelle gegenüberliegendes Ende kann dann aufgrund einer Verbiegung bzw. Krümmung des ersten Biegepiezoaktuators und/oder des zweiten Biegepiezoaktuators bewegt werden.
Durch die Verwendung von Biegepiezoaktuatoren kann eine besonders effiziente und starke Anregung erreicht werden. Die Biegepiezoaktuatoren können nämlich die Basis 141 bewegen und insbesondere - zum Anregen einer Torsionsmode des mindestens einen Stützelements - verkippen. Außerdem kann es möglich sein, eine hohe Integration der Vorrichtung zur Anregung zu erzielen. Dies kann bedeuten, dass der benötigte Bauraum besonders gering dimensioniert werden kann.
Insbesondere in dem Beispiel der 2A sind die Piezoaktuatoren 310, 320 als Biegepiezoaktuatoren ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Anlegen einer Spannung an elektrischen Kontakten der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 eine Krümmung bzw. Verbiegung der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 entlang deren Längsachsen 319, 329 bewirkt. Dazu weisen die Biegepiezoaktuatoren 310, 320 eine Schichtstruktur auf (in 2A nicht dargestellt und senkrecht zur Zeichenebene orientiert). Derart wird ein Ende 315, 325 der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 gegenüber einer Fixierstelle 311, 321 senkrecht zur jeweiligen Längsachse 319, 329 ausgelenkt (die Bewegung ist in dem Beispiel der 2A senkrecht zur Zeichenebene orientiert). Die Bewegung 399 der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 (Aktuatorbewegung) aufgrund der Verbiegung ist in 2B dargestellt.
2B ist eine Seitenansicht der Biegepiezoaktuatoren 310, 320. 2B zeigt die Biegepiezoaktuatoren 310, 320 in einer Ruhelage der Scaneinheit 99, zum Beispiel ohne Treiber-Signal bzw. Verspannung/Krümmung.
Wieder Bezug nehmend auf 2A: Beispielsweise könnten die Fixierstelle in 311, 321 eine starre Verbindung zwischen den Biegepiezoaktuatoren 310, 320 und einem Gehäuse der Scaneinheit 99 (in 2A nicht dargestellt) herstellen und ortsfest in einem Referenzkoordinatensystem angeordnet sein.
Im Beispiel der 2A sind die Biegepiezoaktuatoren 310, 320 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Es wären auch Verkippungen der Längsachsen 319, 329 zueinander möglich, insbesondere solange diese in einer Ebene liegen.
Aus dem Beispiel der 2A ist ersichtlich, dass die Verbindung der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 mit dem Stützelement 101 über die Randbereiche 146-1, 146-2 der Basis 141 implementiert wird. Weil diese Randbereiche 146 eine Elastizität aufweisen, kann die Verbiegung 399 aufgenommen werden und führt zu einer Auslenkung der Basis 141. Dadurch können ein oder mehrere Freiheitsgrade der Bewegung des Schnittstellenelement 101 gekoppelt über die Basis 141 angeregt werden. Dadurch wird eine besonders effiziente und platzsparende Anregung erzielt. Außerdem kann durch gleichförmige DC-Auslenkung der beiden Randbereiche 146-1, 146-2 die Basis 146 translatorisch verschoben werden; durch eine unterschiedliche DC-Auslenkung der beiden Randbereiche 146-1, 146-2 kann eine Verkippung der Basis 146 erreicht werden.
3 zeigt schematisch eine AC-Spannung, welche an mindestens einem Aktuator 4 eines resonanten Scansystems 1 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung angelegt ist. Die Frequenz der AC-Spannung ist resonant abgestimmt mit der Frequenz einer Eigenmode der elastischen Aufhängung 70 mit Spiegel 3, z.B. der Torsionsmode. Die AC-Spannung kann durch eine Regelschleife vorgegeben werden.
4 zeigt schematisch eine Gleichspannung, welche an mindestens einem Aktuator 4 eines resonanten Scansystems 1 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung angelegt ist. Die Gleichspannung kann durch eine Regelschleife vorgegeben werden.
5 zeigt schematisch die AC-Spannung der 3 und die Gleichspannung DC der 3, welche an mindestens einem Aktuator 4 eines resonanten Scansystems 1 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung angelegt ist. Dabei sind die AC-Spannung und eine positive Gleichspannung DC an dem Aktuator 4 überlagert, so dass sich eine modulierte Spannung AC+CD ergibt, welche in diesem Ausführungsbeispiel ausschließlich positive Spannungswerte annimmt. Jedoch können beliebige AC-Spannungen beliebiger Form und beliebige Gleichspannungen DC, beispielsweise negative oder positive, verwendet werden, um eine beliebige modulierte Spannung AC+CD zu erzeugen. Insbesondere können die gleiche Gleichspannung DC oder verschiedene Gleichspannungen DC an unterschiedliche Aktuatoren 4 eines resonanten Scansystems angelegt werden, um diverse Ausrichtungen des Scanbereichs 7 zu erzielen, beispielsweise Verschiebungen, Rotationen, oder eine Kombination der beiden.
6 zeigt schematisch einen Scanbereich 7 eines resonanten Scansystems 1 in einer Ausgangsposition, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Das Scannen kann das wiederholte Abtasten von unterschiedlichen Punkten in der Umgebung mittels des Lichts 2 bezeichnen. Dazu können über die Aktuatoren 4 sequentiell unterschiedliche Abstrahlwinkel implementiert werden. Die Abfolge von Abstrahlwinkeln kann durch eine Überlagerungsfigur festgelegt sein, wenn z.B. zwei Freiheitsgrade der Bewegung zeitlich - und optional örtlich - überlagert zum Scannen verwendet werden, wie in den 6 bis 8 gezeigt. Beispielsweise kann die Menge der unterschiedlichen Punkte, welche in den 6 bis 8 als durchgezogene Linien in Ellipsenform dargestellt werden, in der Umgebung und/oder die Menge der unterschiedlichen Abstrahlwinkel einen Scanbereich 7 festlegen (die rechtwinkligen gestrichelten Linien definieren einen Bildbereich). In verschiedenen Beispielen kann das Scannen von Licht 2 durch die zeitliche Überlagerung und optional eine örtliche Überlagerung von zwei Bewegungen entsprechend unterschiedlicher Freiheitsgrade mindestens einer elastischen Aufhängung erfolgen. Z.B. könnten zwei sequentiell angeordnete Spiegel 3 verwendet werden, vgl. 1B. Dann wird ein 2-D Scanbereich 7 erhalten.
Manchmal wird die ellipsenförmige Überlagerungsfigur auch als Lissajous-Figur bezeichnet (die im Beispiel der 6 keine Knoten aufweist). Die Überlagerungsfigur kann eine Abfolge, mit der unterschiedliche Abstrahlwinkel durch die Bewegung des Stützelements umgesetzt werden, beschreiben. Der rechteckige Scanbereich 7 umfasst in einigen Ausführungsbeispielen ein Zentrum der Lissajous-Figur, welches geeignet ist, einen Bereich der Umgebung des resonanten Scansystems 1 abzutasten. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Scanbereich 7 andere Formen umfassen, welche dem Anwendungsgebiet des resonanten Scansystems vorteilhaft entsprechen.
7 zeigt schematisch den Scanbereich 7 des resonanten Scansystems 1 der 6, welcher durch Translation um einen Winkel d gegenüber der Ausgangsposition ausgerichtet wurde. Insbesondere entspricht die Ausrichtung der 7 einer translatorischen Bewegung ohne Rotation, welche durch das Anlegen einer DC-Gleichspannung, wie in 5 gezeigt, an einen der zwei Aktuatoren 3 des resonanten Scansystems der 1B erzielt wird. Ebenso ist es möglich, eine translatorische Ausrichtung in eine beliebige andere Richtung, beispielsweise durch eine Kombination von verschiedenen DC-Gleichspannungen an mehreren Aktuatoren 4 des resonanten Scansystems, vorzunehmen.
Eine Translation um den Winkel d kann z.B. bei Verwendung von zwei Biegepiezoaktuatoren 310, 320 pro Aktuator 4 dadurch erreicht werden, dass dieselbe Gleichspannung an beide Biegepiezoaktuatoren 310, 320 angelegt werden. Dadurch wird die Basis 141 verschoben; insbesondere werden beide Randbereiche 146-1, 146-2 in dieselbe Richtung gemäß der Verbiegung der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 bewegt. Dadurch wird die Translation des Spiegels 3 erreicht, und dadurch wiederum die Translation des Scanbereichs 7 um den Winkel d. Eine solche Translation könnte aber auch mit anderen Typen von Aktuatoren erreicht werden, z.B. mit magnetischen Aktuatoren.
8 zeigt schematisch den Scanbereich 7 des resonanten Scansystems 1 der 6, welcher durch Rotation um einen Winkel α gegenüber der Ausgangsposition ausgerichtet wurde.
Eine Rotation kann z.B. bei Verwendung von zwei Biegepiezoaktuatoren 310, 320 pro Aktuator 4 dadurch erreicht werden, dass eine unterschiedliche Gleichspannung an die beiden Biegepiezoaktuatoren 310, 320 angelegt wird. Dadurch wird die Basis 141 verkippt; insbesondere werden die beiden Randbereiche 146-1, 146-2 in unterschiedliche Richtungen oder jedenfalls unterschiedlich stark gemäß der Verbiegung der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 bewegt. Durch wird eine Rotation des Spiegels 3 erreicht, und dadurch wiederum eine Rotation des Scanbereichs 7. Eine solche Rotation könnte aber auch mit anderen Typen von Aktuatoren erreicht werden, z.B. mit magnetischen Aktuatoren.
In der 8 ist der Scanbereich mittels der einen oder mehreren Gleichspannungen durch eine Rotation des Scanbereichs um einen vorbestimmten Winkel α ausgerichtet. Die Rotation entspricht einer Drehung des Scanbereichs gegenüber der Umgebung des Scanbereichs, wobei zumindest ein Punkt des Scanbereichs auf der Drehachse der Rotation liegt. Dadurch können Änderungen in der Umgebung des Scansystems, wie beispielsweise eine Änderung der Steigung einer Straße, oder ein geändertes Zentrum von Interesse, wie sie etwa beim Durchfahren einer Kurve mit einem Auto auftreten können, berücksichtigt werden.
Die eine oder mehreren AC-Spannungen AC können unter Verwenden der einen oder mehreren Gleichspannungen DC bestimmt werden, oder können in einem anderen Ausführungsbeispiel unter Verwenden des Ausrichtungswerts d oder α bestimmt werden, beispielsweise können eine positive und/oder negative Amplitude der einen oder mehreren AC-Spannungen AC bestimmt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die eine oder mehreren Gleichspannungen DC unter Verwendung eines Steuerwerts gewählt werden, der beim Booten der Steuerung 5 aus einem nichtflüchtigen Speicher des Scansystems 1 geladen wird.
9 zeigt ein Flussdiagramm mit Schritten zur Durchführung eines Verfahrens zum Betreiben eines resonanten Scansystems 1, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Das Verfahren beginnt in Schritt S10, und ist geeignet zum Betreiben eines Scansystems 1 für resonantes Scannen, welches ausgebildet ist, durch Umlenken von Licht 2 an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel 3 einen Scanbereich 7 in einer Umgebung des Scansystems 1 abzutasten, wobei jeder Spiegel 3 des mindestens einen Spiegels 3 ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators 4 in eine resonante Schwingung versetzt zu werden. In Schritt S20 wird bzw. werden eine oder mehrere AC-Spannungen an den mindestens einen Aktuator 4 abgegeben. In Schritt S30 wird bzw. werden eine oder mehrere Gleichspannungen an den mindestens einen Aktuator 4 abgegeben, welche den Scanbereich 7 gegenüber der Umgebung ausrichten. Das Verfahren endet in Schritt S60.
10 zeigt ein Flussdiagramm mit Schritten zur Durchführung eines Verfahrens zum Kalibrieren eines resonanten Scansystems 1, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Das Verfahren beginnt in Schritt S10, und ist geeignet zum Kalibrieren eines Scansystems 1 für resonantes Scannen, welches ausgebildet ist, durch Umlenken von Licht 2 an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel 3 einen Scanbereich 7 in einer Umgebung des Scansystems 1 abzutasten, wobei jeder Spiegel 3 des mindestens einen Spiegels 3 ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators 4 in eine resonante Schwingung versetzt zu werden. In Schritt S40 wird eine Ausrichtung des Scanbereichs 7 relativ zur Umgebung des Scansystems 1 bestimmt, beispielsweise eine Position und/oder eine Orientierung. In Schritt S50 wird bzw. werden eine oder mehrere Gleichspannungen DC unter Verwenden der bestimmten Ausrichtung des Scanbereichs 7 bestimmt, wobei ein Anlegen der einen oder mehreren Gleichspannungen DC an den mindestens einen Aktuator 4 den Scanbereich 7 gegenüber der Umgebung des Scansystems 1 verschiebt. Das Verfahren endet in Schritt S60.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die eine oder mehreren Gleichspannungen DC, aber auch die Wechselspannung AC, unter Verwendung eines Fahrzustands eines Fahrzeugs, in welchem das Scansystem 1 montiert ist, bestimmt werden. Dabei kann der Fahrzustand aus folgender Gruppe ausgewählt sein: eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs; eine Steigung einer Straße in der Umgebung des Fahrzeugs; ein dynamischen Mittelpunkts des Interesses in der Umgebung; ein Straßentyp; Innerortsverkehr oder Außerortsverkehr.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
Zusammenfassend wird ein Scansystem für resonantes Scannen bereitgestellt, welches ausgebildet ist, durch Umlenken von Licht an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel einen Scanbereich in einer Umgebung des Scansystems abzutasten. Das resonante Scansystem umfasst mindestens einen Aktuator und mindestens einen Spiegel, wobei jeder Spiegel des mindestens einen Spiegels ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators des mindestens einen Aktuators in eine resonante Schwingung versetzt zu werden. Eine Steuerung, welche ausgebildet ist, um eine oder mehrere AC-Spannungen an den mindestens einen Aktuator abzugeben, und um zusätzlich eine oder mehrere Gleichspannungen an den mindestens einen Aktuator abzugeben, richtet den Scanbereich gegenüber der Umgebung des Scansystems aus.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Position und/oder die Orientierung eines Scanbereichs bezüglich des Scansystems oder der Umgebung des resonanten Scansystems ausgerichtet werden, wie es im Betrieb oder bei einer Kalibrierung des Scansystems in der Fertigung oder nach einer Montage notwendig ist. Insbesondere können dadurch Änderungen in der Umgebung des Scansystems, wie beispielsweise eine Änderung der Steigung einer Straße, oder ein geändertes Zentrum von Interesse, wie sie etwa beim Durchfahren einer Kurve mit einem Auto auftreten können, im Betrieb des resonanten Scansystems berücksichtigt werden. Zudem können bei der Ausrichtung des Scanbereichs zeitveränderliche Materialeigenschaften des resonanten Scansystems vorteilhaft berücksichtigt werden, wodurch sich eine verlängerte Lebensdauer des Scansystems ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017002235 [0039]
DE 102017002866 [0039]
DE 102017002870 [0039]

Claims

Scansystem (1) für resonantes Scannen, welches ausgebildet ist, durch Umlenken von Licht (2) an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel (3) einen Scanbereich (7) in einer Umgebung des Scansystems (1) abzutasten, umfassend: - mindestens einen Aktuator (4), - mindestens einen Spiegel (3), wobei jeder Spiegel (3) des mindestens einen Spiegels (3) ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators (4) des mindestens einen Aktuators (4) in eine resonante Schwingung versetzt zu werden; und - eine Steuerung (5), welche ausgebildet ist, um eine oder mehrere AC-Spannungen (AC) an den mindestens einen Aktuator (4) abzugeben, und um zusätzlich eine oder mehrere Gleichspannungen (DC) an den mindestens einen Aktuator (4) abzugeben, welche den Scanbereich (7) gegenüber der Umgebung des Scansystems (1) ausrichten.
Scansystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (5) ausgebildet ist, um den Scanbereich (7) mittels der einen oder mehreren Gleichspannungen (DC) durch eine Translation des Scanbereichs (7) um einen vorbestimmten Winkel (d) gegenüber der Umgebung des Scansystems (1) auszurichten.
Scansystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (5) ausgebildet ist, um den Scanbereich (7) mittels der einen oder mehreren Gleichspannungen (DC) durch eine Rotation des Scanbereichs (7) um einen vorbestimmten Winkel (a) auszurichten.
Scansystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (5) eingerichtet ist, um die eine oder mehreren Gleichspannungen (DC) unter Verwendung eines Steuerwerts zu wählen, der beim Booten der Steuerung (5) aus einem nichtflüchtigen Speicher des Scansystems (1) geladen wird.
Scansystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (5) eingerichtet ist, um die eine oder mehreren AC-Spannungen (AC) unter Verwenden der einen oder mehreren Gleichspannungen (DC) zu bestimmen, beispielsweise eine positive und/oder negative Amplitude der einen oder mehreren AC-Spannungen (AC).
Scansystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (5) eingerichtet ist, um die eine oder mehreren Gleichspannungen (DC) unter Verwendung eines Fahrzustands eines Fahrzeugs, in welchem das Scansystem (1) montiert ist, zu bestimmen.
Scansystem (1) nach Anspruch 6, wobei der Fahrzustand aus folgender Gruppe ausgewählt ist: eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs; eine Steigung einer Straße in der Umgebung des Fahrzeugs; ein dynamischen Mittelpunkts des Interesses in der Umgebung; ein Straßentyp; Innerortsverkehr oder Außerortsverkehr.
Verfahren zum Betreiben eines Scansystems (1) für resonantes Scannen, welches ausgebildet ist, durch Umlenken von Licht (2) an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel (3) einen Scanbereich (7) in einer Umgebung des Scansystems (1) abzutasten, wobei jeder Spiegel (3) des mindestens einen Spiegels (3) ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators (4) in eine resonante Schwingung versetzt zu werden, umfassend die folgenden Schritte: - Abgeben von einer oder mehreren AC-Spannungen (AC) an den mindestens einen Aktuator (4), und - Abgeben von einer oder mehreren Gleichspannungen (DC) an den mindestens einen Aktuator (4), welche den Scanbereich (7) gegenüber der Umgebung ausrichten.
Verfahren zum Kalibrieren eines Scansystems (1) für resonantes Scannen, welches ausgebildet ist, durch Umlenken von Licht (2) an mindestens einem resonant schwingenden Spiegel (3) einen Scanbereich (7) in einer Umgebung des Scansystems (1) abzutasten, wobei jeder Spiegel (3) des mindestens einen Spiegels (3) ausgebildet ist, um mittels eines zugehörigen Aktuators (4) in eine resonante Schwingung versetzt zu werden, umfassend die folgenden Schritte: - Bestimmen einer Ausrichtung des Scanbereichs (7) relativ zur Umgebung des Scansystems (1), beispielsweise eine Position und/oder eine Orientierung; und - Bestimmen einer oder mehrerer Gleichspannungen (DC) unter Verwenden der bestimmten Ausrichtung des Scanbereichs (7); wobei ein Anlegen der einen oder mehreren Gleichspannungen (DC) an den mindestens einen Aktuator (4) den Scanbereich (7) gegenüber der Umgebung des Scansystems (1) ausrichtet.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ausrichtung des Scanbereichs (7) relativ zu einem Gehäuse des Scansystems (1) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Ausrichtung des Scanbereichs (7) in einem Backend-Fertigungsprozess des Scansystems (1) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, weiterhin umfassend: Speichern eines Steuerwerts, der für die eine oder mehreren Gleichspannungen (DC) indikativ ist, in einem nichtflüchtigen Speicher des Scansystems (1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Scansystem (1) weiter entsprechend den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Fahrzeug, umfassend mindestens ein Scansystem (1) für resonantes Scannen nach einem der Ansprüche 1 bis 7.