具有两个顺序的扫描单元的扫描器的制作方法
本发明的各示例主要涉及一种光扫描器。特别地，各示例涉及一种激光扫描器，其例如能够被用于lidar测量。
背景技术：
在各种技术领域中需要对物体进行距离测量。例如，结合自动驾驶的应用，可能需要对交通工具所处环境中的物体进行识别，并特别是确定到所述物体的距离。
一种用于对物体进行距离测量的技术是所谓的lidar技术(称为光探测和测距(lightdetectionandranging)，有时也称为ladar)。以这种方式，从发射器发射脉冲激光。环境中的物体会反射激光。而这些反射能够被测量。通过确定激光的行进时间，能够确定到物体的距离。
为了以空间分辨率识别环境中的物体，有可能扫描激光。而根据激光的辐射角度，能够识别环境中的不同物体。
在各示例中，可能需要以特别高的分辨率执行lidar测量。而在这样做时，例如可能需要获取在lidar测量的范围内的二维(2d)环境区域。为此，要实现2d扫描区域。此外，可能需要以明确定义的角度发射激光。lidar测量的横向分辨率例如通过这些变量来确定。
参考实现方式例如使用了多个垂直间隔开的激光器，以便实现2d扫描区域。然而，此类技术是成本高昂的，并且针对所述多个激光器需要相当大的结构空间。此外，沿着所述多个激光器的方向的分辨率通常是相对有限的：参考实现方式在该方向上具有例如在4个点到64个点之间的分辨率。
此外，在高度集成的参考实现方式中通常不可能或者仅可能在有限程度上实现对激光的辐射角度的监控。因此，横向分辨率可能相对较小。而且可能随着时间发生漂移(zeitlichedrifts)。
发明简述
因此，存在对改进的光扫描技术的需求。特别是存在对用于实现lidar测量的改进的技术的需求。
该目标借助于独立权利要求的技术特征来实现。而从属权利要求的技术特征限定了实施方式。
扫描器包括第一镜装置。该第一镜装置包括弹性的杆形元件反射性的前侧面和弹性的杆形元件背侧面。扫描器还包括第一弹性悬挂装置。该第一弹性悬挂装置在第一镜装置的背侧面所面向的一侧上延伸，例如延伸远离第一镜装置的背侧面。扫描器还包括第二镜装置。该第二镜装置包括弹性的杆形元件反射性的前侧面和弹性的杆形元件背侧面。扫描器还包括第二弹性悬挂装置。该第二弹性悬挂装置在第二镜装置的背侧面所面向的一侧上延伸，例如延伸远离第二镜装置的背侧面。扫描器被设置成在第一镜装置的前侧面和第二镜装置的前侧面上依次将光转向。
通过使用两个镜装置能够定义光路，该光路首先在第一镜装置反射性的前侧面上并随后在第二镜装置反射性的前侧面上依次转向。由此能够实现2d扫描区域。
有时也将至少一个弹性悬挂装置称为弹性支撑元件或扫描模块，由此提供了在基座(其定义了参考坐标系，在该参考坐标系中能够设置例如用于发射光的光源)与转向单元之间的弹性连接；转向单元能够表示相对于参考坐标系的移动坐标系。
由于第一弹性悬挂装置和第二弹性悬挂装置分别从第一镜装置或第二镜装置的背侧面延伸，则对于具有两个镜装置的扫描器而言能够实现特别高的集成度。特别地，相较于参考实现方式(其中悬挂装置横向安装在镜面中)有可能的是，将第一镜装置和第二镜装置彼此特别近地布置。由此还能够实现的是，通过第一镜装置和第二镜装置实现相对于探测器而言特别大的探测光圈。例如，在第一镜装置有较大扫描角的情况下，光路不再到达第二镜装置的中心。而在镜装置之间的距离越大，则偏心距
扫描器包括至少一个弹性的移动扫描单元。其被设置成借助于第一自由度的运动和第二自由度的运动将光转向两次。扫描器还包括至少一个致动器。该扫描器还包括控制装置，例如，fpga、微控制器或asic。控制装置被设置成控制至少一个致动器，以便根据周期性的幅度调制函数来激发第一自由度的运动。所述幅度调制函数具有交替布置的上升沿和下降沿。其中，上升沿的长度为下降沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。此外可选地，下降沿的长度为上升沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。
扫描器包括至少一个弹性的移动扫描单元。其被设置成借助于第一自由度的运动和第二自由度的运动将光转向两次。扫描器还包括至少一个致动器。其设置成根据周期性的幅度调制函数来激发第一自由度的运动。所述幅度调制函数具有交替布置的上升沿和下降沿。
优选地，上升沿的长度为下降沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。此外可选地，下降沿的长度为上升沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。
弹性扫描单元有时也被称为柔性的扫描单元(德语：flexiblescaneinheit；英语：flexurescanunit)。一定自由度的运动能够通过可逆的形变(也就是说弹性)来提供。典型地，一定自由度的运动能够被振荡式地激发。
在一些示例中，扫描器例如包括两个弹性的移动扫描单元。其中，两个弹性的移动扫描单元中的每一个能够具有镜装置(其带有一反射性的前侧面和一背侧面)，以及各相关联的弹性悬挂装置。
通过这种技术能够实现的是，实现根据第一自由度的运动和根据第二自由度的运动的叠加图形
一种方法包括控制至少一个致动器。该至少一个致动器被设置成根据周期性的幅度调制函数激发至少一个弹性的移动扫描单元的第一自由度的运动。所述周期性的幅度调制函数包括交替布置的上升沿和下降沿。该至少一个弹性的移动扫描单元还包括第二自由度的运动。该至少一个弹性的移动扫描单元借助于第一自由度的运动并且借助于第二自由度的运动将光转向两次。上升沿的长度为下降沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。此外还有可能的是，下降沿的长度为上升沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。
一种计算机程序产品包括能够由控制装置执行的程序代码。该程序代码的执行导致控制装置实现一种方法。所述方法包括控制至少一个致动器。该至少一个致动器被设置成根据周期性的幅度调制函数激发至少一个弹性的移动扫描单元的第一自由度的运动。所述周期性的幅度调制函数包括交替布置的上升沿和下降沿。该至少一个弹性的移动扫描单元还包括第二自由度的运动。该至少一个弹性的移动扫描单元借助于第一自由度的运动并且借助于第二自由度的运动将光转向两次。上升沿的长度为下降沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。此外还有可能的是，下降沿的长度为上升沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。
一种计算机程序包括能够由控制装置执行的程序代码。该程序代码的执行导致控制装置实现一种方法。所述方法包括控制至少一个致动器。该至少一个致动器被设置成根据周期性的幅度调制函数激发至少一个弹性的移动扫描单元的第一自由度的运动。所述周期性的幅度调制函数包括交替布置的上升沿和下降沿。该至少一个弹性的移动扫描单元还包括第二自由度的运动。该至少一个弹性的移动扫描单元借助于第一自由度的运动并且借助于第二自由度的运动将光转向两次。上升沿的长度为下降沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。此外还有可能的是，下降沿的长度为上升沿的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。
扫描器包括具有弹性元件的扫描单元。弹性元件在基座与转向单元之间延伸。其中，扫描单元被设置为，借助于在转向单元处的弹性元件的扭转以不同的角度将光转向。扫描器还包括磁体。该磁体被设置为生成散射磁场。扫描器还包括被布置在散射磁场中的角磁场传感器(winkelmagnetfeldsensor)。该角磁场传感器被设置成输出指示扭转的信号。
该扭转可对应于弹性元件的相应自由度的运动。该扭转可通过弹性元件的弹性形变来提供。
通过磁体与角磁场传感器的组合，则有可能密切监控由扭转所导致的转向单元的旋转。由此，能够密切监控光的转向的角度。并由此能够密切监控光的发射角度。并由此能够提高(例如lidar测量的)横向分辨率。特别地，随后还可能需要的是，如果扫描器包括两个扫描单元(其分别带有所属的弹性元件和转向单元)，则光的光路在这两个扫描单元处依次转向。此处，在没有相应监控的情况下，发射角度有被增大的不准确性。
在不脱离本发明的保护范围的情况下，上述技术特征和以下描述的技术特征不仅可按明确阐述的相应组合方式使用，而是还能够按其他组合方式使用或单独使用。
附图简述
图1示意性地示出了一根据各示例的扫描单元。
图2示意性地示出了一根据各示例的扫描单元。
图3示意性地示出了一根据各示例的扫描单元。
图4示意性地示出了一根据各示例的扫描单元。
图5示意性地示出了用于激发根据图1至4的扫描单元的相应自由度的运动的致动器。
图6示意性地示出了用于激发根据图1至4的扫描单元的相应自由度的运动的致动器。
图7示意性地示出了用于激发根据图1至4的扫描单元的相应自由度的运动的致动器。
图8示意性地示出了一对致动器的致动器运动的时间曲线，所述致动器用于激发根据各示例的扫描单元的相应自由度的运动。
图9示意性地示出了一对致动器的致动器运动的时间曲线，所述致动器用于激发根据各示例的扫描单元的相应自由度的运动。
图10示意性地示出了根据各示例的相应自由度的运动的振荡激发。
图11示意性地示出了根据各示例的相应自由度的运动，所述自由度对应于弹性元件的扭转。
图12和13示意性地示出了根据各示例的相应自由度的运动，所述自由度对应于弹性元件的横向偏转。
图14示意性地示出了根据各示例的两个自由度的运动的叠加和振荡的激发。
图15示意性地示出了一根据各示例的扫描单元。
图16示意性地示出了带有根据各示例的两个扫描单元的扫描器。
图17示意性地示出了带有根据各示例的两个扫描单元的扫描器。
图18示意性地示出了带有根据各示例的两个扫描单元的扫描器。
图19示意性地示出了带有根据各示例的两个扫描单元的扫描器。
图20示意性地示出了带有根据各示例的两个扫描单元的扫描器。
图21示意性地示出了带有根据各示例的两个扫描单元的扫描器。
图22示意性地示出了带有根据各示例的两个扫描单元的扫描器。
图23示意性地示出了致动器运动的时间曲线，其通过用于激发扫描单元的相应自由度的运动的、根据各示例的致动器提供。
图24示意性地示出了根据一自由度的运动的运动幅度，其通过根据图23所示示例的致动器运动的时间曲线来实现。
图25示意性地示出了致动器运动的时间曲线，其通过用于激发扫描单元的相应自由度的运动的、根据各示例的致动器提供。
图26示意性地示出了根据一自由度的运动的运动幅度，其通过根据图25所示示例的致动器运动的时间曲线来实现。
图27示意性地示出了一叠加图形，其通过在时间上叠加根据图24和26所示示例的运动并借助根据各示例的扫描器来实现。
图28示意性地示出了一根据各示例的扫描单元，其带有磁体和角磁场传感器。
图29示意性地示出了在扭转扫描单元的弹性元件时，根据图28所示示例的磁体的磁化取向。
图30示意性地示出了根据各示例的lidar系统。
图31示意性地示出了根据各示例的lidar系统。
图32是一示例性方法的流程图。
实施方式详述
以上所描述的本发明的属性、特征和优势，及其如何被实现的类型和方式，结合以下对实施方式的描述(其将结合附图以更多细节进行阐释)将变得更加清楚且明显更易理解。
在下文中，根据优选的实施方式，参考附图以更多细节说明本发明。在附图中，相同的附图标记指示等效的或类似的元件。附图是本发明的各个实施方式的说明性表示。在附图中所示的元件无需按比例显示。相反，在附图中所示的各个元件的呈现是为了使得本领域技术人员将能够理解其功能和主要目的。在附图中所示的功能性单元和元件的连接和耦合也能够被实现为间接的连接或耦合。功能性单元可被实现为硬件、软件或者硬件和软件的组合。
在下文中描述了用于光扫描的技术。以下所述技术使得能够实现例如2d光扫描。扫描可表示以不同的发射角度重复发射光。为此目的，光可通过转向单元进行一次或多次转向。
转向单元例如能够通过镜装置并且可选地通过接口元件——其将镜装置固定在弹性元件上——来形成。转向单元还能够包括棱镜而非镜装置。
扫描能够表示借助光对环境中不同的点进行重复采样。为此目的，能够依次实现不同的发射角度。当例如将两个自由度的运动在时间上——并且可选地在位置上——叠加用以进行扫描时，能够通过叠加图形来确定发射角度的序列。例如，在环境中不同的点的数量和/或不同的辐射角度的数量能够确定扫描区域。在各示例中，光扫描能够通过两个运动——其相应于至少一个弹性悬挂装置的不同自由度——在时间上的叠加以及可选地在位置上的叠加来实现。随即得到2d扫描区域。
有时，叠加图形也被称为利萨如图形(lissajous-figur)。该叠加图形能够描述一序列，根据该序列可通过支撑元件的运动来转换不同的发射角。
在各示例中，有可能扫描激光。在这种情况下，例如能够使用相干的或非相干的激光。还有可能使用偏振的或非偏振的激光。例如可能使用脉冲激光。例如，能够使用短激光脉冲，该短激光脉冲具有在飞秒(femtosekunden)或皮秒(pikosekunden)或纳秒(nanosekunden)范围内的脉冲宽度。例如，脉冲持续时间能够在0.5至3纳秒的范围内。而激光可具有在700至1800nm范围内的波长。为简单起见，下文中主要参考激光的情况；然而，此处所描述的各示例也能够用于扫描来自其他光源(例如宽带光源或rgb光源)的光。此处，rgb光源主要表示可见光谱的光源，其中，颜色空间通过多个不同的颜色——例如红色、绿色、蓝或青色、品红、黄色、黑色——的叠加所覆盖。
在各示例中，为了光扫描使用了至少一个支撑元件，其具有由形状引起的和/或由材料引起的弹性。因此，至少一个支撑元件也可称为弹簧元件或弹性悬挂装置。支撑元件具有可移动的端部。然后能够激发至少一个支撑元件的至少一个自由度的运动，例如扭转和/或横向偏转(auslenkung)。在这种情况下，能够激发不同阶(ordnung)的横向模式。通过这种运动的激发，能够移动转向单元，该转向单元与至少一个支撑元件的可移动端部相连接。因此，至少一个支撑元件的可移动端部定义了接口元件。
例如有可能的是，可使用多于一个的支撑元件，例如两个或三个或四个支撑元件。这些支撑元件能够可选地相对于彼此对称地布置。
在各示例中，为了扫描激光而使用一条纤维或多条纤维的可移动端部作为支撑元件：这意味着，至少一个支撑元件可由一条或多条纤维形成。还可使用各种不同纤维作为支撑元件。例如，能够使用光纤，其也被称为玻璃纤维。然而，在这种情况下并不要求所述纤维由玻璃制成。该纤维例如能够由塑料、玻璃或其他材料制成。例如，该纤维能够由石英玻璃制成。该纤维例如能够具有以下长度，所述长度在3mm至10mm的范围内，优选在3.8mm至7.5mm的范围内。例如，该纤维能够具有70gpa的弹性模量
在其他示例中，还有可能的是，长形的元件的制造是借助于mems技术，也就是说，借助于合适的光刻工艺步骤，例如，通过蚀刻由晶片制造。
例如，支撑元件的可移动端部能够在一个维度或在两个维度——对于两个自由度的运动在时间上和位置上的叠加而言——上运动。为此目的，能够使用一个或多个致动器。例如，有可能的是，可移动端部相对于固定的至少一个支撑元件被倾斜；这导致至少一个支撑元件的扭曲。这种情况可对应于第一自由度的运动；其也被称为横向模式(transversalmode)(或者有时也称为摆动模式)。替代性地或额外地，有可能的是，可移动端部沿着支撑元件的纵轴旋转(扭转模式)。这种情况可对应于第二自由度的运动。通过可移动端部的运动能够实现的是，以各种不同的角度发射激光。为此目的，能够设置转向单元，例如镜装置，其可选地具有用于固定的合适接口。借此能够用激光对环境进行扫描。根据可移动端部的运动的强度，能够实现不同大小的扫描区域。
在此处描述的各示例中，相对于横向模式而言，替代性地或额外地激发扭转模式，也就是说，有可能在时间上和位置上叠加扭转模式和横向模式。然而，这种在时间上和位置上的叠加也能够被抑制(unterdrückt)。在其他示例中，还能够实现其他自由度的运动。
例如，转向单元能够具有棱镜或镜装置。例如，镜装置能够通过晶片(例如硅晶片)或者玻璃基板来实现。例如，镜装置能够具有范围在0.05μm至0.1mm内的厚度。例如，镜装置能够具有25μm或50μm的厚度。例如，镜装置能够具有范围在25μm至75μm内的厚度。例如，镜装置能够为正方形、矩形或圆形。例如，镜装置能够具有3mm至12mm的直径，或者特别是8mm的直径。
总体而言，这些用于光扫描的技术能够被用在差别很大的应用领域中。所述应用领域例如包括内窥镜和rgb投影仪和打印机以及激光扫描显微镜。在各示例中，能够应用lidar技术。lidar技术能够出于以下目的被使用，即执行对环境中物体的空间分辨的距离测量。例如，lidar技术包括关于激光在镜装置、物体和探测器之间的运行时间测量。总体而言，这些用于光扫描的技术能够被用在差别很大的应用领域中。所述应用领域例如包括内窥镜和rgb投影仪以及打印机。在各示例中，能够应用lidar技术。lidar技术能够出于以下目的被使用，即执行对环境中物体的空间分辨的距离测量。例如，lidar技术包括激光的运行时间的测量。
各示例是基于如下认知，即需要执行具有关于发射角的高精度的激光扫描。例如结合lidar技术，距离测量的空间分辨率受到发射角的不准确性的限制。通常来说，所实现的空间分辨率越高(越低)，则能够确定精度更高(精度更低)的激光发射角度。
各示例还基于如下认知，即需要实现关于2d扫描区域的激光扫描。在这种情况下，通常需要通过在时间上叠加两个自由度的运动和相应的叠加图形来实现2d扫描区域。而此处所描述的各示例允许实现具有高精度的高分辨率二维扫描区域，其中，相应的扫描器允许实现在较小构造空间中相对大的集成度。
图1示出与扫描单元99有关的方面。扫描单元99包括扫描模块100。扫描模块100包括：基座141，两个支撑元件101、102以及接口元件142。支撑元件101、102在一平面(图1的图像平面)中形成。扫描模块100也能够被称为弹性悬挂装置。
在这种情况下，基座141，支撑元件101、102以及接口元件142单件式地形成。例如，有可能的是，基座141，支撑元件101、102以及接口元件142借助mems工艺通过硅晶片(或者其他半导体衬底)的蚀刻来获得。在这种情况下，基座141，支撑元件101、102以及接口元件142特别是能够单晶地形成。然而在其他示例中，基座141，支撑元件101、102以及接口元件142也能够非单件式地形成；例如支撑元件能够通过纤维实现。
还有可能的是，扫描模块100仅具有单个支撑元件或者具有多于两个支撑元件。
扫描单元99还包括实现转向单元的镜装置150。在图1所示示例中，镜装置150——在其前侧面上形成有镜表面151，该镜表面151具有对光180而言较高的反射率(例如，对950μm波长的光的反射率为大于95％，可选为大于99％，进一步可选为大于99.999％；例如具有厚度为80至250nm的铝或金)——并非与基座141，支撑元件101、102以及接口元件142单件式地形成。例如，镜装置150能够粘接在接口元件142上。接口元件142被设置成用于如下目的，即固定镜装置150或者镜表面151。例如，为此目的，接口元件142能够具有接合面，该接合面被设置成固定镜装置150的相应接合面。为了将镜装置150与接口元件142相连接，例如能够应用以下技术中的一个或多个：粘接；焊接。镜装置还具有背侧面152。
借助于此类技术，能够实现大的镜表面，例如不小于10mm2的镜表面，可选不小于15mm2的镜表面。由此，结合lidar技术(该技术还使用镜表面151作为探测器光圈)，可实现高的精度和范围。
在图1所示示例中，扫描模块100延伸远离镜装置150的背侧面152，也就是说，在镜装置150的背侧面152所面向的一侧上延伸。由此实现了镜装置的1点(1-punkt)悬挂装置。
在图1所示示例中，支撑元件101、102具有与镜表面151垂直的延展部分；在图1的示例中，该拉伸部分例如为大约2mm至8mm。支撑元件101、102特别形成为沿着相应的纵轴111、112的杆形。在图1中，示出了镜表面151的表面法线155；纵轴111、112平行于表面法线155定向，也就是说，与表面法线155之间的夹角为0°。
因此，垂直于镜表面151的支撑元件101、102的延展部分等于支撑元件101、102的长度211。总体而言，有可能的是，支撑元件101、102的长度211不小于2mm，可选地不小于4mm，进一步可选地不小于6mm。例如有可能的是，支撑元件101、102的长度不大于20mm，可选地不大于12mm，进一步可选地不大于7mm。当使用多个支撑元件时，这些支撑元件可全部具有相同的长度。
总体而言，支撑元件101、102的长度211在镜装置150的直径153的20％至400％的范围内。总体而言，该长度211可不小于直径153的20％，可选地不小于该直径的200％，进一步可选地不小于400％。由此，一方面能够提供良好的稳定性，而另一方面能实现相对大的扫描区域。
然而，根据纵轴111、112关于镜表面151的相对取向，还有可能的是，垂直于镜表面151的支撑元件101、102的延展部分短于支撑元件101、102的长度211(因为仅考虑平行于表面法线155的突起)。总体而言，有可能的是，垂直于镜表面151的支撑元件101、102的延展部分不小于0.7mm。该值大于用以制造扫描模块100的晶片的典型厚度。由此能够实现关于光180的特别大的扫描角度。
支撑元件101、102的材料能够导致该支撑元件101、102的材料引起的弹性。此外，支撑元件101、102的长杆形状还能够导致该支撑元件101、102的形状引起的弹性。通过支撑元件101、102的此类弹性，能够实现关于接口元件142的运动的弹性形变，并由此还实现关于镜装置150的运动的弹性形变。例如，能够利用支撑元件101、102的扭转模式和/或横向模式，从而移动接口元件142，并由此移动镜装置150。由此能够实现光扫描(在图1中示出了支撑元件101、102的静止状态)。
图2示出了关于扫描模块100的方面。扫描模块100包括基座141，两个支撑元件101、102以及接口元件142。在这种情况下，基座141，支撑元件101、102以及接口元件142单件式地形成。
其中，图2所示示例基本上对应于图1所示示例。然而，在图2所示示例中，镜装置150与接口元件142或者支撑元件101、102以及基座141单件式地形成。为了实现尽可能大的镜表面151，在图2所示示例中，在接口元件142的中央区域上设置凸出部分
图3示出了关于扫描模块100的方面。扫描模块100包括基座141，两个支撑元件101、102以及接口元件142。在这种情况下，基座141，支撑元件101、102以及接口元件142单件式地形成。
其中，图3所示示例基本上对应于图2所示示例。在图3所示示例中，镜装置150和接口元件142由同一个元件实现。实现转向单元的镜表面151被直接安装在接口元件142上。这允许实现特别简单的构造和简单的制造。
图4示出了关于扫描模块100的方面。扫描模块100包括基座141，两个支撑元件101、102以及接口元件142。在这种情况下，基座141，支撑元件101、102以及接口元件142单件式地形成。
其中，图4所示示例基本上对应于图1所示示例。而在图4所示示例中，支撑元件101、102的纵轴111、112并不垂直于镜表面151定向。在图4中示出了在镜表面151的表面法线155与纵轴111、112之间的角度159。在图4所示示例中，角度159为45°，通常来说，其位于-60°至+60°的范围内。
当支撑元件101、102的扭转模式被用于移动镜装置150时，镜表面151相对于纵轴111、112的倾斜是特别有利的。而光180的潜望镜式(periskop-artig)扫描能够借助于扫描单元99实现。通过该潜望镜式扫描能够避免的是，用于单个镜装置150的光圈——也就是说，在一些示例中，当光通过同一镜装置150(特别是探测器光圈)发射和接收时——与扫描角度有相关性。对于两个顺序的镜装置150(请参考图16及其之后的附图)，使用两个扫描单元(在图16中：99-1、99-2)时，光圈依赖于扫描角度，其中，对于较大的扫描角度和在镜装置150之间较大的距离，得到较小的光圈。然而总体来说，该依赖性——由于单个镜装置150的潜望镜式扫描——小于现有技术中的可比较的系统，其中单个镜装置150被扫描，从而使得光圈根据扫描角度发生改变。而通过这种潜望镜式扫描特别实现的是，第一扫描单元的第一镜装置150的镜表面151不会相对于第二扫描单元的第二镜装置150的镜表面150发生倾斜。
图5示出了关于扫描单元99的方面。扫描单元99包括扫描模块100，该扫描模块100例如能够根据此处描述的各其他示例进行配置(然而，在图5a中示例性地显示了仅具有一个支撑元件101的扫描模块100)。
图5特别示出了与压电致动器310、320有关的方面。在各示例中，为了激发支撑元件101而使用弯曲压电致动器310、320。该压电致动器310、320例如能够通过适当的控制装置——例如通过驱动器——进行控制。
例如，通常能够使用第一和第二弯曲压电致动器。还有可能的是，第一弯曲压电致动器和/或第二弯曲压电致动器被实现为平板形
通过使用弯曲压电致动器，能够使用特别有效且强的激发。即弯曲压电致动器能够移动(并特别是倾斜)基座141，以便激发至少一个支撑元件的扭转模式。此外有可能的是，实现用于激发的装置的高度集成。这意味着，所需构造空间的尺寸能够被设定得特别小。
特别地，在图5所示示例中，压电致动器310、320形成为弯曲压电致动器。这意味着，在弯曲压电致动器310、320的电触点上施加电压导致弯曲压电致动器310、320沿着纵轴319、329发生扭曲或者弯曲。为此目的，弯曲压电致动器310、320具有层结构(在图5中未示出，并且垂直于图像平面定向)。通过这种方式，与固定点311、321相对的、弯曲压电致动器310、320的端部315、325垂直于相应的纵轴319、329偏转(在图5所示示例中，该运动垂直于图像平面定向)。在图6中示出了由于该弯曲所导致的弯曲压电致动器310、320的运动399(致动器运动)。
图7是弯曲压电致动器310、320的侧视图。图7示出了处于扫描单元99静止状态的弯曲压电致动器310、320，例如没有驱动信号或者张力/扭曲。
再次参考图5：例如，固定点311、321能够建立在弯曲压电致动器310、320与扫描单元99的壳体(在图5中未示出)之间的刚性连接，并且位置固定地布置在参考坐标系中。
基座141能够具有纵轴319、329的纵向延展部分，该纵向延伸部分在弯曲压电致动器310、320沿着纵轴319、329的长度的2％至20％的范围内，可选地在5％至15％的范围内。由此，能够实现足够强的激发；基座141仅相对较弱地阻尼弯曲压电致动器310、320的运动。
在图5所示示例中，弯曲压电致动器310、320基本上彼此平行地布置。也可使得纵轴319、329彼此倾斜，特别是只要其位于一平面内时。
由图5所示示例能够看出，弯曲压电致动器310、320与支撑元件101的连接在基座141的边缘区域146上实现。由于该边缘区域146具有弹性，则能够接受弯曲399并且导致基座141的偏转。由此能够激发通过基座141耦接的接口元件101的一个或多个自由度的运动。由此能够实现特别有效且节省空间的激发。
在图5所示示例中，弯曲压电致动器310、320延伸远离接口元件142。还有可能的是，弯曲压电致动器310、320(其长度的至少50％)朝向接口元件142延伸。由此，能够实现特别紧凑的布置形式。这在图6中示出。
其中，图6所示示例基本上对应于图6所示示例。而在这种情况下，弯曲压电致动器310、320朝向至少一个支撑元件101的接口元件142延伸，或者朝向该至少一个支撑元件101的可自由移动的端部延伸。由此能够实现扫描单元99的更加紧凑的构造。
图8示意性地示出与弯曲压电致动器310、320的运动399-1、399-2有关的方面。通过相应的运动399-1、399-2，能够将力量流传递到支撑元件101、102上，从而使得能够激发一个或多个自由度的运动。
在其他示例中，能够使用其他类型的致动器。例如能够使用借助于磁场来无接触地激发的致动器。随后，还能够以其他方式实现与运动399-1、399-2相应的力量流。
在图8所示示例中，实现了弯曲压电致动器310、320的正弦形式的运动399-1、399-2，其中，在运动399-1、399-2之间存在180°的相位偏移(在图8中的实线和虚线)。由此可实现基座141的倾斜(例如相应于图1-4的图像平面)，通过这种方式能够特别有效地激发扭转模式。
图8还示出了由于运动399-1、399-2所导致的相对的致动器运动831，其作为在弯曲压电致动器310、320的端部315、325之间的运动399-1、399-2方向上的偏移或者距离(在图8中的点线)。
图9示意性地示出与弯曲压电致动器310、320的运动399-1、399-2有关的方面。通过相应的运动390-1、399-2，力量流能够传递至支撑元件101、102，从而使得能够激发一个或多个自由度的运动。
图9所示示例基本上对应于图8所示示例，其中，在运动399-1、399-2之间不存在相位偏移。由此实现基座141的上下运动(auf-ab-bewegung)(例如，相对于图1-4的图像平面)，通过这种方式能够特别有效地激发横向模式。
在图9中，致动器运动831等于0。
在一些示例中有可能的是，弯曲压电致动器310、320的运动——或者适当致动器的以其他方式形成的力量流——激发在时间上和位置上叠加的多个自由度的运动。根据图8和9所示示例，这例如能够通过运动399-1、399-2的叠加实现。因此，可使用同相位和反相位的运动399-1、399-2的叠加。
图10示意性地示出了与弯曲压电致动器310、320的运动399-1、399-2有关的方面。特别地，图10在频域中示出了运动399-1、393-2。图10示出了与扭转模式502的振荡曲线1302有关的运动399-1、399-2的频率。振荡曲线1302通过半宽度(halbwertsbreite)1322以及最大值1312来表征。在图10所示示例中，可实现振荡激发，因为运动399-1、399-2的频率位于在振荡曲线1302以内。
图11示出了与扭转模式502有关的方面。图11示意性地示出了用于具有四个支撑元件101-1、101-2、102-1、102-2的扫描单元99的扭转模式502的偏转(在图11中，以实线表示了偏转状态，并且以虚线表示了静止状态)。
在图11中，扭转模式220的扭转轴与中轴220一致，或者平行于支撑元件101-1、101-2、102-1、102-2的轴。在图11所示示例中，支撑元件101-1、102-1、101-2、102-2关于中轴220旋转对称地布置。特别是，存在四重的旋转对称。旋转对称的存在例如意味着，支撑元件101-1、102-1、101-2、102-2的系统能够通过旋转转换(überführt)回到其自身。旋转对称的多重性
通过具有多重性的旋转对称的布置能够实现以下效果：即能够降低或抑制在激发扭转模式502时的非线性。这能够通过以下示例被合理化：例如，支撑元件101-1、102-1、101-2、102-2能够被布置成使得纵轴和中轴220都位于一个平面中。旋转对称可为双重的(而并非是图11所示示例中的四重)。在此类情况下，多个正交的横向模式(垂直于中轴220的不同方向)具有不同的频率，这是由不同的惯性力矩所导致的。因此，低频横向模式的方向的旋转例如随着在激发扭转模式502时的旋转一起进行。由此形成参量振荡器(parametrischeroszillator)，随后，固有频率根据旋转角变化，或者由此根据时间变化。在参量振荡器的各状态之间发生的能量传递导致非线性。通过使用具有多重性的旋转对称，能够避免参量振荡器的形成。优选地，支撑元件能够被布置成，不会出现固有频率对扭转角度的依赖性。
通过避免在激发支撑元件101-1、102-1、101-2、102-2的扭转模式时的非线性，能够实现的是，可通过扭转模式502实现特别大的光扫描角度。
图12示出了与扫描单元99有关的方面。在图12所示示例中，扫描单元99包括具有可选的平衡配重(wuchtgewicht)1371的单个支撑元件101。因此，在激发横向模式501时，实现了镜表面151的倾斜。这在图13中示出。在图13中特别示出了最低阶的横向模式501。在其他示例中，还有可能的是，为了进行光180的扫描而使用较高阶的横向模式，其中，在沿着支撑元件101的长度211的特定位置处，支撑元件101的偏转等于零(所谓的偏转的节点或偏转的腹部(bauch))。
图14示出了与所述自由度的运动501、502的振荡曲线1301、1302有关的方面，借助其例如能够实现2d扫描区域的叠加图形。其中，图14示出了相应自由度的运动501、502的激发幅度。当期望在时间上和位置上叠加至少一个支撑元件101、102的各自由度的运动501、502用于2d扫描时，根据图14的示例的振荡频谱(resonanzspektrum)可能是特别需要的。
在图14所示示例中，能够在时间上和位置上激发两个振荡曲线1301、1302，例如通过使用单个扫描单元99来实现不同自由度的运动501、502。然而还有可能的是，在图14所示示例中，两个振荡曲线1301、1302被激发在时间上叠加而非在位置上叠加。为此有可能的是，使用第一扫描单元99，从而实现根据振荡曲线1301的一个自由度的运动501、502，以及，使用第二扫描单元99，从而实现根据振荡曲线1302的一个自由度的运动501、502。
横向模式501的振荡曲线1301具有最大值1311(实线)。在图14中还示出了扭转模式502的振荡曲线1302(虚线)。振荡曲线1302具有最大值1312。
相较于横向模式501(其例如能够为最低阶的横向模式501)的最大值1311，扭转模式502的最大值1312出现在较低频率处。由此能够实现的是，扫描模块相对于外部干扰(比如震动等等)而言是特别鲁棒的。情况就是如此，因为此类外部激发通常对于横向模式501的激发是特别有效的，而对于扭转模式502的激发则并不是特别有效的。
例如，振荡曲线1301、1302能够为洛伦兹形式
最大值1311、1312在频率上相对于彼此移动。例如，最大值1311、1312之间的频率间隔能够在5hz至500hz的范围内，可选地在10hz至200hz的范围内，进一步可选地在30hz至100hz的范围内。
在图14中，还示出了振荡曲线1301、1302的半宽度1321、1322。通常来说，所述半宽度通过相应的自由度的运动501、502的阻尼来定义。在图14所示示例中，半宽度1321、1322相等；然而通常来说，半宽度1321、1322可彼此不同。
在图14所示示例中，振荡曲线1301、1302具有重叠区域1330(以阴影显示)。这意味着，横向模式501与扭转模式502是简并的(entartet)。在重叠区域1330中，振荡曲线1301和振荡曲线1302均具有明显的幅度。例如有可能的是，振荡曲线1301、1302的幅度在叠加区域中均不小于在相应最大值1311、1312处的相应幅度的10％，可选地均不小于5％，进一步可选地均不小于1％。通过该叠加区域1330能够实现的是，两个自由度的运动501、502能够以耦合方式激发，即均在同一频率下振荡。所述频率位于两个最大值1311、1312之间。由此能够实现在时间上和位置上的叠加。而在另一方面，通过在两个自由度的运动501、502之间的耦接能够抑制或避免非线性效果。
除了使用不同自由度的运动501、502——在14图所示示例中的扭转模式502和横向模式501——还能够通过使用同一自由度的运动两次来实现叠加图形。例如，能够激发第一扫描单元的扭转模式502，以及第二扫描单元的扭转模式502。因此，两个扭转模式没有在位置上的叠加，而是能够将其分配给不同的扫描单元99。可选地，还有可能的是，例如激发第一扫描单元的横向模式501，以及，第二扫描单元的横向模式501。因此，在前述在不同扫描单元中使用同一自由度的运动两次的情况下——例如，由于在扫描单元之间的制造公差或者目标结构变化等等——能够得到在振荡曲线的最大值之间一定的距离。
图15示出了与扫描单元99有关的方面。在图15所示示例中示出了扫描模块100，其具有第一对支撑元件101-1、102-1，以及第二对支撑元件102-1、102-2。第一对支撑元件101-1、102-1被布置在一个平面内；第二对支撑元件101-2、102-2也被布置在一个平面内。这些平面被布置成彼此平行并且彼此有偏移。
在图15所示示例中，例如能够将根据图4的示例的两个扫描模块100进行组合。在这种情况下，每对支撑元件被分配相应的基座141-1、141-2以及相应的接口元件142-1、142-2。其中，两个接口元件142-1、142-2建立了与镜装置150的连接。通过这种方式能够实现的是，可提供特别稳定的扫描模块100，其具有非常大数量的支撑元件。特别地，扫描模块100具有支撑元件，其被布置在不同的平面中。这允许实现特别大的鲁棒性。
从图15还可看出的是，基座141-1不与基座141-2单件式地形成。此外，接口元件142-1不与接口元件142-2单件式地形成。而且，支撑元件101-1、102-1不与支撑元件102-1、102-2单件式地形成。特别有可能的是，各前述部件由晶片的不同区域制成，并随后例如通过粘接或阳极键合彼此连接。连接技术的其他示例包括：熔融键合；熔融或直接键合；共晶键合；热压键合；以及，粘合键合。在图15中标识了相应的连接表面160。通过此类技术能够实现的是，扫描模块100可被特别简单地制造。特别地，整个扫描模块100不必由晶片单件式地或者集成地制造。然而，扫描模块100以两阶段的制造过程制成。而同时，不能够显著地降低鲁棒性：由于大面积的连接表面160，能够在基座141-1与基座141-2之间或者在接口元件142-1与接口元件142-2之间生成特别稳定的连接。
然而还有可能的是，基座141-1，支撑元件101-1、102-1以及接口元件142-1能够通过在对称平面处(连接平面160也位于该对称平面上)的镜像形成基座141-2，支撑元件102-1、102-2以及接口元件142-2。由此能够实现高度对称的结构。特别是能够实现旋转对称的结构。其中，旋转对称可具有n＝4的多重性；也就是说，等于所使用的支撑元件101-1、101-2、102-1、102-2的数量。此类相对于中轴220的对称结构，其具有与扭转模式502的激发有关的特别的优势。能够避免非线性。
例如，能够将根据图15所示示例的扫描单元99用于根据图11所示示例的扭转模式502。
图16示出了与扫描器90有关的方面。扫描器90包括两个扫描单元99-1、99-2，其例如分别根据图15所示示例来形成。因此，扫描器90被配置为，将光180在扫描单元99-1、99-2的镜装置150的前侧面处依次偏转(在图16中以点线示出了相应的光路)。图16示出了在静止状态下的扫描器，也就是说，不存在例如借助于弯曲压电致动器310、320致动扫描单元99-1、99-2。
例如有可能的是，激发扫描单元99-1、99-2的两个扫描模块101的扭转模式502，以便实现根据叠加图形的不同发射角度，所述叠加图形定义2d扫描区域。然而，也能够利用其他自由度的运动。
由图16可看出的是，扫描单元99-1、99-2的镜装置150的悬挂装置分别包括四个弹性的杆形元件101-1、101-2、102-1、102-2。因此，配置根据图15所示示例的扫描单元99-1、99-2。在其他示例中，还有可能的是，镜装置150的悬挂装置具有较少的或较多的杆形元件(例如，仅一个弹性的杆形元件，如在图5和6以及图12和13中所示)。
由图16所示示例可看出的是，扫描单元99-1、99-2的扫描模块100分别朝着不同方向远离镜装置150的背侧面延伸。背侧面上的悬挂装置通过扫描模块101实现。扫描模块101朝着镜装置150的背侧面所面向的一侧延伸。在扫描单元99-1、99-2的镜装置150的镜平面中不存在悬挂装置。通过镜装置150的此类背侧面的1点悬挂装置能够实现的是，扫描单元99-1、99-2的镜装置150能够被彼此特别靠近地放置。通过扫描器90的这种高度集成能够实现小的壳体形式。这有利于(例如在个人机动车辆或无人机等等中)扫描器90的集成。此外还能够实现的是，有效的探测器光圈——在反射光也借助于镜装置150探测的情况下——的尺寸被确定得特别大。这种方案是受到青睐得，因为对于在参考实施方式中大的镜装置和大的旋转角度实现了镜装置边缘的显著位移。因此有可能发生的情况是，在参考实施方式中的镜装置邻接悬挂装置，由此限制了最大的光圈或角度。
例如，在图16中示出了在扫描单元99-1的镜表面151中心与扫描单元99-2的镜表面151之间的距离70。该距离70的尺寸能够被确定为特别小。该距离70例如可能不大于镜表面151的直径的四倍，可选地不大于该直径的三倍，进一步可选地不大于该直径的1.8倍。
在图16所示示例中，扫描模块100的中轴220以相对于镜表面151的表面法线155而言45°的角度倾斜(参见图4)。因此可能需要激发扫描单元99-1的扫描模块100的扭转模式502，以及扫描单元99-2的扫描模块100的扭转模式502。这些可能是简并的，但振荡曲线不同的振荡频率或者最大值是可能的。
在图16所示示例中，在扫描单元99-1、99-2的中轴220之间的角度等于90°。该角度也可围绕90°改变，例如为90°±25°。通过这种布置，能够实现特别大的扫描区域。
例如，当使用横向模式501进行光扫描时，还有可能需要的是，扫描单元99-1、99-2的中轴220围成大致180°的角度(在图16中未示出)，因此选择扫描单元99-1、99-2的线性布置(英语：face-to-face(面对面的))。
图17-22是根据图16所示示例的扫描器90的不同表示。其中示出了不同的视角图。
图23示出了与扫描模块100的致动有关的方面。例如，能够相应地致动根据图16-22所示示例的扫描器90的扫描模块100。
图23示出了致动器运动831的时间曲线。在图23中，特别示出了弯曲压电致动器310、320相对于彼此的相对偏转，作为致动器运动831(参见图8)。例如，图23还能够示出图5和6所示示例的弯曲压电致动器310、320的端部315、325的距离。此外，还可考虑致动器运动831的其他特征，例如，弯曲压电致动器310的运动399-1或者弯曲压电致动器399-2的运动399-2：致动器运动831与通过弯曲压电致动器310、320提供的力量流成比例。在这方面，图23示出了使用弯曲压电致动器310、320的示例；而在其他示例中，在提供相应的力量流时还能够使用其他致动装置，例如致动器、磁场等等。
将致动器运动831的频率调谐到所选择自由度的运动501、502的振荡曲线1301、1302上(参见图10和14)：通过致动器运动将激发一个自由度的运动501、502。在图24所示示例中，扭转模式502被激发，因为致动器运动831导致扫描模块100的基座141倾斜。这是因为，致动器运动831导致弯曲压电致动器310、320的端部315、325彼此之间时变的距离。在其他示例中，还能够通过适当的致动器运动激发横向模式501。
在图23所示示例中，致动器运动831具有恒定的幅度。通过这种方式激励具有恒定的幅度832的扭转模式502。这在图24中示出(扭转模式的瞬时偏转未在图24中示出)。
图25和26基本上对应于图23和24。而在图25和26所示示例中，弯曲压电致动器310、320被设置成，根据周期性的幅度调制函数842来激发扭转模式502，所述幅度调制函数842具有交替的上升沿848和下降沿849。为此目的，实现合适的致动器运动831。
由图26可特别看出的是，上升沿848的长度848a实质上大于下降沿849的长度849a。例如，上升沿848的长度能够为下降沿849的长度的至少两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。
在图25所示示例中，下降沿849的尺寸很短，从而使得其长度不大于被振荡致动的扭转模式502的频率或者致动器运动831的频率的两个周期持续时间。总体而言，幅度调制函数842的下降沿849的长度不大于扭转模式502的频率的十个周期持续时间，可选地不大于三个周期持续时间，进一步可选地不大于两个周期持续时间。
通过下降沿849的长度849a特别短的尺寸能够实现的是，在致动到最大幅度843之后，扫描模块100相对于相应的自由度的运动501、502能够被特别快速地转换至静止状态844——于是能够实现再一次的致动。这意味着，能够快速地实现根据相应自由度的运动501、502的运动的重置(reset)。当借助于相应自由度的运动实现叠加图形时，这可能是特别有用的。
例如有可能的是，用于成像的lidar测量仅在上升沿848期间执行。而在持续时间848a期间进行的所有lidar测量的数量能够对应于特定环境区域的lidar图像。在重置之后，能够再一次扫描同一环境区域，从而以特定的图像刷新率(图像刷新率)提供lidar图像。长度849a越短，则图像刷新率越高。
下降沿849的长度的短尺寸能够通过在下降沿849期间制动(abbremsen)根据扭转模式502的运动来实现。换而言之，这意味着，根据扭转模式502的运动被主动衰减，也就是说，相较于通过内在阻尼或者惯性力矩所得到的衰减而言，被更强地衰减。为此目的，能够应用弯曲压电致动器310、320的适当致动器运动831。
这种对扭转模式502的运动的制动的实现特别是通过放大在下降沿849期间的致动器运动831的幅度835。这例如能够通过放大弯曲压电致动器310、320单独的运动399-1、399-2来实现。例如，在下降沿849期间的致动器运动831的平均幅度为在上升沿848期间的致动器运动831的平均幅度的两倍，可选为至少四倍，进一步可选为至少十倍。通过放大在下降沿849期间的致动器运动831的幅度，这能够实现根据扭转模式502的运动的特别快速的致动。这是因为，能够放大在扫描模块100上的力量流。
扭转模式502的运动的制动还能够通过在致动器运动831中的相位跳变849来实现。另一方面，这也通过在弯曲压电致动器310、320的单独的运动399-1、399-2中的相位跳变来实现。在图25所示示例中，相位跳变849实现了在两个弯曲压电致动器310、320中每一个的偏转的相位偏移。例如，弯曲压电致动器310的单独的运动399-1具有在上升沿848与下降沿849之间180°的相位偏移。相应地，弯曲压电致动器320的单独的运动399-2也具有在上升沿848与下降沿849之间180°的相位偏移。由此，在图25所示的所得致动器运动831中的相位跳变849被实现为在端部315、325之间的距离。由此，还实现了，相对于上升沿848的时域，在下降沿849的时域中的扭转模式502的反相激发，这导致在下降沿849期间根据扭转模式502的运动的制动。
而在图25所示示例中，致动器运动831在上升沿848期间具有恒定的幅度835，并且在下降沿849期间具有恒定的幅度835，在其他示例中还有可能的是，致动器运动831在上升沿848期间具有时变的幅度，和/或在下降沿849期间具有时变的幅度(在图25中未示出)。
在一些示例中，扫描器90的第一扫描单元99-1能够根据图23和24所示示例来驱动，而扫描器90的第二扫描单元99-2能够根据图25和26所示示例来驱动。换而言之，这意味着，被不同致动的自由度的运动——例如，两个扭转模式502或两个横向模式501——能够与不同的扫描单元99-1、99-2相关联。由此能够获得叠加图形，其允许实现二维的扫描区域。这在图27中示出。
图27示出了与叠加图形900有关的方面。图27特别示出了与2d扫描区域915(在图27中以虚线示出)有关的方面，所述2d扫描区域915通过叠加图形900定义。图27示出了扫描角度901，其能够——例如借助于扫描单元99-1——通过以恒定的幅度832致动的扭转模式502(参见图23和24)来实现。图27还示出了扫描角度902，其能够——例如借助于扫描单元99-2——通过以幅度调制函数842致动的扭转模式502(参见图25和26)来实现。通过使用两个扫描角度901、902，能够得到在两个正交的空间方向上变化的发射角度，从而能够扫描2d环境区域。
例如，扫描单元99-2能够布置在(i)扫描单元99-1和(ii)探测器以及光源之间的光180的光路径(strahlengang)上。这意味着，扭转模式502较小的最大幅度通过内部扫描单元99-2或者内部镜装置150转换；并且，扭转模式502较大的最大幅度通过外部扫描单元99-1或者外部镜装置150转换。
而在其他示例中，能够使用具有恒定幅度的横向模式501以及具有调制幅度的横向模式501。在其他示例中，能够使用横向模式501和扭转模式502。还有可能的是，使用不同阶的横向模式501。还有可能的是，使用不同阶的扭转模式502。
当扫描单元99-1、99-2的扭转模式502具有相同的频率时，可获得根据图27所示示例的叠加图形900。由此避免了在叠加图形900中的节点——其为利萨如扫描的典型特征。此外，当扭转模式的幅度在幅度调制函数842的上升沿848被放大时，可获得根据图27所示示例的叠加图形900。由此能够实现的是，获得像“张开眼睛(sich
通过在下降沿849期间的快速制动能够快速重复“张开眼睛”，也就是说，叠加图形900能够被快速连续地实现。停滞时间(totzeit)可减少。
以上解释了使用“张开眼睛”的技术，也就是说，叠加图形900的重置通过下降沿849实现。在其他示例中，还能够使用“闭上眼睛(sichschlieβendesauge)”。此处，下降沿849能够具有长度849a，其大于上升沿848的长度848a。随后，lidar成像能够主要在下降沿849期间或仅在下降沿849期间实现。
在此处所描述的各示例中，可能需要特别好地确定所使用的扫描单元99、99-1、99-2的扫描角度901、902。为此目的，能够使用根据图28所示示例的技术。
图28所示示例基本上对应于图1所示示例。在图29所示示例中，还在接口单元142上安装磁体660。在图28所示示例中，磁体660形成为铁磁层。在其他示例中，还有可能的是，磁体660例如形成为块状材料或者铁磁丸。
在图28所示示例中，还设置有角磁场传感器662，其布置在磁体660的散射磁场中。该角磁场传感器662输出一信号，该信号指示扫描模块100的扭转502。该信号例如是模拟信号，并且其具有的信号电平根据散射磁场的方向在最小值与最大值之间(例如在0°至360°的范围中)变化。此外，还能够输出数字信号，其数字地编码散射磁场的方向。该信号例如能够由控制装置接收，并且用于适当地控制弯曲压电致动器310、320。例如能够实现调节电路(regelkreis)，以便准确地复制叠加图形900。
由此能够严密地监控扭转502的运动。进而能够精确地推导相应的角度901、902，该角度通过相应的扫描单元99实现。由此能够为lidar测量提供特别高的横向分辨率。
在图28所示示例中，将镜装置150的背侧面152布置在镜表面151和磁体660和角磁场传感器162之间。这意味着，磁体660以及角磁场传感器662相对于镜表面151向后布置。这意味着，磁体660以及角磁场传感器662均布置在镜装置150的背侧面152所面向的一侧上。由此能够实现特别高的集成度。另外，角磁场传感器162能够被布置成特别靠近磁体660，从而能够实现高的信噪比。由此还能够特别准确地确定相应的角度901、902。特别地，因为光180的光路在镜装置150的前侧面151所面向的一侧上，能够特别简单地实现在光180的光路与角磁场传感器662之间通过结构的分离。因为磁体660和角磁场传感器662相对于镜装置150向后布置，则对于包括多个扫描单元99的扫描器90，距离70的尺寸也可特别小。
在图28所示示例中，磁体660的磁力矩661垂直于中轴220或者垂直于扭转模式502的扭转轴(参见图29)。总体而言，磁体660可具有一磁力矩661，其具有至少一个垂直于扭转轴的分量。由此，能够使用例如一平面内(in-plane)的角磁场传感器662，其具有在图29的图像平面中的敏感度。在其他示例中，还能够使用一角磁场传感器662，其具有在平面外(out-of-plane)的敏感度。
在图28和29所示示例中，布置有关于中轴220对称或者关于扭转502的扭转轴对称的磁力矩661。然而与此同时，角磁场传感器662相对于中轴220偏心地布置。这例如能够减少测量信号，然而其中，允许实现与角磁场传感器662的设置有关的灵活选择。例如，角磁场传感器662可被安装成与基座141径向毗邻。
在图28所示示例中，磁体660与镜装置150刚性连接，也就是说，布置在运动坐标系中；而角磁场传感器662布置在基座141的参考坐标系中。通过这种方式，能够特别简单地读取角磁场传感器662的信号，因为不必从移动坐标系转换到参考坐标系(通常是通过布置控制装置)。然而在其他示例中，还有可能的是，具有反向的布置，也就是说，角磁场传感器662布置在移动坐标系中并且磁体660布置在基座141的参考坐标系中。例如，能够无线地传输角磁场传感器662的信号，例如通过光调制来传输。可选地，还能够沿着弹性元件101、102设置导电轨道(例如通过金属层或者掺杂)，其允许实现角磁场传感器662的信号的传递。例如，当同一个磁体660为多个角磁场传感器662提供散射磁场，所述多个角磁场传感器662与扫描器90不同的扫描单元99、99-1、99-2相关联，或者在移动坐标系中布置不同的扫描单元99、99-1、99-2，此类实现形式例如是很有帮助的。不同的角磁场传感器662还能够与不同的扫描单元99、99-1、99-2的转向单元刚性连接。例如，磁体660可以特别强，从而可获得大的散射磁场。
在根据图28的示例中——其中磁体660被安装在移动坐标系中——能够以如下方式实现散射磁场和与不同的扫描单元99-1、99-2相关联的磁体660的简单分离：对于角磁场传感器662的平面内灵敏度和扭转轴220的垂直布置(参见图16)，与不同的扫描单元99-1、99-2相关联的角磁场传感器662不具有横向敏感度或者仅具有很小的横向敏感度。之所以如此，是因为相应的散射磁场在彼此垂直定向的平面内旋转。
图30示出了与lidar系统80有关的方面。lidar系统80包括激光扫描器90，其例如能够根据在此处所描述的各实现方式形成。lidar系统还包括光源81。例如，该光源81能够实现为激光二极管，其发射在近红外范围内的、带有在纳秒范围内的脉冲长度的脉冲激光180。
光源81的光180能够射在扫描器90的一个或多个镜表面151上。根据转向单元的方向，光以不同的角度901、902转向。从光源81发出并且由扫描器90的镜表面转向的光一般被称为初次光
随后，初次光能够碰上lidar系统80的环境物体。而受到其反射的初次光被称为二次光。随后，二次光能够被lidar系统80的探测器82探测。基于行进时间——其能够被确定为在通过光源81发送初次光与通过探测器82探测二次光之间的时间偏移——能够借助于控制装置4001确定在光源81或者探测器82和环境物体之间的距离。
在一些示例中，发射器光圈等于探测器光圈。这意味着，出于此目的能够使用同一扫描器，从而扫描探测器光圈。例如，能够使用同一镜装置，以便发送初次光和探测二次光。还能够设置光导体，以便将初次光和二次光分离。此类技术使得有可能实现特别高的灵敏度。这是因为，探测器光圈能够对准并且限制在以下方向上，二次光来自所述方向。通过空间滤波装置能够减少环境光，这是因为探测器光圈的尺寸较小。
特别地，此类结合潜望镜式扫描的示例具有优点。这有可能的是，对于大的扫描角而言，探测器光圈的尺寸也可以特别大。以下将对探测到的二次光进行详细说明。
对于潜望镜式扫描，通过单个镜装置定义的探测器光圈(如前所述)并不依赖于扫描角度。通过使用扭转轴的扭转模式——所述扭转轴被布置成相对于镜装置轴成大约45°的倾斜(参见图4、图16及其后附图)——镜装置的有效面积(光通过其进行收集并随后在镜装置扫描时在探测器的方向上传递)不发生改变。这与镜装置发生倾斜的参考实现方式(见us5614706a：图2)是不同的。
如果两个镜装置被顺序布置以便转向二次光(参见图16及其后附图)，则由这种组合导致与扫描角度的探测器光圈的依赖性，特别是相较于前述根据us5614706a的参考实现方式而言相对较小。这进而能够通过如下方式：外部镜装置(其相对于二次光的光路径而言被布置成进一步远离探测器)收集来自特定方向的二次光，并且将该二次光转向至内部镜装置的方向上，所述内部镜装置被布置成靠近作为外部镜装置的探测器。还将内部镜装置布置在外部镜装置与探测器之间的二次光的光路径中。此外，内部镜装置受到扫描。对于大的扭转角度，也就是说，内部镜装置大的扫描角度，内部镜装置相对于外部镜装置旋转，并且具有较小的有效面积(根据在外部镜装置方向上的相应投影)，其通过余弦函数来描述。因此，探测器光圈减小得越多，内部镜装置的扫描角度越大。探测器光圈对于外部镜装置的扫描角度而言没有依赖性或者仅有很小的依赖性。结果是，得到关于扫描角度的探测器光圈而言相对较小的依赖性，这是因为基本上仅仅内部镜装置的扫描角度——而不是外部镜装置的扫描角度——有助于减小探测器光圈。
如果外部镜装置和内部镜装置的最大扫描幅度被适当地匹配，则依赖性能够被进一步降低。通过限制内部镜装置的最大扫描幅度——例如相较于外部镜装置的最大扫描幅度进行限制——能够得到弹性的杆形元件椭圆形的叠加图形900(参见图27，其中，垂直扫描单元99-2的镜装置150的最大扫描幅度小于水平扫描单元99-1的镜装置150的最大扫描幅度)，但始终具有相对大的探测器光圈。特别地，探测器光圈与内部镜装置的扫描角度的依赖性通过余弦函数被很好地描述，从而即使对于较小的扫描角度也不会观察到探测器光圈的强烈减小(余弦函数的“平顶(flattop)”)。还可能需要的是，相较于以其激发内部镜装置的自由度的运动的扭转模式而言，以其激发外部镜装置的自由度的运动的扭转模式要通过较大的最大幅度来激发。
而在典型的应用中，强扫描的外部镜装置——在适当安装在扫描器中，例如在车辆中的情况下——例如能够在水平方向上进行扫描(参见图27：角度901)，而弱扫描的内部扫描器能够在垂直方向上进行扫描(参见图27：角度902)。通常，在水平方向上需要相对较大的扫描角度，以便从车辆侧面也能够识别物体；而在垂直方向上不需要大的扫描角度，这是因为在天空中和在地面上不存在必须识别的感兴趣的物体。
再者，除了距离测量之外，还能够确定环境物体的横向位置，例如通过控制装置4001确定。这能够通过对激光扫描器99的一个或多个转向单元的位置或方向的监控来实现。其中，在光180到达时刻，一个或多个转向单元的位置或方向对应于转向角度901、902；由此能够推导出环境物体的横向位置。例如有可能的是，转向单元的位置或方向基于角磁场传感器662的信号来确定。
通过在确定环境物体的横向位置时考虑角磁场传感器662的信号，有可能以特别大的精度确定环境物体的横向位置。特别地，相较于在确定环境物体的横向位置时仅考虑用于控制致动器的运动的驱动器信号的技术，通过这种方式能够实现被提高的精度。
图31示出了与lidar系统80有关的方面。lidar系统80包括控制单元4001，其例如能够被实现为微处理器或者专用集成电路(asic)。控制单元4001还能够被实现为现场可编程门阵列(fpga)。控制单元4001被设置成将控制信号输出至驱动器4002。例如，能够输出数字形式或模拟形式的控制信号。
驱动器4002被进一步设置为，生成一个或多个电压信号，并将其输出到压电致动器310、320相应的电触点上。电压信号的典型幅度位于从50v至250v的范围内。
压电致动器310、320还与扫描模块100耦合，比如以上关于图5和6所描述的。由此能够激发扫描模块100一个或多个自由度的运动，特别是由扫描模块100的一个或多个支撑元件101、102激发。由此，转向单元发生偏转。并由此，能够以光180扫描激光扫描器99的环境区域。特别地，能够激发扭转模式502。
控制装置4001能够被设置成，适当地激发压电致动器310、320，从而实现用于扫描2d环境区域的叠加图形。为此，能够实现与幅度调制函数842有关的技术。在图31所示示例中，控制单元4001能够被特别设置为，根据图23和25所示示例的致动器运动831来控制驱动器4002或者弯曲压电致动器310、320。随后，能够实现叠加图形900。
在图31中还示出，在控制单元4001与角磁场传感器662之间存在耦接。控制单元4001能够被设置为，基于角磁场传感器662的信号控制一个或多个压电致动器310、320。通过此类技术，能够实现通过控制单元4001监控镜表面151的运动。如果需要的话，控制单元4001能够与驱动器4002的控制相配合，以便降低在镜表面151的期望的运动与镜表面151的所观察到的运动之间的偏差。
例如，有可能的是，实现闭环控制(德语：regelschleife；英语：closed-loopcontrol)。例如，该闭环控制能够包括运动的标称幅度(soll-amplitude)，其作为执行变量。例如，该闭环控制能够包括运动的实际幅度(ist-amplitude)，其作为控制变量。此处，运动的实际幅度能够基于角磁场传感器662的信号来确定。
图32是一示例性方法的流程图。在方框8001，致动器(例如弯曲压电致动器)受到控制，以便根据周期性的幅度调制函数来激发弹性运动的扫描单元的第一自由度的运动。在这种情况下，所述周期性的幅度调制函数具有交替布置的上升沿和下降沿。其中，上升沿的长度为下降沿的长度的至少两倍；可选为至少四倍；进一步可选为至少十倍。
总之，上面已经描述了以下示例：
示例1：一种扫描器(90)，其包括：
-第一镜装置(150)，其带有弹性的杆形元件反射性的前侧面(151)和弹性的杆形元件背侧面(152)，
-第一弹性悬挂装置(100)，其在所述第一镜装置(150)的背侧面(152)所面向的一侧上延伸，
-第二镜装置(150)，其带有弹性的杆形元件反射性的前侧面(151)和弹性的杆形元件背侧面(152)，以及
-第二弹性悬挂装置(100)，其在所述第二镜装置(150)的背侧面(152)所面向的一侧上延伸，
其中，所述扫描器(90)被设置成在所述第一镜装置(150)的前侧面(151)和所述第二镜装置(150)的前侧面(151)上依次将光(180)转向。
示例2：根据示例1的扫描器(90)，
其中，所述第一弹性悬挂装置(100)包括至少一个弹性的杆形元件(101、101-1、101-2、102、102-1、102-2)，和/或
其中，所述第二弹性悬挂装置(100)包括至少一个弹性的杆形元件(101、101-1、101-2、102、102-1、102-2)。
示例3：根据示例2的扫描器(90)，
其中，所述第一弹性悬挂装置(100)的至少一个弹性的杆形元件(101、101-1、101-2、102、102-1、102-2)的纵轴(111、112)与所述第一镜装置(150)的反射性的前侧面(151)的表面法线围成45°±15°的角度(159)，和/或
其中，所述第二弹性悬挂装置(100)的至少一个弹性的杆形元件(101、101-1、101-2、102、102-1、102-2)的纵轴(111、112)与所述第二镜装置(150)的反射性的前侧面(151)的表面法线围成45°±15°的角度(159)。
示例4：根据前述示例中任一项的扫描器(90)，
其中，所述第一弹性悬挂装置(100)在所述扫描器(90)的静止状态下沿着第一轴(220)延伸，
其中，所述第二弹性悬挂装置(100)在所述扫描器(90)的静止状态下沿着第二轴(220)延伸，
其中，第一轴与第二轴围成90°±25°的角度，优选围成90°±1°的角度，进一步优选围成90°±0.1°。
示例5：根据示例1至4中任一项的扫描器(90)，
其中，所述第一弹性悬挂装置(100)在所述扫描器(90)的静止状态下沿着第一轴(220)延伸，
其中，所述第二弹性悬挂装置(100)在所述扫描器(90)的静止状态下沿着第二轴(220)延伸，
其中，第一轴与第二轴围成180°±25°的角度，优选围成180°±1°的角度，进一步优选围成180°±0.1°。
示例6：根据前述示例中任一项的扫描器(90)，
其中，所述第一弹性悬挂装置(100)的长度在所述第一镜装置(150)的反射性的前侧面(151)的直径的20％至400％的范围内，和/或
其中，所述第二弹性悬挂装置(100)的长度在所述第二镜装置(150)的反射性的前侧面(151)的直径的20％至400％的范围内。
示例7：根据前述示例中任一项的扫描器(90)，
其中，在所述第一镜装置(150)的反射性的前侧面(151)中心与所述第二镜装置(150)的反射性的前侧面(151)中心之间的距离(70)在所述扫描器(90)的静止状态下不大于所述第一镜装置(150)反射性的前侧面(151)的直径(153)的4倍，可选为不大于所述直径的3倍，进一步可选为不大于所述直径的1.8倍。
示例8：根据前述示例中任一项的扫描器(90)，其还包括：
-第一致动器(310、320)，其被设置成，激发所述第一弹性悬挂装置(100)的一个自由度的运动，以及
-第二致动器(310、320)，其被设置成，激发所述第二弹性悬挂装置(100)的一个自由度的运动，
其中，所述第一弹性悬挂装置(100)的所述自由度的运动包括扭转模式(502)，
其中，所述第二弹性悬挂装置(100)的所述自由度的运动包括扭转模式(502)。
示例9：根据前述示例中任一项的扫描器(90)，其进一步包括：
-第一对压电致动器(310、320)，其安装在所述第一弹性悬挂装置(100)的、远离所述第一镜装置(150)的背侧面(152)的端部(141)上，和/或
-第二对压电致动器(310、320)，其安装在所述第二弹性悬挂装置(100)的、远离所述第二镜装置(150)的背侧面(152)的端部(141)上。
示例10：根据前述示例中任一项的扫描器(90)，
其中，作为1点悬挂装置的第一弹性悬挂装置(100)将第一镜装置(150)固定在基座上，和/或
其中，作为1点悬挂装置的第二弹性悬挂装置(100)将第二镜装置(150)固定在基座上。
显然，本发明的前述实施方式和方面中的特征能够彼此组合。特别是，这些特征不仅能以所述组合来使用，而是还能以其他组合方式使用或单独使用，而不超出本发明的保护范围。
以上例如已描述了实现具有短的下降沿和长的上升沿的叠加图形的技术。相应地，还有可能的是，使用相对长的下降沿和相对短的上升沿；在此类示例中，还有可能的是，lidar成像基本上在相对长的下降沿期间实现。在一些示例中，还有可能的是，使用相同长度的上升沿和下降沿；即使在这种情况下也可保证有效的扫描，该扫描通过适当地实现叠加图形(例如没有节点或仅有少量节点)来完成。
此外以上还描述了以相同频率激励的两个在时间上叠加的两个自由度的运动的技术。在一些示例中，还有可能的是，第一自由度的运动以第一频率激发，并且第二自由度的运动以第二频率激发，该第二频率不同于第一频率，例如是第一频率的2倍。由此，叠加图形例如可能具有节点，这可能降低对环境区域扫描的效率，但同时使得运动自由度的选择更加灵活。
此外，以上根据叠加图形描述了各种示例，其通过在时间上叠加第一扭转模式(其与第一扫描单元相关联)和第二扭转模式(其与第二扫描单元相关联)来描述。而如果例如使用与不同的扫描单元相关联的两个横向模式，则还能够实现相应的技术。
此外，以上已结合lidar测量描述了与扫描单元的运动有关的各种技术。然而，相应的技术也可运用在其他应用中，例如用于投影仪或激光扫描显微镜等等。
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