DE102020110391A1

DE102020110391A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung einer Scaneinheit

Info

Publication number: DE102020110391A1
Application number: DE102020110391.3A
Authority: DE
Inventors: Dominic Lakatos; Markus Rauscher; Michael Schardt; Valentin Baier; Maximilian Schermer; Mathias Hofmann
Original assignee: Blickfeld GmbH
Current assignee: Blickfeld GmbH
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-10-21

Abstract

Vorgeschlagen werden ein Verfahren zur Kalibrierung einer Scaneinheit, eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Scaneinheit und eine kalibrierte Scaneinheit. Die Scanheit kann insbesondere zur Verwendung in einem Scanner für Licht, insbesondere Laserlicht, vorgesehen sein, welcher beispielsweise für LIDAR-Messungen (engl. light detection and ranging) genutzt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Scaneinheit, eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Scaneinheit und eine kalibrierte Scaneinheit.
Aus der WO 2018/171846 A1 sind Scanner für Licht, insbesondere Laserlicht, bekannt, welche beispielsweise für LIDAR-Messungen (engl. light detection and ranging) verwendet werden können.
Die bekannten Scanner können eine Scaneinheit aufweisen. Die Scaneinheit kann eine Basis und einen Spiegel, der mittels eines elastischen Elements mit der Basis mechanisch verbunden ist, umfassen. Weiter kann ein Aktuator vorgesehen sein, der dazu eingerichtet ist, durch Anlegung eines Anregungssignals eine Änderung der Position und Orientierung des Spiegels zu bewirken.
Aufgrund unvermeidbarer Herstellungstoleranzen kann das gleiche Anregungssignal von Scaneinheit zu Scaneinheit zu einer unterschiedlichen Änderung der Position und Orientierung des Spiegels führen.
Hiervon ausgehend lag der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kalibrierung einer Scaneinheit, eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Scaneinheit und eine kalibrierte Scaneinheit anzugeben.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Kalibrierung einer Scaneinheit, wobei die Scaneinheit eine Basis, eine Abstrahleinheit und ein elastisches Element aufweist, welches die Abstrahleinheit mit der Basis mechanisch verbindet. Die Abstrahleinheit ist dazu eingerichtet, einen Abstrahllichtstrahl in einem Abstrahlwinkel abzustrahlen. Bei dem Abstrahlwinkel kann es sich um einen Raumwinkel handeln. Die Scaneinheit umfasst weiter einen Aktuator, der dazu eingerichtet ist, durch Anlegung eines Anregungssignals eine Änderung des Abstrahlwinkels durch eine Änderung der Lage und/oder Position der Abstrahleinheit in Bezug auf die Basis zu bewirken.
Die Abstrahleinheit kann eine Umlenkeinheit, beispielsweise einen Spiegel oder ein Prisma aufweisen, welche einen einfallenden Lichtstrahl in einem bestimmten Abstrahlwinkel in Bezug auf ein bezüglich der Basis der Scaneinheit festes Referenzbezugsystems als Abstrahllichtstrahl abstrahlt. Durch Änderung der Position und Orientierung der Umlenkeinheit kann der Abstrahlwinkel geändert werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Abstrahlwinkel der Abstrahleinheit nicht von einer Position und/oder Orientierung der Abstrahleinheit in Bezug auf einen einfallenden Lichtstrahl abhängt. Beispielsweise kann die Abstrahleinheit selbst die den Abstrahllichtstrahl erzeugende Lichtquelle, z.B. eine Laserdiode, umfassen. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Abstrahleinheit ein Ende einer Lichtleitfaser umfasst.
Beim Verfahren zur Kalibrierung einer Scaneinheit wird ein Schirm verwendet, der dazu eingerichtet ist, den Abstrahllichtstrahl so zu empfangen, dass ein Lichtpunkt erzeugt wird. Bei dem Schirm kann es sich insbesondere um einen ebenen Schirm handeln.
Weiter wird ein positionsempfindlicher Lichtsensor verwendet, der dazu eingerichtet ist, ein Lichtpunktpositionssignal in Abhängigkeit einer Position des Lichtpunkts auf dem Schirm auszugeben. Das Lichtpunktpositionssignal kann ein eindimensionales Signal oder ein zweidimensionales Signal sein.
Durch Messen des Lichtpunktpositionssignals für einen Ruheabstrahlwinkel wird ein erster Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert erhalten. Der Ruheabstrahlwinkel entspricht dabei dem Abstrahlwinkel, bei welchem die Abstrahleinheit in Bezug auf die Basis in Ruhelage ist. Die Basis der Scaneinheit wird um eine vorbestimmt erste Rotationsachse um einen ersten vorbestimmten Drehwinkelwert gedreht. Die erste Rotationsachse schließt dabei einen Winkel mit einer Flächennormalen des Schirms von mehr als größer 0° ein. Die erste Rotationsachse ist insbesondere nicht parallel zur Flächennormalen des Schirms angeordnet. Durch Messen des Lichtpunktpositionssignals wird ein zweiter Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert für den Ruheabstrahlwinkel erhalten. Ein Anregungssignal wird an den Aktuator angelegt und ein Lichtpunktpositionssignal in Abhängigkeit des Anregungssignals gemessen. Abstrahlwinkel werden in Abhängigkeit des Anregungssignals und des Lichtpunktpositionssignals sowie des ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts und des zweiten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts erhalten.
Das Rotieren der Basis der Scaneinheit um eine vorbestimmte erste Rotationsachse um einen ersten vorbestimmten Drehwinkelwert kann mit hoher Genauigkeit und hoher Reproduzierbarkeit vorgenommen werden. Beispielsweise kann der Drehwinkelwert mit einer Genauigkeit von kleiner als 0,1°, insbesondere kleiner als 0,05°, insbesondere kleiner als 0,01 ° bestimmt werden. Die Verwendung des ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert und des zweiten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts kann somit zu einer höheren Genauigkeit der Bestimmung der Abstrahlwinkel führen als die Bestimmung des Abstrahlwinkels basierend auf einer Position des Lichtpunkts und eines Abstands des Abstrahleinheit vom Schirm.
Durch Interpolation kann für gemessene Lichtpunktpositionssignale zwischen dem ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert und dem zweiten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert der zugehörige Abstrahlwinkel bestimmt werden.
Die Genauigkeit kann weiter erhöht werden, indem die Messung des Lichtpunktpositionssignals verschiedene vorbestimmte Drehwinkelwerte um die erste Rotationsachse wiederholt wird. Auf diese Weise kann für jeden Lichtpunktpositionssignalwert der zugehörige Drehwinkelwert und somit der Abstrahlwinkel bestimmt werden.
In einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Basis um eine zweite Rotationsachse um einen zweiten vorbestimmten Drehwinkelwert gedreht. Die zweite Rotationsachse schließt mit der Flächennormalen des Schirms einen Winkel von mehr als 0° ein. Die zweite Rotationsachse ist insbesondere nicht parallel zur Flächennormalen des Schirms angeordnet. Die zweite Rotationsachse kreuzt die erste Rotationsachse oder die zweite Rotationsachse ist windschief zur ersten Rotationsachse angeordnet. Die zweite Rotationsachse ist insbesondere nicht parallel zur ersten Rotationsachse angeordnet. Durch Messen des Lichtpunktpositionssignals wird ein dritter Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert für den Ruheabstrahlwinkel erhalten. Der Abstrahlwinkel wird in Abhängigkeit des Anregungssignals und des Lichtpunktpositionssignals sowie des ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts, des zweiten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts und des dritten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts bestimmt.
Die Verwendung eines dritten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts kann es insbesondere erlauben den Abstrahlwinkel als Raumwinkel zu bestimmen.
Interpolation kann es erlauben, für gemessene Lichtpunktpositionssignale zwischen dem ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert, dem zweiten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert und dem dritten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert den zugehörigen Abstrahlwinkel zu bestimmen.
Eine Erhöhung der Genauigkeit kann ermöglicht werden, indem die Messung des Lichtpunktpositionssignals für verschiedene vorbestimmte Drehwinkelwerte um die zweite Rotationsachse und/oder erste Rotationsachse wiederholt wird. Insbesondere ist es denkbar, für jeden Raumwinkel, der zu einem Lichtpunkt auf dem Schirm führt, den entsprechenden zweidimensionalen Lichtpunktpositionssignalwert zu bestimmen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist die erste Rotationsachse parallel zum Schirm ausgerichtet. Dies kann die Berechnung der Abstrahlwinkel vereinfachen. Grundsätzlich ist es allerdings auch denkbar, dass die erste Rotationsachse nicht parallel zum Schirm ausgerichtet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Rotationsachse und die zweite Rotationsachse orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Dies kann es erlauben, die beiden Komponenten des Abstrahlwinkels mit einer ähnlichen Genauigkeit zu bestimmen.
Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Distanz zwischen der ersten Rotationsachse und/oder der zweiten Rotationsachse und dem Schirm um einen vorbestimmten Abstand geändert, durch Messen des Lichtpunktpositionssignals für einen Ruheabstrahlwinkel ein vierter Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert erhalten, die Basis der Scaneinheit um eine vorbestimmte erste Rotationsachse um einen ersten vorbestimmten Drehwinkelwert gedreht, durch Messen des Lichtpunktpositionssignals ein fünfter Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert für den Ruheabstrahlwinkel erhalten wird und basierend auf dem ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert, dem zweiten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert, dem vierten Lichtpunktpositionskalibrierwert, dem fünften Lichtpunktpositionskalibrierwert, dem vorbestimmten Abstand und dem vorbestimmten Drehwinkel eine Abstand der Ruheabstrahlposition von der ersten Drehachse erhalten. Die Ruheabstrahlposition gibt dabei den Ursprung des Abstrahllichtstrahls bei Ruhelage des Abstrahlelements an.
Die Bestimmung des Abstands der Ruheabstrahlposition von der ersten Drehachse kann es erlauben, die Abstrahlwinkel in Abhängigkeit des Anregungssignals mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.
In korrespondierender Weise kann in einer Ausgestaltung des Verfahrens der Abstand der Ruheabstrahlposition von der zweiten Drehachse erhalten werden.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Abstrahleinheit beim Messen des Lichtpunktpositionssignals zum Erhalten des ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts in Ruhelage ist. Der Lichtpunkt bewegt sich demzufolge nicht auf dem Schirm. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Abstrahleinheit beim Messen des Lichtpunktpositionssignals zum Erhalten des ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts schwingt, so dass sich der Lichtpunkt auf dem Schirm mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt. Der erste Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert kann dann ein Mittelwert des Lichtpunktpositionssignals sein.
Ebenfalls ist es denkbar die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtpunkts auf dem Schirm zu bestimmen und als ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert den Wert des Lichtpunktpositionssignals zu verwenden, bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtpunkts auf dem Schirm maximal ist.
In vergleichbarer Weise können auch der zweite und/oder dritte und/oder vierte und/oder fünfte Lichtpunktpositionskalibrierwert jeweils bei einer Abstrahleinheit in Ruhelage oder bei einer um die Ruhelage schwingenden Abstrahleinheit bestimmt werden.
Grundsätzlich ist es denkbar, als Schirm direkt eine Sensorfläche des positionsempfindlichen Lichtsensors zu verwenden, so dass auf möglicherweise verzerrende optische Abbildungselement verzichtet werden kann.
Ebenso kann ein getrennter Schirm verwendet werden, welcher zwischen dem positionsempfindlichen Lichtsensor angeordnet ist. Der Schirm kann transluzent sein, so dass ein von der Scaneinheit auf die Vorderseite des Schirms fallender Abstrahllichtstrahl als Lichtpunkt auf der Rückseite des Schirms sichtbar ist.
Grundsätzlich ist es allerdings ebenfalls denkbar, die Scaneinheit zwischen Schirm und dem positionsempfindlichen Lichtsensor anzuordnen, so dass ein kompakterer Aufbau ermöglicht werden kann.
Zwischen dem Schirm und der Sensorfläche des positionsempfindlichen Lichtsensors kann eine Abbildungsoptik angeordnet sein. Die Abbildungsoptik kann es ermöglichen eine große Schirmfläche auf eine kleine Sensorfläche des positionsempfindlichen Lichtsensors abzubilden. Hierzu kann die Abbildungsoptik eine oder mehrere Linsen und/oder eine oder mehrere Spiegel aufweisen.
Der Abstand zwischen der Sensorfläche des positionsempfindlichen Lichtsensors und dem Schirm kann in Ausführungsbeispielen kleiner als 150 mm, insbesondere kleiner als 130 mm, insbesondere kleiner als 110 mm sein. Weiter können Ausführungsbeispiele einen Abstand zwischen der Sensorfläche des positionsempfindlichen Lichtsensors größer als 50 mm, insbesondere größer als 70 mm, insbesondere größer als 90 mm sein.
Der positionsempfindliche Lichtsensor kann ein diskreter positionsempfindlicher Lichtsensor sein. Beispielsweise kann der diskrete positionsempfindliche Lichtsensor ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor sein. Für jedes Pixel des CCD-Sensors oder CMOS-Sensors kann der Belichtungswert gemessen werden und mit Methoden der photogrammetrischen Bildmessung kann aus der Verteilung der Belichtungswerts die Position des Lichtpunkts gemessen werden.
Eine schnellere Bestimmung der Position des Lichtpunkts kann durch die Verwendung eines Matrixsensors mit paralleler Auswertung als diskreter positionsempfindlicher Lichtsensor ermöglicht werden. Bei einem solchen Sensor wird sowohl zeilenweise als auch spaltenweise für jedes Pixel verglichen, ob der Belichtungswert des Pixels größer oder kleiner als ein global festgelegter Schwellwert ist. Die binären Vergleichsergebnisse werden zeilen- und spaltenweise mit einem logischen ODER verknüpft. Aus allen Spalten und allen Zeilen, die ein Pixel enthalten für welches der Belichtungswert höher ist als der vorgegebene Schwellwert wird jeweils der Mittelwert der Position berechnet und ausgegeben Lichtpositionssignal ausgegeben.
Vorzugsweise wird als positionsempfindlicher Lichtsensor ein analoger positionsempfindlicher Lichtsensor verwendet. Analoge positionsempfindliche Lichtsensoren sind auch unter dem Begriff „Position Sensitive Device“ (PSD) bekannt. Insbesondere können analoge positionsempfindliche Lichtsensoren eine Photodiode umfassen. Analoge positionsempfindliche Lichtsensoren, welche eine Photodiode umfassen, können auch als „Position Sensitive Device“ bezeichnet werden. Die Photodiode kann eine Deckelektrode mit einem hohen, einheitlichen Flächenwiderstand aufweisen und an zwei oder vier gegenüberliegenden Seiten kontaktiert sein. Sobald Lichtpunkt auf die Photodiode abgebildet wird und Photonen durch die Deckelelektrode in den aktiven Bereich der Photodiode gelangen, wird ein Fotostrom generiert, der je nach Lichtpunktposition in einem bestimmten Verhältnis über die an den zwei oder vier gegenüberliegenden Seiten vorgesehenen Kontakt abfließt, so dass ein von der Position des Lichtpunkts abhängiges Lichtpunktpositionssignal erhalten wird.
Die Verwendung eines analogen positionsempfindlichen Lichtsensors, insbesondere eine positionsempfindlichen Lichtsensors, der eine Diode umfasst, kann eine kontinuierliche Messung des Lichtpunktpositionssignals mit sehr hohen Messraten ermöglichen. Die Messrate kann beispielsweise mehr als 10 kHz, insbesondere mehr als 50 kHz, insbesondere mehr als 100 kHz betragen. Dies kann insbesondere die Messung von sich sehr schnell ändernden Abstrahlwinkel und/der Abstrahlpositionen des Abstrahlelements ermöglichen.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, vor der Drehung der Basis um die erste Rotationsachse um den ersten vorbestimmten Drehwinkelwert den Abstrahllichtstrahl parallel zur Flächennormalen des Schirms auszurichten. Auf diese Weise kann eine definierte Ausrichtung der Basis in Bezug auf den Schirm erhalten werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Abstrahllichtstrahl dadurch parallel zur Flächennormalen des Schirms ausgerichtet werden, indem durch Drehen der Basis und die erste und/oder zweite Rotationsachse eine Änderung eines Lichtpunktpositionssignalwerts bei Veränderung des Abstands zwischen dem Schirm und der Scaneinheit minimiert wird. Eine entsprechende Ausrichtung des Abstrahllichtstrahls kann auf diese Weise mit den gleichen Mitteln bewirkt werden, die für die Kalibrierung der Scaneinheit verwendet werden.
Das Anregungssignals kann in einer Ausgestaltung des Verfahrens an den Aktuator bei einer ersten Position der Basis in Bezug auf den Schirm und bei einer zweiten Position der Basis in Bezug auf den Schirm angelegt werden, wobei die erste Position und die zweite Position sich um einen definierten Translationsvektor unterscheiden, wobei mittels des Translationsvektors Abstrahlwinkel und Abstrahlpositionen der Scaneinheit in Abhängigkeit des Anregungssignals ermittelt werden. Mit anderen Worten kann nicht nur eine Abhängigkeit des Abstrahlwinkels vom Anregungssignal, sondern auch eine Abhängigkeit der Abstrahlposition vom Anregungssignal ermittelt werden.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass periodische Anregungssignale unterschiedlicher Frequenz an den Aktuator angelegt werden und für die periodischen Anregungssignale unterschiedlicher Frequenz die maximale Änderung der Abstrahlwinkel festgestellt wird. Dies ganz es erlauben, dass maximale Sichtfeld (auch: Field of View, FoV) der Scaneinheit zu bestimmen.
Die Bestimmung der Frequenz, bei welcher die maximale Änderung des Abstrahlwinkels auftritt, kann indikativ für mechanische Resonanzeigenschaften der Scaneinheit sein.
Vorgeschlagen wird weiter eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Scaneinheit, wobei die Scaneinheit, eine Basis, eine Abstrahleinheit, wobei die Abstrahleinheit dazu eingerichtet ist, einen Abstrahllichtstrahl in einem Abstrahlwinkel abzustrahlen, ein elastisches Element, welches die Abstrahleinheit mit der Basis mechanisch verbindet, und einen Aktuator, der dazu eingerichtet ist, durch Anlegung eines Anregungssignals eine Änderung des Abstrahlwinkels durch eine Änderung der Lage und/oder Position der Abstrahleinheit in Bezug auf die Basis zu bewirken, aufweist. Weiter umfasst die Vorrichtung Befestigungsmittel zum Befestigen der Basis an der Vorrichtung, einen Schirm, der dazu eingerichtet ist, den Abstrahllichtstrahl so zu empfangen, dass ein Lichtpunkt erzeugt wird, aufweist, einen positionsempfindlichen Lichtsensor, der dazu eingerichtet ist, ein Lichtpunktpositionssignal in Abhängigkeit der Position eines Lichtpunkts auf dem Schirmauszugeben, und Mittel zum Drehen der Basis um eine erste Rotationsachse aufweist, wobei die erste Rotationsachse mit einer Flächennormalen des Schirms einen Winkel von mehr als 0° einschließt.
Die Vorrichtung kann Mittel zum Drehen der Basis um eine zweite Rotationsachse aufweisen, wobei die zweite Rotationsachse mit der Flächennormalen des Schirms einen Winkel von mehr als 0° einschließt, wobei sich die zweite Rotationsache mit der ersten Rotationsachse kreuzt oder die zweite Rotationsachse windschief zur ersten Rotationsachse angeordnet ist.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Vorrichtung Mittel zum Ändern des Abstands der ersten Rotationsachse und/oder der zweiten Rotationsachse vom Schirm umfasst. Die Mittel können dazu eingerichtet sind, den Schirm und den positionsempfindlichen Lichtsensor gegenüber der ersten Drehachse und/oder zweiten Drehachse zu bewegen, oder dazu eingerichtet sind, die erste Drehachse und/oder die zweite Drehachse gegenüber dem Schirm zu bewegen.
In einer Ausgestaltung ist die Abstrahleinheit der Scaneinheit eine Umlenkeinheit, die einen einfallenden Lichtstrahl als Abstrahllichtstrahl abstrahlt, und die Vorrichtung weist eine Lichtquelle zur Erzeugung des einfallenden Lichtstrahls auf.
Die Vorrichtung eine zwischen dem Schirm und der Sensorfläche angeordnete Abbildungsoptik aufweist.
In weiteren Ausgestaltungen kann die Vorrichtung insbesondere eine Steuerung zur Durchführung eines voranstehend beschriebenen Verfahrens aufweisen.
Weiter wird eine Scaneinheit mit einer Basis, einer Abstrahleinheit, wobei die Abstrahleinheit dazu eingerichtet ist, einen Abstrahllichtstrahl in einem Abstrahlwinkel abzustrahlen,
ein elastisches Element, welches die Abstrahleinheit mit der Basis mechanisch verbindet, und einem Aktuator, der dazu eingerichtet ist, durch Anlegung eines Anregungssignals eine Änderung des Abstrahlwinkels durch eine Änderung der Lage und/oder Position der Abstrahleinheit in Bezug auf die Basis zu bewirken, vorgeschlagen. Die Scaneinheit weist darüber hinaus einen Speicher auf, der dazu eingerichtet ist, Kalibrierdaten zu speichern, die indikativ für eine voranstehend ermittelte Abhängigkeit des Abstrahlwinkels vom Anregungssignal auf.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert, darin zeigt:

1 einen positionsempfindlichen Lichtsensor in einer Seitenansicht;
2 eine Vorrichtung zum Kalibrieren einer Scaneinheit in einem ersten Zustand;
3 die Vorrichtung nach 2 in einem zweiten Zustand;
4 die Vorrichtung nach 2 bei Anlegen eines Anregungssignals;
5 eine Vorrichtung zum Kalibrieren einer Scaneinheit in einem ersten Zustand;
6 die Vorrichtung nach 2 in einem zweiten Zustand;
7 eine Vorrichtung zum Kalibrieren einer Scaneinheit;
8 eine Vorrichtung zum Kalibrieren einer Scaneinheit in zwei Zuständen; und
9 eine Vorrichtung zum Kalibrieren einer Scaneinheit in zwei Zuständen.

In der 1 wird ein positionsempfindlicher Lichtsensor 100 in der Aufsicht gezeigt. Der positionsempfindliche Lichtsensor 100 weist eine sensitive Fläche 101 auf. Auf der sensitiven Fläche 101 ist ein Lichtpunkt 102 abgebildet. Bei dem positionsempfindlichen Lichtsensor 100 handelt es sich um eine Photodiode handeln. Die sichtbare Deckelektrode weist einen hohen, einheitlichen Flächenwiderstand auf und ist an Rändern kontaktiert, so dass ein am Lichtpunkt 102 generierter Fotostrom über die Kontakte A, B, C, D abfließen kann. Bei den Kontakten A, B, C, D kann es sich um Anodenkontakte handeln. Eine Rückseite der Photodiode des positionsempfindlichen Lichtsensors 100 weist eine Rückseitenelektrode auf, welche einen niedrigen Flächenwiderstand haben kann. Die Rückseitenelektrode kann mit einem Kontakt Z kontaktiert sein, bei welchem es sich um einen Kathodenkontakt handeln kann.
Die Position des Lichtpunkts lässt sich wie folgt bestimmen, wobei I_A den Strom von Kontakt A zu Kontakt Z, I_B den Strom von Kontakt B zu Kontakt Z, I_C den Strom von Kontakt C zu Kontakt Z und I_D den Strom von Kontakt D zu Kontakt Z angibt: $I_{g e s a m t} = I_{A} + I_{B} + I_{C} + I_{D}$
$Δ_{x} = (I_{A} + I_{D}) - (I_{B} + I_{C})$
$Δ_{y} = (I_{A} + I_{B}) - (I_{C} + I_{D})$
$x = L_{x} * \frac{Δ_{x}}{(2 * I_{g e s a m t})}$
$y = L_{y} * \frac{Δ_{y}}{(2 * I_{g e s a m t})}$
Der positionssensitive Lichtsensor 100 kann ein zweidimensionales Lichtpunktpositionssignal (u_x, u_y) ausgeben, welches indikativ für eine Position des Lichtpunkts 102 innerhalb der sensitiven Fläche 101 des positionssensitiven Lichtsensors 100 ist. Das Lichtpunktpositionssignal kann in Ausführungsbeispielen darüber hinaus Informationen über die Intensität des Lichtpunkts 102 enthalten. Beispielsweise kann der positionssensitive Lichtsensor 100 eine Spannung u_x, welche indikativ für eine Position des Lichtpunkts 102 in x-Richtung, eine Spannung u_y, welche indikativ für eine Position des Lichtpunkts 102 in y-Richtung und eine Spannung u_sum, welche indikativ für eine Intensität des Lichtpunkts 102 ist, ausgeben. Das Lichtpunktsignal (u_x, u_y, u_sum) kann beispielsweise mit einer Messrate von mehr als 10 kHz, insbesondere mehr als 50 kHz, insbesondere mehr als 100 kHz abgefragt werden.
2 zeigt schematisch eine Vorrichtung 200 zur Kalibrierung einer Scaneinheit. Die Scaneinheit weist eine Basis, eine Abstrahleinheit, wobei die Abstrahleinheit dazu eingerichtet ist, einen Abstrahllichtstrahl in einem Abstrahlwinkel abzustrahlen, ein elastisches Element, welches die Abstrahleinheit mit der Basis mechanisch verbindet und einen Aktuator, der dazu eingerichtet ist, durch Anlegung eines Anregungssignals eine Änderung des Abstrahlwinkels durch eine Änderung der Lage und/oder Position der Abstrahleinheit in Bezug auf die Basis zu bewirken. Zur Vereinfachung ist in der 2 zunächst nur die Abstrahleinheit 210 der Scaneinheit und der Abstrahllichtstrahl 211 dargestellt.
Die Vorrichtung 200 weist einen Schirm 221 auf, welcher dazu eingerichtet ist, den Abstrahllichtstrahl 211 so zu empfangen, dass ein Lichtpunkt 222 erzeugt wird. Weiter umfasst die Vorrichtung 200 einen positionsempfindlichen Lichtsensor 223, der dazu eingerichtet ist, ein Lichtpunktpositionssignal in Abhängigkeit einer Position des Lichtpunkts 222 auf dem Schirm 222 auszugeben.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel trifft in der Ruhelage der Abstrahleinheit 210 der Abstrahllichtstrahl 211 senkrecht auf den Schirm 221. Zwischen dem Schirm 221 und dem positionsempfindlichen Lichtsensor 223 ist eine Abbildungsoptik 224 vorgesehen, welche die größere Fläche des Schirms 221 auf die kleinere Fläche des positionsempfindlichen Lichtsensors 223 abbildet. Die Abbildungsoptik 224 kann dazu ein oder mehrere Linsen, aber auch Spiegel umfassen.
Weiter sind Mittel 225 zum Drehen der Basis der Scaneinheit um eine erste Drehachse, die nachfolgend auch als erste Drehmittel 225 bezeichnet werden können. Zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Kalibrierung der Scaneinheit ist die erste Drehachse senkrecht zum Abstrahllichtstrahl 221 in Ruhelage der Abstrahleinheit 201 angeordnet und führt durch die Abstrahlposition.
Mit den ersten Drehmittel 225 kann eine Drehung um die erste Drehachse um einen vorbestimmten Drehwinkelwert mit hoher Präzision durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Drehwinkelwert mit einer Genauigkeit von weniger als 0,1°, insbesondere von weniger als 0,05°, insbesondere von weniger als 0,01° vorgegeben werden. Die durch das Drehmittel 225 bewirkte Drehung ist in der 2 durch einen Pfeil 226 visualisiert.
3 zeigt die Vorrichtung 200 nach einer Drehung um einen Winkel 327, so dass der Abstrahllichtstrahl 211 in Ruhelage der Abstrahleinheit 210 einen Lichtpunkt 322 an einer Position auf dem Schirm 221 erzeugt, welche sich von der Position des Lichtpunkts 222 unterscheidet. Dementsprechend nimmt das vom positionsempfindlichen Lichtsensor ausgegebene Lichtpunktpositionssignal einen anderen Wert an. Der Wert des Lichtpunktpositionssignals für eine Ruhelage der Abstrahleinheit kann auch als Lichtpunktpositionskalibrierwert bezeichnet werden. Grundsätzlich kann für jeden Drehwinkel des Drehmittels 225 ein korrespondierender Lichtpunktpositionskalibrierwert erhalten werden.
In der 4 befindet sich das Drehmittel 225 in der gleichen Lage und Orientierung wie in der 2. Durch Anlegung eines Anregungssignals wird die Lage der Abstrahleinheit 210 in Bezug auf die Basis der Scaneinheit und damit auch in Bezug auf das Drehmittel 225 und die Vorrichtung 200 geändert. Dies ist durch gestrichelte Darstellungen der Abstrahleinheit 210 veranschaulicht. Zur Vereinfachung kann zunächst angenommen werden, dass sich die Abstrahlposition in Bezug auf die Vorrichtung 200 nicht ändert und sich der Abstrahlwinkel nur in der Zeichenebene ändert. Mit anderen Worten kann sich die Abstrahleinheit um die gleiche Achse drehen, um welche das Drehmittel 225 eine Drehung bewirkt.
Grundsätzlich wäre es denkbar, die durch Anlegung des Anregungssignals bewirkte Änderung 428 des Abstrahlwinkels in Bezug auf einen Abstrahlwinkel bei Ruhelage der Abstrahleinheit 210 auf der Grundlage der geometrischen Anordnung, insbesondere des Abstands 431 der Abstrahlposition vom Schirm 221, des Abstands 432 der Abbildungsoptik 224 vom Schirm 221, den Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik 224, des Abstands 433 des positionsempfindlichen Lichtsensors 223 von der Abbildungsoptik 224, und dem jeweils gemessenen Lichtpositionssignalwert zu berechnen. Nicht alle diese Parameter lassen sich allerdings mit hoher Präzision bestimmen. Beispielsweise kann die Abbildungsoptik 224 bei großem Abstand 434 des Lichtpunkts 422 vom Zentrum des Schirms 221 verzeichnen. Ebenso kann sich der Abstand zwischen der Abstrahleinheit 210 und dem Schirm 221 ändern, sobald eine neue Scaneinheit an dem Drehmittel angebracht wird. Die Verwendung der durch Drehen des Drehmittels 225 um die erste Drehachse erhaltenen Lichtpositionssignalkalibrierwerte kann somit zu einer höheren Genauigkeit führen.
5 zeigt eine Situation, in welcher bei Ruhelage des Abstrahlelements 210, der Abstrahllichtstrahl 211 nicht senkrecht auf den Schirm 221 trifft, wobei die Abstrahlposition einen Abstand 531 vom Schirm 221 hat. Die Vorrichtung 200 kann Mittel zum Ändern des Abstands zwischen dem Schirm 221 und der Abstrahlposition aufweisen. Ein geänderter Abstand 631 kann wie in der 6 gezeigt, zu einer Position des Lichtpunkts 622 auf dem Schirm 221 führen, welche sich von der Position des Lichtpunkts 522 beim Abstand 531 unterscheidet. Durch Drehung um die erste Drehachse und Veränderung des Abstands 631 kann folglich der Abstrahllichtstrahl 221 in Ruhelage des Abstrahlelements 210 senkrecht auf dem Schirm 221 ausgerichtet werden.
In der 7 ist eine Vorrichtung 700 zur Kalibrierung einer Scaneinheit, bei welcher die Scaneinheit eine Abstrahleinheit in Form einer Umlenkeinheit 710 aufweist. Bei der Umlenkeinheit 710 kann es sich um einen Spiegel handeln. Eine Lichtquelle 741 ist vorgesehen, die den Lichtstrahl 742 generiert, der von der Umlenkeinheit 710 umgelenkt und als Abstrahllichtstrahl 711 abgestrahlt wird. Der Lichtstrahl 742 kann mittels zweier Spiegel 743, 744 parallel zum Schirm 221 ausgerichtet werden, bevor er auf die Umlenkeinheit 710 trifft. Mittels der voranstehend beschriebenen Verfahren kann auch der Abstrahlwinkel der Umlenkeinheit 710 bestimmt werden.
8 zeigt eine Vorrichtung zum Kalibrieren einer Scaneinheit in zwei Zuständen, wobei zwischen den beiden Zuständen der Abstand der Drehachse eines Drehmittels 225 vom Schirm 221 um einen mit hoher Genauigkeit vorgegebenen Abstand 871 geändert wurde. Im ersten Zustand wurde die Abstrahleinheit 810 um genau vorgegebene erste Drehwinkelwerte gedreht, so dass sich Ruheabstrahllichtstrahle 811 ergeben, die an definierten Stellen des Schirms 221 einen Lichtpunkt erzeugen.
Nach Änderung des Abstands um den Betrag 871 kann die Abstrahleinheit 860 wiederum um wohldefinierte zweite Drehwinkelwerte gedreht werden, so dass die Ruheabstrahllichtstrahle 861 Lichtpunkte an der gleichen Stelle des Schirms 221 erzeugen. Mit Hilfe der bekannten ersten und zweiten Drehwinkelwerte sowie des bekannten Betrags des Abstands 871 kann dann der Abstand 831 der Drehachse vom Schirm bestimmt werden.
In der 9 ist eine Vorrichtung zum Kalibrieren einer Scaneinheit nochmals in zwei Zuständen gezeigt. In einem ersten Zustand ist die Abstrahleinheit 910 so in Bezug auf das Drehmittel 225 angeordnet, dass die Drehachse genau durch die Abstrahlposition führt. Durch Drehung vorbestimmte Drehwinkelwerte werden die Abstrahllichtstrahlen 911 erhalten. Im zweiten Zustand ist die Abstrahleinheit 960 in einem Abstand von der Drehachse so angeordnet, dass eine Verlängerung des Ruheabstrahllichtstrahls der Abstrahleinheit 960 die Drehachse des Drehmittels 925 nicht kreuzt. Ausgehend von einem jeweils auf den Schirm 221 senkrecht ausgerichteten Ruheabstrahllichtstrahl der Abstrahleinheit 960, der an der gleichen Stelle zu einem Lichtpunkt führt, wie derjenige der Abstrahleinheit 960, ergibt sich eine nicht symmetrische Anordnung der Ruheabstrahllichtstrahlen 961 und 962 bei Drehung des Drehmittels 925 um positive und negative Drehwinkelwerte mit gleichem Betrag, wobei aus der Symmetrieabweichung die Abstrahlposition der Abstrahleinheit 960 in Bezug auf die Drehachse des Drehmittels 925 bestimmt werden kann.
Voranstehend wurden die Vorrichtung und das Verfahren zur Kalibrierung einer Scaneinheit mittels zweidimensionale Winkel beschrieben. Allgemein lässt sich das Verfahren auch für dreidimensionale Raumwinkel durchführen.
Hierzu kann die Vorrichtung wenigstens drei Drehmittel aufweisen, die eine Drehung der Basis um drei orthogonale Achsen erlauben. Ebenso kann die Vorrichtung wenigstens drei Translationsmittel aufweisen, welche eine Translation der Basis in Bezug auf den Schirm in drei orthogonale Richtung erlauben. Die Drehmittel und die Translationsmittel können auch verwendet werden, um eine Ortsfeste Lichtquelle in Bezug auf die Scaneinheit auszurichten.
Die Scaneinheit kann insbesondere auf der Basis von Relativänderungen der Drehwinkel und/oder Relativverschiebungen kalibriert werden, die sich mit verfügbaren Drehmitteln und Translationsmitteln mit hoher Genauigkeit automatisiert erzeugen lassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2018/171846 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Kalibrierung einer Scaneinheit, wobei die Scaneinheit, eine Basis, eine Abstrahleinheit, wobei die Abstrahleinheit dazu eingerichtet ist, einen Abstrahllichtstrahl in einem Abstrahlwinkel abzustrahlen, ein elastisches Element, welches die Abstrahleinheit mit der Basis mechanisch verbindet, einen Aktuator, der dazu eingerichtet ist, durch Anlegung eines Anregungssignals eine Änderung des Abstrahlwinkels durch eine Änderung der Lage und/oder Position der Abstrahleinheit in Bezug auf die Basis zu bewirken, aufweist, wobei ein Schirm verwendet wird, der dazu eingerichtet ist, den Abstrahllichtstrahl so zu empfangen, dass ein Lichtpunkt erzeugt wird, wobei ein positionsempfindlicher Lichtsensor verwendet wird, der dazu eingerichtet ist, ein Lichtpunktpositionssignal in Abhängigkeit einer Position des Lichtpunkts auf dem Schirm auszugeben, wobei durch Messen des Lichtpunktpositionssignals für einen Ruheabstrahlwinkel ein erster Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert erhalten wird, wobei der Ruheabstrahlwinkel einem Abstrahlwinkel entspricht, bei welchem die Abstrahleinheit in Bezug auf die Basis in Ruhelage ist, wobei die Basis der Scaneinheit um eine vorbestimmte erste Rotationsachse um einen ersten vorbestimmten Drehwinkelwert gedreht wird, wobei die erste Rotationsachse mit einer Flächennormalen des Schirms einen Winkel von mehr als 0° einschließt; wobei durch Messen des Lichtpunktpositionssignals ein zweiter Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert für den Ruheabstrahlwinkel erhalten wird; wobei ein Anregungssignals an den Aktuator angelegt wird, wobei ein Lichtpunktpositionssignal in Abhängigkeit des Anregungssignals gemessen wird, wobei Abstrahlwinkel in Abhängigkeit des Anregungssignals und des Lichtpunktpositionssignals sowie des ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts und des zweiten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts bestimmt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Basis um eine zweite Rotationsachse um einen zweiten vorbestimmten Drehwinkelwert gedreht wird, wobei die zweite Rotationsachse mit der Flächennormalen des Schirms einen Winkel von mehr als 0° einschließt, wobei sich die zweite Rotationsache mit der ersten Rotationsachse kreuzt oder die zweite Rotationsachse windschief zur ersten Rotationsache angeordnet ist, wobei durch Messen des Lichtpunktpositionssignals ein dritter Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert für den Ruheabstrahlwinkel erhalten wird; wobei der Abstrahlwinkeln in Abhängigkeit des Anregungssignals und des Lichtpunktpositionssignals sowie des ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts, des zweiten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts und des dritten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts bestimmt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei die erste Rotationsache parallel zum Schirm ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche 2 oder 3, wobei die erste Rotationsachse und die zweite Rotationsachse orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei die Distanz zwischen der ersten Rotationsachse und/oder der zweiten Rotationsachse und dem Schirm um einen vorbestimmten Abstand geändert wird; wobei durch Messen des Lichtpunktpositionssignals für einen Ruheabstrahlwinkel ein vierter Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert erhalten wird, wobei die Basis der Scaneinheit um eine vorbestimmte erste Rotationsachse um einen ersten vorbestimmten Drehwinkelwert gedreht wird, wobei durch Messen des Lichtpunktpositionssignals ein fünfter Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert für den Ruheabstrahlwinkel erhalten wird, wobei basierend auf dem ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert, dem zweiten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwert, dem vierten Lichtpunktpositionskalibrierwert, dem fünften Lichtpunktpositionskalibrierwert, dem vorbestimmten Abstand und dem vorbestimmten Drehwinkel eine Abstand der Ruheabstrahlposition von der ersten Drehachse erhalten wird, wobei die Ruheabstrahlposition den Ursprung des Abstrahllichtstrahls bei Ruhelage des Abstrahlelement angibt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei die Abstrahleinheit beim Messen des Lichtpunktpositionssignals zum Erhalten des ersten Lichtpunktpositionssignalkalibrierwerts in Ruhelage ist oder um die Ruhelage schwingt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei der Schirm eine Sensorfläche des positionsempfindlichen Lichtsensors ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, wobei ein vom positionsempfindlichen Lichtsensor getrennter Schirm zwischen dem positionsempfindlichen Lichtsensor und der Scaneinheit angeordnet ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei der Schirm parallel zu einer Sensorfläche des positionsempfindlichen Lichtsensors angeordnet ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei zwischen dem Schirm und der Sensorfläche des positionsempfindlichen Lichtsensors eine Abbildungsoptik angeordnet sein.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei vor der Drehung der Basis um die erste Rotationsachse der Abstrahllichtstrahl parallel zur Flächennormalen des Schirms ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Abstrahllichtstrahl parallel zur Flächennormalen des Schirms ausgerichtet wird, indem durch Drehen der Basis um die erste und/oder zweite Rotationsache eine Änderung eines Lichtpunktpositionssignalwerts bei Veränderung des Abstands zwischen dem Schirm und der Scaneinheit minimiert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei das Anregungssignals an den Aktuator bei einer ersten Position der Basis in Bezug auf den Schirm und bei einer zweiten Position der Basis in Bezug auf den Schirm angelegt wird, wobei die erste Position und die zweite Position sich um einen definierten Translationsvektor unterscheiden, wobei Abstrahlwinkel und Abstrahlpositionen der Scaneinheit in Abhängigkeit des Anregungssignals und des Translationsvektors ermittelt werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei periodische Anregungssignale unterschiedlicher Frequenz an den Aktuator angelegt werden, wobei für die periodischen Anregungssignale unterschiedlicher Frequenz die maximale Änderung der Abstrahlwinkel festgestellt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 14, wobei die Frequenz bestimmt wird, bei welcher die maximale Änderung des Abstrahlwinkels auftritt.
Vorrichtung zur Kalibrierung einer Scaneinheit, wobei die Scaneinheit, eine Basis, eine Abstrahleinheit, wobei die Abstrahleinheit dazu eingerichtet ist, einen Abstrahllichtstrahl in einem Abstrahlwinkel abzustrahlen, ein elastisches Element, welches die Abstrahleinheit mit der Basis mechanisch verbindet, einen Aktuator, der dazu eingerichtet ist, durch Anlegung eines Anregungssignals eine Änderung des Abstrahlwinkels durch eine Änderung der Lage und/oder Position der Abstrahleinheit in Bezug auf die Basis zu bewirken, aufweist, wobei die Vorrichtung Befestigungsmittel zum Befestigen der Basis an der Vorrichtung aufweist, wobei die Vorrichtung einen Schirm, der dazu eingerichtet ist, den Abstrahllichtstrahl so zu empfangen, dass ein Lichtpunkt erzeugt wird, aufweist, wobei die Vorrichtung einen positionsempfindlichen Lichtsensor aufweist, der dazu eingerichtet ist, ein Lichtpunktpositionssignal in Abhängigkeit der Position eines Lichtpunkts auf dem Schirmauszugeben, wobei die Vorrichtung Mittel zum Drehen der Basis um eine erste Rotationsachse aufweist, wobei die erste Rotationsachse mit einer Flächennormalen des Schirms einen Winkel von mehr als 0° einschließt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 16, wobei die Vorrichtung Mittel zum Drehen der Basis um eine zweite Rotationsachse aufweist, wobei die zweite Rotationsachse mit der Flächennormalen des Schirms einen Winkel von mehr als 0° einschließt, wobei sich die zweite Rotationsache mit der ersten Rotationsachse kreuzt oder die zweite Rotationsachse windschief zur ersten Rotationsachse angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 16 oder 17, wobei die Vorrichtung Mittel zum Ändern des Abstands der ersten Rotationsachse und/oder der zweiten Rotationsachse vom Schirm.
Vorrichtung nach Patentanspruch 18, wobei die Mittel dazu eingerichtet sind, den Schirm und den positionsempfindlichen Lichtsensor gegenüber der ersten Drehachse und/oder zweiten Drehachse zu bewegen, oder dazu eingerichtet sind, die erste Drehachse und/oder die zweite Drehachse gegenüber dem Schirm zu bewegen.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 16 bis 19, wobei die Abstrahleinheit eine Umlenkeinheit, die einen einfallenden Lichtstrahl als Abstrahllichtstrahl abstrahlt, ist, wobei die Vorrichtung eine Lichtquelle zur Erzeugung des einfallenden Lichtstrahls aufweist.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 16 bis 20, wobei die Vorrichtung eine zwischen dem Schirm und der Sensorfläche angeordnete Abbildungsoptik aufweist.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 16 bis 21, wobei die Vorrichtung eine Steuerung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 15 aufweist.
Scaneinheit mit einer Basis, eine Abstrahleinheit, wobei die Abstrahleinheit dazu eingerichtet ist, einen Abstrahllichtstrahl in einem Abstrahlwinkel abzustrahlen, ein elastisches Element, welches die Abstrahleinheit mit der Basis mechanisch verbindet, einen Aktuator, der dazu eingerichtet ist, durch Anlegung eines Anregungssignals eine Änderung des Abstrahlwinkels durch eine Änderung der Lage und/oder Position der Abstrahleinheit in Bezug auf die Basis zu bewirken, einen Speicher, der dazu eingerichtet ist, Kalibrierdaten zu speichern, die indikativ für eine mit einem Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 15 ermittelte Abhängigkeit des Abstrahlwinkels vom Anregungssignal sind.