DE102010029072B4

DE102010029072B4 - Microelectromechanical translation vibrating system

Info

Publication number: DE102010029072B4
Application number: DE201010029072
Authority: DE
Inventors: Markus Schwarzenberg; Christian Drabe
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2015-01-08
Anticipated expiration: 2030-05-19
Also published as: DE102010029072A1

Abstract

Mikroelektromechanisches Translationsschwingersystem (100), das einen mikroelektromechanischen Translationsschwinger (110), der zur Ausführung einer optischen Anwendung ausgebildet ist, und einen mit dem mikroelektromechanischen Translationsschwinger (110) gekoppelten akustischen Resonator (120) aufweist, wobei der akustische Resonator (120) ausgelegt und angeordnet ist, so dass eine Resonanzfrequenz des akustischen Resonators an eine Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers (110) angepasst ist, wobei der mikroelektromechanische Translationsschwinger (110) ein Schwingelement mit einer für die Ausführung der optischen Anwendung wirksamen Fläche als eine primäre Nutzseite (111) aufweist, wobei die primäre Nutzseite des mikromechanischen Translationsschwingersystems für die optische Anwendung optisch zugänglich ist, und wobei der akustische Resonator (120) ausgelegt und angeordnet ist, so dass der mikroelektromechanischen Translationsschwinger (110) eine stehende Welle mit einer der Resonanzfrequenz entsprechenden Wellenlänge in einem Volumen des akustischen Resonators (120) erzeugt, wobei der mikroelektromechanische Translationsschwinger (110) mit seiner Eigenfrequenz elektrostatisch, elektromagnetisch oder piezoelektrisch angeregt wird.A microelectromechanical translation vibrator system (100) comprising a microelectromechanical translational transducer (110) configured to perform an optical application and an acoustic resonator (120) coupled to the microelectromechanical translational transducer (110), wherein the acoustic resonator (120) is configured and arranged is such that a resonant frequency of the acoustic resonator is adapted to a natural frequency of the microelectromechanical translational vibrator (110), wherein the microelectromechanical translational vibrator (110) comprises a vibrating element having an effective area for performing the optical application as a primary useful side (111) the primary payload side of the micromechanical translation vibrator system is optically accessible for the optical application, and wherein the acoustic resonator (120) is designed and arranged so that the microelectromechanical translational oscillator (110) has a s a wave having a wavelength corresponding to the resonant frequency in a volume of the acoustic resonator (120), wherein the microelectromechanical translational oscillator (110) is electrostatically, electromagnetically or piezoelectrically excited at its natural frequency.

Description

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf mikromechanische Systeme und insbesondere auf ein mikroelektromechanisches Translationsschwingersystem und ein Verfahren zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems.Embodiments according to the invention relate to micromechanical systems, and more particularly to a microelectromechanical translational vibrating system and a method of making a microelectromechanical translational vibrating system.

MEMS-Translationsschwinger (mikroelektromechanisches System-Translationsschwinger) haben ein breites Anwendungsspektrum, insbesondere als schwingendes Spiegelelement bei Verfahren mit optischer Wegelängenmodulation (Michelson-Interferometer, FFT-Spektrometer/Schnelle-Fourier-Transformation-Spektrometer, konfokale Mikroskopie, OCT/optische Kohärenztomographie, andere phasenschiebende Messverfahren), als elektromechanische Bauteile bei der Verwendung als Feuchtigkeits-, Beschleunigungs- und Resonanzsensoren sowie als Aktoren für Anwendungen auf dem Gebiet der Levitation.MEMS translational oscillators (microelectromechanical system translation oscillators) have a wide range of applications, in particular as a vibrating mirror element in optical path length modulation methods (Michelson interferometer, FFT spectrometer / fast Fourier transform spectrometer, confocal microscopy, OCT / optical coherence tomography, other phase-shifting Measuring methods), as electromechanical components for use as humidity, acceleration and resonance sensors, and as actuators for applications in the field of levitation.

Manchmal (abhängig von Schwingergröße und mechanischer Resonanzfrequenz) lassen sich resonante MEMS-Translationsschwinger, speziell elektrostatisch angetriebene (siehe z. B.: „Ein resonanter Mikroaktuator zur optischen Weglängenmodulation”, Christian Drabe, 2006) nur unter sehr niedrigen Luftdrücken (max. ca. 4 kPa) so betreiben, dass eine nutzbare Schwingungsamplitude erreicht wird. 6 zeigt eine maximale erreichbare Schwingungsamplitude als Funktion der Antriebsspannung für einen MEMS-Translationsschwinger vom Typ FB6T8F12. Daher werden solche MEMS-Translationsschwinger bislang in Vakuum- oder Niedrigdruck-Einkapselungen eingebaut. Die mechanischen und akustischen Effekte von MEMS-Translationsschwingern sind somit nicht direkt nutzbar. Ein Betrieb bei Atmosphären-Luftdruck würde Ansteuerspannungen verlangen, die für das Bauteil nicht verträglich sind. 7 zeigt die Antriebsspannung in Abhängigkeit des Drucks extrapoliert für ein MEMS-Translationsschwingersystem vom Typ FB8T8F10.Sometimes (depending on the size of the oscillator and the mechanical resonance frequency) resonant MEMS translational oscillators, especially electrostatically driven (see, for example: "A resonant microactuator for optical path length modulation", Christian Drabe, 2006) can only be used under very low air pressures (max. 4 kPa) so that a usable oscillation amplitude is achieved. 6 shows a maximum achievable oscillation amplitude as a function of the drive voltage for a type FB6T8F12 MEMS translating transducer. Therefore, such MEMS translational oscillators have hitherto been incorporated in vacuum or low pressure encapsulations. The mechanical and acoustic effects of MEMS translational oscillators are therefore not directly usable. Operating at atmospheric air pressure would require drive voltages that are incompatible with the device. 7 shows the drive voltage as a function of the extrapolated pressure for a FB8T8F10 type MEMS translational vibrating system.

Die WO 2009/071746 A1 beschreibt einen Ultraschallsensor zur Messung von Druck, Veränderungen von akustischem Druck, Magnetfeldern, Beschleunigungen, Vibrationen oder Zusammensetzung von Gasen. Der Sender weist einen Ultraschallsensor und einen in Verbindung stehenden Hohlraum auf. Dabei weist der Sensor ein passives Sensorelement auf, das an der dem Ultraschallsender gegenüberliegenden Ende des Hohlraums angeordnet ist. Die Distanz desselben zum Ultraschallsensor ist so gewählt, dass Resonanzbedingungen bei der verwendeten Ultraschallfrequenz erfüllt sind.The WO 2009/071746 A1 describes an ultrasonic sensor for measuring pressure, changes in acoustic pressure, magnetic fields, accelerations, vibrations or composition of gases. The transmitter has an ultrasonic sensor and a communicating cavity. In this case, the sensor has a passive sensor element, which is arranged at the opposite end of the ultrasonic transmitter of the cavity. The distance of the same to the ultrasonic sensor is chosen so that resonance conditions are met at the ultrasonic frequency used.

„F. Granstedt et al.; „Gas Sensor with electroacoustically coupled resonator”, Sensors and Actuators B: Chemical, Volume 78, Issues 1–3, 30 August 2001, S. 161–165” beschreibt einen Gassensor mit elektroakustisch gekoppeltem Resonator. Die Konfiguration besteht aus einem elektroakustischen Element, das mit einem akustischen Resonator, wie z. B. einer Kundt'sche Röhre, gekoppelt ist."F. Granstedt et al .; "Gas Sensor with Electroacoustically Coupled Resonator", Sensors and Actuators B: Chemical, Volume 78, Issues 1-3, 30 August 2001, pp. 161-165 "describes a gas sensor with electroacoustically coupled resonator. The configuration consists of an electro-acoustic element that is connected to an acoustic resonator, such. B. a Kundt tube, is coupled.

Die US 2003/0119220 A1 beschreibt eine mikromechanische, piezoelektrische Vorrichtung, bei der zumindest ein Teil der mikromechanischen Struktur eine mikromechanische Bewegung ausführen kann. Dabei bedeckt eine piezoelektrische Epitaxieschicht zumindest einen Teil dieser mikromechanischen Struktur. Die piezoelektrische Epitaxieschichten bestehen aus unterschiedlichen Materialien.The US 2003/0119220 A1 describes a micromechanical, piezoelectric device in which at least a part of the micromechanical structure can perform a micromechanical movement. In this case, a piezoelectric epitaxial layer covers at least part of this micromechanical structure. The piezoelectric epitaxial layers are made of different materials.

Die US 2005/0109080 A1 bezieht sich auf eine Echtzeitanalyse für Gasgemische unter Verwendung eines Resonators.The US 2005/0109080 A1 refers to a real time analysis for gas mixtures using a resonator.

Die US 2005/0221867 A1 bezieht sich auf ein Lautsprechersystem für ein Handheld-Gerät.The US 2005/0221867 A1 refers to a speaker system for a handheld device.

Die US 5,969,838 A bezieht sich auf ein System zur Dämpfung von Rauschen zur Verwendung mit Schallempfangsgeräten.The US 5,969,838 A refers to a system for attenuating noise for use with sound receiving devices.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes mikroelektromechanisches Translationsschwingersystem zu schaffen, das eine Erhöhung der maximal erreichbaren Schwingungsamplitude bei Atmosphären-Luftdruck ermöglicht.It is the object of the present invention to provide an improved microelectromechanical translational vibrating system which enables an increase in the maximum achievable vibration amplitude at atmospheric air pressure.

Diese Aufgabe wird durch ein mikroelektromechanisches Translationsschwingersystem gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a microelectromechanical translation vibrating system according to claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schafft ein mikroelektromechanisches Translationsschwingersystem, das einen mikroelektromechanischen Translationsschwinger mit einem gekoppelten akustischen Resonator aufweist. Der akustische Resonator ist ausgelegt und angeordnet, so dass eine Resonanzfrequenz des akustischen Resonators an eine Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers angepasst ist.An embodiment according to the invention provides a microelectromechanical translational vibrator system having a microelectromechanical translational oscillator with a coupled acoustic resonator. The acoustic resonator is designed and arranged such that a resonant frequency of the acoustic resonator is adapted to a natural frequency of the microelectromechanical translational oscillator.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung basieren auf dem Kerngedanken, dass durch eine Kopplung eines mikroelektromechanischen Translationsschwingers mit einem akustischen Resonator, deren Eigenfrequenz und Resonanzfrequenz aufeinander abgestimmt sind, der Luftwiderstand auf das Schwingelement des mikroelektromechanischen Translationsschwingers durch die Ausbildung einer stehenden Welle im akustischen Resonator deutlich reduziert werden kann. Durch den reduzierten Luftwiderstand können deutlich größere Schwingungsamplituden des Schwingelements des mikroelektromechanischen Translationsschwingers bei vergleichsweise niedrigen Antriebsspannungen erreicht werden.Embodiments according to the invention are based on the core idea that by coupling a microelectromechanical translational vibrator with an acoustic resonator whose natural frequency and resonant frequency are matched, the air resistance to the vibrating element of the microelectromechanical translational vibrator can be significantly reduced by the formation of a standing wave in the acoustic resonator , Due to the reduced air resistance significantly larger vibration amplitudes of the vibrating element of the microelectromechanical translational vibrator at comparatively low drive voltages can be achieved.

Somit kann durch Verwendung des erfindungsgemäßen Konzepts die Schwingungsamplitude eines mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems bei Atmosphären-Luftdruck deutlich erhöht werden.Thus, by using the inventive concept, the vibration amplitude of a microelectromechanical translational vibration system can be significantly increased at atmospheric air pressure.

Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit Vakuum- oder Niederdruck-Einkapselung kann eine direkte optische, akustische und/oder mechanische Zugänglichkeit des Schwingelements ermöglicht werden. Da kein Vakuum notwendig ist, kann zusätzlich der Herstellungsaufwand des gesamten Systems deutlich reduziert werden.In comparison to conventional systems with vacuum or low-pressure encapsulation, a direct optical, acoustic and / or mechanical accessibility of the vibrating element can be made possible. Since no vacuum is necessary, in addition, the production cost of the entire system can be significantly reduced.

Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf einen geschlossenen akustischen Resonator mit genau einer Öffnung, die dem mikroelektromechanischen Translationsschwinger zugewandt ist.Some embodiments according to the invention relate to a closed acoustic resonator with exactly one opening facing the microelectromechanical translational oscillator.

Einige weitere Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf einen offenen akustischen Resonator, der zwei Öffnungen aufweist, von denen eine dem mikroelektromechanischen Translationsschwinger zugewandt ist.Some further embodiments according to the invention relate to an open acoustic resonator having two openings, one of which faces the microelectromechanical translation oscillator.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:Embodiments according to the invention are explained below with reference to the accompanying figures. Show it:

1a, 1b eine schematische Darstellung eines mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems; 1a . 1b a schematic representation of a microelectromechanical translation swinging system;

2a, 2b, 2c eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems; 2a . 2 B . 2c a schematic representation of a cross section of a microelectromechanical translational vibrating system;

3 ein Amplituden-Schwingungsfrequenz-Diagramm; 3 an amplitude-vibration frequency diagram;

4a, 4b eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems; 4a . 4b a schematic representation of a cross section of a microelectromechanical translational vibrating system;

5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems; 5 a flow diagram of a method for producing a micro-electro-mechanical translation oscillator system;

6 ein Amplituden-Antriebsspannungs-Diagramm eines herkömmlichen MEMS-Translationsschwingers; und 6 an amplitude-drive voltage diagram of a conventional MEMS translational vibrator; and

7 ein Antriebsspannungs-Druck-Diagramm eines herkömmlichen MEMS-Translationsschwingers. 7 a drive voltage-pressure diagram of a conventional MEMS translation vibrator.

Im Folgenden werden teilweise für Objekte und Funktionseinheiten, die gleiche oder ähnliche funktionelle Eigenschaften aufweisen, gleiche Bezugszeichen verwendet. Des Weiteren können optionale Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar oder zueinander austauschbar sein.Hereinafter, the same reference numerals are used in part for objects and functional units having the same or similar functional properties. Furthermore, optional features of the various embodiments may be combined with each other or interchangeable.

1a und 1b zeigen je eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems 100 entsprechend eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung. Das mikroelektromechanische Translationsschwingersystem 100 weist einen mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 mit einem gekoppelten akustischen Resonator 120 auf. Der akustische Resonator 120 ist ausgelegt und angeordnet, so dass eine Resonanzfrequenz des akustischen Resonators 120 an eine Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 angepasst ist. 1a and 1b each show a schematic representation of a cross section of a microelectromechanical translation vibrating system 100 according to an embodiment of the invention. The microelectromechanical translation vibrating system 100 has a microelectromechanical translation oscillator 110 with a coupled acoustic resonator 120 on. The acoustic resonator 120 is designed and arranged so that a resonant frequency of the acoustic resonator 120 to a natural frequency of the microelectromechanical translational vibrator 110 is adjusted.

Durch die Kopplung eines akustischen Resonators 110 mit einem mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 und die Anpassung der Resonanzfrequenz des akustischen Resonators an die Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 kann bei Anregung des mikroelektromechanischen Translationsschwingers mit der Eigenfrequenz eine stehende Welle im akustischen Resonator 120 erzeugt werden, wodurch der Luftwiderstand auf das Schwingelement des mikroelektromechanischen Translationsschwingers deutlich geringer ist als ohne Kopplung mit einem akustischen Resonator. Dadurch kann die Schwingungsamplitude des Schwingelements 112 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 deutlich erhöht werden.By coupling an acoustic resonator 110 with a microelectromechanical translational transducer 110 and matching the resonant frequency of the acoustic resonator to the natural frequency of the microelectromechanical translational vibrator 110 can upon excitation of the microelectromechanical translational vibrator with the natural frequency of a standing wave in the acoustic resonator 120 are generated, whereby the air resistance to the vibrating element of the microelectromechanical translational vibrator is significantly lower than without coupling with an acoustic resonator. As a result, the oscillation amplitude of the vibrating element 112 of the microelectromechanical translation vibrator 110 be increased significantly.

Für den mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 ist in 1A und 1B ein Schwingelement 112, das über Halteelemente 116 mit einem Rahmen 114 verbunden ist, sowie eine Hauptbewegungsrichtung 113 des Schwingelements 112 angedeutet. Für den akustischen Resonator 120 ist eine Baulänge L, die im Wesentlichen die Resonanzfrequenz des akustischen Resonators 120 bestimmt, angedeutet.For the microelectromechanical translation oscillator 110 is in 1A and 1B a vibrating element 112 that has retaining elements 116 with a frame 114 is connected, as well as a main movement direction 113 of the vibrating element 112 indicated. For the acoustic resonator 120 is a length L, which is essentially the resonant frequency of the acoustic resonator 120 determined, indicated.

Zusätzlich ist eine primäre Nutzseite 111 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 markiert. Die primäre Nutzseite 111 ist jene Seite des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110, die für die jeweilige Anwendung des mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems 100 primär genutzt wird. In anderen Worten, der optische, mechanische und/oder akustische Wirkungsraum des mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems 100 erstreckt sich vor der primären Nutzseite 111 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110. Beispielsweise können von jener Seite optische, mechanische und/oder akustische Reize von außen an das mikroelektromechanische Translationsschwingersystem 100 gelangen.In addition, a primary payload page 111 of the microelectromechanical translation vibrator 110 marked. The primary user side 111 is that side of the microelectromechanical translation vibrator 110 for the particular application of the microelectromechanical translation vibrating system 100 is primarily used. In other words, the optical, mechanical and / or acoustic action space of the microelectromechanical translational oscillator system 100 extends before the primary utility side 111 of microelectromechanical translation vibrator 110 , For example, from that side optical, mechanical and / or acoustic stimuli from the outside to the microelectromechanical translational vibrating system 100 reach.

Der akustische Resonator 120 kann so ausgelegt und angeordnet sein, dass der mikroelektromechanische Translationsschwinger 110 eine stehende Welle mit einer der Resonanzfrequenz entsprechenden Wellenlänge in dem Volumen des akustischen Resonators 120 erzeugt, wenn der mikroelektromechanische Translationsschwinger 110 mit seiner Eigenfrequenz angeregt wird. Die Begriffe „ausgelegt” und „angeordnet” in Bezug auf den akustischen Resonator 120 beziehen sich sowohl auf Form als auch Dimensionierung des akustischen Resonators 120 sowie seine Kopplung mit dem mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110.The acoustic resonator 120 can be designed and arranged such that the microelectromechanical translational oscillator 110 a standing wave having a wavelength corresponding to the resonant frequency in the volume of the acoustic resonator 120 generated when the microelectromechanical translational oscillator 110 is excited with its natural frequency. The terms "designed" and "arranged" with respect to the acoustic resonator 120 refer to both shape and dimensioning of the acoustic resonator 120 and its coupling with the microelectromechanical translational transducer 110 ,

Die Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 ist jene Schwingungsfrequenz des Schwingsystems aus Halteelementen 116 und Schwingelement 112 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110, bei der die größte Amplitude der Auslenkung des Schwingelements 112 erreicht werden kann. Je genauer der mikroelektromechanische Translationsschwinger 110 mit seiner Eigenfrequenz angeregt wird und um so genauer die Resonanzfrequenz des akustischen Resonators 120 mit der Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 abgestimmt ist, umso besser kann eine ideale stehende Welle in dem akustischen Resonator 120 erzeugt werden und umso deutlicher kann der Luftwiderstand auf das Schwingelement 112 reduziert werden, wodurch eine möglichst hohe Auslenkung des Schwingelements 112 ermöglicht wird.The natural frequency of the microelectromechanical translation vibrator 110 is that oscillation frequency of the oscillating system of holding elements 116 and vibrating element 112 of the microelectromechanical translation vibrator 110 in which the largest amplitude of the deflection of the vibrating element 112 can be achieved. The more accurate the microelectromechanical translational oscillator 110 is excited with its natural frequency and the more accurate the resonant frequency of the acoustic resonator 120 with the natural frequency of the microelectromechanical translational vibrator 110 is tuned, the better an ideal standing wave in the acoustic resonator 120 be generated and the more clearly the air resistance to the vibrating element 112 be reduced, whereby the highest possible deflection of the vibrating element 112 is possible.

Die Resonanzfrequenz des akustischen Resonators 120 und die Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 können dabei aufeinander abgestimmt sein, sodass die Resonanzfrequenz gleich der Eigenfrequenz (mit einer Toleranz von weniger als 0,1%, 1%, 5%, 10% oder 20% der Eigenfrequenz) ist.The resonant frequency of the acoustic resonator 120 and the natural frequency of the microelectromechanical translational vibrator 110 can be tuned to each other, so that the resonance frequency is equal to the natural frequency (with a tolerance of less than 0.1%, 1%, 5%, 10% or 20% of the natural frequency).

Die Resonanzfrequenz des akustischen Resonators 120 kann beispielsweise durch die Form, die Dimensionierung und die Anordnung in Bezug auf den mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 beeinflusst werden und auf diese Weise auf die Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 angepasst werden.The resonant frequency of the acoustic resonator 120 For example, the shape, dimensioning, and disposition may be related to the microelectromechanical translational transducer 110 be influenced and in this way to the natural frequency of the micro-electro-mechanical translational vibrator 110 be adjusted.

Beispielsweise kann der akustische Resonator 120 rohrförmig mit einem runden, ovalen, rechteckigen, quadratischen oder vieleckigen Querschnitt, zylinderförmig, quaderförmig, würfelförmig oder auch rohrförmig mit Knick oder Biegung ausgebildet sein. Des Weiteren kann der akustische Resonator beispielsweise ein geschlossener Resonator mit nur einer Öffnung oder ein offener Resonator mit zwei Öffnungen sein. Der Resonator kann des Weiteren auch abstimmbar mit variabler Resonanzrohrlänge ausgebildet sein.For example, the acoustic resonator 120 tubular with a round, oval, rectangular, square or polygonal cross-section, cylindrical, cuboidal, cube-shaped or tubular with a bend or bend to be formed. Furthermore, the acoustic resonator can be, for example, a closed resonator with only one opening or an open resonator with two openings. The resonator may further be tunable with variable resonance tube length.

1a zeigt ein schematisches Beispiel für einen offenen Resonator 120 mit zwei Öffnungen, wovon eine dem mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 zugewandt ist. In diesem Fall ist der Resonator 120 an der primären Nutzseite 111 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 angeordnet. Alternativ zeigt beispielsweise 1b einen geschlossenen Resonator mit einer Öffnung, die dem mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 zugewandt ist, und der an der der primären Nutzseite 111 abgewandten Seite des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 angeordnet ist. Zur besseren Veranschaulichung der wichtigsten Elemente sind die Dimensionen des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 und des akustischen Resonators 120 nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. 1a shows a schematic example of an open resonator 120 with two openings, one of which is the microelectromechanical translational transducer 110 is facing. In this case, the resonator 120 at the primary utility site 111 of the microelectromechanical translation vibrator 110 arranged. Alternatively, for example, shows 1b a closed resonator with an opening corresponding to the microelectromechanical translational oscillator 110 facing, and the at the primary Nutzseite 111 opposite side of the microelectromechanical Translationsschwingers 110 is arranged. To better illustrate the most important elements, the dimensions of the microelectromechanical translational vibrator 110 and the acoustic resonator 120 not reproduced to scale.

Der akustische Resonator 120 kann also auf der primären Nutzseite 111 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 oder an der der primären Nutzseite 111 gegenüberliegenden Seite des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 angeordnet sein. Dabei ist zu beachten, dass bei der Anordnung des akustischen Resonators 120 auf der primären Nutzseite 111 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 ein optischer, mechanischer oder akustischer Zugang zu dem mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 dennoch ermöglicht werden kann. Dies kann beispielsweise durch einen offenen Resonator (einem Resonator mit zwei Öffnungen) realisiert werden, wobei eine Öffnung dem mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 zugewandt ist und über die andere Öffnung ein optischer, mechanischer oder akustischer Zugang ermöglicht wird. Alternativ kann beispielsweise für einen optischen Zugang auch ein geschlossener Resonator mit nur einer Öffnung verwendet werden, wenn ein Teil der Resonatorwandung aus transparentem Material besteht. Beispielsweise kann eine der Öffnung gegenüberliegende Seite für Licht in zumindest einem Wellenlängenbereich transparent oder teilweise transparent sein.The acoustic resonator 120 So it can be on the primary usage page 111 of the microelectromechanical translation vibrator 110 or at the primary home page 111 opposite side of the microelectromechanical translational vibrator 110 be arranged. It should be noted that in the arrangement of the acoustic resonator 120 on the primary use side 111 of the microelectromechanical translation vibrator 110 an optical, mechanical or acoustic access to the microelectromechanical translational transducer 110 still be possible. This can for example be realized by an open resonator (a resonator with two openings), wherein an opening of the microelectromechanical translation oscillator 110 facing and via the other opening an optical, mechanical or acoustic access is possible. Alternatively, for example, for an optical access, a closed resonator with only one opening can also be used if a part of the resonator wall consists of transparent material. For example, a side opposite the opening may be transparent or partially transparent to light in at least one wavelength range.

Im Vergleich zu herkömmlichen Vakuum- oder Niederdrucksystemen, die eine Einkapselung erfordern, kann ein direkter optischer, akustischer und/oder mechanischer Zugang zum mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 ermöglicht werden. Zusätzlich können der Herstellungsaufwand und die Herstellungskosten deutlich reduziert werden, da kein Vakuum notwendig ist.Compared to conventional vacuum or low pressure systems requiring encapsulation, there may be direct optical, acoustic and / or mechanical access to the microelectromechanical translational transducer 110 be enabled. In addition, the production cost and the manufacturing cost can be significantly reduced because no vacuum is necessary.

2a, 2b und 2c zeigen einige Beispiele für mikroelektromechanische Translationsschwingersysteme 100, bei denen der akustische Resonator 120 auf der der primären Nutzseite 111 gegenüberliegenden Seite des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 angeordnet ist. In anderen Worten, 2a bis 2c zeigen Systemvarianten eines MEMS-Translationsschwingers 110 (Mikroelektromechanisches-System-Translationsschwinger, mikroelektromechanische Translationsschwingersysteme) mit akustischem Resonator 120. 2a . 2 B and 2c show some examples of microelectromechanical translation vibrating systems 100 in which the acoustic resonator 120 on the primary use side 111 opposite side of the microelectromechanical translational vibrator 110 is arranged. In other words, 2a to 2c show system variants of a MEMS translation vibrator 110 (Microelectromechanical system translation oscillator, microelectromechanical translation vibrator systems) with acoustic resonator 120 ,

2a zeigt ein Beispiel für einen geschlossenen Resonator. Der akustische Resonator 120 weist dabei genau eine Öffnung auf und ist angeordnet, so dass die Öffnung dem Schwingelement 112 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 zugewandt ist. Der akustische Resonator 120 ist dabei beispielsweise rohrförmig mit der Öffnung an einem Ende des Rohrs ausgebildet. Die Baulänge L des rohrförmigen akustischen Resonators 120 entspricht dabei beispielsweise unter Berücksichtigung eines Abstands D (falls vorhanden) zwischen der Öffnung des akustischen Resonators 120 und dem Schwingelement 112 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 einem Viertel einer der Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 entsprechenden Wellenlänge mit einer Toleranz von weniger als 1%, 5%, 10% oder 20% der Wellenlänge. Dadurch kann bei dieser Form des akustischen Resonators 120 die Resonanzfrequenz des Resonators 120 an die Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 angepasst werden. Der akustische Resonator 120 kann jedoch auch andere Formen aufweisen, wodurch sich die Baulänge verändern kann. 2a shows an example of a closed resonator. The acoustic resonator 120 has exactly one opening and is arranged so that the opening of the vibrating element 112 of the microelectromechanical translation vibrator 110 is facing. The acoustic resonator 120 is, for example, tubular with the opening formed at one end of the tube. The length L of the tubular acoustic resonator 120 corresponds to, for example, taking into account a distance D (if present) between the opening of the acoustic resonator 120 and the vibrating element 112 of the microelectromechanical translation vibrator 110 a quarter of one of the natural frequencies of the microelectromechanical translational vibrator 110 corresponding wavelength with a tolerance of less than 1%, 5%, 10% or 20% of the wavelength. As a result, in this form of the acoustic resonator 120 the resonant frequency of the resonator 120 to the natural frequency of the microelectromechanical translational vibrator 110 be adjusted. The acoustic resonator 120 However, it can also have other shapes, which can change the overall length.

Der röhrenförmige akustische Resonator 120 kann beispielsweise einen geradlinigen Verlauf zwischen der Öffnung und einer der Öffnung gegenüberliegenden Seite des akustischen Resonators 120 aufweisen, wie es beispielsweise in 2a gezeigt ist, oder einen geradlinigen Verlauf mit einem 90-Grad-Knick (mit einer Toleranz von weniger als 1 Grad, 5 Grad, 10 Grad oder 20 Grad) zwischen der Öffnung und einer der Öffnung unter Berücksichtigung des Knicks gegenüberliegenden Seite des akustischen Resonators 120 auf, wie es beispielsweise durch den geschlossen Resonator mit geknicktem Resonatorrohr in 2c gezeigt ist. Durch solch einen Knick kann der akustische Resonator 120 deutlich platzsparender ausgeführt werden. Dies kann sich auf die maximale Auslenkung des Schwingelements 111 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 auswirken. Alternativ kann der akustische Resonator 120 auch mehr als einen Knick aufweisen. Durch ein mehrfaches Knicken oder ein kontinuierliches Biegen kann auch beispielsweise ein schneckenförmiger akustischer Resonator realisiert werden, der besonders Platz sparend implementierbar sein kann.The tubular acoustic resonator 120 For example, a straight line between the opening and one of the opening opposite side of the acoustic resonator 120 have, for example, in 2a or a rectilinear course with a 90 degree kink (with a tolerance of less than 1 degree, 5 degrees, 10 degrees, or 20 degrees) between the aperture and one of the aperture in consideration of the kink opposite side of the acoustic resonator 120 on, as for example, by the closed resonator with kinked resonator tube in 2c is shown. By such a kink, the acoustic resonator 120 be carried out significantly less space. This can affect the maximum deflection of the vibrating element 111 of the microelectromechanical translation vibrator 110 impact. Alternatively, the acoustic resonator 120 also have more than one kink. By a multiple buckling or a continuous bending, for example, a helical acoustic resonator can be realized, which can be implemented in a particularly space-saving manner.

2b zeigt im Unterschied zu 2a und 2c einen offenen Resonator. Der akustische Resonator 120 weist dabei genau zwei Öffnungen auf und ist so angeordnet, dass eine der beiden Öffnungen dem Schwingelement 112 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 zugewandt ist. Der akustische Resonator 120 ist beispielsweise wiederum röhrenförmig mit den beiden Öffnungen an beiden Enden des Rohrs ausgebildet. Die Baulänge L des röhrenförmigen akustischen Resonators 120 entspricht dabei beispielsweise unter Berücksichtigung eines Abstands D (falls vorhanden) zwischen der Öffnung des akustischen Resonators 120 und dem Schwingelement 112 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 der Hälfte einer der Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 entsprechenden Wellenlänge mit einer Toleranz von 10% (oder weniger als 1%, 5% oder 20%). Ebenso wie in 2C gezeigt, kann der röhrenförmige akustische Resonator 120 einen geradlinigen Verlauf mit einem Knick (z. B. 90° ± 1°, 5°, 10° oder 20°) zwischen den beiden Öffnungen aufweisen um den Platzbedarf des mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems 100 zu reduzieren. Alternativ kann der akustische Resonator 120 auch mehr als einen Knick aufweisen. 2 B shows in contrast to 2a and 2c an open resonator. The acoustic resonator 120 has exactly two openings and is arranged so that one of the two openings of the vibrating element 112 of the microelectromechanical translation vibrator 110 is facing. The acoustic resonator 120 is, for example, again tubular with the two openings at both ends of the tube. The length L of the tubular acoustic resonator 120 corresponds to, for example, taking into account a distance D (if present) between the opening of the acoustic resonator 120 and the vibrating element 112 of the microelectromechanical translation vibrator 110 half of one of the natural frequencies of the microelectromechanical translational vibrator 110 corresponding wavelength with a tolerance of 10% (or less than 1%, 5% or 20%). As well as in 2C shown, the tubular acoustic resonator 120 a rectilinear course with a kink (eg 90 ° ± 1 °, 5 °, 10 ° or 20 °) between the two openings to the space required by the microelectromechanical translational vibrating system 100 to reduce. Alternatively, the acoustic resonator 120 also have more than one kink.

Passend zu den in 2a bis 2c gezeigten Beispielen eines mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems 100 zeigt 3 ein Beispiel 300 eines Amplitudenverlaufs 310 eines erfindungsgemäßen Systems bei einem Umgebungsdruck (Atmosphären-Luftdruck) von ca. 100 kPa. Dies zeigt eine deutlich höhere maximale Amplitude (Auslenkung) als herkömmliche Translationsschwingersysteme bei Atmosphären-Luftdruck und vergleichbarer Antriebsspannung.Suitable for the in 2a to 2c shown examples of a microelectromechanical translation swinging system 100 shows 3 an example 300 an amplitude course 310 a system according to the invention at an ambient pressure (atmospheric-air pressure) of about 100 kPa. This shows a significantly higher maximum amplitude (deflection) than conventional translational vibration systems at atmospheric air pressure and comparable drive voltage.

4a und 4b zeigen weitere Beispiele für mikroelektromechanische Translationsschwingersysteme 100, bei denen der akustische Resonator 120 auf der primären Nutzseite 111 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 angeordnet ist. 4a and 4b show further examples of microelectromechanical translation vibrating systems 100 in which the acoustic resonator 120 on the primary use side 111 of the microelectromechanical translation vibrator 110 is arranged.

4a zeigt ein Beispiel eines geschlossenen akustischen Resonators 120, auch Volumenresonator genannt, mit einer Deckplatte aus Glas oder einem anderen zumindestens in einem Wellenlängenbereich transparenten oder teilweise transparenten Material. Dadurch kann trotz eines geschlossenen Resonators zumindestens ein optischer Zugang zum Schwingelement 112 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 ermöglicht werden. In anderen Worten, der akustische Resonator 120 weist genau eine Öffnung auf, wobei die der Öffnung gegenüberliegende Seite des akustischen Resonators 120 für Licht in zumindest einem Wellenlängenbereich transparent oder teilweise transparent ist. 4a shows an example of a closed acoustic resonator 120 , also called volume resonator, with a cover plate made of glass or another transparent or at least partially transparent material in at least one wavelength range. As a result, in spite of a closed resonator at least one optical access to the vibrating element 112 of the microelectromechanical translation vibrator 110 be enabled. In other words, the acoustic resonator 120 has exactly one opening, wherein the Opening opposite side of the acoustic resonator 120 is transparent or partially transparent to light in at least one wavelength range.

Alternativ zeigt 4b einen offenen akustischen Resonator 120 (offener Volumenresonator). Dadurch kann trotz einer Anordnung des Resonators 120 auf der primäre Nutzseite 111 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 ein direkter optischer, akustischer und/oder mechanischer Zugang zum Schwingelement 112 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 ermöglicht werden.Alternatively shows 4b an open acoustic resonator 120 (open volume resonator). As a result, despite an arrangement of the resonator 120 on the primary utility side 111 of the microelectromechanical translation vibrator 110 a direct optical, acoustic and / or mechanical access to the vibrating element 112 of the microelectromechanical translation vibrator 110 be enabled.

Das Schwingelement 112 kann für optische Anwendungen beispielsweise eine verspiegelte Fläche auf der primären Nutzseite 111 aufweisen. In diesem Zusammenhang können die in 4a und 4b gezeigten Systemvarianten MEMS-Translationsschwinger 110 mit über dem Spiegel (Schwingelement 112) angeordneten akustischen Volumenresonatoren 120 (akustische Resonatoren) im optischen oder akustischen Wirkraum (auf der primären Nutzseite 111 angeordnet) darstellen.The vibrating element 112 For optical applications, for example, a mirrored surface on the primary Nutzseite 111 exhibit. In this context, the in 4a and 4b shown system variants MEMS translation oscillator 110 with over the mirror (oscillating element 112 ) arranged acoustic volume resonators 120 (acoustic resonators) in the optical or acoustic effective space (on the primary useful side 111 arranged).

Der mikroelektromechanischen Translationsschwinger 110 kann allgemein auf verschiedene Arten, beispielsweise elektrostatisch, elektromagnetisch oder piezoelektrisch, angetrieben werden.The microelectromechanical translation oscillator 110 can generally be driven in various ways, for example electrostatically, electromagnetically or piezoelectrically.

Der akustische Resonator 120 kann auch beispielsweise ein akustisches System aus mehreren akustischen Bauteilen sein. Beispielsweise kann der akustische Resonator aus einem Teil, der auf der primären Nutzseite 111 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers 110 angeordnet ist, und einem zweiten Teil, der auf der der primären Nutzseite 111 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, bestehen.The acoustic resonator 120 can also be, for example, an acoustic system of several acoustic components. For example, the acoustic resonator may consist of a part that is on the primary payload side 111 of the microelectromechanical translation vibrator 110 is arranged, and a second part, which is on the primary Nutzseite 111 arranged opposite side exist.

Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf eine Translationsschwingervorrichtung mit einer Mehrzahl von mikroelektromechanischen Translationsschwingersystemen gemäß dem zuvor beschriebenen Konzept.Some embodiments according to the invention relate to a translation vibrating device having a plurality of microelectromechanical translation vibrating systems according to the concept described above.

Beispielsweise kann eine Translationsschwingervorrichtung eine lineare Anordnung einer Mehrzahl von mikroelektromechanischen Translationsschwingersystemen aufweisen. Dabei können alle mikroelektromechanischen Translationsschwingersysteme die gleiche Eigenfrequenz ihrer jeweiligen mikroelektromechanischen Translationsschwinger mit einer Toleranz von 10% (oder weniger als 1%, 5% oder 20%) der Eigenfrequenz aufweisen. Alternativ können die mikroelektromechanischen Translationsschwinger auch unterschiedliche Eigenfrequenzen (Schwingungsfrequenzen) aufweisen.For example, a translational vibratory device may include a linear array of a plurality of microelectromechanical translation vibrator systems. In this case, all microelectromechanical translational vibrator systems can have the same natural frequency of their respective microelectromechanical translation oscillators with a tolerance of 10% (or less than 1%, 5% or 20%) of the natural frequency. Alternatively, the microelectromechanical translational oscillators can also have different natural frequencies (oscillation frequencies).

Des Weiteren kann eine Translationsschwingervorrichtung beispielsweise eine flächige Anordnung von einer Mehrzahl von mikroelektromechanischen Translationsschwingersystemen (z. B. eine quadratische, rechteckige oder kreissymmetrische, zweidimensionale Anordnung) aufweisen. Wiederum können dabei beispielsweise alle mikroelektromechanischen Translationsschwingersysteme die gleiche Eigenfrequenz ihrer mikroelektromechanischen Translationsschwinger mit einer oben erwähnten Toleranz der Eigenfrequenz oder unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen.Furthermore, a translational vibratory device may, for example, comprise a planar arrangement of a plurality of microelectromechanical translation vibratory systems (for example a square, rectangular or circularly symmetrical two-dimensional arrangement). Again, for example, all microelectromechanical translation vibrating systems may have the same natural frequency of their microelectromechanical translational oscillators with an above-mentioned tolerance of the natural frequency or different natural frequencies.

5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Translationsschwingersystems entsprechend eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung. Das Verfahren 500 umfasst ein Herstellen 510 eines mikroelektromechanischen Translationsschwingers, ein Herstellen 520 eines akustischen Resonators und ein Koppeln 530 des mikroelektromechanischen Translationsschwingers mit dem akustischen Resonator. Der akustische Resonator ist dabei ausgelegt und angeordnet, so dass eine Resonanzfrequenz des akustischen Resonators an eine Eigenfrequenz des mikroelektromechanischen Translationsschwingers angepasst ist. 5 shows a flowchart of a method 500 for producing a microelectromechanical translational vibrating system according to an embodiment of the invention. The procedure 500 includes a manufacture 510 a microelectromechanical translation vibrator, a manufacture 520 an acoustic resonator and a coupling 530 of the microelectromechanical translational vibrator with the acoustic resonator. The acoustic resonator is designed and arranged such that a resonant frequency of the acoustic resonator is adapted to a natural frequency of the microelectromechanical translational oscillator.

Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf ein akusto-resonantes MEMS-Translationsschwingersystem (mikroelektromechanisches System). Das erfindungsgemäße Konzept basiert darauf, den MEMS-Translationsschwinger mit einem akustischen Resonator zu koppeln (siehe z. B. 2a–2c). Dadurch wird es möglich, das Translations-Schwingersystem unter Atmosphärendruck (ca. 100 kPa) durch bauteilverträgliche Ansteuerspannungen in Oszillation zu versetzen (siehe 3). Ein solches System kommt also ohne den Einsatz eines Vakuums (vgl. bekannte Lösungen) aus.Some embodiments according to the invention relate to an acousto-resonant MEMS translational oscillator system (microelectromechanical system). The inventive concept is based on coupling the MEMS translation oscillator with an acoustic resonator (see, for example, FIG. 2a - 2c ). This makes it possible to oscillate the translation oscillator system under atmospheric pressure (about 100 kPa) by component-compatible drive voltages (see 3 ). Such a system is therefore without the use of a vacuum (see known solutions).

Das hat u. a. den Vorteil einer direkten optischen Zugänglichkeit der Schwingerplatte (keine Zwischengläser), einer direkten akustisch/mechanischen Zugänglichkeit (Akustik, Levitationsanwendungen) und/oder geringerer technologischer Anforderungen bei der Herstellung des Gesamtsystems (kein Vakuum).This has u. a. the advantage of a direct optical accessibility of the vibrator plate (no intermediate glasses), a direct acoustic / mechanical accessibility (acoustics, levitation applications) and / or lesser technological requirements in the production of the entire system (no vacuum).

Die Bauform des akustischen Resonators kann, je nach räumlichen und technischen Erfordernissen, stark variieren. Einige grundlegende Varianten sind in 2A–2C dargestellt, z. B. ein geschlossenes Resonator-Rohr (Baulänge = λ/4) oder ein offenes Resonator-Rohr (Baulänge = λ/2) jeweils in gerader oder abgeknickter Bauform. Weitere mögliche Varianten sind z. B. Volumenresonatoren oder der Einbau eines Resonators oberhalb (an der primären Nutzseite) des MEMS-Translationsschwingers, d. h. im optischen, mechanischen oder akustischen Wirkraum des Systems (siehe z. B. 4a und 4b).The design of the acoustic resonator can vary greatly, depending on spatial and technical requirements. Some basic variants are in 2A - 2C represented, z. B. a closed resonator tube (length = λ / 4) or an open resonator tube (length = λ / 2) each in a straight or kinked design. Other possible variants are z. As volume resonators or the installation of a resonator above (on the primary payload side) of the MEMS translational vibrator, ie in the optical, mechanical or acoustic effective space of the system (see, eg. 4a and 4b ).

In anderen Worten, das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht beispielsweise die Realisierung eines Systems aus MEMS-Translationsschwinger, der mit einem akustischen Resonator gekoppelt ist. Dies kann in vielen verschiedenen Varianten realisiert werden. Beispielsweise können unterschiedliche Resonatorbauarten, wie z. B. ein offener oder geschlossener Resonator, ein gerades oder ein- oder mehrfach geknicktes Resonanzrohr, ein Resonator außerhalb (unter) oder innerhalb (über) dem akustischen, mechanischen oder optischen Wirkungsraum angeordnet oder ein akustisches System aus mehreren akustischen Bauteilen verwendet werden. Als Systemvarianten können beispielsweise ein Einfachsystem, eine lineare Anordnung mehrerer Systeme mit gleicher Schwingungsfrequenz (Eigenfrequenz der mikroelektromechanischen Translationsschwinger), eine lineare Anordnung mehrerer Systeme mit unterschiedlichen Schwingungsfrequenzen, eine flächige Anordnung mehrerer Systeme mit gleicher Schwingungsfrequenz oder eine flächige Anordnung mehrerer Systeme mit unterschiedlichen Schwingungsfrequenzen, realisiert werden. Die Antriebsart des Translationsschwingersystems ist dabei in weiten Grenzen frei wählbar und kann beispielsweise elektrostatisch (bevorzugt), elektromagnetisch oder piezoelektrisch erfolgen.In other words, the inventive concept makes it possible, for example, to implement a system of MEMS translation oscillators which is coupled to an acoustic resonator. This can be realized in many different variants. For example, different resonator types, such. As an open or closed resonator, a straight or singly or multiply kinked resonance tube, a resonator outside (below) or within (over) the acoustic, mechanical or optical action space arranged or an acoustic system of several acoustic components are used. As system variants, for example a simple system, a linear arrangement of several systems with the same oscillation frequency (natural frequency of the microelectromechanical translation oscillator), a linear arrangement of several systems with different vibration frequencies, a planar arrangement of several systems with the same oscillation frequency or a planar arrangement of several systems with different oscillation frequencies realized become. The drive of the translational vibrating system is freely selectable within wide limits and can be done for example electrostatically (preferably), electromagnetically or piezoelectrically.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.

Claims

Microelectromechanical translation vibrating system ( 100 ), which has a microelectromechanical translation oscillator ( 110 ), which is designed to carry out an optical application, and one with the microelectromechanical translation oscillator ( 110 ) coupled acoustic resonator ( 120 ), wherein the acoustic resonator ( 120 ) is arranged and arranged so that a resonant frequency of the acoustic resonator to a natural frequency of the microelectromechanical translational vibrator ( 110 ), wherein the microelectromechanical translation oscillator ( 110 ) a vibrating element having an effective area for the execution of the optical application as a primary useful side ( 111 ), wherein the primary useful side of the micromechanical translational oscillator system is optically accessible for the optical application, and wherein the acoustic resonator ( 120 ) is arranged and arranged so that the microelectromechanical translation oscillator ( 110 ) a standing wave with a wavelength corresponding to the resonant frequency in a volume of the acoustic resonator ( 120 ), wherein the microelectromechanical translation oscillator ( 110 ) is excited electrostatically, electromagnetically or piezoelectrically with its natural frequency.

Microelectromechanical translation vibrating system ( 100 ) according to claim 1, wherein the acoustic resonator ( 120 ) on one of the primary payloads ( 111 ) opposite side is arranged

Microelectromechanical translation vibrating system ( 100 ) according to claim 1, wherein the acoustic resonator ( 120 ) has exactly one opening, wherein the acoustic resonator ( 120 ) is arranged so that the opening of a vibrating element ( 112 ) of the microelectromechanical translational vibrator ( 110 ), wherein the opposite side of the opening of the acoustic resonator ( 120 ) is transparent to light in at least one wavelength range.

Microelectromechanical translation vibrating system ( 100 ) according to claim 1, wherein the acoustic resonator ( 120 ) has exactly two openings, wherein the acoustic resonator ( 120 ) is arranged, so that one of the two openings a vibrating element ( 112 ) of the microelectromechanical translational vibrator ( 110 ) is facing.

Microelectromechanical translation vibrating system according to one of claims 1 to 4, wherein the acoustic resonator ( 120 ) is formed tubular with the opening at one end of the tube, wherein an overall length of the tubular acoustic resonator ( 120 ) taking into account a distance between the opening of the acoustic resonator ( 120 ) and the vibrating element ( 112 ) of the microelectromechanical translational vibrator ( 110 ) a quarter of one of the natural frequencies of the microelectromechanical translational vibrator ( 110 ) corresponds to a corresponding wavelength with a tolerance of 10% of the wavelength.

Microelectromechanical translational vibration system according to claim 5, wherein the acoustic resonator ( 120 ) is formed tubular with the opening at one end of the tube, wherein the tubular acoustic resonator ( 120 ) a straight line between the opening and one of the opening opposite side of the acoustic Resonator ( 120 ) or a straight course with a 90 ° -Knick between the opening and one of the opening taking into account the buckling opposite side of the acoustic resonator ( 120 ) with a tolerance of ± 10 °.

Microelectromechanical translational vibration system according to one of claims 1 to 6, wherein the acoustic resonator ( 120 ) has exactly two openings, wherein the acoustic resonator ( 120 ) is arranged, so that one of the two openings a vibrating element ( 112 ) of the microelectromechanical translational vibrator ( 110 ) is facing.

Microelectromechanical translational vibrating system according to claim 7, wherein the acoustic resonator ( 120 ) is formed tubular with the two openings at both ends of the tube, wherein an overall length of the tubular acoustic resonator ( 120 ) taking into account a distance between the vibrating element ( 112 ) facing the opening of the acoustic resonator ( 120 ) and the vibrating element ( 112 ) of the microelectromechanical translational vibrator ( 110 ) one half of one of the natural frequencies of the microelectromechanical translational vibrator ( 110 ) corresponds to a corresponding wavelength with a tolerance of 10% of the wavelength.

Microelectromechanical translation vibrating system according to claim 7 or 8, wherein the acoustic resonator ( 120 ) is formed tubular with the two openings at both ends of the tube, wherein the tubular acoustic resonator ( 120 ) has a straight course between the two openings or a straight course with a 90 ° -Knick between both openings with a tolerance of ± 10 °.

Microelectromechanical translational vibration system according to one of claims 1 to 9, wherein the acoustic resonator ( 120 ) is an acoustic system of several acoustic components.

A translation vibrating device comprising a linear array of a plurality of micro-electro-mechanical translation vibrating systems according to any one of claims 1 to 10, wherein all of the micro-electro-mechanical translation vibratory systems have the same natural frequency of their micro-electro-mechanical translation oscillators ( 110 ) with a tolerance of 10% of the natural frequency.

A translation vibrating device comprising a linear array of a plurality of microelectromechanical translation vibrating systems according to any one of claims 1 to 10, wherein the microelectromechanical translation vibrators ( 110 ) of at least two microelectromechanical translation vibrator systems of the plurality of microelectromechanical translation vibrator systems have different natural frequencies.

A translation vibratory device comprising a planar array of a plurality of micro-electro-mechanical translation vibrator systems according to any one of claims 1 to 10, wherein all of the micro-electro-mechanical translation vibratory systems have the same natural frequency of their micro-electro-mechanical translation oscillators ( 110 ) with a tolerance of 10% of the natural frequency.

A translation vibratory device comprising a planar array of a plurality of microelectromechanical translational vibrator systems according to any one of claims 1 to 10, wherein the microelectromechanical translational oscillators ( 110 ) of at least two microelectromechanical translation vibrator systems of the plurality of microelectromechanical translation vibrator systems have different natural frequencies.