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Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet der Optik beziehungsweise Mikromechanik
und beschäftigt sich mit Umlenkeinrichtungen für
elektromagnetische Strahlen wie beispielsweise Laserstrahlen, Lichtstrahlen
und UV-Strahlen, die mittels beweglicher Reflektionselemente gesteuert
ausgerichtet werden können.
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Genauer
beschäftigt sich die Erfindung mit den Möglichkeiten
einer wenig aufwendigen und einfach herstellbaren Umlenkeinrichtung
für einen Lichtstrahl.
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Es
sind in der Technik vielfältige Anwendungen von Lichtstrahlen,
insbesondere Laserstrahlen bekannt, die sehr schnell und zuverlässig
gesteuert werden müssen, wie beispielsweise bei Scanner
und Beamern, die mit einzelnen Strahlen arbeiten sowie auch bei
Head-up-Displays, die im Automobilbereich und im Flugverkehr eingesetzt
werden. In diesen Anwendungsfällen werden häufig
mehrdimensionale Bilder durch einen bewegten Strahl geschrieben,
der während seiner Bewegung moduliert wird. Die eigentliche
Bewegung des Strahls findet durch eine gesteuerte Ablenkung durch
einen oder mehrere Spiegel statt, deren Schwenkachsen voneinander
unabhängig sind, so dass in mehreren Richtungen gesteuert
werden kann.
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Bei
der geforderten hohen Geschwindigkeit im Bildaufbau beziehungsweise
den schnellen Bildfolgen, die darzustellen sind, sind extrem schnelle Spiegelsteuerungen
erforderlich, die zudem sehr zuverlässig und genau sein
müssen.
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STAND DER TECHNIK
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Eine
solche Anordnung ist beispielsweise in der
EP 0778657 A1 beschrieben,
wo ein entsprechender Spiegel in einem Wafer durch mikromechanische
Fertigungstechniken realisiert werden soll. Die gesamte Anordnung
wird zwischen zwei Magneten positioniert, um mittels einer Lorenzkraft
den Spiegel zu bewegen. Dazu sind senkrecht zueinander in dem entsprechenden
Wafer verschiedene stromdurchflossene Wicklungen angeordnet, die
im Feld der Magneten einer Lorenzkraft unterliegen und somit Auslenkungskräfte
für den Spiegel in verschiedenen Schwenkrichtungen erzeugen.
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In
dem genannten Beispiel wird mit einem einzigen Magnetfeld operiert,
das, um mit senkrecht zueinander stehenden Wicklungen interagieren
zu können, in einem Winkel von 45° zu den entsprechenden
Wicklungsteilen verläuft.
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Eine
andere Lösung ist aus der Internationalen Patentanmeldung
WO 2005078509 A2 bekannt. Dort
wird ebenfalls mit einem kardanisch aufgehängten Spiegel
gearbeitet, der mittels einer einzigen Spule in einem um 45° gegenüber
den Drehachsen verdrehten Magnetfeld angetrieben wird. Drehungen um
die verschiedenen Achsen werden durch Anregungen von gekoppelten
Schwingungsvorgängen um mehrere Achsen realisiert (rocking
mode).
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der
Technik die Aufgabe zugrunde, mit einem möglichst geringen
Aufwand eine schnell arbeitende und zuverlässige Umlenkeinrichtung
zu schaffen, die eine Strahlablenkung mit der geforderten Genauigkeit
ermöglicht und mit geringem konstruktiven Aufwand und geringen
Kosten herzustellen ist.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der
Erfindung wird die zweiachsige Ablenkung des Strahls mit zwei voneinander
unabhängigen Reflektionselementen erreicht, die auch unabhängig
voneinander antreibbar sind, so dass keine Kopplungen zwischen den
Antriebsrichtungen stattfinden. Bei der Erfindung wird im Gegensatz
zu einer Anordnung mehrerer Spiegel in einer Ebene, die das zusätzliche
Vorsehen eines festen Reflektionsspiegels zur Erzielung eines w-förmigen
Strahlverlaufs erfordert, eine Anordnung mit nur zwei Spiegeln vorgeschlagen,
die einander derart zugewandt sind, dass der Strahl von einem ersten
Reflektionselement zum zweiten direkt reflektiert und von dort in den
Zielbereich weiter reflektiert werden kann. Hierdurch ergeben sich
verschiedene Vorteile. Beispielsweise kann die Umlenkeinrichtung
als Durchgangselement geplant werden, bei dem die Strahleintrittsrichtung
nicht oder nur wenig von der Strahlaustrittsrichtung differiert,
so dass eine entsprechende Lichtquelle hinter der Umlenkeinrichtung
angeordnet werden kann, während der Bildbereich oder der
Scanbereich vor der Umlenkeinrichtung positioniert ist.
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Durch
die geringe Anzahl der notwendigen Reflektionselemente werden die
Justageanforderungen gering gehalten. Außerdem können,
wenn eine mikromechanische Massenfertigung angestrebt wird, kleine
Wafereinheiten mit entsprechend integrierten Reflektionselementen
verwendet werden, so dass mit einer hohen Bauteilkonzentration und
einer hohen Ausbeute pro Wafer gearbeitet werden kann.
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Nach
der Vereinzelung der Reflektionselemente beziehungsweise der entsprechenden
Träger können diese durch ein zwischen ihnen angeordnetes
Zwischenelement beabstandet und zueinander positioniert sein, welches
beispielsweise vorteilhaft als transparente Platte ausgeführt
sein kann. Der eigentliche Lichtstrahl kann dann an dem zweiten
Reflektionselement vorbei zum ersten Reflektionselement durch die
transparente Platte eintreten, von dem ersten Reflektionselement
durch die Platte auf das zweite Reflektionselement zurückgeworfen
werden und von diesem durch eine Austrittsöffnung neben
dem ersten Reflektionselement aus der Umlenkeinrichtung wieder austreten.
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Als
Material für eine derartige transparente Platte ist beispielsweise
Glas oder ein durchsichtiger Kunststoff denkbar. Die entsprechende
Platte kann mit ausreichender Genauigkeit planparallel oder als Keilplatte
hergestellt werden, so dass sie die Reflektionselemente passgerecht
zueinander ausrichtet. Die entsprechenden Reflektionselemente können
mit ihren Trägem dann direkt auf die Platte aufgelegt beziehungsweise
aufgeklebt oder gebondet werden. Anstelle einer transparenten Platte
können die Reflektionselemente auch durch ein Gehäuse
zueinander beabstandet und positioniert werden. Ein solches Gehäuse
kann dann luft- oder gasgefüllt oder auch evakuiert sein
und einen Rahmen mit zwei Auflageflächen aufweisen, die
einander gegenüber liegend angeordnet sind und die Auflage
der entsprechenden Träger der Reflektionselemente erlauben.
Auch in diesem Fall können die Träger beziehungsweise
die Reflektionselemente parallel zueinander oder in einem passenden
Winkel ausgerichtet werden und es müssen Eintrittsfenster
neben jedem der Reflektionselemente zum Eintritt beziehungsweise
Austritt des Strahls vorgesehen werden, wenn dieser nicht durch die
Seitenwände des Gehäuses eintreten soll.
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Ein
derartiges Gehäuse kann beispielsweise aus Kunststoff oder
einem beschichteten Glas bestehen. Vorteilhaft kann vorgesehen sein,
dass die Reflektionsflächen in dem Gehäuse parallel
zum Eintrittsfenster und der Gehäuseunterseite und/oder
Gehäuseoberseite ausgerichtet sind. Es kann jedoch auch
vorgesehen sein, dass die Reflektionsflächen in dem Gehäuse
zwischen 20° und 70°, insbesondere um 45° gegenüber
der Gehäuseunter- und oberseite angewinkelt sind. In diesem
Fall kann sich eine besonders platzsparende Anordnung der Reflektionselemente
in dem Gehäuse ergeben. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung sieht vor, dass jedes Reflektionselement integrales
Teil eines separaten Waferteils ist.
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Damit
ist eine Herstellung der Reflektionselemente als Spiegel, insbesondere
als ebene Spiegel besonders wirtschaftlich möglich, indem
mit den Mitteln der Mikromechanik in einem Wafer durch Grabenätzung
ein Spiegel freigestellt wird. Dieser kann vor oder nach der endgültigen
Freischneidung zusätzlich zur Erhöhung des Reflektionsgrades
beschichtet werden. Es ist ein bestimmter Mindestabstand zu benachbarten
Bauteilen notwendig, um ein Ausschwenken des Spiegels zu erlauben,
beispielsweise, wenn der Wafer direkt auf eine Platte aufgeklebt
wird, die als transparente Platte den Abstandhalter zwischen beiden
Reflektionselementen bildet.
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Zum
Schutz der einzelnen Reflektionselemente beziehungsweise Waferteile
kann vorgesehen sein, dass jedes der Waferteile auf seiner, dem
jeweils anderen Wafer abgewandten, Seite mit einer Schutzschicht
abgedeckt ist. Damit ist sichergestellt, dass die Gesamtanordnung
der Umlenkeinrichtung nach dem Zusammenbau auf allen Seiten vor
dem Eindringen von Schmutz und sonstigen Umwelteinflüssen
gut geschützt ist. Da die Reflektionselemente derart zueinander
angeordnet sind, dass der Strahl durch die Umlenkeinrichtung hindurch
geht und auf der anderen Seite weiter verläuft, sind eventuell
reflektierte Strahlenanteile des einfallenden Strahls unschädlich.
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Dabei
kann vorgesehen sein, dass die Schutzschicht als Substrat ausgebildet
ist und den jeweiligen Wafer trägt. Der Wafer kann in diesem
Fall auf dem Substrat entsprechend zur Herausbildung eines Reflektionselementes
bearbeitet werden.
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Zudem
ist auch die Ausrichtung der Reflektionselemente anhand der Substrate
und die Fixierung der einzelnen Bauteile hierdurch vereinfacht.
Bei einer mikromechanischen Massenherstellung müssen lediglich
außer den Waferteilen auch die Substratteile zur Vereinzelung
entsprechend gesägt werden.
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Um
einen zuverlässigen Antrieb der Reflektionselemente zu
ermöglichen, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Reflektionselemente
elektrische Antriebskomponenten in Form eines mit Strom beaufschlagbaren
Leiters oder einer Elektrode aufweisen. Es kann dann entweder ein
geeignetes Magnetfeld vorgesehen werden, in dem die einzelnen Reflektionselemente
aufgrund einer Lorenzwirkung durch eine stromdurchflossene, dem
Magnetfeld ausgesetzte, Leiterwicklung antreibbar sind oder es kann ein
elektrostatischer Antrieb vorgesehen sein mit Elektroden, die zur
Erzeugung einer Auslenkungskraft gezielt mit veränderlichen
elektrischen Potenzialen beaufschlagt werden können.
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Die
Reflektionselemente können unterschiedliche Größen
aufweisen, da insbesondere das erste Reflektionselement von einem
statischen, unausgelenkten Strahl getroffen wird und eine Relativbewegung
lediglich durch das leichte Verkippen des Reflektionselementes geschieht.
Dagegen muss das zweite Reflektionselement etwas größer
ausgebildet sein, da dieses durch einen in wechselndem Maß ausgelenkten
Strahl getroffen wird und diesen in voller Breite reflektieren muss.
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Dabei
erweist es sich günstig, wenn die Reflektionselemente unterschiedlich
schnell bewegt werden müssen, dass die schnellste Bewegung
dem ersten Reflektionselement übertragen wird, da dies wegen
seiner geringen erforderlichen Größe das geringere
Trägheitsmoment aufweist. Auch kann wenigstens eines der
Reflektionselemente im so genannten eigenfrequenten Modus betrieben
werden, der durch die Rückstellkräfte der federnden
Aufhängung bestimmt ist und in dem besonders geringe Antriebskräfte
erforderlich und besonders hohe Frequenzen möglich sind.
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Die
einzelnen Reflektionselemente können, wenn sie mikromechanisch
aus einem Wafer herausgearbeitet werden, durch das Stehen lassen
von Torsionsbalken als Verbindung zum Rest des Wafers ausgebildet
sein, wodurch sich Rückstellkräfte in der gewünschten
Größenordnung leicht realisieren lassen.
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Die
Erfindung bezieht sich außer auf eine Umlenkeinrichtung
der beschriebenen Art auch auf ein Scaneinrichtung mit einer Lichtquelle
und einer entsprechenden Umlenkeinrichtung.
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Zudem
schafft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Umlenkeinrichtung
gemäß Patentanspruch 12.
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Dieses
Herstellungsverfahren ist besonders effizient möglich,
wenn die Wafer vor der Vereinzelung zusammengefügt werden,
da damit nur ein einziger Justiervorgang notwendig ist und nach
dem Zusammenfügen die Umlenkeinrichtungen als funktionsfertige
Einheiten weiter verarbeitet werden können. Durch entsprechendes
Design der Wafer ist die Passgenauigkeit garantiert und das Zusammenfügen kann
unter Reinraumbedingungen geschehen, so dass auch Verunreinigungen
nicht zu befürchten sind, insbesondere dann, wenn die Wafer
schon auf ihren Außenseiten durch eine Schutzschicht, beispielsweise
das entsprechende Trägersubstrat, geschützt sind.
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Ansonsten
kann eine Schutzschicht auch unmittelbar vor dem Zusammenfügen
der Wafer auf diese aufgebracht werden.
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Zudem
kann vorgesehen sein, dass die Reflektionselemente erst nach der
Abdeckung des jeweiligen Wafers mittels einer Schutzschicht freigestellt
und/oder verspiegelt werden. Damit wird sichergestellt, dass die
Reflektionselemente zu der Zeit, wenn sie ihre endgültige
Bearbeitung erhalten, die sie stoßempfindlich und beschädigungsanfällig macht,
bereits durch eine entsprechende Schutzschicht geschützt
sind.
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ZEICHNUNGEN
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.
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Dabei
zeigt
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1 eine
schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen
Umlenkeinrichtung;
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2 eine
Explosionsansicht einer Umlenkeinrichtung;
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3 ein
erstes Reflektionselement;
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4 ein
zweites Reflektionselement;
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5 eine
Umlenkeinrichtung mit einem Gehäuse als Positionierelement;
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6 einen
weiteren Schnitt durch eine Umlenkeinrichtung gemäß der
Erfindung sowie
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7 eine
perspektivische Ansicht einer Umlenkeinrichtung mit eingezeichnetem
Strahlengang.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In
der 1 ist schematisch in einer Schnittansicht eine
Umlenkeinrichtung mit einem ersten Reflektionselement 1 und
einem zweiten Reflektionselement 2 jeweils in Form eines
planen Spiegels dargestellt. Die Spiegel 1, 2 sind
jeweils als Teil eines Waferteils ausgebildet und parallel zueinander
lateral gegeneinander versetzt positioniert. Damit liegen die Reflektionsflächen 3, 4 der
Reflektionselemente einander schräg gegenüber.
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Die 1 zeigt
außerdem einen typischen Strahlengang mit einem Lichtstrahl 5,
der durch ein Eintrittsfenster 6 innerhalb eines optisch
transparenten Substrats 7 eintritt und zunächst
auf das erste Reflektionselement 1 trifft.
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Dieses
ist aufgrund seiner Schwenkbarkeit um die gestrichelt eingezeichnete
Schwenkachse 8 in der Lage, den Lichtstrahl 5 senkrecht
zur Zeichenebene abzulenken und damit zu steuern.
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Der
reflektierte Strahl trifft danach auf das zweite Reflektionselement 2,
das um eine Achse 24 schwenkbar ist, die senkrecht auf
der Zeichenebene steht. Hierdurch ist der Lenkstrahl, wie dargestellt,
innerhalb der Zeichenebene ablenkbar.
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Der
austretende Lichtstrahl im Bereich des Austrittsfensters 9 in
dem zweiten Substrat 10 liegt in etwa in der Verlängerung
des eintretenden Strahls, so dass die Umlenkeinrichtung in einem
Strahlengang als mehr oder weniger linear durchlaufenes Element
geplant werden kann.
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Die
Justage der Reflektionselemente 1, 2 ist dann
besonders einfach, wenn diese jeweils als Abschnitt eines Waferteils 11, 12 (2)
hergestellt sind, so dass die Waferteile 11, 12 durch
Bonden einfach verbunden werden können. Eine solche Verbindung
kann bei einer mikromechanischen Massenherstellung vor der Zerteilung
eines Wafers in Waferteile geschehen, so dass nur ein einziger Justageprozess für
eine Vielzahl von Umlenkeinrichtungen notwendig ist.
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In
den Waferteilen 11, 12 müssen entsprechende
Ausnehmungen für den Strahlengang sowie für die
Beweglichkeit der Reflektionselemente 1, 2 vorgesehen
sein.
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In
der 1 sind zudem so genannte Abdeckwafer, auch als
Substrat 7, 10 bezeichnet, vorgesehen, die eine
Verkappung der Umlenkeinrichtung und damit den Schutz vor Verunreinigung
und sonstigen Umwelteinflüssen bewirken. Innerhalb der Kappen/Substrate 7, 10 müssen
ebenfalls Ausnehmungen 13, 14 vorgesehen sein,
um die Schwenkbarkeit der Reflektionselemente/Spiegel um die Achsen 8, 24 zu
gewährleisten. Diese Vertiefungen können beispielsweise
durch Prägen oder Ätzen in den entsprechenden
Substraten 7, 10 vorgesehen werden.
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Die
Verbindung der Substrate mit den jeweiligen Wafern kann vor dem
Zusammenfügen der Wafer beispielsweise ebenfalls durch
Bonden geschehen, jedoch auch nach einer Zusammenfügung
der Wafer und einem Sägeprozess.
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Geschieht
das Zusammenfügen der Substrate und der Wafer vor der Teilung,
so sind die entsprechenden Substrate ebenfalls zu sägen
oder zu ätzen beziehungsweise anzuätzen.
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2 zeigt
in einer Explosionsdarstellung die Schichtung der Kappen/Substrate
und der Waferteile mit den Reflektionselementen. Zuoberst ist ein erstes
Substrat 7 mit einer entsprechenden Vertiefung 14 dargestellt,
gefolgt von einem Waferteil 12, einem weiteren Waferteil 11 und
einem weiteren Substrat/Wafer 10, ebenfalls mit einer Vertiefung 13.
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Die
entsprechenden Vertiefungen 13, 14 sind jeweils
doppelt keilförmig ausgebildet, um bei möglichst
geringer Tiefe einen möglichst hohen Auslenkwinkel der
jeweiligen Reflektionselemente 1, 2 zu erlauben.
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Innerhalb
der Vertiefungen können elektrostatisch ansteuerbare Elektroden
für einen elektrostatischen Antrieb der Reflektionselemente
vorgesehen sein. In diesem Fall sind auf den Reflektionselementen
ebenfalls entsprechende Gegenelektroden vorzusehen.
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Alternativ
ist auch ein magnetischer Antrieb denkbar. In diesem Fall müssen
elektrische Leiter, beispielsweise in Form von Windungen einer Wicklung,
vorteilhaft jeweils parallel zur Schwenkachse eines Reflektionselementes
auf diesem vorgesehen sein, die in einem statischen Magnetfeld einer
Lorenzkraft unterliegen, die durch die Stromstärke im Leiter
steuerbar ist.
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In
der 2 ist auch die Gestalt der Spiegel genauer dargestellt,
wobei jeder der Spiegel/Reflektionselemente 1, 2 aus
einer separaten Waferteilfläche besteht, die durch mikromechanische
Trennmethoden mittels eines Schlitzes 15 vom Rest des Waferteils
abgetrennt ist, wobei Torsionsbalken 16, 17 zur
Halterung und zur Generierung einer Rückstellkraft stehen
bleiben. Die Gestalt eines derartigen Reflektionselementes 1, 2 kann
grundsätzlich rund oder viereckig sein und die Größe
ist im wesentlichen durch die von den möglichen Einfallstrahlen überstrichene
Fläche gegeben. Bei schnell zu steuernden Spiegeln wird
dabei der jeweilige Spiegel möglichst klein ausgebildet,
um durch möglichst geringe Masse eine hohe Beschleunigung
zu ermöglichen.
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Da
die durch eine Umlenkeinrichtung gegebenenfalls darzustellenden
Bilder meistens eine Zeilen- und eine Spaltenablenkung erfordern,
wobei die Zeilenablenkung wesentlich schnellere Bewegungen mit sich
bringt, wird für diese schnellere Steuerung gewöhnlich
der erste Spiegel/das erste Reflektionselement verwendet, da dies üblicherweise
einen auslenkungsfreien Einfallstrahl empfängt, und daher
relativ klein geplant werden kann. Zudem kann dieser schnellere
Spiegel im Eigenfrequenzmodus betrieben werden, das heißt,
bei Auslenkfrequenzen, die im Bereich der Eigenschwingungsfrequenz
des Spiegels beispielsweise bei 20 Khz liegen.
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Das
zweite Reflektionselement 2 ist dann üblicherweise
größer ausgebildet, um den abgelenkten Strahl
in voller Breite auffangen und reflektieren zu können.
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Der
zweite Spiegel lenkt den Strahl dabei in eine Richtung senkrecht
zur Ablenkungsrichtung des ersten Spiegels ab. Die Schwenkachsen 8, 24 der Reflektionselemente 1, 2 stehen
zu diesem Zweck vorteilhaft senkrecht zueinander, grundsätzlich
genügt jedoch, dass die Achsen nicht parallel und die entsprechenden
Reflektionselemente unabhängig von einander antreibbar
sind.
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Die
Kappen/Wafer 7, 10 können transparent ausgebildet
sein und werden beispielsweise nach dem Verbinden mit den übrigen
Wafern zumindest im Bereich der Eintrittsfenster poliert oder durch
ein geeignetes anderes Verfahren zur Verbesserung der optischer
Güte veredelt. Nach dem Aufbringen der Substratwafer/Kappen
auf die Wafer, die die Reflektionselemente enthalten, können
die Reflektionselemente abgetrennt/freigestellt und vorteilhaft
zusätzlich durch Metallisieren verspiegelt werden. Eine
Metallisierung kann auch in die Vertiefungen der Abdeckwafer eingebracht
werden, um als Statorelektrode für den elektrostatischen
Antrieb zu dienen.
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Zwischen
den die Reflektionselemente enthaltenden Wafern 11, 12 kann
zusätzlich ein Zwischenwafer beziehungsweise eine transparente
Zwischenschicht eingefügt werden, die durch die Brechung
des einfallenden Strahls den Lichtweg weiter optimieren kann. Eine
solche Zwischenschicht wird näher anhand der 7 erläutert.
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In
den 3 und 4 sind beispielhaft Waferteile
mit entsprechend in diesen durch Schlitze freigestellten Reflektionselementen
dargestellt.
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5 zeigt
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Umlenkeinrichtung, bei der ein Gehäuse 18 zur
relativen Ausrichtung und Positionierung der Waferteile 11, 12 beziehungsweise
der entsprechenden Reflektionselemente/Spiegel 1, 2 dient. Das
Gehäuse 18 ist durch einen Rahmen gebildet, auf
den von der Oberseite eine erste Abdeckplatte 19 und von
der Unterseite eine zweite Abdeckplatte 20 eingelegt sind.
Die Abdeckplatten 19, 20 sind wenigstens teilweise
transparent ausgebildet und bestehen beispielsweise aus Glas oder
einem transparenten Kunststoff. Auf den Boden 21 des Gehäuses 18 ist das
erste Waferteil 11 aufgelegt und dort mittels Klebung befestigt.
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In
das Gehäuse 18 ist zudem ein Halteblock 22 integriert,
der eine Auflagefläche für den zweiten Waferteil 12 bildet.
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Das
Gehäuse 18 kann beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren
hergestellt sein, das in der Oberflächendefinition genügend
genaue Ergebnisse liefert, um die relative Ausrichtung der Reflektionselemente
zu gewährleisten.
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Die
einzelnen Teile der Umlenkeinrichtung werden vorteilhaft in Reinraumatmosphäre
zusammengesetzt, um das Eindringen von Schmutz vor der Abdichtung
zu verhindern.
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Die 6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel, bei dem innerhalb eines Gehäuses,
das nur schematisch im Querschnitt dargestellt ist, die Reflektionselemente 1a, 2a im
wesentlichen parallel zueinander, jedoch in einem Winkel von 45° zum
einfallenden Strahl 5 angeordnet sind. Dies kann beispielsweise
durch Integration entsprechender Halteblöcke in dem Gehäuse 18a sichergestellt
werden.
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Das
Gehäuse 18a sieht zudem ein Eintrittsfenster 6a und
ein Austrittsfenster 9a für die Lichtstrahlen
vor.
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Mit
dieser Konstruktion wird eine Einfallsrichtung des einfallenden
Strahls senkrecht zum Eintrittsfenster 6a sowie eine Ausrichtung
des ausfallenden Strahls mit nicht allzu großer Abweichung
von der Senkrechten vom Austrittsfenster 9a realisiert,
wodurch Teilreflektionen minimiert werden. Zudem kann eine solche
Umlenkeinrichtung mit sehr geringer Baugröße realisiert
werden.
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In
der 7 ist eine Umlenkeinrichtung gezeigt, bei der
das erste Waferteil 11 und das zweite Waferteil 12 durch
eine zwischen ihnen liegende transparente Zwischenschicht relativ
zueinander positioniert und beabstandet sind. Die Zwischenschicht ist
in der Figur mit 23 bezeichnet und besteht aus Glas oder
einem transparenten Kunststoff. Zusätzlich zu den genannten
Bauteilen ist in der Figur der einfallende Strahl 5 sowie
der ausfallende Strahlenkegel 25 dargestellt.
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Der
Fertigungsprozess für eine derartige Anordnung ist besonders
einfach, indem die Waferteile 11, 12 auf die Zwischenschicht 23,
beispielsweise durch Bonden, aufgebracht werden können.
Vor oder nach diesem Bondprozess kann das jeweilige Waferteil 11, 12 mit
einem Kappenwafer auf der Außenseite zum Schutz versehen
werden. Vorteilhaft geschieht die Verkappung noch im Zusammenhang
mit dem mikromechanischen Massenfertigungsprozess, so dass die fertig
verkappten Waferteile mit der entsprechenden Zwischenschicht weiter
verarbeitet werden können. Die Zwischenschicht wird vorteilhaft
in den Bereichen, die für den Ein- und Austritt des Lichts nicht
benötigt werden, verspiegelt, um Störungen zu vermeiden.
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Um
eine Bewegung der Spiegel/Reflektionselemente 1, 2 zu
ermöglichen, müssen die entsprechenden Waferteile
ausgedünnt und/oder jeweils eine Vertiefung in der Zwischenschicht
ebenso wie im Kappenwafer vorgesehen werden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Anordnung von Reflektionselementen
als kaskadierte Spiegelanordnung mit unabhängigen Schwenkachsen
und Antrieben lässt sich konstruktiv besonders einfach
und platzsparend eine Umlenkeinrichtung für elektromagnetische
Strahlen realisieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0778657
A1 [0005]
- - WO 2005078509 A2 [0007]