DE102011104556B4 - Ablenkvorrichtung für einen Scanner mit Lissajous-Abtastung - Google Patents

Abstract

Ablenkvorrichtung für einen Scanner mit Lissajous-Abtastung mit einem in mindestens zwei Ablenkachsen schwingenden Mikrospiegel (1), der einen Rahmen (2) und eine über eine Aufhängung beweglich angeordnete Spiegelplatte (4) aufweist, und mit einer Ansteuervorrichtung (8) zur Erzeugung von Ansteuersignalen für einen resonanten Betrieb des Mikrospiegels (1) in den mindestens zwei Ablenkachsen,dadurch gekennzeichnet, dassdie Aufhängung der Spiegelplatte (4) mehrere Federn (3) aufweist, die einerseits mit der Spiegelplatte (4) und andererseits mit dem feststehenden Rahmen (2) verbunden sind, unddass die Frequenzen der Ansteuersignale für den resonanten Betrieb des Mikrospiegels (1) in den mindestens zwei Ablenkachsen im Wesentlichen gleich sind und in ihrer Höhe durch eine vorgegebene Auflösung der Abtastung und eine vorgegebene Abtastwiederholrate bestimmt sind, aber sich mindestens um die vorgegebene Abtastwiederholrate unterscheiden, wobei zur Anpassung der Abweichung der zwei Ansteuerfrequenzen untereinander mindestens eine der mehreren Federn eine zu den restlichen Federn unterschiedliche Federsteifigkeit und/oder das Trägheitsmoment der Spiegelplatte in den zwei Ablenkachsen unterschiedlich ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Ablenkvorrichtung für einen Scanner mit Lissajous-Abtastung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
• Scanner mit Mikrospiegel (MEMS-Scanner) bestehen häufig aus einer in ein oder mehr Achsen beweglich an Federn aufgehängten Spiegelplatte, welche mit elektrostatischer, elektromagnetischer, thermischer oder piezoelektrischer Kraftübertragung angetrieben werden. Derartige Laserscanner finden Anwendung im Bereich der Messtechnik, wie z.B. der Mikroskopie, der optischen Kohärenztomographie, in Lichtschranken, in.der Abstandsmessung, in Profilometern, in Fingerprint-Sensoren usw., aber auch in Consumeranwendungen wie Laser-Videoprojektoren, in Mobiltelefonen, Laptops oder MP3-Playern.
• EP 1 419 411 B1 beschreibt eine Projektionsvorrichtung mit einer Ablenkeinrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahls um eine erste und eine zweite Ablenkachse, um den Lichtstrahl über das Blickfeld zu bewegen. Dabei wird der Lichtstrahl um die erste Ablenkachse mit einer ersten Ablenkfrequenz und um die zweite Ablenkachse mit einer zweiten Ablenkfrequenz abgelenkt. Als Ablenkeinrichtung wird ein kardanisch aufgehängter Spiegel verwendet.
• In der JP 2006-020092 A ist ein Photodetektor offenbart, der einen zweiachsigen Ablenkspiegel aufweist, wobei der zweiachsige Spiegel mit zwei periodischen Signalen jeweils unterschiedlicher Frequenz angesteuert wird, um einen auftreffenden Lichtstrahl zu einer Lissajous-Projektion abzulenken.
• Eine sehr vorteilhafte Art der Laserprojektion basiert auf resonantem Betrieb des MEMS-Scanners, da hierbei eine günstige Verstärkung der Spiegel-Oszillations-Amplitude bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch ausgenutzt werden kann. Das gilt sowohl für einachsige wie auch für mehrachsige MEMS-Scanner.
• Eine besonders vorteilhafte Auslegung eines solchen resonanten MEMS-Scanners sieht den Betrieb des Aktuators bei Unterdruck (Vakuum) vor, denn dadurch kann die Dämpfung in ganz erheblicher Weise reduziert werden. Dies kann ausgenutzt werden, um den Scanner mit minimaler Leistungsaufnahme betreiben zu können, was von erheblicher Bedeutung ist für alle mobilen Anwendungen (Mobiltelefon, MP3-Player, etc.). Durch die geringe Dämpfung lassen sich ferner erheblich höhere Resonanzamplituden des Scanners erzielen als mit herkömmlichen an Atmosphärendruck betriebenen Resonatoren. Vorteile von im Vakuum betriebenen MEMS-Laserscannern gegenüber ungekapselten Scannern sind: größere erzielbare Scanwinkel, um mehrere Größenordnungen geringere Leistungsaufnahme, höhere nutzbare Scanfrequenzen, niedrigere Antriebsspannungen (bei elektrostatischen oder piezoelektrischen Aktuatoren).
• Um eine derartige Vakuumumgebung für jeden der üblicherweise als Vielzahl auf Siliziumwafern produzierten Scanner zu erzeugen, können die Scanner bereits im Wafer-Verbund, also noch vor der Vereinzelung in Chips, hermetisch dicht verkapselt werden, indem ein Glaswafer vorderseitig und ein zweiter Wafer rückseitig gegen den MEMS-Wafer gebondet wird. Ein in die so erzeugten Kavitäten eingeschlossener Getter, z.B. eine Titanschicht, die auf dem rückseitigen Wafer abgeschieden wird, kann durch Aktivierung bei entsprechender Temperatur den größten Teil der eingeschlossenen Gasmoleküle chemisch binden und dadurch einen minimalen Gasdruck ermöglichen, der im Wesentlichen nur noch durch die Rückdiffusion von natürlichem in der Umgebungsluft enthaltenen Helium durch den für Helium permeablen Glasdeckel begrenzt wird. Am Ende stellt sich dadurch in der Kavität der natürliche Helium-Partialdruck ein.
• Wie schon oben erwähnt, sind derartige vakuumgekapselte resonante MEMS-Laserscanner besonders für mobile Laserprojektionsdisplays in Mobiltelefonen von Interesse, wo es darum geht (zum Zweck einer möglichst langen Projektionswiedergabedauer, wie sie etwa für Spielfilmwiedergabe erforderlich ist), so wenig Leistungsaufnahme wie möglich für den Scanner reservieren zu müssen. Auch wenn die meisten Realisierungen solcher MEMS-basierten Laserprojektionsdisplays bislang auf einem rasterförmigen ScanVerfahren beruhen, bei denen ein zweiachsiger oder zwei aneinandergereihte einachsige Scanner sowohl über eine resonant als auch eine nichtresonant betriebene Scanachse verfügen, ist ein vorteilhaft energiesparender Betrieb mit einem vakuumgekapselten MEMS-Scanner nur bei resonantem Betrieb beider Scanachsen zu erzielen. Hieraus ergibt sich als Konsequenz ein Lissajous-förmiges Scanverfahren, bei dem die Pixel im Allgemeinen nicht in der Reihenfolge aus dem Bildspeicher ausgelesen und projiziert werden, wie sie im Bildspeicher eintreffen.
• Da es bei Laserprojektionsdisplays, insbesondere bei Anwendungen des Consumerbereichs, darum geht, extrem preisgünstige Systeme zu schaffen, muss unter Einhaltung aller sonstigen opto-elektro-mechanischen Anforderungen ein möglichst kleines Bauelement geschaffen werden. Je kleiner das Bauelement (der MEMS-Scanner-Chip), desto mehr Bauelemente passen auf einen Siliziumwafer und desto preisgünstiger kann das Bauelement gefertigt werden. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, beide Scanachsen auf nur einem Chip unterzubringen. Herkömmliche 2D-Scanner-Chips verfügen dazu über eine Spiegelplatte, die beweglich in einem zweiten, ebenfalls beweglich aufgehängten Rahmen aufgehängt ist. Diese Anordnung wird in der Fachsprache häufig als „gimbal mounted scanner“ bezeichnet und entspricht etwa dem Begriff „Kardanaufhängung“. Die beiden Scanachsen stehen orthogonal zueinander. Durch die kardanische Anordnung wird die Sollbewegung beider Achsen im allgemeinen gut voneinander entkoppelt. Das bedeutet, dass jede Achse für sich weitgehend unbeeinflusst vom Betrieb der jeweils anderen Achse betrieben werden kann. Da ein Laserprojektionsdisplay die Bilddaten im Allgemeinen sequentiell zeilenorientiert abarbeitet, gibt es üblicherweise eine schnelle Achse, die die Horizontalablenkung („Zeilenablenkung“) bewerkstelligt, und eine Scanachse, die mit niedrigerer Frequenz die Vertikalablenkung erzeugt. Üblicherweise wird daher die innere Aufhängung des Spiegels selbst so ausgelegt, dass die Resonanzfrequenz zwischen 16 kHz und 32 kHz beträgt, während der den Spiegel umgebende Rahmen die langsame Scanachse bildet und eine deutlich niedrigere Resonanzfrequenz besitzt („Waferlevel vacuum packed micro-scanning mirror for compact laser projection displays‟, PROC. SPIE, 2008, Vol. 6887, 688706-1 bis -15).
• Es gibt jedoch entscheidende Nachteile dieser kardanisch aufgehängten beidachsig resonant betriebenen Gimbalscanner.
1. 1. Durch den beweglichen Rahmen, welcher die Spiegelplatte umgibt, ist der Platzbedarf des Scanners notwendigerweise stets sehr viel größer als für die Spiegelplatte samt ihren Aufhängungen allein. Dieser Umstand wird vor allem bei Scannern für sehr hohe Auflösung problematisch, weil hohe Auflösung für den Scanner einen sehr großen erforderlichen Scanwinkel bedeutet, was aus Gründen des mechanischen Stresses in der Aufhängung wiederum nur über lange Aufhängungen zu realisieren ist. Entsprechend groß muss auch der umgebende Gimbal ausgelegt sein. Der Gimbalscanner kann daher eine für die Anwendung zu teure Konstruktion darstellen.
2. 2. Aus der Anforderung hoher Auflösung ergibt sich neben großen Oszillationsamplituden stets auch eine sehr hohe erforderliche Scanfrequenz der schnellen Achse. Typischerweise sind für hochauflösende Lissajous-Projektion Frequenzen über 30 kHz erforderlich. Die großen Scanwinkel bei derart hohen Scanfrequenzen sind gleichbedeutend mit großen auftretenden Rotationsbeschleunigungen und haben in Folge der Drehimpulserhaltung häufig ein erhebliches mechanisches Überkoppeln auf den umgebenden beweglichen Rahmen zur Folge: Die schnelle Rotationsbewegung der inneren Spiegelachse überträgt so viel Rückstelldrehmoment auf die Gimbalstruktur, dass diese vertikal in entgegengesetzter Richtung, d.h. gegenphasig, mitschwingt. Dieses Mitschwingen führt dazu, dass auch die beweglichen Antriebselektroden des Gimbals aus ihrer Sollposition herausgehoben werden und bei Beaufschlagung mit dem Antriebspotential ein anderes elektrostatisches Drehmoment erzeugen als eigentlich vorgesehen. Häufig hat dieser mechanisch-elektrische Überkoppelmechanismus ein instabiles Verhalten des Aktuators sowie eine für die Positionssensorik nur ungenau erfassbare Abweichung der Bewegung von der Sollfunktion zur Folge, mit dem Ergebnis, dass Bildstörungen sichtbar werden. Die Amplitude dieser ungewünschten Überkoppelbewegung des Gimbals ist umso größer, je kleiner das Trägheitsmoment des Gimbals ist. Um die Amplitude also vernachlässigbar gering zu halten, bedarf es eines Gimbals von ausreichend großem Durchmesser, großer Masse bzw. großem Trägheitsmoment. Letztlich bedeutet dies erneut einen ungünstig großen und dadurch kostenintensiven Chip.
3. 3. Die zur Minimierung des mechanischen Überkoppelns erforderliche große Gimbalmasse führt zu einer hohen Empfindlichkeit gegenüber äußeren Vibrationen und Schock-Einflüssen und damit zu einer verminderten MEMS-Robustheit. Ein MEMS-Scanner mit kardanischer Aufhängung stellt daher stets einen Kompromiss aus Robustheit und Überkoppelminimierung dar.
4. 4. Um große Drehmomente erzeugen zu können, müssen die Kammelektroden des elektrostatischen Antriebs maximal entfernt von der Drehachse angebracht sein. Das hat beim Kardanscanner jedoch zur Folge, dass Statorelektrode und Rotorelektrode schon bei relativ geringen Scanwinkeln die Region des Elektrodenüberlapps verlassen und dann nur noch geringe Kraft übertragen. Grundsätzlich wäre eine Anordnung vorteilhafter, bei der die Elektrodenabstände während der zeitlich erforderlichen Kraft- bzw. Drehmomentserzeugung klein sind.
5. 5. Konstruktionsbedingt besitzt ein kardanischer MEMS-Scanner eine Vielzahl von parasitären Eigenmoden, die umso stärker die gewünschte Sollbewegung beeinflussen, je größer die zu erzielenden Scanwinkel, d.h. Aktuatorauslenkungen, sind, denn große Scanwinkel bedingen lange Aufhängungen und lange Aufhängungen liefern mehr störende Eigenmoden in der Nachbarschaft der Nutzschwingung als kurze Aufhängungen. Die kardanische Aufhängung besitzt wegen der Ineinanderschachtelung zweier Resonatoren und wegen der zwangsläufig großen Abmessungen eine Fülle von parasitären Moden, an denen in Kombination Teile des äußeren Resonators und Teile des inneren Resonators beteiligt sind. Der MEMS-Konstrukteur ist daher stets gefordert trotz des eher ungünstigen Eigenfrequenzspektrums eine geeignete Abstimmung zu finden, die zwei möglichst ungestörte Nutz-Eigenmoden für die Scanachsen liefert.
6. 6. Die durch den zu scannenden Laser induzierten thermischen Wechsellasten, insbesondere bei Videolaserprojektion, haben zur Folge, dass sich die Resonanzfrequenz des MEMS Spiegels in sehr kurzer Zeit verschieben kann, was Phasen- und Amplitudenveränderungen zur Folge hat und letztlich zu Bildfehlern führt. Bei einem Kardanscanner ist die thermische Isolationswirkung vergleichsweise hoch, was zur Folge hat, dass sich Wärmeeintrag in ungünstiger Weise an den dünnen Torsionsfedern staut. Die Ursache ist darin zu sehen, dass zwei Aufhängungspaare, die von Spiegel und Gimbal, hintereinandergeschaltet sind, ehe die Wärme über Wärmeleitung an den massiven Chiprahmen abgegeben werden kann. Das Problem wird im Allgemeinen noch dadurch verschärft, dass eine schnelle und eine langsame Achse miteinander kombiniert werden. Die langsame Achse wird üblicherweise durch eine sehr dünne und damit weiche Federaufhängung realisiert, welche den Wärmeabtransport behindert. Kürzere Distanzen mit höherem Gesamtquerschnitt zwischen Spiegelplatte und Chiprahmen wären zur Vermeidung von Amplituden- und Phasenschwankungen vorteilhafter.
• Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Ablenkvorrichtung für einen Scanner mit Lissajous-Abtastung und resonantem Betrieb zu schaffen, die die oben angegebenen Probleme verringert oder vermeidet und die trotz Lissajous-Abtastung eine gute Bildüberdeckung und Abtastauflösung zur Verfügung stellt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
• Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
• Erfindungsgemäß umfasst die Ablenkvorrichtung für einen Scanner mit Lissajous-Abtastung einen in mindestens zwei Ablenkachsen schwingenden Mikrospiegel, der einen Rahmen und eine über eine Aufhängung beweglich angeordnete Spiegelplatte aufweist, und eine Ansteuervorrichtung zur Erzeugung von Ansteuersignalen für einen resonanten Betrieb des Mikrospiegels in den mindestens zwei Ablenkachsen, wobei die Aufhängung der Spiegelplatte mindestens eine Federn aufweist, die einerseits mit der Spiegelplatte und andererseits mit dem feststehenden Rahmen verbunden ist, und wobei die Ansteuerfrequenzen der Ansteuersignale für den resonanten Betrieb des Mikrospiegels in den mindestens zwei Ablenkachsen im Wesentlichen gleich sind und in ihrer Höhe durch eine vorgegebene Auflösung und eine vorgegebene Abtastwiederholrate bestimmt sind, aber sich mindestens um die vorgegebene Abtastwiederholrate unterscheiden.
• Durch die vorliegende Erfindung werden die Schwierigkeiten herkömmlicher kardanisch aufgehängter Lissajous-Scanner vermieden, da die Aufhängung im einfachsten Falle allein auf die Spiegelplatte und die mindestens eine Feder beschränkt ist, die an dem feststehenden Rahmen befestigt sind. Der Verzicht auf einen umgebenden beweglichen Rahmen ermöglicht eine Verringerung der Abmessung, d.h., es wird das geschilderte Platzproblem gelöst. Die Chipgröße wird fast nur noch durch die aus optischen Randbedingungen gegebene Anforderung an den Durchmesser der Spiegelplatte definiert und ermöglicht damit ein preisgünstiges Bauelement.
• Grundsätzlich kann bei einer einfachsten Form des Scanners bzw. der Ablenkvorrichtung nur eine einzige Feder für die orthogonale Abtastung verwendet werden, die gleiche Feder dient dann in einer Ablenk- oder Scanachse als Biegefeder und in der anderen Ablenkachse als Torsionsfeder. Allerdings muss dann üblicherweise eine schlechtere Performance in Kauf genommen werden. Daher ist es vorzuziehen, dass die Aufhängung mehrere Federn, vorzugsweise drei umfasst, wobei aber je nach Anwendung auch eine höhere Anzahl von Federn verwendbar ist.
• Die Federn sind vorzugsweise Biege- und/oder Torsionsfedern und bevorzugt als Kreisbahnsegmente um die Spiegelplatte herum ausgebildet. Auch dies trägt zur Platzersparnis bei.
• Insbesondere bei Verwendung eines hochgütigen Mikrospiegels, beispielsweise mit einem Gütefaktor von größer als 3000, weist dessen Amplitudengang eine starke Resonanzerhöhung und der entsprechende Phasengang einen starken Abfall, d.h. eine große Steigung auf. Daher ändert ein solcher hochgütiger Mikrospiegel bei festgehaltener Ansteuerfrequenz bzw. Schwingungsfrequenz schon bei kleinen Resonanzfrequenz-Verschiebungen in ganz erheblicher Weise seine Amplitude, d.h. dass z.B. kleine Temperaturveränderungen genügen, um die Ablenkvorrichtung bzw. den Mikrospiegel aus der Resonanz zu bringen. Dabei würde das Ansteuersignal mit der festen Ansteuerfrequenz nicht mehr beschleunigend, sondern abbremsend wirken. Daher weist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel die Ansteuervorrichtung einen Regelkreis auf, der ausgebildet ist, abhängig von der gemessenen Phasenlage der Schwingungen des Mikrospiegels die Frequenz der Ansteuersignale der ersten und/oder der zweiten Ablenkachse so zu regeln, dass der steile Phasenabfall und/oder die maximale Amplitude der Schwingungen in dem Resonanzbereich des Mikrospiegels gehalten werden, d.h. Phase und/oder Amplitude im Wesentlichen konstant gehaltenwerden. Es hat sich aber erwiesen, dass eine temperaturbedingte Phasenregelung auch bei Mikrospiegeln niedrigerer Güte z.B. größer als 300 sinnvoll ist.
• Die Vorgaben für den zulässigen Änderungsbereich der Amplitude sind von den Eigenschaften des Ablenkelements und von der Auflösung des Beobachtungsfeldes bestimmt. Beispielsweise ist der Änderungsbereich als Kehrwert der Minimalauflösung in einer Achse vorgegeben. Bei einer Definition unter Verwendung von Pixeln sollte sich die Amplitude vorzugsweise um weniger als eine „Pixelbreite“ ändern. Beispielsweise sollte sich die Amplitude des Ablenkelements im Falle einer Minimalauflösung von 480 x 640 Pixeln um weniger als 1/480 (0,00283) und 1/640 (0,00146) ändern. Vorzugsweise sollte die Amplitude sich um weniger als 1% ändern, noch bevorzugter um weniger als 0,5%, noch besser um weniger als 0,3% ändern.
• Wie ausgeführt sind erfindungsgemäß die Ansteuerfrequenzen der Ansteuersignale für den resonanten Betrieb des Mikrospiegels in den zwei Ablenkachsen im Wesentlichen gleich und unterscheiden sich etwa um die vorgegebene Abtastwiederholrate, d.h. die hohen Resonanzfrequenzen für die zwei Ablenkachsen liegen nahe benachbart beieinander und sind in ihrer Höhe durch eine vorgegebene Auflösung und eine vorgegebene Abtastwiederholrate bestimmt.
• Die minimale Höhe der zu wählenden Resonanzfrequenz ergibt sich für ein bidirektional projizierendes Display, bei welchem sowohl bei Hin- als auch bei Rückbewegung der Spiegeloszillation Daten projiziert werden, wie folgt, wobei im folgenden die Abtastwiederholrate als Bildwiederholratebezeichnet wird, da als Anwendungsbeispiel ein Laser-Projektionsscanner gewählt wird: $$\begin{array}{l}{\text{f}}_{\text{1}}=\text{Bildwiederholrate}\ast (\text{Anzahl der Zeilen pro}\hfill \\ \text{Bild})/2+\text{Differenzfrequenz}\hfill \end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}{\text{f}}_2=\text{Bildwiederholrate}\ast \left(\text{Anzahl der Zeilen pro Bild}\right)\hfill \\ /2\hfill \end{array}$$

  
• Eine verschärfte Frequenzanforderung lässt sich formulieren, die nicht die Anzahl der Zeilen, sondern die jeweils größere Format-Dimension, im Allgemeinen also die Anzahl der Pixel pro Zeile heranzieht: $$\begin{array}{l}{\text{f}}_{\text{1}}=\text{Bildwiederholrate}\ast (\text{Anzahl der Pixel pro }\text{Zeile})\hfill \\ /2+\text{Differenzfrequenz}\hfill \end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}{\text{f}}_2=\text{Bildwiederholrate}\ast (\text{Anzahl der Pixel pro }\text{Zeile})\hfill \\ /2\hfill \end{array}$$

  
• Dabei ist die Anzahl der Zeilen bzw. der Pixel ein Maß für die Bildauflösung bzw. die Auflösung der Abtastung. Die Bildwiederholrate wird mit minimal 30Hz, sinnvoller jedoch mit 60Hz angegeben. Im Idealfall ist die Differenzfrequenz gerade gleich der Bildwiederholrate. Da die Ablenkvorrichtung eines Projektionsscanners jedoch abhängig von der auf sie eintreffenden Laserleistung ihre Resonanzfrequenz um typisch +/-0,1% ändern kann, ist es erforderlich, die Frequenz der Ansteuersignale in beiden Achsen, unabhängig voneinander, per Regelkreis entsprechend nachzuführen (Phase-Lock-Loop). Diese eher vernachlässigbare Frequenzschwankung kann in der Wahl der geeigneten Resonanzfrequenz berücksichtigt werden, indem die temperaturabhängige Frequenzbandbreite des Arbeitsbereiches der Ablenkvorrichtung doppelt auf den Minimal-Wert der Resonanzfrequenz aufgeschlagen wird, doppelt deshalb, weil im mathematisch ungünstigsten und real nahezu ausgeschlossenen Fall die Frequenzdrifts der beiden Achsen umgekehrte Vorzeichen besitzen könnten (eine laserinduzierte Erwärmung wird aber nicht die eine Mode erhöhen und die andere gleichzeitig erniedrigen): $$\begin{array}{l}{\text{f}}_{\text{1}}=\text{Bildwiederholrate}\ast (\text{Anzahl der Zeilen pro }\text{Bild})\hfill \\ /2+\text{Differenzfrequenz}+2*\text{Bandbreite}\hfill \end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}{\text{f}}_2=\text{Bildwiederholrate}\ast (\text{Anzahl der Zeilen pro }\text{Bild})\hfill \\ /2+2*\text{Bandbreite}\hfill \end{array}$$

  
• Konkret kann für einen Laserprojektor-Scanner mit HD1080-Auflösung (1080 Zeilen ä 1920Pixel) und einer Bildwiederholrate von 60Hz folgende minimal erforderliche Resonanzfrequenz errechnet werden: $$\begin{array}{l}{\text{f}}_1=\text{60Hz}\ast \text{1080/2}+\text{60Hz}+2\ast \mathrm{0,001}\ast (\text{60Hz}\ast \text{1080/2+}\hfill \\ \text{60Hz})=32525\text{Hz}\hfill \end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}{\text{f}}_2=\text{60Hz}\ast \text{1080/2}+2\ast \mathrm{0,001}\ast \left(\text{60Hz}\ast \text{1080/2}\right)=\hfill \\ 32465\text{Hz}\hfill \end{array}$$

  

  
  Die minimale Differenzfrequenz würde somit weiterhin f₁ - f₂ = 60Hz betragen.
• Um auf der sicheren Seite zu sein und eine hohe Ausbeute zu ermöglichen kann der Konstrukteur des Scanners einen Spiegel entwerfen, der eine Resonanzfrequenz von mindestens 33kHz in beiden Achsen besitzt. Die eigentliche Aufgabe besteht in der geeigneten Wahl des Designs dergestalt, dass die beiden Eigenmoden gegeneinander um einen nicht zu sehr von 60Hz abweichenden Wert differieren. Auch hier kann der Konstrukteur einen Sicherheitsabstand vorsehen, indem er die Verstimmung der beiden Eigenmoden mit einem entsprechenden Sicherheitsaufschlag versieht. Dieser wird maßgeblich durch die erzielbaren Fertigungstoleranzen bestimmt und setzt eine entsprechende Prozess-Qualifikation voraus. Iterativ lässt sich dann jedoch das Design so optimieren bis die Resonanzfrequenzen des Bauteils eine Differenz-Frequenz nahe oberhalb der angestrebten 60Hz zeigen. in einer solchen Prozess- und Design-Optimierung lässt sich erreichen, dass die Schwankungen der Resonanzfrequenzen weniger als 0,1% betragen. Anders als bei den temperaturinduzierten Schwankungen, können sich Fertigungstoleranzen auch mit entgegengesetztem Vorzeichen auf die Resonanzfrequenzen der beiden unterschiedlichen Achsen auswirken. Darum würde der Konstrukteur erneut die doppelte Frequenztoleranz auf die Zielfrequenz aufschlagen: $$\begin{array}{l}{\text{f}}_1=\text{Bildwierderholrate}\ast \left(\text{Anzahl der Zeilen pro Bild}\right)\hfill \\ /2+\text{Differenzfrequenz}+2\ast \text{Temperatur induzierte}\hfill \\ \text{Bandbreite}+2\ast \text{Fertigungstoleranzbandbreite}\hfill \end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}{\text{f}}_2=\text{Bildwierderholrate}\ast \left(\text{Anzahl der Zeilen pro Bild}\right)\hfill \\ /2+2\ast \text{Temperatur induzierte Bandbreite}+2\ast \text{Ferti-}\hfill \\ \text{gungstoleranzbandbreite}\hfill \end{array}$$

  
• Die zunächst identische Auslegung der Federaufhängungen und die dann durchgeführte gezielte Abänderung zur Verstimmung begünstigt eine niedrige Zahl an Design-Iterationen zur Auffindung der optimalen Abstimmung.
• Grundsätzlich lassen sich auch Abstimmungen realisieren, bei denen die resultierende Differenzfrequenz deutlich größer ist als die angestrebten 60Hz. Das hat nicht notwendigerweise gravierende Bildverschlechterungen zur Folge. Bei dieser Art der Lissajous-Projektion basierend auf zwei sehr schnellen Ablenkachsen tritt bei zu großer Differenzfrequenz (Differenz>Bildwiederholrate) innerhalb des Integrations-Intervalls von 1/60 Sekunde (hier angenommene Bildwiederholrate) eine relativ homogen verteilte Pixelausdünnung (Abtastlücken) auf. Diese Pixelorte werden demzufolge mit einer niedrigeren Wiederholrate als 60Hz abgetastet, was aber wegen der diffusen Verteilung dieser Orte für das Auge kaum wahrnehmbar ist. Dies ändert sich, wenn die Differenzfrequenz mehrere Kilohertz beträgt. Dann nämlich treten die Austastlücken als größere zusammenhängende Gebiete auf, die im menschlichen Auge als flackernde Areale wahrgenommen werden können. Falls der Konstrukteur aus bestimmten Gesichtspunkten heraus eine höhere Differenzfrequenz, z.B. 100Hz, erlauben will, dann kann er dies optimal dadurch kompensieren, dass er zugleich entsprechend höhere Resonanzfrequenzen f₁ und f₂ auslegt, entsprechend der obigen Kalkulationen.
• Wie ausgeführt, sollte die Differenzfrequenz vorteilhafterweise mindestens oder gerade der Abtastwiederholfrequenz entsprechen, je nach Aufgabe der Ablenkvorrichtung bzw. des Scanners kann als Maximalwert für die Differenzfrequenz ein Wert zwischen 0,15 und 0,01, z.B. 0,05; 0,03, mal der Resonanzfrequenz f₁ gewählt werden.
• In einem Ausführungsbeispiel weist die Antriebsvorrichtung Antriebselektroden auf, die an dem Rahmen einerseits und an den Federn und/oder der Spiegelplatte andererseits angebracht sind, oder die Antriebsvorrichtung ist als piezoelektrischer Antrieb ausgebildet, dessen Aktuatoren auf den Federn angeordnet sind. Auch durch die genannten Anordnungen kann eine platzsparende Ausführung zur Verfügung gestellt werden. Durch die Kreisbahnsegmente kann eine kompakte Aufhängung geliefert werden und bei gleichzeitiger Anbringung der Elektroden an den um die Spiegelplatte herum kreisförmig angebrachten Federn kann für stets kleine Elektrodenabstände gesorgt werden, da beispielsweise Kammelektroden wie bei einem Reißverschluss nacheinander ineinandergreifen können und stets Überlappregionen garantieren.
• Vorzugsweise sind die Federn rotations- oder spiegelsymmetrisch an der Spiegelplatte angebracht, beispielsweise vier jeweils um 90° um das Zentrum der Spiegelplatte gedreht vorgesehene Federn oder auch drei um je 120° um das Zentrum der Spiegelplatte gedreht vorgesehene Federn. Durch die symmetrische Anordnung kann die Zuordnung zu der x- und y- Achse leichter vorgenommen werden. Für die Zuordnung hat die vierbeinige Federaufhängung Vorteile, wobei jedoch für größere Ablenkwinkel die dreibeinige Federaufhängung vorzuziehen ist.
• Durch die direkte Aufhängung des Spiegels bzw. der Spiegelplatte im Chiprahmen ist eine vorteilhafte thermische Anbindung mit kurzen Distanzen und großen Federquerschnitten möglich. Dadurch können die induzierten thermischen Wechsellasten verringert werden.
• Dadurch, dass auf ein Gimbal bzw. eine kardanische Aufhängung verzichtet wird, wirken die Rückstellmomente nicht auf eine zweite Resonator-Struktur, sondern direkt auf den verwindungssteifen massiven Chiprahmen und liefern daher kein problematisches gegenphasiges Mitschwingen eines umgebenden Resonators. Die Anordnung weist stets ein äußerst günstiges Eigenmodenspektrum auf, denn die unerwünschten parasitären Eigenmoden, die bei einem kardanischen Scanner durch den Gimbal und dessen Koppelung mit dem Spiegel hervorgerufen werden, treten hierbei nicht auf. Mit der erfindungsgemäß sehr kompakten Ablenkvorrichtung für den Scanner lässt sich so auch ein bedeutend größerer Abstand zu parasitären Störmoden erzeugen, da die geringere laterale Ausdehnung des Mikrospiegels im Vergleich zu einem kardanisch aufgehängten System und die geringere Anzahl an schwingenden Massen und Feder-Elementen bei einer der Erfindung entsprechenden Ablenkvorrichtung einen besseren Abstand von parasitären Störmoden zu den eigentlichen Nutzmoden bewirkt.
• Da das gesamte Ablenksystem trotz voller Funktionalität bei Verzicht auf einen Gimbal sehr viel kompakter zu realisieren ist als ein vergleichbarer kardanischer Scanner, ist in Folge der gleichzeitig geringeren zu bewegenden Masse bei gleicher Federsteifigkeit eine sehr viel höhere Resonanzfrequenz und somit zugleich auch eine größere Robustheit des Ablenksystems erzielbar. Neben der höheren Resonanzfrequenz trägt auch die Reduktion parasitärer Eigenmoden zur Steigerung der Robustheit bei.
• Um ein vollständiges Bild innerhalb einer Periodendauer einer vorgegebenen Bild- oder Abtastwiederholfrequenz zu erzeugen, werden die Resonanzfrequenzen in beiden zueinander orthogonalen Ablenkachsen bei dem resonanten Betrieb der Lissajous-Abtastung so vorgegeben, dass zwei nahezu identische hohe Abtastfrequenzen gewählt werden, die ein vorgegebenes Zeilenfrequenz-Kriterium erfüllen, sich aber gerade um die Abtastwiederholrate unterscheiden. Das Zeilenfrequenz-Kriterium bestimmt, dass die Abtastfrequenz entsprechend der gewünschten Auflösung mindestens so groß ist wie die Anzahl der zu scannenden Zeilen, multipliziert mit der Abtast- oder Bildrate, also wären dies im Falle von SVGA-Auflösung (600 Zeilen ä 800 Pixel) 600 Zeilen multipliziert mit 60 Bildern pro Sekunde = 36000 Zeilen pro Sekunde. Im Falle einer bidirektionalen Projektion, bei der die Bilddaten während der Zeilenbewegung von links nach rechts projiziert werden, aber auch bei entsprechender Bewegung in umgekehrter Richtung, reduziert sich die Frequenzanforderung um den Faktor 2.
• Erfindungsgemäß lässt sich die verlangte sehr geringfügige Unterscheidung der Resonanzfrequenzen vorteilhaft dadurch erzielen, dass mindestens eine der mehreren Federn eine zu den restlichen Federn unterschiedliche Federsteifigkeit aufweist. Die unterschiedliche Federsteifigkeit kann durch unterschiedliche Federgeometrie bestimmt sein; beispielsweise kann eine Änderung der Federbreite um einige wenige Mikrometer ausreichend sein. Dem Fachmann wird es stets gelingen, eine Federgeometrie und eine gezielte Abänderung einer der drei Federgeometrien so zu wählen, dass die gewünschte Abänderung z.B. hinsichtlich der Strukturbreite deutlich oberhalb der fertigungsbedingten Toleranz liegt, derart, dass der gewünschte Effekt einer Resonanzfrequenzverschiebung nicht im statistischen Rauschen des Fertigungsprozesses untergeht. Für eine Spiegelplatte mit vier orthogonalen, im 90°-Winkel zueinander angeordneten Federn kann der Fachmann im Sinne der Erfindung vorzugsweise ein einander gegenüberliegendes Federpaar geringfügig gegenüber den beiden übrigen Federn abändern. Diese Abänderung kann, wie schon erwähnt, in der Federbreite, aber auch in der Federlänge vorgenommen werden. Aufwendiger, aber ebenso gut möglich ist eine Änderung der Dicke oder eine gezielte Änderung der Materialeigenschaften der Feder.
• Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung der Abweichung der zwei Ansteuerfrequenzen liegt darin, dass das Trägheitsmoment der Spiegelplatten in den zwei Ablenkachsen verschiedenausgebildet wird. Beispielsweise kann die Abänderung des Trägheitsmoments durch eine elliptische Spiegelplatte zustande kommen, wobei dann alle Aufhängungen der Federn identisch gestaltet werden können.
• Die beiden dicht benachbarten Resonanzfrequenzen führen zu einer Lissajous-Figur, welche sich erst nach sehr großer Zeit wiederholen kann, was bei geeigneter Wahl zu einer sehr guten Liniendichte führt. Wegen der eng benachbarten Frequenzen gibt es große Intervalle, innerhalb derer es keine ungünstigen Frequenzverhältnisse mit geringen Liniendichten gibt. Während Gimbal-Scanner meist mit einer sehr langsamen und einer sehr schnellen Achse ausgelegt werden, sind erfindungsgemäß zwei schnelle Ablenkachsen vorgesehen. Das hat den Vorteil, dass auf diese Weise sehr effektiv die Speckle-Problematik reduziert werden kann. Speckles sind ein unerwünschtes Nebenprodukt der Projektion mit kohärenter Laserstrahlung und reduzieren die Auflösung des projizierten Bildes. Einziges Mittel ist, dem Auge pro Zeiteinheit so viele Speckle-Muster wie möglich anzubieten, denn diese werden im Auge aufintegriert und gemittelt. Mit zwei sehr schnellen Achsen und großem Ablenkwinkel können sehr viele Speckle-Muster pro Zeiteinheit erzeugt werden.
• Bei Ablenkvorrichtungen für Scanner zu Messzwecken gelten grundsätzlich die gleichen erfindungsgemäß angegebenen Berechnungsregeln, jedoch gibt es dort auch messtechnische Aufgabenstellungen, bei denen die Anforderungen in Bezug auf die Bildwiederholrate bzw. Abtastwiederholrate deutlich niedriger sind, da es gegebenenfalls keine physiologischen Einflussgrößen wie bei der Laserbildprojektion durch die Empfindlichkeit des Auges gibt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
• 1 einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Ablenkvorrichtung,
• 2 eine schematische Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß verwendeten Mikrospiegels,
• 3 eine schematische Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß verwendeten Mikrospiegels und
• 4 eine schematische Aufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß verwendeten Mikrospiegels.
• Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Ablenkvorrichtung für einen Scanner mit Lissajous-Abtastung weist einen Mikrospiegel 1 auf, der einen feststehenden Rahmen 2 und eine an Federn 3 aufgehängte Spiegelplatte 4 umfasst. Vorderseitig und rückseitig ist der Chiprahmen 2 mit jeweils einer Glasplatte 5 und 6 dicht abgeschlossen, derart, dass eine abgeschlossene Kammer 7 gebildet wird, in der die Spiegelplatte 4 schwingen kann und die vorzugsweise unter Vakuum steht. Über die durch die Federn 3 gebildete Aufhängung schwingt die Spiegelplatte in zwei orthogonal zueinander ausgebildeten Ablenkachsen, wobei die Schwingungen über feststehende, d.h. mit dem Rahmen 2 verbundene, und bewegliche, d.h. mit den Federn 3 oder der Spiegelplatte 4 verbundene Antriebselektroden erzeugt werden, die von einer Ansteuervorrichtung 8 mit Signalen einer Resonanzfrequenz f₁ und einer Resonanzfrequenz f₂ versorgt werden. Bei einem solchen resonanten Mikrospiegel 1 mit den Resonanzfrequenzen f₁ und f₂ wird bei einer Bestrahlung des Spiegels mit einem Lichtstrahl der abgelenkte Strahl in einer Abtastebene eine doppelperiodische Kurve durchlaufen, die im Wesentlichen als Lissajous-Kurve ausgebildet ist. Beispielhaft wird für den Antrieb auf einen elektrostatischen Antrieb Bezug genommen, bei dem die beweglichen und feststehenden Antriebselektroden ineinandergreifen und ein elektrostatisches Drehmoment erzeugen.
• Die Ansteuervorrichtung 8 beinhaltet einen Regelkreis, der als Phasenregelkreis ausgebildet ist. Bei Änderung der Resonanzfrequenz(en), die aufgrund eines Wärmeeintrags auftreten kann regelt er die Phase und damit die Ansteuerfrequenz der Ansteuersignale für beide Achsen unabhängig voneinander so nach, dass die Ablenkvorrichtung mit ihren beiden Ablenkachsen im Wesentlichen bei Resonanz arbeitet. Zur Erfassung der Phasenlage ist eine Messvorrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, die die sinusförmige Auslenkung der Spiegelplatte 4 misst und der Regelkreis ändert in entsprechender Weise die Frequenz der Ansteuersignale.
• In 2 ist eine schematische Aufsicht auf den Mikrospiegel 1 dargestellt, bei dem die Aufhängung der Spiegelplatte 4 durch drei kreissegmentartige Federn 3 realisiert ist, die an einem Ende 9 mit der Spiegelplatte 4 und an dem anderen Ende 10 mit dem verwindungssteifen massiven Chiprahmen 2 verbunden sind. Dabei sind jeweils die Federn 3 um je 120° um das Zentrum der Spiegelplatte 4 gedreht angebracht.
• 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Mikrospiegels 1 mit einer Aufhängung aus zwei Federn 3, ansonsten ist der Aufbau wie in 2.
• Schließlich ist in 4 ein Mikrospiegel 1 mit einer vierbeinigen, spiegelsymmetrischen Aufhängung dargestellt. Die Federn 3 sind für jeden Aufhängungspunkt als Doppelfeder ausgebildet und weisen eine Umlenkung 12 auf, wodurch bei geringem Platzbedarf zugleich sehr lange Federn realisiert sind, die für große Auslenkungen erforderlich sind.
• Abhängig von den Antriebs bzw. Ansteuersignalen schwingt die Spiegelplatte 4 durch Anregung und Überlagerung mindestens zweier Schwingungsmoden, und es wird ein darauf aufbauendes Lissajous-Abtastverfahren realisiert, welches sowohl für Video-Laserprojektion als auch für bildgebende sensorische Aufgaben eingesetzt werden kann.
• Wie oben ausgeführt wurde, wird die Ablenkvorrichtung für einen Scanner mit Lissajous-Abtastung eingesetzt, wobei eine Lissajous-Kurve durch die folgenden Gleichungen definiert ist: $$\begin{array}{l}x=x_0\text{sin}\left(2\pi f_{1}t+{\phi }_0\right)\hfill \\ y=y_0\text{sin}\left(2\pi f_{2}t\right)\hfill \end{array}$$

  
• Dabei ist t die Zeit, φ₀ ist eine konstante Phase, die sich elektronisch einstellen lässt, und x₀ und y₀ sind die maximalen Auslenkungen der Abtastkurve in x- und y-Richtung, wobei für die weiteren Ausführungen x₀ und y₀ auf 1 normiert werden. Die Resonanzfrequenzen sind durch das Design vorgegeben, insbesondere durch die Federn 3.
• Eine Lissajous-Kurve ist in bekannter Weise periodisch, wenn die Resonanzfrequenzen f₁/f₂ = r = p/q eine rationale Zahl ist, wobei p und q ganzzahlig ohne gemeinsamen Teiler sind. Die Periode von x ist T1 = 1/f₁, und von y ist die Periode T2 = 1/f₂. Da T1/T2 = q = p gilt, ist also TL = p T1 = q T2 die kleinste gemeinsame Periode von x und y. Dabei ist TL die Zeit, in der die Lissajous-Kurve sich wiederholt. Die Wiederholfrequenz der Lissajous-Kurve ist also $$f_L=\frac{1}{T_L}=\frac{f_1}{p}=\frac{f_2}{q}$$

  
• Die Anzahl der Knoten der periodischen Lissajous-Kurve beträgt q in x-Richtung und p in y-Richtung.
• Für eine gleichmäßige Ausleuchtung bei einer Bildprojektion mit der erfindungsgemäßen Ablenkvorrichtung und damit Abtastauflösung sollen möglichst viele Knoten in der Abtastebene vorhanden sein. Bei vorgegebener Resonanzfrequenz f₂ heißt dies, dass q eine möglichst große ganze Zahl sein sollte. Durch Untersuchungen hat sich erwiesen, dass Frequenzverhältnisse f_1/f₂ knapp unterhalb von 1 günstig sind, wobei allerdings die Resonanzfrequenz f₁ nicht zu nahe an die Referenzfrequenz f₂ heranrücken darf, da ansonsten die Abtastfläche oder Bildfläche nicht vollständig überstrichen wird. Die Periode TL der Lissajous-Figur sollte nicht länger als die Zeit sein, die für ein Bild bei einer Bildprojektion zur Verfügung steht, d.h., bei einer Bildfrequenz f_B von 60 Hz sollte die Periode TL höchstens 1/60 s betragen. Als günstigste Periode wird daher angenommen, wenn die Wiederholfrequenz f_L gleich der Bildfrequenz f_B ist. Nach der Gleichung (2) gilt dann: $$\text{q}={\text{f}}_{\text{2}}{\text{/f}}_{\text{B}}=600$$

  

  $$\text{p}=\text{q}-1=599$$

  

  $${\text{f}}_1={\text{f}}_2\left(\text{q}-1\right)/\text{q}={\text{f}}_2-{\text{f}}_{\text{B}}.$$

  
• Die obigen Ausführungen betreffen idealisierte Zustände, die noch nicht berücksichtigen, dass temperaturbedingt und fertigungsbedingt Schwankungen der Frequenzen entstehen können. Selbst wenn eine Frequenzschwankung von 1%, z.B. aufgrund von Temperaturschwankungen, auftritt, wird bei den bestimmten Frequenzen f₁ und f₂ noch eine gute Auflösung zur Verfügung gestellt.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird somit eine Resonanzfrequenz für Schwingungen in der einen Ablenkrichtung von z.B. 18000 Hz und eine Resonanzfrequenz in der anderen Ablenkrichtung von 18060 Hz zur Verfügung gestellt, d.h., die zwei Resonanz- oder Ansteuerfrequenzen sind nahezu identisch hoch, unterscheiden sich aber gerade um die Wiederholfrequenz der Lissajous-Kurve, d.h. um die Bildwiederholrate. Diesen beispielhaft angegebenen Resonanzfrequenzen wird somit eine Auflösung von 600 Zeilen à 800 Pixel (SVGA-Auflösung) zugrunde gelegt, und bei einer Bildwiederholfrequenz mit 60 Bildern pro Sekunde ergibt sich eine Abtastung von 36000 Zeilen pro Sekunde. Wenn bidirektional abgetastet wird, reduziert sich die Frequenzanforderung um den Faktor 2, so dass bei dem genannten Beispiel daher eine minimale Zeilenfrequenz von 18 kHz erforderlich wäre.
• Bei einem Ausführungsbeispiel entsprechend 2 lässt sich eine solche sehr geringfügige Unterscheidung der Resonanzfrequenzen vorteilhaft erzielen, indem zumindest eine der drei Federaufhängungen gezielt geringfügig abgeändert wird. Beispielsweise kann die Federbreite etwas geändert werden. Es kann aber auch die Federlänge bei einer Feder etwas geändert werden. Denkbar ist auch, dass die Dicke der Feder unterschiedlich gestaltet wird, und selbst die Materialeigenschaft einer der Federn kann unterschiedlich gewählt werden.

Claims (9)

1. Ablenkvorrichtung für einen Scanner mit Lissajous-Abtastung mit einem in mindestens zwei Ablenkachsen schwingenden Mikrospiegel (1), der einen Rahmen (2) und eine über eine Aufhängung beweglich angeordnete Spiegelplatte (4) aufweist, und mit einer Ansteuervorrichtung (8) zur Erzeugung von Ansteuersignalen für einen resonanten Betrieb des Mikrospiegels (1) in den mindestens zwei Ablenkachsen, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung der Spiegelplatte (4) mehrere Federn (3) aufweist, die einerseits mit der Spiegelplatte (4) und andererseits mit dem feststehenden Rahmen (2) verbunden sind, und dass die Frequenzen der Ansteuersignale für den resonanten Betrieb des Mikrospiegels (1) in den mindestens zwei Ablenkachsen im Wesentlichen gleich sind und in ihrer Höhe durch eine vorgegebene Auflösung der Abtastung und eine vorgegebene Abtastwiederholrate bestimmt sind, aber sich mindestens um die vorgegebene Abtastwiederholrate unterscheiden, wobei zur Anpassung der Abweichung der zwei Ansteuerfrequenzen untereinander mindestens eine der mehreren Federn eine zu den restlichen Federn unterschiedliche Federsteifigkeit und/oder das Trägheitsmoment der Spiegelplatte in den zwei Ablenkachsen unterschiedlich ist.
2. Ablenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (8) einen Regelkreis umfasst, der ausgebildet, abhängig von einer gemessenen Phasenlage der Schwingungen des Mikrospiegels die Frequenz des Ansteuersignals der ersten und/oder der zweiten Ablenkachse so zu regeln, dass die maximale Amplitude der Schwingungen in dem Resonanzbereich des Mikrospiegels verbleibt und vorzugsweise sich dabei um weniger als den Kehrwert einer minimalen Auflösung ändert.
3. Ablenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung drei Federn (3) aufweist.
4. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (3) Biege- und/oder Torsionsfedern sind und vorzugsweise als Kreisbahnsegmente um die Spiegelplatte (4) herum ausgebildet sind.
5. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedliche Federsteifigkeit durch unterschiedliche Federgeometrien, wie Breite, Länge, Dicke und/oder unterschiedliche Materialeigenschaften bestimmt ist.
6. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Spiegelplatte (4) bezüglich der zwei Ablenkachsen unterschiedlich ist und dass vorzugsweise die Spiegelplatte elliptisch ausgebildet ist.
7. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (3) rotations- oder spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Spiegelplatte (4) angeordnet sind.
8. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung Antriebselektroden umfasst, die an den Federn (3) und/oder der Spiegelplatte (4) angebracht sind, oder dass die Ansteuervorrichtung eine piezoelektrische Antriebseinheit aufweist, deren Aktuatoren auf den Federn (3) angeordnet sind.
9. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrospiegel (1) vakuumgekapselt ist, vorzugsweise auf Waferebene.

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