DE102016200599A1

DE102016200599A1 - MEMS device and method of operation for a MEMS device

Info

Publication number: DE102016200599A1
Application number: DE102016200599.5A
Authority: DE
Inventors: Johannes Artzner; Gael Pilard; Daniel Maier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2017-07-20
Also published as: FR3046788A1; FR3046788B1; JP2017138589A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine MEMS-Vorrichtung (100; 500), mit einer auf einem Substrat (101) angeordneten Mikrospiegelvorrichtung (112), welche mindestens einen Mikrospiegel (102) aufweist und um mindestens eine Achse (201) aus einer Ruheposition heraus um einen Schwenkwinkel (α) schwenkbar ist; mindestens einem auf dem Substrat (101) angeordneten ersten Anschlag (103, 104); einer Aktuatorvorrichtung (203), ausgebildet, durch Anlegen eines Stroms (I) die Mikrospiegelvorrichtung (112) zu schwenken; einer Messvorrichtung (204), ausgebildet, den Strom (I) zu messen und eine Abhängigkeit einer Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung (112) vom Strom (I) zu messen; einer Erkennungsvorrichtung (205), ausgebildet, eine Anschlagsposition der Mikrospiegelvorrichtung (112) zu erkennen, in welcher die Mikrospiegelvorrichtung (112) um einen maximalen Schwenkwinkel (αmax) geschwenkt ist und mindestens einen ersten Anschlag (103, 104) berührt, falls die Messvorrichtung (204) gemessen hat, dass bei einer Änderung des Stroms (I) keine Änderung der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung (112) erfolgt und/oder eine Änderung der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung (112) bei einer Änderung des Stroms (I) sich mindestens um einen vorgegebenen Wert ändert; und einer Berechnungsvorrichtung (206), ausgebildet, eine Abhängigkeit des Schwenkwinkels (α) vom Strom (I) zu berechnen, anhand der Abhängigkeit der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung (112) vom Strom (I), der erkannten Anschlagsposition und eines bekannten maximalen Schwenkwinkels (αmax) in der Anschlagsposition.The invention relates to a MEMS device (100; 500) having a micromirror device (112) arranged on a substrate (101), which has at least one micromirror (102) and about a pivot angle about at least one axis (201) from a rest position (α) is pivotable; at least one first stop (103, 104) arranged on the substrate (101); an actuator device (203) configured to pivot the micromirror device (112) by applying a current (I); a measuring device (204) configured to measure the current (I) and to measure a dependence of a pivot position of the micromirror device (112) on the current (I); a recognition device (205), designed to detect a stop position of the micromirror device (112), in which the micromirror device (112) is swiveled by a maximum swivel angle (αmax) and contacts at least one first abutment (103, 104) if the measuring device ( 204) has measured that with a change in the current (I) no change in the pivot position of the micromirror device (112) takes place and / or a change in the pivot position of the micromirror device (112) at a change of the current (I) at least by a predetermined value changes; and a computing device (206) configured to calculate a dependence of the swivel angle (α) on the current (I) on the basis of the dependence of the swivel position of the micromirror device (112) on the current (I), the detected stop position and a known maximum swivel angle (αmax ) in the stop position.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine MEMS-Vorrichtung und ein Betriebsverfahren für eine MEMS-Vorrichtung.The present invention relates to a MEMS device and an operating method for a MEMS device.

Stand der TechnikState of the art

Bei adaptiven Scheinwerfersystemen für Fahrzeuge können Mikrospiegel und entsprechende MEMS-Aktuatoren zur horizontalen Lichtverteilung zur Anwendung kommen. Aus der WO 2012/089387 A1 ist beispielsweise ein magnetisch antreibbarer Mikrospiegel bekannt. Der Mikrospiegel ist hierbei mit Hilfe von Federn drehbar gelagert und wird mittels zweier in gegensinniger Drehrichtung bestromter Leiterbahnschleifen, welche durch ein äußeres Magnetfeld ausgelenkt werden, gedreht. Eine Auslenkung des Spiegels kann hierbei durch Anschlagstrukturen begrenzt sein. Adaptive headlamp systems for vehicles can use micromirrors and corresponding MEMS actuators for horizontal light distribution. From the WO 2012/089387 A1 For example, a magnetically driven micromirror is known. The micromirror is in this case rotatably mounted with the aid of springs and is rotated by means of two in the opposite direction of rotation energized conductor loops, which are deflected by an external magnetic field. A deflection of the mirror can be limited by stop structures.

Zur exakten Steuerung des Mikrospiegels ist eine genaue Kenntnis des Zusammenhangs zwischen einem an die Leiterschleifen angelegten Antriebsstrom und dem entsprechenden Drehwinkel nötig. Dieser Zusammenhang kann sich jedoch im Laufe der Zeit aufgrund verschiedener Ursachen verändern, beispielsweise bei einer teilweisen Entmagnetisierung des Magneten, welcher das äußere Magnetfeld erzeugt.For exact control of the micromirror, precise knowledge of the relationship between a drive current applied to the conductor loops and the corresponding rotation angle is necessary. However, this relationship can change over time due to various causes, for example, in a partial demagnetization of the magnet, which generates the external magnetic field.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung eine MEMS-Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.According to a first aspect, the invention provides a MEMS device having the features of patent claim 1.

Die vorliegende Erfindung schafft demnach eine MEMS-Vorrichtung, mit einem Substrat, einer auf dem Substrat angeordneten Mikrospiegelvorrichtung, welche mindestens einen Mikrospiegel aufweist und um mindestens eine Achse herum aus einer Ruheposition heraus um einen Schwenkwinkel schwenkbar ist. Die MEMS-Vorrichtung umfasst weiter mindestens einen auf dem Substrat angeordneten ersten Anschlag und eine Aktuatorvorrichtung, welche ausgebildet ist, durch Anlegen eines Stroms die Mikrospiegelvorrichtung zu schwenken, sowie eine Messvorrichtung, welche ausgebildet ist, den von der Aktuatorvorrichtung angelegten Strom zu messen und eine Abhängigkeit einer Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung von dem angelegten Strom zu messen. Eine Erkennungsvorrichtung ist ausgebildet, eine Anschlagsposition der Mikrospiegelvorrichtung zu erkennen, in welcher die Mikrospiegelvorrichtung um einen maximalen Schwenkwinkel geschwenkt ist und mindestens einen ersten Anschlag berührt, falls die Messvorrichtung gemessen hat, dass bei einer Änderung des angelegten Stroms keine Änderung der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung erfolgt und/oder eine Änderung der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung bei einer Änderung des angelegten Stroms sich mindestens um einen vorgegebenen Wert bzw. einen vorgegebenen Prozentsatz ändert. Eine Berechnungsvorrichtung ist ausgebildet, eine Abhängigkeit des Schwenkwinkels von dem angelegten Strom zu berechnen, anhand der von der Messvorrichtung gemessenen Abhängigkeit der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung von dem angelegten Strom, der von der Erkennungsvorrichtung erkannten Anschlagsposition und eines bekannten maximalen Schwenkwinkels in der Anschlagsposition.The present invention accordingly provides a MEMS device comprising a substrate, a micromirror device arranged on the substrate, which has at least one micromirror and is pivotable about a pivoting angle about at least one axis out of a rest position. The MEMS device further comprises at least one first stop arranged on the substrate and an actuator device which is designed to pivot the micromirror device by applying a current, and a measuring device which is designed to measure the current applied by the actuator device and a dependency a pivotal position of the micromirror device of the applied current to measure. A detection device is designed to detect a stop position of the micromirror device, in which the micromirror device is pivoted by a maximum pivot angle and touches at least one first stop, if the measuring device has measured that no change in the pivot position of the micromirror device takes place when the applied current changes / or a change in the pivot position of the micromirror device changes with a change in the applied current at least by a predetermined value or a predetermined percentage. A computing device is configured to calculate a dependence of the swivel angle on the applied current, based on the dependence of the swivel position of the micromirror device on the applied current, the stop position detected by the recognition device and a known maximum swivel angle in the abutment position measured by the measuring device.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Betriebsverfahren für eine MEMS-Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.According to a further aspect, the invention provides an operating method for a MEMS device having the features of patent claim 7.

Die vorliegende Erfindung schafft demnach ein Betriebsverfahren einer MEMS-Vorrichtung, mit einem ersten Verfahrensschritt des Schwenkens der Mikrospiegelvorrichtung durch Anlegen eines Stroms durch die Aktuatorvorrichtung. Die Messvorrichtung misst den von der Aktuatorvorrichtung angelegten Strom. Die Messvorrichtung misst weiter eine Abhängigkeit einer Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung von dem angelegten Strom. Die Erkennungsvorrichtung erkennt eine Anschlagsposition der Mikrospiegelvorrichtung, sobald gemessen wurde, dass bei einer Änderung des angelegten Stroms keine Änderung der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung erfolgt und/oder eine Änderung der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung bei einer Änderung des angelegten Stroms sich mindestens um einen vorgegebenen Wert bzw. einen vorgegebenen Prozentsatz verändert hat. Die Berechnungsvorrichtung berechnet eine Abhängigkeit des Schwenkwinkels von dem angelegten Strom anhand einer von der Messvorrichtung gemessenen Abhängigkeit der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung von dem angelegten Strom, der von der Erkennungsvorrichtung erkannten Anschlagsposition und eines bekannten maximalen Schwenkwinkels in der Anschlagsposition.The present invention accordingly provides an operating method of a MEMS device, comprising a first method step of pivoting the micromirror device by applying a current through the actuator device. The measuring device measures the current applied by the actuator device. The measuring device further measures a dependence of a pivot position of the micromirror device on the applied current. The detection device recognizes a stop position of the micromirror device as soon as it has been measured that no change in the swivel position of the micromirror device occurs when changing the applied current and / or a change in the swivel position of the micromirror device at a change in the applied current at least by a predetermined value or a predetermined percentage has changed. The calculating device calculates a dependence of the swivel angle on the applied current on the basis of a measured dependence of the pivot position of the micromirror device of the applied current, the detected by the recognition device stop position and a known maximum swivel angle in the stop position.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the respective subclaims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße MEMS-Vorrichtung hat den Vorteil, dass durch die ersten Anschläge wohl definierte Anschlagspositionen der Mikrospiegelvorrichtung gegeben sind. Der maximale Schwenkwinkel ist in diesen Anschlagspositionen beispielsweise durch vorheriges optisches Ausmessen bekannt. Eine Anschlagsposition kann daher als Referenzposition für die genaue Bestimmung einer Winkelauslenkung um einen bestimmten Schwenkwinkel hergenommen werden. Während die Messvorrichtung eine Abhängigkeit der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung von einem Strom messen kann, ohne jedoch eine absolute Skala, das heißt den Zusammenhang zwischen Schwenkstellung und Schwenkwinkel bestimmen zu können, kann dieser Zusammenhang durch die Berechnungsvorrichtung anhand des bekannten maximalen Schwenkwinkels bereitgestellt werden. Dazu kann beispielsweise in regelmäßigen Abständen, beispielsweise beim Aktivieren der MEMS-Vorrichtung, die Mikrospiegelvorrichtung zuerst in die Anschlagsposition verfahren werden und die Berechnungsvorrichtung kann dann die Abhängigkeit des Schwenkwinkels von dem angelegten Strom berechnen. In einem normalen Betriebszustand kann dann für beliebige Schwenkwinkel die Steuerung der Mikrospiegelvorrichtung durch die Aktuatorvorrichtung anhand dieser berechneten Abhängigkeit des Schwenkwinkels von dem angelegten Strom durchgeführt werden.The MEMS device according to the invention has the advantage that well-defined stop positions of the micromirror device are given by the first stops. The maximum tilt angle is known in these stop positions, for example, by prior optical measurement. An abutment position can therefore be taken as a reference position for the accurate determination of an angular deflection by a certain pivot angle. While the measuring device a Depending on the pivot position of the micromirror device of a current can measure, but without being able to determine an absolute scale, that is, the relationship between the pivot position and pivot angle, this relationship can be provided by the computing device based on the known maximum pivot angle. For this purpose, for example, at regular intervals, for example, when activating the MEMS device, the micro-mirror device are first moved to the stop position and the calculation device can then calculate the dependence of the pivot angle of the applied current. In a normal operating state, the control of the micromirror device by the actuator device can then be carried out for any pivoting angle on the basis of this calculated dependence of the pivoting angle on the applied current.

Die MEMS-Vorrichtung hat dadurch den Vorteil, dass eine genaue Kenntnis des äußeren angelegten magnetischen Feldes nicht benötigt wird. Wenn sich die Abhängigkeit des Schwenkwinkels von dem angelegten Strom im Laufe der Zeit ändert, wie dies aufgrund einer Änderung der Magnetisierung des äußeren Magneten der Fall sein kann, kann durch die Berechnungsvorrichtung die Abhängigkeit des Schwenkwinkels von dem angelegten Strom neu berechnet werden. Dadurch ist eine hohe Genauigkeit der Ansteuerung der Mikrospiegelvorrichtung auf einen beliebigen Schwenkwinkel über die gesamte Lebenszeit der MEMS-Vorrichtung gegeben. Die MEMS-Vorrichtung ist dadurch auch für hochsensitive Verfahren, welche ein genaues Einstellen des Schwenkwinkels erfordern, einsetzbar. Die MEMS-Vorrichtung ist insbesondere für Laserbildprojektoren oder Fahrzeugscheinwerfer verwendbar.The advantage of the MEMS device is that exact knowledge of the external applied magnetic field is not required. If the dependence of the swivel angle on the applied current changes over time, as may be the case due to a change in the magnetization of the external magnet, the dependence of the swivel angle on the applied current can be recalculated by the computing device. Thereby, a high accuracy of the driving of the micromirror device is given to an arbitrary swivel angle over the entire lifetime of the MEMS device. The MEMS device can thereby also be used for highly sensitive processes which require precise adjustment of the swivel angle. The MEMS device is particularly useful for laser image projectors or vehicle headlamps.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der MEMS-Vorrichtung ist die Mikrospiegelvorrichtung über mindestens zwei Federelemente mit dem Substrat verbunden. Auf einem ersten Federelement ist eine erste Wheatstone-Halbbrücke angeordnet und auf einem zweiten Federelement ist eine zweite Wheatstone-Halbbrücke angeordnet. Die erste Wheatstone-Halbbrücke und die zweite Wheatstone-Halbbrücke sind zu einer Wheatstone-Vollbrücke verschaltet. Die Messvorrichtung ist ausgebildet, durch Messen von an der Wheatstone-Vollbrücke anliegenden Spannungen die Abhängigkeit der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung von dem angelegten Strom zu messen. Durch Messen der an der Wheatstone-Vollbrücke anliegenden Spannung kann eine Abhängigkeit der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung von dem angelegten Strom genau bestimmt werden.According to a preferred development of the MEMS device, the micromirror device is connected to the substrate via at least two spring elements. On a first spring element, a first Wheatstone half-bridge is arranged and on a second spring element, a second Wheatstone half-bridge is arranged. The first Wheatstone half bridge and the second Wheatstone half bridge are connected to form a Wheatstone full bridge. The measuring device is designed to measure the dependence of the pivot position of the micromirror device on the applied current by measuring voltages applied to the Wheatstone full bridge. By measuring the voltage applied to the Wheatstone full bridge, a dependence of the slew position of the micromirror device on the applied current can be accurately determined.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der MEMS-Vorrichtung weist die Mikrospiegelvorrichtung eine Trägervorrichtung auf.According to a preferred development of the MEMS device, the micromirror device has a carrier device.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der MEMS-Vorrichtung berührt die Trägervorrichtung mindestens einen ersten Anschlag, falls die Mikrospiegelvorrichtung um einen maximalen Schwenkwinkel geschwenkt ist.According to a preferred development of the MEMS device, the carrier device touches at least one first stop if the micromirror device is pivoted by a maximum pivoting angle.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der MEMS-Vorrichtung weist die Trägervorrichtung mindestens einen zweiten Anschlag auf, und mindestens ein zweiter Anschlag der Trägervorrichtung berührt mindestens einen ersten Anschlag, falls die Mikrospiegelvorrichtung um einen maximalen Schwenkwinkel geschwenkt ist.According to a preferred development of the MEMS device, the carrier device has at least one second stop, and at least one second stop of the carrier device touches at least one first stop, if the micromirror device is pivoted by a maximum pivoting angle.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die MEMS-Vorrichtung eine Winkelmessvorrichtung, welche ausgebildet ist, den maximalen Schwenkwinkel in der Anschlagsposition zu messen.According to a preferred development, the MEMS device comprises an angle measuring device, which is designed to measure the maximum pivot angle in the stop position.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Betriebsverfahren das Schwenken der Mikrospiegelvorrichtung durch die Aktuatorvorrichtung um einen festgelegten Schwenkwinkel durch Anlegen eines Stroms, anhand der berechneten Abhängigkeit des Schwenkwinkels von dem angelegten Strom.According to a preferred development, the operating method comprises pivoting the micromirror device by the actuator device by a fixed pivot angle by applying a current, based on the calculated dependence of the pivot angle of the applied current.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Betriebsverfahren das Messen des maximalen Schwenkwinkels in der Anschlagsposition durch die Winkelmessvorrichtung. Der maximale Schwenkwinkel kann beispielsweise bei der Produktion der MEMS-Vorrichtung optisch vermessen werden und ist somit bekannt. Dadurch kann die Berechnungsvorrichtung eine exakte Abhängigkeit des Schwenkwinkels von dem angelegten Strom berechnen.According to a preferred development, the operating method comprises measuring the maximum pivoting angle in the stop position by the angle measuring device. The maximum tilt angle can be optically measured, for example, in the production of the MEMS device and is thus known. This allows the computing device to calculate an exact dependence of the swivel angle on the applied current.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic cross-sectional view of a MEMS device according to a first embodiment of the present invention;

2 eine schematische Draufsicht auf eine MEMS-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic plan view of a MEMS device according to the first embodiment of the present invention;

3 eine Detailansicht einer MEMS-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform; 3 a detail view of a MEMS device according to the first embodiment;

4 ein Schaltbild einer Wheatstone-Vollbrücke gemäß der ersten Ausführungsform; 4 a circuit diagram of a Wheatstone full bridge according to the first embodiment;

5 eine Abhängigkeit einer Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung von einem angelegten Strom; 5 a dependence of a pivotal position of the micromirror device on an applied current;

6, 7 schematische Querschnittsansichten der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 6 . 7 schematic cross-sectional views of the first embodiment of the present invention;

8 eine schematische Querschnittsansicht einer MEMS-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 8th a schematic cross-sectional view of a MEMS device according to a second embodiment of the present invention;

9 eine Abhängigkeit eines Schwenkwinkels von einem angelegten Strom; und 9 a dependence of a swivel angle on an applied current; and

10 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsverfahrens einer MEMS-Vorrichtung. 10 a flowchart for explaining an operating method of a MEMS device.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.In all figures, the same or functionally identical elements and devices - unless otherwise stated - provided with the same reference numerals. The numbering of method steps is for the sake of clarity and, in particular, should not, unless otherwise indicated, imply a particular chronological order. In particular, several method steps can be carried out simultaneously.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer MEMS-Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die MEMS-Vorrichtung 100, wobei 1 eine Querschnittsansicht entlang der Achse A-A ist. 1 shows a schematic cross-sectional view of a MEMS device 100 according to an embodiment of the present invention and 2 shows a schematic plan view of the MEMS device 100 , in which 1 is a cross-sectional view along the axis AA.

Die MEMS-Vorrichtung 100 umfasst ein Substrat 101, vorzugsweise ein Halbleitersubstrat, etwa aus Silizium, mit einer Kavität 118. An dem Substrat 101 ist mittels eines ersten Federelements 202a und eines zweiten Federelements 202b eine Mikrospiegelvorrichtung 112 in der Kavität 118 angeordnet. Das erste Federelement 202a und das zweite Federelement 202b können insbesondere Torsionsfedern sein. Die Mikrospiegelvorrichtung 112 ist hierbei um eine Drehachse 201 herum schwenkbar. Die Mikrospiegelvorrichtung 112 weist eine Trägervorrichtung 111, beispielsweise aus Silizium auf. Auf der Trägervorrichtung 111 ist ein Mikrospiegel 102 angeordnet. The MEMS device 100 includes a substrate 101 , preferably a semiconductor substrate, such as silicon, with a cavity 118 , On the substrate 101 is by means of a first spring element 202a and a second spring element 202b a micromirror device 112 in the cavity 118 arranged. The first spring element 202a and the second spring element 202b may be torsion springs in particular. The micromirror device 112 This is a rotation axis 201 swiveling around. The micromirror device 112 has a carrier device 111 , For example, made of silicon. On the carrier device 111 is a micromirror 102 arranged.

Auf dem Substrat 101 befindet sich ein unterhalb des Mikrospiegels 112 ein unterer erster Anschlag 104. Das Substrat 101 umgibt hierbei die Mikrospiegelvorrichtung 112, wobei oberhalb der Mikrospiegelvorrichtung 112 eine Öffnung gebildet ist. An einem oberen Bereich des Substrats 101 ist somit ein oberer erster Anschlag 103 ausgebildet.On the substrate 101 is located below the micromirror 112 a lower first stop 104 , The substrate 101 surrounds the micromirror device 112 , wherein above the micromirror device 112 an opening is formed. At an upper portion of the substrate 101 is thus an upper first stop 103 educated.

Weiter sind auf der Trägervorrichtung 111 um den Mikrospiegel 102 herum vier zweite Anschläge 105 angeordnet. Die zweiten Anschläge 105 können insbesondere durch Trenchätzen ausgebildet sein. Eine Breite d₁ eines Randbereichs 109 der Öffnung, welche durch den oberen ersten Anschlags 103 definiert ist, ist hierbei kleiner als eine parallel dazu gemessene Breite d₂ der Mikrospiegelvorrichtung 112. Die zweiten Anschläge 105 werden somit bei Draufsicht durch den oberen ersten Anschlag 103 teilweise verdeckt.Next are on the carrier device 111 around the micromirror 102 around four second stops 105 arranged. The second stops 105 may be formed in particular by trench etching. A width d _{1 of} a border area 109 the opening, which through the upper first stop 103 is defined here is smaller than a parallel measured width d _{2 of} the micromirror device 112 , The second stops 105 Thus, in plan view through the upper first stop 103 partially hidden.

In 1 sind eine erste Achse 110 parallel zum Substrat 101 und eine zweite Achse 106 senkrecht zur ersten Achse 110 und zur Drehachse 201 eingezeichnet, wobei sich die erste Achse 110, die zweite Achse 106 und die Drehachse 201 in einem Punkt 108 der Trägervorrichtung 111 schneiden. In der in 1 gezeigten Stellung befindet sich die Mikrospiegelvorrichtung 112 in einer Ruheposition, das heißt ein Schwenkwinkel α zwischen der ersten Achse 110 und einer dritten Achse 107 parallel zur Trägervorrichtung 111 ist hierbei gleich 0°.In 1 are a first axis 110 parallel to the substrate 101 and a second axis 106 perpendicular to the first axis 110 and to the axis of rotation 201 drawn, with the first axis 110 , the second axis 106 and the rotation axis 201 in one point 108 the carrier device 111 to cut. In the in 1 shown position is the micromirror device 112 in a rest position, that is, a pivot angle α between the first axis 110 and a third axis 107 parallel to the carrier device 111 is equal to 0 °.

Unterhalb des Substrats 101, das heißt auf einer von der Mikrospiegelvorrichtung 112 abgewandten Seite des Substrats 101, befindet sich ein Magnet 115 und ein Flussblech 116, welches U-förmig um den Magneten 115 herum angeordnet ist und aus einem flussleitenden Material besteht. An der Unterseite der Mikrospiegelvorrichtung 112 sind an der Trägervorrichtung 111 eine rechteckige erste Leiterschleife 113 und eine rechteckige zweite Leiterschleife 114 angeordnet. Die erste Leiterschleife 113 weist hierbei zur Drehachse 201 parallele Leiterstücke 113a und 113b und die zweite Leiterschleife 114 weist zur Drehachse 201 parallele Leiterstücke 114a und 114b auf. Die erste Leiterschleife 113 und die zweite Leiterschleife 114 befinden sich hierbei auf verschiedenen Seiten der Trägervorrichtung 111 bezüglich der Drehachse 201.Below the substrate 101 that is, on one of the micromirror device 112 opposite side of the substrate 101 , there is a magnet 115 and a river sheet 116 which is U-shaped around the magnet 115 is arranged around and consists of a flux-conducting material. At the bottom of the micromirror device 112 are at the carrier device 111 a rectangular first conductor loop 113 and a rectangular second conductor loop 114 arranged. The first conductor loop 113 points to the axis of rotation 201 parallel conductor pieces 113a and 113b and the second conductor loop 114 points to the axis of rotation 201 parallel conductor pieces 114a and 114b on. The first conductor loop 113 and the second conductor loop 114 are here on different sides of the carrier device 111 with respect to the axis of rotation 201 ,

Eine Aktuatorvorrichtung 203 ist ausgebildet, eine Stromstärke bzw. einen Strom I an die erste und zweite Leiterschleife 113 bzw. 114 in umgekehrter, das heißt zueinander gegensinniger Drehrichtung anzulegen. Eine von dem Magneten 115 erzeugte Magnetfeldlinie 117 ist beispielhaft angezeigt. Bei Anlegen eines Stroms I durch die Aktuatorvorrichtung 203 an die erste und zweite Leiterschleife 113 und 114 wird durch eine jeweilige Lorentz-Kraft eine Kraft auf die Mikrospiegelvorrichtung 112 ausgeübt. Durch die gegensinnige Drehrichtung des Stroms I wirkt die Lorentz-Kraft auf die erste Leiterschleife 113 und die zweite Leiterschleife 114 in entgegengesetzte Richtungen, sodass ein Drehmoment erzeugt wird und die Mikrospiegelvorrichtung 112 um die Drehachse 201 herum geschwenkt wird.An actuator device 203 is formed, a current or a current I to the first and second conductor loop 113 respectively. 114 in reverse, that is to create mutually opposite direction of rotation. One from the magnet 115 generated magnetic field line 117 is displayed as an example. Upon application of a current I through the actuator device 203 to the first and second conductor loop 113 and 114 becomes a force on the micromirror device by a respective Lorentz force 112 exercised. Due to the opposite direction of rotation of the current I, the Lorentz force acts on the first conductor loop 113 and the second conductor loop 114 in opposite directions so that torque is generated and the micromirror device 112 around the axis of rotation 201 is panned around.

Wie 3 zeigt, ist auf dem ersten Federelement 202a eine erste Wheatstone-Halbbrücke 305 angeordnet, welche einen ersten Widerstand R1 und einen zweiten Widerstand R2 umfasst. Zwischen dem ersten Widerstand R1 und dem zweiten Widerstand R2 ist eine Spannungsquelle 301 angeschlossen, welche eine Versorgungsspannung U₀ bereitstellt. An dem zweiten Federelement 202b ist eine zweite Wheatstone-Halbbrücke 306 angeordnet, welche einen dritten Widerstand R3 und einen vierten Widerstand R4 umfasst, wobei zwischen dem dritten Widerstand R3 und dem vierten Widerstand R4 eine Erdung 302 angeschlossen ist. Ein erstes Ende 303a der ersten Wheatstone-Halbbrücke 305 ist hierbei mit einem ersten Ende 303b der zweiten Wheatstone-Halbbrücke 306 verbunden, wobei ein erstes Spannungsmessgerät 401 eine erste Spannung U₁ misst. Weiter ist ein zweites Ende 304a der ersten Wheatstone-Halbbrücke 305 mit einem zweiten Ende 304b der zweiten Wheatstone-Halbbrücke 306 verbunden, wobei ein zweites Spannungsmessgerät 402 eine zweite Spannung U₂ misst. Die erste Wheatstone-Halbbrücke 305 und die zweite Wheatstone-Halbbrücke 306 bilden eine Wheatstone-Vollbrücke 403. Das entsprechende Schaltbild ist in 4 dargestellt. As 3 shows is on the first spring element 202a a first Wheatstone half bridge 305 arranged, which comprises a first resistor R1 and a second resistor R2. Between the first resistor R1 and the second resistor R2 is a voltage source 301 connected, which provides a supply voltage U ₀ . On the second spring element 202b is a second Wheatstone half bridge 306. arranged, which comprises a third resistor R3 and a fourth resistor R4, wherein between the third resistor R3 and the fourth resistor R4, a ground 302 connected. A first end 303a the first Wheatstone half bridge 305 is here with a first end 303b the second Wheatstone half bridge 306. connected, wherein a first voltage measuring device 401 measures a first voltage U ₁ . Next is a second end 304a the first Wheatstone half bridge 305 with a second end 304b the second Wheatstone half bridge 306. connected, with a second voltmeter 402 measures a second voltage U ₂ . The first Wheatstone half bridge 305 and the second Wheatstone half bridge 306. form a Wheatstone full bridge 403 , The corresponding circuit diagram is in 4 shown.

Die MEMS-Vorrichtung 100 weist weiter eine Messvorrichtung 204 auf, welche ausgebildet ist, den von der Aktuatorvorrichtung 203 angelegten Strom I zu messen. Die Messvorrichtung 204 ist weiter mit dem ersten Spannungsmessgerät 401 und dem zweiten Spannungsmessgerät 402 gekoppelt. Die Messvorrichtung 204 ist ausgebildet, eine Abhängigkeit einer Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112 von dem angelegten Strom I zu messen. Als „Schwenkstellung“ der Mikrospiegelvorrichtung 112 wird hierbei ein Parameter verstanden, welcher proportional zu einem Schwenkwinkel α der Mikrospiegelvorrichtung 112 ist, wobei jedoch der Skalierungsfaktor zur Umrechnung der Schwenkstellung in den Schwenkwinkel α im Voraus nicht bekannt ist.The MEMS device 100 further has a measuring device 204 which is formed by the actuator device 203 applied current I to measure. The measuring device 204 Continue with the first voltmeter 401 and the second voltmeter 402 coupled. The measuring device 204 is formed, a dependence of a pivotal position of the micromirror device 112 from the applied current I to measure. As a "pivoting position" of the micromirror device 112 In this case, a parameter is understood which is proportional to a swivel angle α of the micromirror device 112 is, but the scaling factor for converting the pivot position in the swivel angle α is not known in advance.

Bei einer Änderung der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112 werden das erste Federelement 202a und das zweite Federelement 202b um die Drehachse 201 geschwenkt. Das erste Federelement 202a und das zweite Federelement 202b unterliegen bei einem Schwenken der Mikrospiegelvorrichtung 112 einer mechanischen Belastung, wodurch sich die Widerstandswerte der ersten bis vierten Widerstände R1 bis R4 ändern. Als Resultat verändert sich das Verhältnis der von dem ersten Spannungsmessgerät 401 gemessenen ersten Spannung U₁ und der von dem zweiten Spannungsmessgerät 402 gemessenen zweiten Spannung U₂, das heißt eines Quotienten β = U₁/U₂. Der Quotient β entspricht somit einer Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112. Die Messvorrichtung 204 ist ausgebildet, eine Änderung einer Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112 bei Änderung des angelegten Stroms I durch Berechnen der Änderung des Quotienten β bei Änderung des angelegten Stroms I zu berechnen. Die Messvorrichtung 204 ist somit ausgebildet, eine Abhängigkeit des Quotienten β von dem Strom I zu messen. Die Messvorrichtung 204 verwendet hierzu die von dem ersten Spannungsmessgerät 401 gemessene erste Spannung U₁, die von dem zweiten Spannungsmessgerät 402 gemessene zweite Spannung U₂ und den von der Messvorrichtung 204 gemessenen angelegten Strom I.When changing the pivot position of the micromirror device 112 become the first spring element 202a and the second spring element 202b around the axis of rotation 201 pivoted. The first spring element 202a and the second spring element 202b subject upon pivoting of the micromirror device 112 a mechanical load, whereby the resistance values of the first to fourth resistors R1 to R4 change. As a result, the ratio of the first voltmeter changes 401 measured first voltage U ₁ and that of the second voltage measuring device 402 measured second voltage U ₂ , that is a quotient β = U ₁ / U ₂ . The quotient β thus corresponds to a pivot position of the micromirror device 112 , The measuring device 204 is formed, a change of a pivot position of the micromirror device 112 upon changing the applied current I by calculating the change in the quotient β when the applied current I changes. The measuring device 204 is thus designed to measure a dependence of the quotient β on the current I. The measuring device 204 used for this purpose from the first voltmeter 401 measured first voltage U ₁ , that of the second voltage measuring device 402 measured second voltage U ₂ and that of the measuring device 204 measured applied current I.

In 5 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Abhängigkeit des Quotienten β von dem Strom I abgebildet. Erkennbar ist ein lineares Ansteigen des Quotienten β mit dem Strom I, bis zu einer maximalen Stromstärke I_max. In diesem linearen Bereich befindet sich die Mikrospiegelvorrichtung 112 in einer Position, welche durch einen Schwenkwinkel α > 0 gekennzeichnet ist, wie in 6 illustriert. In 5 is an exemplary diagram of a dependence of the quotient β of the current I shown. Recognizable is a linear increase of the quotient β with the current I, up to a maximum current intensity I _max . In this linear region is the micromirror device 112 in a position which is characterized by a swivel angle α> 0, as in 6 illustrated.

In 7 ist eine Anschlagposition der Mikrospiegelvorrichtung 112 illustriert. Die Trägervorrichtung 111 berührt den unteren ersten Anschlag 104 und gleichzeitig berühren zwei der zweiten Anschläge 105 den oberen ersten Anschlag 103. Die Mikrospiegelvorrichtung 112 ist hierbei um einen maximalen Schwenkwinkel α_max geschwenkt, wobei ein weiteres Schwenken durch die ersten Anschläge 103 und 104 verhindert wird. Unter „Anschlagposition“ ist also eine Position der Mikrospiegelvorrichtung 112 zu verstehen, in welcher diese aufgrund der ersten Anschläge 103 und 104 nicht mehr weiter geschwenkt werden kann.In 7 is a stop position of the micromirror device 112 illustrated. The carrier device 111 touches the lower first stop 104 and simultaneously touch two of the second stops 105 the upper first stop 103 , The micromirror device 112 is pivoted by a maximum pivoting angle α _max , with a further pivoting through the first stops 103 and 104 is prevented. Under "stop position" is thus a position of the micromirror device 112 to understand in which this due to the first stops 103 and 104 can not be pivoted further.

Die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. So kann auch nur ein unterer erster Anschlag 104 oder nur ein oberer erster Anschlag 103 vorgesehen sein oder die Mikrospiegelvorrichtung 112 berührt nur entweder den unteren ersten Anschlags 104 oder den oberen ersten Anschlags 103.The invention is not limited thereto. So can only a lower first stop 104 or just an upper first stop 103 be provided or the micromirror device 112 only touches either the lower first stop 104 or the upper first stop 103 ,

In der in 5 gezeigten Abhängigkeit der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112 von dem angelegten Strom I äußert sich die Anschlagposition darin, dass oberhalb einer maximalen angelegten Stromstärke I_max die Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112, das heißt der Quotient β konstant bleibt. Aus der in 5 gezeigten Beziehung lässt sich jedoch noch nicht eine Abhängigkeit des Schwenkwinkels α von dem angelegten Strom I berechnen, da der Zusammenhang der Schwenkstellung, das heißt die Proportionalitätskonstante zwischen dem Quotienten β und dem Schwenkwinkel α nicht bekannt ist.In the in 5 shown dependence of the pivotal position of the micromirror device 112 of the applied current I, the stop position is expressed in that above a maximum applied current intensity I _max, the pivotal position of the micromirror device 112 , that is, the quotient β remains constant. From the in 5 However, the relation shown does not yet allow a dependence of the swivel angle α on the applied current I to be calculated, since the relationship of the swivel position, that is to say the proportionality constant between the quotient β and the swivel angle α, is not known.

Die MEMS-Vorrichtung 100 umfasst weiter eine Erkennungsvorrichtung 205, welche ausgebildet ist, eine Anschlagsposition der Mikrospiegelvorrichtung 112 zu erkennen. Die Erkennungsvorrichtung 205 erkennt hierbei anhand der von der Messvorrichtung gemessenen Abhängigkeit der Schwenkstellung von dem Strom I, dass bei einer Änderung des angelegten Stroms I keine Änderung der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112 mehr erfolgt. Mit anderen Worten erkennt die Erkennungsvorrichtung 205, dass der Quotient β für einen Strom I größer als eine maximale Stromstärke I_max konstant bleibt. Wenn der Quotient β konstant bleibt, ist die Erkennungsvorrichtung 205 ausgebildet, eine Anschlagsposition der Mikrospiegelvorrichtung 112 zu erkennen.The MEMS device 100 further comprises a recognition device 205 , which is formed, a stop position of the micromirror device 112 to recognize. The recognition device 205 recognizes hereby on the basis of the Measuring device measured dependence of the pivot position of the current I, that in a change of the applied current I no change in the pivot position of the micromirror device 112 more is done. In other words, recognizes the recognition device 205 in that the quotient β remains constant for a current I greater than a maximum current intensity I _max . If the quotient β remains constant, the recognition device is 205 formed, a stop position of the micromirror device 112 to recognize.

Die Erkennungsvorrichtung 205 kann jedoch auch ausgebildet sein, eine Anschlagsposition der Mikrospiegelvorrichtung 112 zu erkennen, falls sich die Änderungsrate des Quotienten β mit dem angelegten Strom I mindestens um einen vorgegebenen Prozentsatz verringert, beispielsweise um 10 Prozent, 20 Prozent oder 30 Prozent. Mit anderen Worten erkennt die Erkennungsvorrichtung 205, dass die Steigung des Quotienten β als Funktion des angelegten Stroms I für einen Strom oberhalb von I_max mindestens um den vorgegebenen Prozentsatz kleiner ist die lineare Steigung des Quotienten β für einen Strom I zwischen 0 und I_max und erkennt somit eine Anschlagsposition.The recognition device 205 however, it may also be designed to have a stop position of the micromirror device 112 to recognize if the rate of change of the quotient β with the applied current I decreases by at least a predetermined percentage, for example by 10 percent, 20 percent or 30 percent. In other words, recognizes the recognition device 205 in that the slope of the quotient β as a function of the applied current I for a current above I _max is smaller by at least the predetermined percentage, the linear slope of the quotient β for a current I between 0 and I _max and thus detects a stop position.

Die Erkennungsvorrichtung 205 berechnet die maximale Stromstärke I_max und eine maximale Schwenkstellung, das heißt einen maximalen Quotienten β_max. The recognition device 205 calculates the maximum current I _max and a maximum swing position, ie a maximum quotient β _max .

Die MEMS-Vorrichtung 100 umfasst eine Berechnungsvorrichtung 206, welche ausgebildet ist, eine Abhängigkeit des Schwenkwinkels α von dem angelegten Strom I zu berechnen. Die Berechnungsvorrichtung 206 verwendet hierzu die von der Messvorrichtung 204 gemessene Abhängigkeit der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112 von dem angelegten Strom I, die von der Erkennungsvorrichtung 205 erkannte Anschlagsposition und einen bekannten maximalen Schwenkwinkel α_max in der Anschlagsposition. Der maximale Schwenkwinkel α_max kann hierbei ein vorgegebener bekannter Wert sein, welcher beispielsweise auf einer Speichervorrichtung der Berechnungsvorrichtung 206 gespeichert ist. Der maximale Schwenkwinkel α_max kann in Abhängigkeit von der MEMS-Vorrichtung 100 von einem Hersteller bereits als bekannter Parameter zur Verfügung gestellt sein.The MEMS device 100 comprises a calculation device 206 , which is designed to calculate a dependence of the swivel angle α on the applied current I. The calculation device 206 used for this purpose of the measuring device 204 measured dependence of the pivot position of the micromirror device 112 of the applied current I, that of the recognition device 205 detected stop position and a known maximum swing angle α _max in the stop position. In this case, the maximum swivel angle α _max can be a predetermined known value, which is, for example, stored on a memory device of the computing device 206 is stored. The maximum pivoting angle α _max may vary depending on the MEMS device 100 already be provided by a manufacturer as a known parameter.

In 9 ist eine von der Berechnungsvorrichtung 206 berechnete Abhängigkeit des Schwenkwinkels α von dem angelegten Strom I gezeigt. Die Berechnungsvorrichtung 206 verwendet hierbei die Abhängigkeit des Quotienten β der Mikrospiegelvorrichtung 112 von dem angelegten Strom I. Die Berechnungsvorrichtung 206 berechnet hierbei die Abhängigkeit des Schwenkwinkels α vom Strom I als proportional zur Abhängigkeit des Quotienten β vom Strom I. Die Ordinate wird von der Berechnungsvorrichtung 206 reskaliert, wobei ein Quotient β von 1 bzw. β_max einem Schwenkwinkel α von 0 bzw. α_max entspricht.In 9 is one of the calculation device 206 calculated dependence of the pivot angle α of the applied current I shown. The calculation device 206 hereby uses the dependence of the quotient β of the micromirror device 112 from the applied current I. The computing device 206 in this case calculates the dependence of the swivel angle α on the current I as being proportional to the dependence of the quotient β on the current I. The ordinate is calculated by the computing device 206 rescaled, wherein a ratio of β 1 and β _max a pivot angle α of 0 and α _max corresponds.

Wie in 8 gezeigt, kann gemäß einer zweiten Ausführungsform die MEMS-Vorrichtung 500 eine optionale Winkelmessvorrichtung 801 umfassen, welche ausgebildet ist, den maximalen Schwenkwinkel α_max in der Anschlagsposition zu messen. Hierbei wird durch Anlegen eines hinreichend großen Stroms I durch die Aktuatorvorrichtung 203 die Mikrospiegelvorrichtung 112 in eine Anschlagsposition geschwenkt. Mit einer Sendevorrichtung 801a wird ein Lichtsignal 802 senkrecht zur zweiten Achse 106 auf die Mikrospiegelvorrichtung 112 eingestrahlt. Der von dem Mikrospiegel 102 reflektierte Lichtsignal 802 wird von einer Empfängervorrichtung 801b empfangen und durch Messen eines Abstandes von Empfängervorrichtung 801b und Sendevorrichtung 801a sowie eines Abstandes von Sendevorrichtung 801a bzw. Empfängervorrichtung 801b von der Mikrospiegelvorrichtung 112 der maximale Schwenkwinkel α_max berechnet. Dieser berechnete maximale Schwenkwinkel α_max kann dann der Berechnungsvorrichtung 206 bereitgestellt werden.As in 8th As shown in a second embodiment, the MEMS device 500 an optional angle measuring device 801 comprise, which is adapted to measure the maximum pivot angle α _max in the stop position. In this case, by applying a sufficiently large current I through the actuator device 203 the micromirror device 112 pivoted in a stop position. With a transmitting device 801 becomes a light signal 802 perpendicular to the second axis 106 on the micromirror device 112 irradiated. The one from the micromirror 102 reflected light signal 802 is from a receiver device 801b received and by measuring a distance from the receiver device 801b and transmitting device 801 and a distance from transmitting device 801 or receiver device 801b from the micromirror device 112 the maximum tilt angle α _{max is} calculated. This calculated maximum swivel angle α _max can then be the computing device 206 to be provided.

In 10 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsverfahrens einer MEMS-Vorrichtung abgebildet, insbesondere einer der in den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebenen MEMS-Vorrichtungen. In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird hierbei die Mikrospiegelvorrichtung 112 durch Anlegen eines Stroms I durch die Aktuatorvorrichtung 203 geschwenkt. Die Messvorrichtung 204 misst in einem zweiten Schritt S2 den von der Aktuatorvorrichtung 203 angelegten Strom I. Die Messvorrichtung 204 misst weiter in einem dritten Schritt S3 eine Abhängigkeit einer Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112 von dem angelegten Strom I. Die Messvorrichtung 204 kann insbesondere einen in 5 illustrierte Abhängigkeit eines Quotienten β von erster Spannung U₁ zu zweiter Spannung U₂ einer Wheatstone-Vollbrücke 403 von dem angelegten Strom I messen. Insbesondere misst die Messvorrichtung 204 eine Änderung der Schwenkstellung bei einer Änderung des angelegten Stroms I.In 10 FIG. 3 is a flow chart for explaining an operating method of a MEMS device, in particular one of the MEMS devices described in the preceding embodiments. In a first method step S1, the micromirror device is used here 112 by applying a current I through the actuator device 203 pivoted. The measuring device 204 measures in a second step S2 that of the actuator device 203 applied current I. The measuring device 204 further measures in a third step S3 a dependence of a pivot position of the micromirror device 112 from the applied current I. The measuring device 204 can in particular a in 5 illustrated dependence of a quotient β of first voltage U ₁ to second voltage U _{2 of} a Wheatstone full bridge 403 from the applied current I. In particular, the measuring device measures 204 a change of the pivot position with a change of the applied current I.

In einem vierten Schritt S4 erkennt die Erkennungsvorrichtung 205 eine Anschlagsposition der Mikrospiegelvorrichtung 112, sobald gemessen wurde, dass bei einer Änderung des angelegten Stroms I keine Änderung der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112 mehr erfolgt. Dies ist in 5 für eine maximale Stromstärke I_max der Fall. Die Erkennungsvorrichtung 205 kann jedoch auch eine Anschlagsposition der Mikrospiegelvorrichtung 112 erkennen, falls sich die Änderungsrate der Schwenkstellung mit dem angelegten Strom I mindestens um einen vorgegebenen Prozentsatz verringert.In a fourth step S4 recognizes the recognition device 205 a stop position of the micromirror device 112 as soon as it has been measured that with a change in the applied current I no change in the pivot position of the micromirror device 112 more is done. This is in 5 for a maximum current I _max the case. The recognition device 205 However, also a stop position of the micromirror device 112 detect if the rate of change of the pivot position decreases with the applied current I at least by a predetermined percentage.

In einem fünften Schritt S5 berechnet die Berechnungsvorrichtung 206 eine Abhängigkeit des Schwenkwinkels α von dem angelegten Strom I anhand der von der Messvorrichtung 204 gemessenen Abhängigkeit der Schwenkstellung der Mikrospiegelvorrichtung 112 von dem angelegten Strom I, der von der Erkennungsvorrichtung 205 erkannten Anschlagsposition und eines bekannten maximalen Schwenkwinkels α_max in der Anschlagsposition. In a fifth step S5, the calculation device calculates 206 a dependence of the pivoting angle α of the applied current I on the basis of the measuring device 204 measured dependence of the pivot position of the micromirror device 112 of the applied current I, that of the recognition device 205 detected stop position and a known maximum swivel angle α _max in the stop position.

In einem optionalen Schritt S5a kann hierbei zuvor der maximale Schwenkwinkel α_max in der Anschlagsposition durch eine Winkelmessvorrichtung 801, wie in 8 illustriert, gemessen werden.In an optional step S5a, in this case, the maximum pivoting angle α _max in the stop position can be determined beforehand by an angle measuring device 801 , as in 8th illustrated, measured.

Weiter kann in einem optionalen Schritt S6 die Aktuatorvorrichtung 203 die Mikrospiegelvorrichtung 112 um einen festgelegten Schwenkwinkel α schwenken, indem sie den entsprechenden Strom I anhand der berechneten Abhängigkeit des Schwenkwinkels α von dem angelegten Strom I anlegt. Further, in an optional step S6, the actuator device 203 the micromirror device 112 pivot by a fixed pivot angle α by applying the corresponding current I based on the calculated dependence of the pivot angle α of the applied current I.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2012/089387 A1 [0002]

Claims

MEMS device ( 100 ; 500 ), with a substrate ( 101 ); one on the substrate ( 101 ) arranged micromirror device ( 112 ), which at least one micromirror ( 102 ) and at least one axis ( 201 ) is pivotable out of a rest position about a pivot angle (α); at least one on the substrate ( 101 ) arranged first stop ( 103 . 104 ); an actuator device ( 203 ), which is formed by applying a current (I), the micromirror device ( 112 ) to pivot; a measuring device ( 204 ), which is formed by the actuator device ( 203 ) applied current (I) and a dependence of a pivot position of the micromirror device ( 112 ) from the applied current (I); a recognition device ( 205 ), which is formed, a stop position of the micromirror device ( 112 ), in which the micromirror device ( 112 ) is pivoted about a maximum pivot angle (α _max ) and at least one first stop ( 103 . 104 ), if the measuring device ( 204 ) has measured that with a change of the applied current (I) no change in the pivoting position of the micromirror device ( 112 ) and / or a change in the pivoting position of the micromirror device ( 112 ) changes with a change of the applied current (I) at least by a predetermined value; and a computing device ( 206 ), which is designed to calculate a dependence of the swivel angle (α) on the applied current (I), on the basis of which the measuring device ( 204 ) measured dependence of the pivotal position of the micromirror device ( 112 ) of the applied current (I) generated by the recognition device ( 205 ) Detected stop position and a known maximum pivot angle (α _max ) in the stop position.

MEMS device ( 100 ; 500 ) according to claim 1, wherein the micromirror device ( 112 ) via at least two spring elements ( 202a . 202b ) with the substrate ( 101 ) connected is; wherein on a first spring element ( 202a ) a first Wheatstone half-bridge ( 305 ) is arranged; wherein on a second spring element ( 202b ) a second Wheatstone half-bridge ( 306. ) is arranged; the first Wheatstone half-bridge ( 305 ) and the second Wheatstone half-bridge ( 306. ) to a Wheatstone full bridge ( 403 ) are interconnected; and wherein the measuring device ( 204 ) by measuring at the Wheatstone full bridge ( 403 ) voltages the dependence of the pivotal position of the micromirror device ( 112 ) from the applied current (I).

MEMS device ( 100 ; 500 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the micromirror device ( 112 ) a carrier device ( 111 ) having.

MEMS device ( 100 ; 500 ) according to claim 3, wherein the carrier device ( 111 ) at least one first stop ( 104 ), if the micromirror device ( 112 ) is pivoted about a maximum pivot angle (α _max ).

MEMS device ( 100 ; 500 ) according to claim 3, wherein the carrier device ( 111 ) at least one second stop ( 105 ), and wherein at least one second stop ( 105 ) the carrier device ( 111 ) at least one first stop ( 103 . 104 ), if the micromirror device ( 112 ) is pivoted about a maximum pivot angle (α _max ).

MEMS device ( 100 ; 500 ) according to claim 1, with an angle measuring device ( 801 ), which is designed to measure the maximum pivot angle (α _max ) in the stop position.

Operating method for a MEMS device ( 100 ; 500 ) according to one of claims 1 to 6, comprising the steps of: pivoting (S1), by the actuator device ( 203 ), the micromirror device ( 112 ) by applying a current (I); Measuring (S2), by the measuring device ( 204 ) of the actuator device ( 203 ) applied current (I); Measuring (S3), by the measuring device ( 204 ), a dependence of a pivot position of the micromirror device ( 112 ) of the applied current (I); Detecting (S4), by the recognition device ( 205 ), a stop position of the micromirror device ( 112 ), as soon as it has been measured that a change in the applied current (I) does not change the pivot position of the micromirror device (FIG. 112 ) and / or a change in the pivoting position of the micromirror device ( 112 ) has changed at least by a predetermined value at a change of the applied current (I); and calculating (S5), by the computing device ( 206 ), a dependence of the pivoting angle (α) of the applied current (I) on the basis of one of the measuring device ( 204 ) measured dependence of the pivotal position of the micromirror device ( 112 ) of the applied current (I) generated by the recognition device ( 205 ) Detected stop position and a known maximum pivot angle (α _max ) in the stop position.

Operating method according to claim 7, further comprising the step of: pivoting (S6), by the actuator device ( 203 ), the micromirror device ( 112 ) by one fixed pivot angle (α) by applying a current (I), based on the calculated dependence of the pivot angle (α) of the applied current (I).

Operating method according to one of claims 7 or 8, further comprising the step: measuring (S5a), by the angle measuring device (S5a) 801 ), the maximum pivot angle (α _max ) in the stop position.