DE102021111902A1

DE102021111902A1 - Spiegel-Systeme

Info

Publication number: DE102021111902A1
Application number: DE102021111902.2A
Authority: DE
Inventors: Horst Theuss; Klaus Elian; Cyrus Ghahremani
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2022-11-10
Also published as: US20220373784A1

Abstract

Ein Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 100 umfasst einen Träger 102 und ein auf einer Oberfläche 103 des Trägers 102 angeordnetes erstes Chipgehäuse 104, das einen ersten MEMS-Spiegel 105 umfasst. Ferner umfasst das Spiegel-System 100 ein auf der Oberfläche 103 des Trägers 102 angeordnetes zweites Chipgehäuse 106, das einen zweiten MEMS-Spiegel 107 umfasst. Das Spiegel-System 100 umfasst ferner ein reflektierendes Element 109, das über der Oberfläche 103 des Trägers 102 und oberhalb des ersten Chipgehäuses 104 und des zweiten Chipgehäuses 106 derart angeordnet ist, dass eine in das Spiegel-System 100 einfallende Strahlung 110, die von dem ersten MEMS-Spiegel 105 in Richtung des reflektierenden Elements 109 reflektiert wird, von dem reflektierenden Element 109 in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels 107 reflektiert wird.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele befassen sich mit Spiegel-Systemen.
Hintergrund
Beim autonomen Fahren werden Methoden, wie LIDAR (aus dem Englischen für light detection and ranging) angewendet, sodass Fahrzeuge Objekte in der Umgebung wahrnehmen können. LIDAR-Verfahren basieren auf einer Abstandsmessung unter Bestimmung der Laufzeit eines Lichtstrahls, der in die Umgebung ausgesandt und nach Reflektion am Objekt von Sensoren detektiert wird.
Für LIDAR-Verfahren können beispielsweise Spiegel-Systeme verwendet werden, um ein Objekt oder eine Umgebung zweidimensional zu scannen. Diese Systeme umfassen Spiegel, die jeweils in zwei verschiedene Richtungen geneigt werden können. Durch Kombination unterschiedlicher Zustände (mit verschiedenen Neigungswinkeln) der Spiegel kann mittels des Spiegel-Systems ein Lichtstrahl eine Oberfläche z.B. über mehrere Zeilen jeweils Punkt für Punkt abtasten.
Um einen Scan zu ermöglichen, ist eine geeignete Anordnung der Spiegel erforderlich, sodass der Lichtstrahl zwischen den Spiegeln und in eine Umgebung des Spiegel-Systems reflektiert werden kann. Eine herkömmliche Anordnung ist beispielsweise, dass der Lichtstrahl von einem ersten Spiegel direkt auf einen dazu senkrechten Spiegel reflektiert wird. Kleinere Abmessungen können für derartige Spiegel-Systeme nicht oder nur eingeschränkt erreicht werden. Ferner ist die Herstellung von derartigen Spiegel-Systemen oftmals mit einem hohen Aufwand oder hohen Kosten verbunden.
Außerdem sind bestehende Spiegel-Systeme häufig empfindlich gegenüber äußeren Stör- oder Umwelteinflüssen. Im Laufe der Zeit macht sich dies z.B. durch eine verkürzte Lebensdauer oder durch eine abnehmende Genauigkeit bemerkbar.
Dieser Zustand gibt Anlass dazu, verbesserte Spiegel-Systeme bereitzustellen, um Spiegel-Systeme effizienter, kompakter, einfacher, kostengünstiger oder robuster implementieren zu können.
Zusammenfassung
Diese Aufgabe kann von den in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Gegenständen gelöst werden.
Ausführungsbeispiele befassen sich mit Spiegel-Systemen. Das Spiegel-System umfasst einen Träger und ein auf einer Oberfläche des Trägers angeordnetes erstes Chipgehäuse, das einen ersten MEMS-Spiegel umfasst. Ferner umfasst das Spiegel-System ein auf der Oberfläche des Trägers angeordnetes zweites Chipgehäuse, das einen zweiten MEMS-Spiegel umfasst. Das Spiegel-System umfasst ferner ein reflektierendes Element, das über der Oberfläche des Trägers und oberhalb des ersten Chipgehäuses und des zweiten Chipgehäuses derart angeordnet ist, dass eine in das Spiegel-System einfallende Strahlung, die von dem ersten MEMS-Spiegel in Richtung des reflektierenden Elements reflektiert wird, von dem reflektierenden Element in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels reflektiert wird. Durch Kombination unterschiedlicher Kippwinkel der MEMS-Spiegel kann die einfallende Strahlung mittels des Spiegel-Systems zweidimensional auf eine Umgebung des Spiegel-Systems projiziert werden. Gemäß dem vorgeschlagenen Konzept kann eine einfache, planare Anordnung der MEMS-Spiegel z.B. auf einem kostengünstigen Träger für Spiegel-Systeme ermöglicht werden. Unter Verwendung von einzelnen Chipgehäusen mit integrierten MEMS-Spiegeln kann ein robusteres Spiegel-System implementiert werden.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems;
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems;
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems;
8a ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems;
8b ein Beispiel für ein Gehäuse des in 8a gezeigten Spiegel-Systems;
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems; und
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems.

Beschreibung
Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente beziehungsweise Merkmale, die jeweils identisch oder auch in abgewandelter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können ferner die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt Äquivalent für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion im Folgenden als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei deren Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 100, das einen Träger 102 umfasst. Der Träger 102 weist eine Oberfläche 103 auf. Das Spiegel-System 100 umfasst ein auf der Oberfläche 103 des Trägers 102 angeordnetes erstes Chipgehäuse 104, das einen ersten MEMS-Spiegel 105 umfasst. Ferner umfasst das Spiegel-System 100 ein auf der Oberfläche 103 des Trägers 102 angeordnetes zweites Chipgehäuse 106, das einen zweiten MEMS-Spiegel 107 umfasst. Das Spiegel-System 100 umfasst ferner ein reflektierendes Element 109, das über der Oberfläche 103 des Trägers 102 und oberhalb des ersten Chipgehäuses 104 und des zweiten Chipgehäuses 106 derart angeordnet ist, dass eine in das Spiegel-System 100 einfallende Strahlung 110, die von dem ersten MEMS-Spiegel 105 in Richtung des reflektierenden Elements 109 reflektiert wird, von dem reflektierenden Element 109 in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels 107 reflektiert wird.
Der Träger 102 kann eine Fläche zur Verfügung stellen, auf die das erste und zweite Chipgehäuse 104, 106 z.B. nebeneinander angeordnet werden können. Die Chipgehäuse 104, 106 umfassen MEMS-Spiegel 105, 107, die in das Chipgehäuse einfallende Strahlung reflektieren können. Die Chipgehäuse 104,106 könnenjeweils die MEMS-Spiegel 105, 107vor einer Umgebung außerhalb der Chipgehäuse 104, 106 (oder außerhalb des Spiegel-Systems 100) schützen. Jedes Chipgehäuse 104, 106 kann zumindest einen Teil umfassen, durch das einfallende Strahlung eintreten und nach Reflektion am MEMS-Spiegel 105, 107 austreten kann. Der erste MEMS-Spiegel 105 kann die in das Spiegel-System einfallende Strahlung 110 in Richtung des reflektierenden Elements 109 reflektieren. Das reflektierende Element 109, wie z.B. ein Spiegel, kann die reflektierte einfallende Strahlung in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels 107 reflektieren. Der zweite MEMS-Spiegel 107 kann diese reflektierte einfallende Strahlung wiederum in eine Umgebung des Spiegel-Systems 100 reflektieren. Die MEMS-Spiegel 105, 107 in den jeweiligen Chipgehäuse 104, 106 können derart gelagert sein, dass der erste MEMS-Spiegel 105 und der zweite MEMS-Spiegel 107 in verschiedene Richtungen gekippt werden können. Durch Kombination verschiedener Kippwinkel der MEMS-Spiegel 105, 107 kann die einfallende Strahlung 110 durch das Spiegel-System 100 zweidimensional projiziert werden. Durch die Anordnung gemäß dem vorgeschlagenen Konzept kann das Spiegel-System 100 mit einem kleineren Aufwand und/oder mit kleineren Abmessungen implementiert werden. Das Spiegel-System 100 kann kostengünstigere Komponenten z.B. für den Träger aufweisen. Das Spiegel-System 100 kann durch die Anordnung der MEMS-Spiegel 105, 107 in den Chipgehäusen 104, 106 weniger empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen sein. Dadurch kann das Spiegel-System 100 länger und/oder mit weniger Schwankungen (im Hinblick auf die Projektion) betrieben werden.
Der erste MEMS-Spiegel 105 und der zweite MEMS-Spiegel 107 können ähnlich oder gleich sein. Ein MEMS-Spiegel 105, 107 kann ein Mikrospiegel sein, der z.B. auf oder in einem Halbleiterchips implementiert ist und von (mikroelektromechanischen) Aktoren im Halbleiterchip angesteuert wird (engl. micro-electromechanical system, MEMS). Der MEMS-Spiegel 105, 107 kann allgemein ein beliebiges Objekt (z.B. mit einer Beschichtung) sein, an dem eine einfallende Strahlung reflektiert werden kann. Die MEMS-Spiegel 105, 107 können in den Chipgehäuse 104, 106 beweglich gelagert sein.
Zum Beispiel kann der erste MEMS-Spiegel 105 um eine erste Achse drehbar gelagert. Die erste Achse kann parallel zur Oberfläche 103 des Trägers 102 ausgerichtet ist. Der drehbar gelagerte erste MEMS-Spiegel 105 kann um die erste Achse (z.B. entlang x-Achse) gekippt (gedreht, geschwenkt oder geneigt) werden. Eine auf den ersten MEMS-Spiegel 105 einfallende Strahlung 110 kann unter verschiedenen Kippwinkeln des ersten MEMS-Spiegels 105 in unterschiedliche Richtungen entlang einer Linie (z.B. vertikal, senkrecht zur ersten Achse) reflektiert oder abgelenkt werden. Dadurch kann eine in das erste Chipgehäuse 104 einfallende Strahlung 110 unter verschiedenen Austrittswinkeln (entlang der Linie) zum reflektierenden Element 109 reflektiert werden. Der erste MEMS-Spiegel 105 kann als ein 1D-MEMS-Spiegel bezeichnet sein und eine in das erste Chipgehäuse 104 einfallende Strahlung 110 in Bezug auf eine erste Dimension reflektieren.
Der zweite MEMS-Spiegel 107 (und/oder das zweite Chipgehäuse 106) kann ähnlich oder gleich wie der erste MEMS-Spiegel 105 (und/oder das erste Chipgehäuse 104) ausgebildet sein. Der zweite MEMS-Spiegel 107 (und/oder das zweite Chipgehäuse 106) kann in Bezug auf den ersten MEMS-Spiegel 105 (und/oder das erste Chipgehäuse 104) mit einer anderen Orientierung auf dem Träger 102, wie z.B. verdreht (um eine Achse senkrecht zur Oberfläche 103 des Trägers 102) angeordnet sein. Zum Beispiel kann der zweite MEMS-Spiegel 107 um eine zweite Achse (z.B. entlang y-Achse) drehbar gelagert ist, wobei die zweite Achse parallel zur Oberfläche 103 des Trägers 102 und senkrecht zur ersten Achse ausgerichtet ist. Der drehbar gelagerte zweite MEMS-Spiegel 107 kann um die zweite Achse gekippt (gedreht, geschwenkt oder geneigt) werden. Der zweite MEMS-Spiegel 107 kann die einfallende Strahlung, die von dem reflektierenden Element 109 in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels 107 reflektiert wird (oder wurde), in eine Umgebung des Spiegel-Systems 100 reflektieren. Die auf den zweiten MEMS-Spiegel 107 einfallende Strahlung 110 kann unterschiedliche Einfallswinkel entlang einer Linie (gemäß den Kippwinkeln des ersten MEMS-Spiegels 105) aufweisen. Die einfallende Strahlung kann unter verschiedenen Kippwinkeln des zweiten MEMS-Spiegels 107 in unterschiedliche Richtungen entlang einer Linie (horizontal, senkrecht zur zweiten Achse) reflektiert oder abgelenkt werden. Dadurch kann eine in das zweite Chipgehäuse 106 einfallende Strahlung unter unterschiedlichen Austrittswinkeln (entlang der Linie) außerhalb des Spiegel-Systems 100 reflektiert werden. Durch ein Schwingen der beiden MEMS-Spiegel 105, 107 kann eine zweidimensionale Projektion der in das Spiegel-System einfallenden Strahlung 110 in eine Umgebung des Spiegel-Systems 100 erfolgen.
Eine Umgebung des Spiegel-Systems 100 kann durch die Umgebung des ersten und/oder zweiten Chipgehäuses 104, 106 definiert sein. Gemäß einem anderen Beispiel kann die Umgebung durch einen Bereich außerhalb eines Gehäuses oder eine äußere (maximale) Abmessung des Spiegel-Systems definiert sein.
Die Chipgehäuse 104, 106 können die MEMS-Spiegel 105, 107 vor einer äußeren Einwirkung schützen. Zum Beispiel kann das erste und zweite Chipgehäuse 104, 106 jeweils den ersten und zweiten MEMS-Spiegel 105, 107 hermetisch abschließen. Dadurch kann die Schwingung der Spiegel ermöglicht werden. Das erste und zweite Chipgehäuse 104, 106 kann jeweils eine transparente Abdeckung umfassen, durch die zum MEMS-Spiegel einfallende Strahlung und vom MEMS-Spiegel reflektierte Strahlung dringen kann. Die transparente Abdeckung kann eine zur Oberfläche des Trägers geneigte Oberfläche aufweisen. Die transparente Abdeckung kann z.B. aus Glas oder einem Polymer auf Wafer oder Chip-Ebene gefertigt sein.. Die transparente Abdeckung kann derart ausgebildet sein, dass einfallende Strahlung (und/oder Strahlung, die das Chipgehäuse verlässt) besser (z.B. gebündelt, gefiltert) den MEMS-Spiegel 105, 107 erreichen oder das Chipgehäuse 104, 106 nach Reflektion am MEMS-Spiegel 105, 107 verlassen kann.
Gemäß einem anderen Beispiel könnte das Chipgehäuse 104, 106 Öffnungen aufweisen, durch die Strahlung in das Chipgehäuse 104, 106 eintreten und aus dem Chipgehäuse 104, 106 austreten kann. Ein Chipgehäuse 104, 106 mit Öffnungen könnte die MEMS-Spiegel zum Beispiel vor einer mechanischen Einwirkung von außen schützen.
Das reflektierende Element 109 kann über dem Träger 102 und oberhalb des ersten und zweiten Chipgehäuses 104, 106 angeordnet sein. Das reflektierende Element 109 kann in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche 103 des Trägers 102 derart angeordnet sein, dass sich das reflektierende Element 109 in dieser Richtung über einer äußeren Abmessung des ersten und zweiten Chipgehäuses 104, 106 befindet. Das Spiegel-System 100 kann eine Struktur umfassen, an den das reflektierende Element angeordnet ist. Durch die Struktur kann das reflektierende Element 109 über dem Träger 102 und oberhalb der Chipgehäuse 104, 106 angeordnet werden. Das reflektierende Element 109 kann z.B. ein Spiegel sein und vom ersten MEMS-Spiegel 105 reflektierte Strahlung in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels 107 reflektieren. Für eine geeignete Reflektion kann das reflektierende Element 109 eine spezifische (wie z.B. gekrümmte) Form aufweisen. Das reflektierende Element 109 kann für eine Mehrfachreflektion mehrere (z.B. teildurchlässige) Schichten aufweisen. Das reflektierende Element 109 kann auf einer zur Oberfläche 103 des Trägers 102 gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Allgemein kann das reflektierende Element 109 derart angeordnet sein, dass eine in das Spiegel-System einfallende Strahlung 110 durch nebeneinander angeordnete (MEMS-Spiegel umfassende) Chipgehäuse 104, 106 zweidimensional in die Umgebung des Spiegel-Systems 100 projiziert werden kann. Gemäß 1 kann das reflektierende Element 109 eine reflektierende Oberfläche aufweisen, die der Oberfläche 103 des Trägers 102 zugewandt ist. Anders als in 1 dargestellt, kann zum Beispiel das reflektierende Element 109 direkt über dem ersten oder zweiten Chipgehäuse 104, 106 angeordnet sein. Gemäß einem anderen Beispiel könnte die Oberfläche des reflektierenden Elements 109 gegenüber der Oberfläche 103 des Trägers 102 geneigt sein, sofern das reflektierende Element 109 die von dem ersten MEMS-Spiegel 105 reflektierte Strahlung empfangen und in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels 105 reflektieren kann.
Der Träger 102 des Spiegel-Systems 100 kann eine Oberfläche 103 zum Anordnen des ersten Chipgehäuses 104 und des zweiten Chipgehäuses 106 zur Verfügung stellen. Der Träger 102 kann z.B. aus Keramik, oder Glas hergestellt sein. Der Träger 102 könnte elektrische Kontakte für eine Kopplung des ersten und zweiten Chipgehäuses 104, 106 mit einer Vorrichtung (z.B. zum Ansteuern der MEMS-Spiegel) umfassen. Der Träger 102 könnte z.B. ein Substrat, eine Leiterplatte, eine Platine oder allgemein ein Gitter, Gerüst oder ein Rahmen (engl. lead frame) zum Koppeln eines Dies im Chipgehäuse mit einer Vorrichtung außerhalb des Chipgehäuses sein. Die Oberfläche 103 des Trägers 102 kann z.B. eine Bestückungsseite einer Leiterplatte sein. Das erste Chipgehäuse 104 und das zweite Chipgehäuse 106 können auf der Oberfläche 103 des Trägers 102 nebeneinander angeordnet sein. Nebeneinander angeordnete Chipgehäuse 104, 106 können voneinander verschiedene Abschnitte der Oberfläche 103 des Trägers 103 bedecken. Spiegel-Systeme mit nebeneinander angeordneten Chipgehäusen können eine einfachere, kompaktere, kostengünstigere Implementierung von Spiegel-Systemen ermöglichen.
Die in das Spiegel-System 100 einfallende Strahlung kann von einem Laser erzeugt werden. Die einfallende Strahlung kann z.B. sichtbares Licht, Infrarot (IR-)Strahlung oder ultraviolette (UV-)Strahlung sein. Durch das Spiegel-System 100 kann die in das Spiegel-System einfallende Strahlung 110 zwei-dimensional z.B. auf ein Objekt außerhalb des Spiegel-Systems projiziert werden.
Das Spiegel-System 100 kann zum Projizieren einer Abbildung, zum Scannen, Abtasten oder Erkennen eines Objekts, zum Bestimmen eines Abstands oder einer Position eines Objekts verwendet werden. Das Spiegel-System 100 kann zum Beispiel in Kombination mit einem Sensor für LIDAR-Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Objekt eine von dem Spiegel-System erzeugte Strahlung reflektieren. Die vom Objekt reflektierte Strahlung kann von dem Spiegel-System empfangen werden. Mittels des Laufzeitverfahrens (engl. time of flight, TOF) kann z.B. eine 3D-Karte der Oberfläche des Objekts generiert werden. Das Spiegel-System kann in Fahrzeugen (z.B. Abstandsmessung, autonomes Fahren, Frontscheibenanzeige (engl. head-up display)), für mobile Geräte (z.B. Smartphones oder Tablets), für Virtual-Reality-(VR-) Brillen, für erweiterte Realität (engl. augmented reality, AR), Robotertechnik, für Spiele oder weitere Anwendungen (Wohnungseinrichtung und Dekoration, Reiseführer) verwendet werden.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 100 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 200. Das Spiegel-System 200 kann ähnlich wie das Spiegel-System, das in Verbindung mit 1 beschrieben wurde, implementiert sein. Das Spiegel-System 200 umfasst ein erstes Chipgehäuse 204 mit einem ersten MEMS-Spiegel 205, der um die x-Achse drehbar gelagert ist und ein zweites Chipgehäuse 206 mit einem zweiten MEMS-Spiegel 207, der um die y-Achse drehbar gelagert ist. Die MEMS-Spiegel 205, 207 sind in den Chipgehäusen 204, 206 hermetisch abgeschlossen. Die Chipgehäuse 20, 206 weisen eine transparente Abdeckung 204a, 206a mit geneigter Oberfläche auf, durch die Strahlung dringen kann.
Das Spiegel-System 200 weist einen Träger 202 mit einer Oberfläche 203 auf, auf dem die Chipgehäuse 204 und 206 nebeneinander angeordnet sind. Der Träger 202 umfasst Strukturen 212 (z.B. Durchkontaktierungen, Kontakte, Anschlüsse oder Drähte) für elektrische Verbindungen oder zum Verbinden des Trägers 202 an ein anderes Substrat (z.B. Leiterplatte). Die Strukturen 212 können sich von einer Seite (z.B. Oberfläche 203) des Trägers 202 teilweise oder vollständig bis zu einer gegenüberliegenden Seite (z.B. Unterseite) des Trägers erstrecken.
Das Spiegel-System 200 umfasst ferner zumindest eine auf der Oberfläche 203 des Trägers 202 angeordnete Steuereinheit 214, die ausgebildet ist, um zumindest eine Ausrichtung des ersten MEMS-Spiegels 205 oder des zweiten MEMS-Spiegels 207 zu steuern. Die Steuereinheit 214 kann zum Beispiel Komponenten im Chipgehäuse 204, 206, wie z.B. MEMS-Aktoren ansteuern, um die MEMS-Spiegel 205, 207 für eine 2D-Projektion auszurichten. Beispielsweise kann die Steuereinheit 214 zum Schwenken des ersten MEMS-Spiegels 205 mit einer ersten Frequenz und zum Schwenken des zweiten MEMS-Spiegels 207 mit einer zweiten Frequenz ansteuern. Wie in 2 dargestellt, kann die einfallende Strahlung 110 das Spiegel-System 200 unter verschiedenen Austrittswinkeln ϑ (für eine Dimension gezeigt) verlassen. Die Steuereinheit 214 kann Anschlüsse, wie z.B. Drähte aufweisen, die mit einem (Halbleiter)Die des Chipgehäuses 204, 206 verbunden sind. Die Steuereinheit kann z.B. eine integrierte Schaltung sein und optional weitere elektrische Komponenten (z.B. zum Ansteuern einer in einem Spiegel-System befindlichen Strahlungsquelle) umfassen. In manchen Ausführungsbeispielen kann das Spiegel-System 200 für jedes Chipgehäuse 204, 206 eine separate Steuereinheit umfassen.
Ferner umfasst das in 2 gezeigte Spiegel-System 200 ein Gehäuse 216, das auf der Oberfläche 203 des Trägers 202 angeordnet ist und das erste Chipgehäuse 204, das zweite Chipgehäuse 206 und das reflektierende Element 109 umgibt. Das Gehäuse 216 kann eine Umhüllung oder einen Mantel für die Chipgehäuse 204, 206, das reflektierende Element 109 und optional die Steuereinheit bereitstellen. Das auf der Oberfläche 203 des Trägers 202 angeordnete Gehäuse 216 kann einen Hohlraum aufweisen, in dem sich die Chipgehäuse 204, 206 das reflektierende Element 109 und optional die Steuereinheit 214 befinden.
Das Gehäuse 216 kann die Chipgehäuse 204, 206 vor einer Umgebung des Spiegel-Systems 200, die sich außerhalb des Gehäuses 216 befinden kann, schützen. Das Gehäuse kann z.B. einen Stoffaustausch mit der Umgebung und/oder eine mechanische Einwirkung von außen auf die Chipgehäuse reduzieren oder vermeiden. Die einfallende Strahlung 110 kann das Gehäuse 216 durchdringen und den ersten MEMS-Spiegel 205 erreichen und nach Reflektion (am zweiten MEMS-Spiegel 207) im Spiegel-System 200 aus dem Gehäuse 216 austreten. Das Gehäuse 216 kann derart ausgebildet sein, dass ein- und austretende Strahlung das Gehäuse 216 besser (z.B. durch integrierte optische Elemente oder Beschichtungen) durchdringen oder die MEMS-Spiegel besser erreichen können.
Wie in 2 beispielhaft gezeigt, kann das reflektierende Element 109 an einer Innenseite 217 des Gehäuses 216 angeordnet sein. Die Innenseite 217 kann an einer oberen Fläche 218 des Gehäuses 216 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die obere Fläche 218 parallel zur Oberfläche 203 des Trägers 202 ausgebildet sein. Die obere Fläche 218 kann von Seitenwänden 219a-b des Gehäuses 216 getragen werden. Die Innenseite 217 kann der Oberfläche 203 des Trägers 202 zugewandt sein. Das Gehäuse 216 kann eine Struktur zum Anordnen des reflektierenden Elements 109 über dem Träger 202 und oberhalb des ersten und zweiten Chipgehäuses 204, 206 bereitstellen. Gemäß dem vorgeschlagenen Konzept können die MEMS-Spiegel 205, 207 in einem gemeinsamen Gehäuse 216 und auf einer gemeinsamen Ebene implementiert werden. Gemäß dem vorgeschlagenen Konzept könnte eine komplexe 3D-Anordnung von MEMS-Spiegeln vermieden werden. Das Spiegel-System kann zum Beispiel einfacher oder mit weniger Aufwand z.B. in LIDAR-Systeme intergiert werden. Das Spiegel-System kann kleinere Abmessungen aufweisen und für Anwendungen eingesetzt werden, die aufgrund der Bauart bisheriger Spiegel-Systeme nicht zugänglich waren.
Das reflektierende Element 109 kann zum Beispiel ein Spiegel, ein Reflektor oder eine reflektierende Beschichtung (z.B. aus Metall) sein. Das reflektierende Element 109 kann ein Teil des Gehäuses 216 sein, sofern zumindest dieser Teil des Gehäuses durch seine Beschaffenheit (ausreichend) reflektierende Eigenschaften aufweist. Durch Reflektion am reflektierenden Element 109 könnte die einfallende Strahlung (teilweise) polarisiert oder depolarisiert werden.
Das Gehäuse 216 kann aus einem oder mehreren (beliebigen) Materialen gefertigt (z.B. geformt, gegossen) oder zusammengesetzt sein, sofern Strahlung das Gehäuse 216 für eine 2D-Abbildung der einfallenden Strahlung durchdringen kann. Zum Beispiel kann das in 2 gezeigte Gehäuse 216 des Spiegel-Systems 200 vollständig transparent sein. Einfallende Strahlung 110 eines Wellenlängenbereichs oder einer bestimmten Art (z.B. Lichtstrahlen und/oder IR-Strahlen) könnten das transparente Gehäuse 216 durchdringen. Das Gehäuse 216 kann aus Glas oder einem Polymer gefertigt sein und optional beschichtet sein (z.B. Antireflexbeschichtung, Filter). In anderen Ausführungsbeispielen (vgl. 5 bis 9) kann das Gehäuse nicht transparent sein und Bereiche aufweisen, durch die Strahlung dringen kann.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 200 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
Das Gehäuse des Spiegel-Systems kann Bereiche mit spezifischen Merkmalen aufweisen. Zum Beispiel kann das Gehäuse einen ersten Bereich aufweisen, durch den einfallende Strahlung in das Spiegel-System eintreten kann, und einen zweiten Bereich aufweisen, durch den einfallende Strahlung, die durch das Spiegel-System reflektiert wurden, aus dem Spiegel-System austreten kann. Der erste und der zweite Bereich können im Gehäuse lokal optimierte Abschnitte aufweisen, sodass Strahlung das Gehäuse besser durchdringen oder die MEMS-Spiegel besser erreichen kann. Nachfolgend werden gemäß weiterer Ausführungsbeispiele die Bereiche des Gehäuses näher ausgeführt.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 300, das ähnlich wie die Spiegel-Systeme, die in Verbindung mit den 1 und/oder 2 beschrieben wurde, ausgebildet sein kann. Das Spiegel-System 300 weist ein Gehäuse 316 mit einer oberen Fläche 318 auf, die von Seitenwänden 319a-b des Gehäuses 316 getragen wird. Die obere Fläche 318 umfasst einen ersten Bereich 322a, durch den einfallende Strahlung in das Spiegel-System 300 eintreten kann. Alternativ oder zusätzlich kann die obere Fläche 318 einen zweiten Bereich (in 3 nicht gezeigt) umfassen, der ähnlich wie der erste Bereich 322a des Spiegel-Systems 300 ausgebildet sein kann und durch den einfallende Strahlung, die durch das Spiegel-System 300 reflektiert wurde, aus dem Spiegel-System 300 austreten kann. Nachfolgende Ausführungen, die den ersten Bereich betreffen, können analog oder ähnlich für einen zweiten Bereich gelten.
Wie in 3 gezeigt, kann die obere Fläche 318 des Gehäuses 316 ausschließlich dem (zumindest) ersten Bereich (oder zweiten Bereich) parallel zur Oberfläche 203 des Trägers 202 ausgebildet sein. Der erste Bereich 322a kann eine Fläche aufweisen, die mit der Oberfläche 203 des Trägers 202 einen Winkel von z.B. mehr als 20°, mehr als 30° oder mehr als 40° einschließen kann. Der Winkel kann auf eine Position des ersten MEMS-Spiegels (oder bei einem zweiten Bereich auf eine Position des zweiten MEMS-Spiegels) abgestimmt sein.
Einfallende Strahlung könnte an einer geneigten Oberfläche des Bereichs 322a weniger stark reflektiert werden und dadurch den ersten MEMS-Spiegel besser erreichen. Der erste Bereich kann einen anderen (als dargestellten) Neigungswinkel, eine andere (z.B. konkave oder konvexe) Form und/oder weitere optische Merkmale (z.B. Filter, Antireflexbeschichtung, Schliff für Fokussierung auf den MEMS-Spiegel) aufweisen.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 300 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 400, das ähnlich wie die Spiegel-Systeme, die in Verbindung mit den 1 bis 3 beschrieben wurden, implementiert sein kann. Das Spiegel-System 400 umfasst ein reflektierendes Element 409 auf der Innenseite des Gehäuses 316. Das reflektierende Element 409 weist zumindest eine teildurchlässige Schicht auf, sodass die in das reflektierende Element 409 einfallende Strahlung durch Mehrfachreflektion am reflektierenden Element 409 in zumindest zwei Strahlen geteilt wird. Wie beispielhaft dargestellt, kann die teildurchlässige Schicht an einer weiteren Schicht des reflektierende Elements 409 angeordnet sein. Ein Teil der (am ersten MEMS-Spiegel reflektierten) einfallenden Strahlung 110 kann an der teildurchlässigen Schicht in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels reflektiert werden. Ein anderer Teil der (am ersten MEMS-Spiegel reflektierten) einfallenden Strahlung 110 kann die teildurchlässige Schicht passieren und an der weiteren Schicht in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels reflektiert werden. Dadurch kann eine Strahlverdopplung erzielt werden. In anderen Beispielen kann das reflektierende Element z.B. mehr als zwei, mehr als drei oder allgemein mehrere teildurchlässige Schichten aufweisen. Dadurch kann das reflektierende Element 409 durch Mehrfachreflektion mehr als zwei Strahlen erzeugen. Mit einem reflektierenden Element 409 dieser Art könnte die in das Spiegel-System einfallende Strahlung durch das Spiegel-Systems 400 präziser oder schneller abgebildet werden.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 400 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 500. Das Spiegel-System 500 kann ähnlich wie die Spiegel-Systeme, die in Verbindung mit den 1 bis 4 beschrieben wurden, implementiert sein. Im Vergleich zu den Spiegel-System der 2-4, weist das Spiegel-System 500 ein (vorwiegend) nicht-transparentes Gehäuse 516 (z.B. aus Kunststoff, Metall oder Keramik) auf.
Wie in 5 gezeigt, kann der erste Bereich 522a und/oder der zweite Bereich 522b des Gehäuses 516 aus einem transparenten Material bestehen. Die Bereiche 522a-b können optische oder allgemein strahlendurchlässige Fenster sein. Zum Beispiel können die ersten und zweiten Bereiche 522a-b aus Glas oder Kunststoff gefertigt sein. Die Bereiche 522a-b können Linsen, Filter, Beschichtungen oder andere optische Komponenten umfassen, die einfallende Strahlung fokussieren, (teilweise) filtern, (teilweise) absorbieren, polarisieren und/oder eine Reflektion oder Streuung reduzieren. Optische Elemente des ersten oder zweiten Bereichs 522a-b können derart im Gehäuse 516 integriert sein, dass die vom Gehäuse 516 ummantelten Komponenten (Chipgehäuse, Steuereinheit) abgeschlossen sind. Das in 5 gezeigte (vorwiegend) nicht-transparente Gehäuse 516 mit transparenten Bereichen 522a-b kann z.B. Streustrahlung aus einer Umgebung des Gehäuses 516 abschirmen oder reduzieren und gleichzeitig einen Ein- und Austritt von (bestimmter) Strahlung ermöglichen. Ferner kann der Teil des Gehäuses 516, der den ersten und zweiten Bereich 522a-b nicht umfasst, für eine besseren Abschirmung (mechanisch, elektromagnetisch, thermisch), Stabilität oder Form ausgebildet sein.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 500 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 600, das ähnlich wie die Spiegel-Systeme, die in Verbindung mit den 1 bis 5 beschrieben wurden, implementiert sein kann. Wie in 6 gezeigt, weist das Spiegel-System 600, ähnlich wie das Spiegel-System 500 (5), ein (vorwiegend) nicht-transparentes Gehäuse 616 mit transparenten Bereichen 622a-b auf. Ferner umfasst das Spiegel-System 600 Aspekte des Spiegel-System 300, das in Zusammenhang mit 3 beschrieben wurde. Die Bereiche 622a-b des Gehäuses 616 können gegenüber der Oberfläche des Trägers nicht parallel ausgebildet sein. Zum Beispiel kann eine Oberfläche der Bereiche 622a-b mit der Oberfläche des Trägers einen Winkel von mehr als 20°, mehr als 30° oder mehr einschließen.
Gemäß 6 kann zumindest ein Teil der Innenseite 617 des Gehäuses 616 eine Krümmung aufweisen. Das Spiegel-System 600 kann ein reflektierendes Element 609 aufweisen, dass an dem gekrümmten Teil der Innenseite 617 ausgebildet ist. Zum Beispiel kann das reflektierende Element 609 eine (Metall-)Beschichtung an dem gekrümmten Teil der Innenseite 617 sein. Durch die Krümmung kann das reflektierende Elements 609 ähnlich wie eine Linse geformt sein. Die Krümmung kann, wie dargestellt, konkav sein oder eine andere Form aufweisen, sodass einfallende Strahlung vom ersten MEMS-Spiegel besser in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels reflektiert werden kann.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 600 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 700, das ähnlich wie die Spiegel-Systeme, die in Verbindung mit den 1 bis 6 beschrieben wurden, implementiert sein kann. Das Gehäuse des Spiegel-Systems 700 weist eine obere Fläche 718 auf, die von Seitenwänden 719a-b getragen wird. Die obere Fläche 718 kann ein Deckel oder eine Abdeckung sein, die die Chipgehäuse z.B. vor mechanischer Einwirkung schützt. Bei dem Spiegel-System 700 könnte ein Stoffaustausch zwischen einem inneren Bereich des Gehäuses 716, der zumindest die Chipgehäuse umfasst, und einer Umgebung des Spiegel-Systems 700, die außerhalb einer äußeren Abmessung des Gehäuses 716 ist, stattfinden.
Das Spiegel-System 700 umfasst ein Medium 724, das zumindest einen Teil des ersten Chipgehäuses 204 und zumindest einen Teil des zweiten Chipgehäuses 206 derart umgibt, dass Kontakte der Chipgehäuse 204, 206 vor einem Einfluss durch die Umgebung des Spiegel-Systems 700 geschützt werden. Das Medium 724 kann elektrische Komponenten der Chipgehäuse 204, 206 und optional der Steuereinheit 214 (oder anderer integrierter Elemente, wie z.B. Strahlungsquelle) schützen. Das Medium 724 (z.B. Gel oder viskose Flüssigkeit) könnte auf die Kontakte oder elektrischen Komponenten aufgebracht, aufgetragen, aufgedampft oder gegossen werden. Das Medium 724 könnte die Lebensdauer von Spiegel-Systemen verlängern. Durch das Medium können Spiegel-Systeme weniger empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen sein.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 700 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
In manchen Ausführungsbeispielen können der erste Bereich und/oder der zweite Bereich jeweils Öffnungen im Gehäuse sein. Zum Beispiel können die Bereiche der Spiegel-Systeme 500, 600, 700, die in Verbindung mit den 5 bis 7 beschrieben wurden, Öffnungen sein. Die 8a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 800 mit Öffnungen. 8b zeigt das Gehäuse 816 (ohne integrierte Komponenten) des in 8a dargestellten Spiegel-Systems 800. Das Gehäuse 816 des Spiegel-Systems 800 weist eine obere Fläche 818 auf die von zwei (von insgesamt vier 819a-d) Seitenwänden 819c-d des Gehäuses getragen wird. Die obere Fläche 818 kann die Chipgehäuse 204, 206 nicht oder nur teilweise überdecken. Die obere Fläche 818 des Gehäuses 816 kann derart ausgebildet sein, dass das reflektierende Element 109 über der Oberfläche des Trägers und oberhalb des ersten und zweiten Chipgehäuses 204, 206 angeordnet werden kann. Das Spiegel-System 800 kann ein Medium 724 aufweisen, sodass (offene) Kontakte, Drähte oder elektrische Komponenten zumindest der Chipgehäuse geschützt werden können.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 800 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 900, das ähnlich wie die Spiegel-Systeme, die in Verbindung mit den 1 bis 8 beschrieben wurden, implementiert sein kann. Das Spiegel-System 900 umfasst eine auf der Oberfläche 203 des Trägers 202 angeordnete Strahlungsquelle 926, die ausgebildet ist, um in das Spiegel-System 900 einfallende Strahlung 910 zu erzeugen. Das Gehäuse 916 umgibt die Strahlungsquelle 926. Im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungen von Spiegel-Systemen, kann die Strahlungsquelle ein Teil des Spiegel-Systems 900 sein. Die Strahlungsquelle kann z.B. eine Laserdiode sein, die (einfallende) Strahlung wie IR-Strahlung oder (monochromatisches) Licht im inneren Bereich des Gehäuses 916 erzeugen kann. Die Strahlungsquelle kann ein Laser mit mehreren Modulen sein, um z.B. Strahlung verschiedener Farben (RGB-Farben) zu erzeugen. Wie in 9 dargestellt, kann das Spiegel-System 900 ein weiteres (z.B. zweites) reflektierendes Element 909 umfassen. Das weitere reflektierende Element 909 kann zum Beispiel über der Oberfläche 203 des Trägers 203 und oberhalb des ersten Chipgehäuses und des zweiten Chipgehäuses angeordnet sein. Das weitere reflektierende Element 909 kann die von der Strahlungsquelle 926 erzeugte (einfallende) Strahlung 910 in Richtung des ersten MEMS-Spiegels 205 reflektieren. Das weitere reflektierende Element 909 kann ähnlich oder gleich dem reflektierenden Element 109 sein. Teile des oberen Bereichs des Gehäuses 916 können nicht parallel zur Oberfläche 203 des Trägers 202 ausgebildet sein. Das weitere reflektierende Element 909 kann an dem nicht-parallelen Teil des Gehäuses 916 angeordnet oder ausgebildet sein, um die erzeugte Strahlung 910 in Richtung des ersten MEMS-Spiegels 205 reflektieren zu können.
Gemäß dem vorgeschlagenen Konzept kann eine (planare Anordnung auf einer gemeinsamen Oberfläche von Komponenten (Chipgehäuse mit MEMS-Spiegeln, Steuereinheit, Strahlungsquelle) in Spiegel-Systemen erreicht werden. Das Spiegel-System 900 könnte eine bessere Abbildung, Projektion oder Abtastung ermöglichen, da durch Integration der Strahlungsquelle 926 erzeugte (einfallende) Strahlung 910 den ersten MEMS-Spiegel 205 mit weniger Streuverlusten erreichen kann. Die Steuereinheit 214 des Spiegel-Systems 900 könnte ferner ausgebildet sein, um die Strahlungsquelle 926 (hinsichtlich einer Pulsfrequenz, Wellenlänge der Strahlung, Intensität der Strahlung) zu steuern. Mit dem Spiegel-System 900 könnte auf eine externe Strahlungsquelle verzichtet werden. Das Spiegel-System 900 kann ein vollständiges System zum Abbilden einer Strahlung oder Scannen eines Objekts sein. Spiegel-Systeme dieser Art können eine höhere Integration von Komponenten aufweisen und eine kompaktere Bauweise ermöglichen. In manchen Ausführungsbeispielen können weitere Komponenten, wie z.B. weitere Steuereinheiten oder Sensoren, im Spiegel-System integriert sein.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 900 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spiegel-Systems 1000. Das Spiegel-System 1000 kann ähnlich wie das Spiegel-System 100, das in Verbindung mit der 1 beschrieben wurden, implementiert sein. Ferner kann das Spiegel-System 100 Aspekte (z.B. hinsichtlich des reflektierenden Elements, der Steuereinheit, der Strahlungsquelle, des Trägers) der Spiegel-Systeme, die in Verbindung mit den 2 bis 9 beschrieben wurden, aufweisen. Das Spiegel-System 1000 umfasst eine an der Oberfläche 203 des Trägers 202 angeordnete Tragestruktur 1028, die das reflektierende Element 109 oberhalb des ersten und zweiten Chipgehäuses 204, 206 anordnet. Die Tragestruktur 1028 umgibt das erste und zweite Chipgehäuse 204, 206 nicht. Im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungen, die in Verbindung mit den 2 bis 9 beschrieben wurden, ist das Spiegel-System 1000 ohne Gehäuse ausgebildet. Die Tragestruktur 1028 kann eine obere Fläche 1018 aufweisen, an der das reflektierende Element 109 angeordnet werden kann. Die obere Fläche 1018 kann von einer Säule der Tragestruktur 1028, die an der Oberfläche 203 des Trägers 202 angeordnet ist, getragen werden. Die Abmessungen der Säule senkrecht zur Oberfläche 203 können den Abstand des reflektierenden Elements 109 zu der Oberfläche 203 bestimmen. Die Säule oder allgemein die Tragstruktur 1028 kann derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass einfallende Strahlung ungehindert im oder am Spiegel-System reflektiert werden kann.
Das Spiegel-System 1000 kann vergleichsweise zu Spiegel-Systemen mit Gehäuse ein offenes System darstellen und eine 2D-Abbildung oder Projektion der einfallenden Strahlung gemäß dem vorgeschlagenen Konzept ermöglichen. Das Spiegel-System 1000 kann ein Medium 1024 aufweisen, die die Kontakte zumindest der Chipgehäuse 204, 206 schützt. Zum Beispiel könnte das Medium 1024 nach dem Auftragen auf Teile der Chipgehäuse aushärten oder erstarren und auf einem bestimmten Areal auf der Oberfläche des Trägers verbleiben. Im Vergleich zu Spiegel-Systemen mit Gehäuse könnte das Spiegel-System 1000 einfacher und/oder kostengünstiger hergestellt werden. Ferner könnte eine Wartung oder ein Austausch von Komponenten des Spiegel-Systems leichter erfolgen oder ermöglicht werden. Das Spiegel-System 1000 könnte in ein bestehendes System (z.B. mit Strahlungsquelle und/oder Sensor) integriert werden.
Weitere Einzelheiten und optionale Aspekte des Spiegel-Systems 1000 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der zuvor oder im Folgenden beschriebenen Beispiele beschrieben.
Gemäß dem vorgeschlagenen Konzept können MEMS-Spiegel (oder Mikro-Spiegel) und optional Steuereinheiten (z.B. Mikrokontroller) und Strahlungsquellen in einer gemeinsamen (Halbleiter)Vorrichtung mit gemeinsamem Gehäuse integriert werden.
Mit den vorgeschlagenen Spiegel-Systemen könnte eine genauere Abtastung erreicht werden. Durch die Verwendung von MEMS-Spiegeln kann eine höhere Integration auf Komponenten-Ebene erfolgen. Vorgeschlagene Spiegel-Systeme können in weitere Systeme oder Produkte implementiert werden und in Kombination z.B. für LIDAR verwendet werden.
Spiegel-Systeme könnten flexibler integriert und konfiguriert werden. Zum Beispiel können verschieden große MEMS-Spiegel verwendet werden, um einen größeren Bereich eines Objekts oder einer Umgebung scannen zu können. (Optische) Komponenten der Spiegel-Systeme und elektrische Verbindungen könnten besser geschützt werden. Durch Verwendung von (preiswerten) Standardmaterialien (wie z.B. Glas, Kunststoff) für Gehäuse und/oder Träger können Spiegel-Systeme kosteneffizient hergestellt werden.
Die Aspekte und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem bestimmten der vorherigen Beispiele beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein identisches oder ähnliches Merkmal dieses weiteren Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das weitere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Beispiele können sich auf ein (Computer-)Programm mit einem Programmcode zum Ansteuein der MEMS-Spiegel beziehen, wenn das Programm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer sonstigen programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen der oben beschriebenen Verfahren (z.B. zum Ausrichten der MEMS-Spiegel) können also auch durch programmierte Computer, Prozessoren oder sonstige programmierbare Hardwarekomponenten ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme und Anweisungen codieren beziehungsweise enthalten. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren, Steuereinheiten, (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays),(feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), Grafikprozessoren (GPU = Graphics Processor Unit), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC = application-specific integrated circuit), integrierte Schaltungen (IC= Integrated Circuit) oder Ein-Chip-Systeme (SoC = System-on-a-Chip) abdecken, die zum Ausführen der Schritte zur Ansteuerung der MEMS-Spiegel programmiert sind.
Es versteht sich ferner, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als zwingend in der beschriebenen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht im Einzelfall explizit angegeben oder aus technischen Gründen zwingend erforderlich ist. Daher wird durch die vorhergehende Beschreibung die Durchführung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt. Ferner kann bei weiteren Beispielen ein einzelner Schritt, eine einzelne Funktion, ein einzelner Prozess oder eine einzelne Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden.
Wenn einige Aspekte in den vorhergehenden Abschnitten im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, sind diese Aspekte auch als eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zu verstehen. Dabei kann beispielsweise ein Block, eine Vorrichtung oder ein funktionaler Aspekt der Vorrichtung oder des Systems einem Merkmal, etwa einem Verfahrensschritt, des entsprechenden Verfahrens entsprechen. Entsprechend dazu sind Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben werden, auch als eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks, eines entsprechenden Elements, einer Eigenschaft oder eines funktionalen Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder eines entsprechenden Systems zu verstehen.
Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Ferner ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen bezieht - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hiermit explizit vorgeschlagen, sofern nicht im Einzelfall angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt als abhängig von diesem anderen unabhängigen Anspruch definiert ist.

Claims

Ein Spiegel-System (100), umfassend: ein Träger (102); ein auf einer Oberfläche (103) des Trägers (102) angeordnetes erstes Chipgehäuse (104), das einen ersten MEMS-Spiegel (105) umfasst; ein auf der Oberfläche (103) des Trägers (102) angeordnetes zweites Chipgehäuse (106), das einen zweiten MEMS-Spiegel (107) umfasst; und ein reflektierendes Element (109), das über der Oberfläche (103) des Trägers und oberhalb des ersten Chipgehäuses (104) und des zweiten Chipgehäuses (106) derart angeordnet ist, dass eine in das Spiegel-System (100) einfallende Strahlung (110), die von dem ersten MEMS-Spiegel (105) in Richtung des reflektierenden Elements (109) reflektiert wird, von dem reflektierenden Element (109) in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels (107) reflektiert wird.
Das Spiegel-System (100) nach Anspruch 1, wobei der Träger (102) eine Leiterplatte ist.
Das Spiegel-System (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite MEMS-Spiegel (107) die einfallende Strahlung (110), die von dem reflektierenden Element (109) in Richtung des zweiten MEMS-Spiegels (107) reflektiert wird, in eine Umgebung des Spiegel-Systems (100) reflektiert.
Das Spiegel-System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste MEMS-Spiegel (105) um eine erste Achse drehbar gelagert ist, wobei die erste Achse parallel zur Oberfläche (103) des Trägers ausgerichtet ist.
Das Spiegel-System (100) nach Anspruch 4, wobei der zweite MEMS-Spiegel (107) um eine zweite Achse drehbar gelagert ist, wobei die zweite Achse parallel zur Oberfläche (103) des Trägers und senkrecht zur ersten Achse ausgerichtet ist.
Das Spiegel-System (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: zumindest eine auf der Oberfläche (203) des Trägers (202) angeordnete Steuereinheit (214), die ausgebildet ist, um zumindest eine Ausrichtung des ersten MEMS-Spiegels (205) oder des zweiten MEMS-Spiegels (207) zu steuern.
Das Spiegel-System (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Chipgehäuse (204) und das zweite Chipgehäuse (206) auf der Oberfläche (203) des Trägers nebeneinander angeordnet sind.
Das Spiegel-System (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein Gehäuse (216), das auf der Oberfläche (203) des Trägers angeordnet ist und das erste Chipgehäuse (204), das zweite Chipgehäuse (206) und das reflektierende Element (109) umgibt.
Das Spiegel-System (100, 200) nach Anspruch 8, wobei das reflektierende Element (109) an einer Innenseite (217) des Gehäuses (216) angeordnet ist, wobei die Innenseite (217) der Oberfläche (203) des Trägers zugewandt ist.
Das Spiegel-System (100, 600) nach Anspruch 9, wobei zumindest ein Teil der Innenseite (617) des Gehäuses (616) eine Krümmung aufweist und das reflektierende Element (609) an dem gekrümmten Teil der Innenseite (617) ausgebildet ist.
Das Spiegel-System (100, 200) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Gehäuse (216) einen ersten Bereich aufweist, durch den einfallende Strahlung (110) in das Spiegel-System (100, 200) eintreten, und einen zweiten Bereich aufweist, durch den einfallende Strahlung (110), die durch das Spiegel-System (100, 200) reflektiert wurde, aus dem Spiegel-System (100, 200) austreten.
Das Spiegel-System (100, 200) nach Anspruch 11, wobei das Gehäuse eine obere Fläche (218) aufweist, die von Seitenwänden (219a-b) des Gehäuses (216) getragen wird und den ersten Bereich und den zweiten Bereich umfasst.
Das Spiegel-System (100, 300) nach Anspruch 12, wobei die obere Fläche (318) des Gehäuses (316) ausschließlich dem zumindest ersten Bereich (322a) oder zweiten Bereich parallel zur Oberfläche (203) des Trägers ausgebildet ist.
Das Spiegel-System (100, 500) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der erste Bereich (522a) und der zweite Bereich (522b) des Gehäuses (516) aus einem transparenten Material bestehen.
Das Spiegel-System (100, 800) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der erste Bereich (822a) und der zweite Bereich (822b) jeweils Öffnungen im Gehäuse (816) sind.
Das Spiegel-System (100, 200) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei das Gehäuse (216) transparent ist.
Das Spiegel-System (100, 900) nach einem der Ansprüche 8 bis 16, ferner umfassend: eine auf der Oberfläche (203) des Trägers angeordnete Strahlungsquelle (926), die ausgebildet ist, um in das Spiegel-System (100, 900) einfallende Strahlung (910) zu erzeugen, wobei das Gehäuse (916) die Strahlungsquelle (926) umgibt.
Das Spiegel-System (100, 1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: eine an der Oberfläche (203) des Trägers angeordnete Tragestruktur (1028), die das reflektierende Element (109) oberhalb des ersten und zweiten Chipgehäuses (204, 206) anordnet, wobei die Tragestruktur (1028) das erste und zweite Chipgehäuse (204, 206) nicht umgibt.
Das Spiegel-System (100, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das reflektierende Element (409) zumindest eine teildurchlässige Schicht aufweist, sodass die in das reflektierende Element (409) einfallende Strahlung (110) durch Mehrfachreflektion am reflektierenden Element (409) in zumindest zwei Strahlen geteilt wird.
Das Spiegel-System (100, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein Medium (724), das zumindest einen Teil des ersten Chipgehäuses (204) und zumindest einen Teil des zweiten Chipgehäuses (206) derart umgibt, dass Kontakte der Chipgehäuse vor einem Einfluss durch eine Umgebung des Spiegel-Systems (100, 700) geschützt werden.
Das Spiegel-System (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und zweite Chipgehäuse (204, 206) jeweils den ersten und zweiten MEMS-Spiegel (205, 206) hermetisch abschließen.
Das Spiegel-System (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und zweite Chipgehäuse (204, 206) jeweils eine transparente Abdeckung (204a, 206a) umfassen, durch die zum MEMS-Spiegel einfallende Strahlung und vom MEMS-Spiegel reflektierte Strahlung dringt.
Das Spiegel-System (100, 200) nach Anspruch 22, wobei die transparente Abdeckung (204a, 206a) eine zur Oberfläche (203) des Trägers (202) geneigte Oberfläche aufweist.