DE102021128775A1

DE102021128775A1 - BEAM DETECTION UNIT WITH MAGNET AND SPACER

Info

Publication number: DE102021128775A1
Application number: DE102021128775.8A
Authority: DE
Inventors: Ankush Jain
Original assignee: Blickfeld GmbH
Current assignee: Blickfeld GmbH
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2023-05-04

Abstract

Scanner umfasst- einen Spiegel (150), der eingerichtet ist, um Licht (180) zu reflektieren sowie eine Strahllenkeinheit (99). Die Strahllenkeinheit (99) umfasst mindestens ein erstes elastisches Element (101-1, 102-1), das sich zwischen einer ersten Basis (141-1) und einem ersten Endstück (142-1), das angrenzend zum Spiegel (150) angeordnet ist, erstreckt und das aus einem Halbleitermaterial gefertigt ist; sowie mindestens ein zweites elastisches Element (101-2, 102-2), das sich zwischen einer zweiten Basis (141-2) und einem zweiten Endstück (142-2), das angrenzend zum Spiegel (150) angeordnet ist, parallel zum mindestens einen ersten elastischen Element erstreckt und aus dem Halbleitermaterial gefertigt ist. Der Scanner umfasst einen Magnet (910), der aus einem ferromagnetischen Material besteht und zwischen dem ersten Endstück (142-1) und dem zweiten Endstück (142-2) angeordnet ist. Der Scanner umfasst auch ein Distanzelement (901), das angrenzend an den Magnet (910) hin zur ersten und zweiten Basis (141-1, 141-2) versetzt zwischen dem ersten Endstück (142-1) und dem zweiten Endstück (142-2) angeordnet ist.

Scanner comprises - a mirror (150) arranged to reflect light (180) and a beam steering unit (99). The beam steering unit (99) comprises at least a first elastic element (101-1, 102-1) located between a first base (141-1) and a first end piece (142-1) arranged adjacent to the mirror (150). is extended and which is made of a semiconductor material; and at least one second elastic element (101-2, 102-2) sandwiched between a second base (141-2) and a second end piece (142-2) arranged adjacent to the mirror (150), parallel to the at least extends a first elastic element and is made of the semiconductor material. The scanner includes a magnet (910) made of a ferromagnetic material and disposed between the first end piece (142-1) and the second end piece (142-2). The scanner also includes a spacer (901) offset between the first end piece (142-1) and the second end piece (142-1) adjacent the magnet (910) toward the first and second bases (141-1, 141-2). 2) is arranged.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Verschiedene Beispiele betreffen im Allgemeinen eine Strahllenkeinheit für Licht. Ein Magnet ist vorgesehen, der sich mit einem Spiegel bewegt, um derart die Positionierung des Spiegel zu messen.Various examples generally relate to a beam steering unit for light. A magnet is provided which moves with a mirror so as to measure the positioning of the mirror.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die Abstandsmessung von Objekten ist in verschiedenen Technologiefeldern erstrebenswert. Zum Beispiel kann es im Zusammenhang mit Anwendungen des autonomen Fahrens erstrebenswert sein, Objekte im Umfeld von Fahrzeugen zu erkennen und insbesondere einen Abstand zu den Objekten zu ermitteln.The distance measurement of objects is desirable in various fields of technology. For example, in connection with autonomous driving applications, it may be desirable to recognize objects in the vicinity of vehicles and, in particular, to determine a distance from the objects.

Eine Technik zur Abstandsmessung von Objekten ist die sogenannte LIDAR-Technologie (engl. Light detection and ranging; manchmal auch LADAR). Dabei wird z.B. gepulstes Laserlicht von einem Emitter ausgesendet. Die Objekte im Umfeld reflektieren das Laserlicht. Diese Reflexionen können anschließend gemessen werden. Durch Bestimmung der Laufzeit des Laserlichts kann ein Abstand zu den Objekten bestimmt werden.One technique for measuring the distance of objects is the so-called LIDAR technology (light detection and ranging; sometimes also LADAR). For example, pulsed laser light is emitted by an emitter. The objects in the environment reflect the laser light. These reflections can then be measured. A distance to the objects can be determined by determining the transit time of the laser light.

Um die Objekte im Umfeld ortsaufgelöst zu erkennen, kann es möglich sein, das Laserlicht zu scannen. Je nach Abstrahlwinkel des Laserlichts können dadurch unterschiedliche Objekte im Umfeld erkannt werden. Dazu wird ein Scanner mit einer Strahllenkeinheit (engl. „beam steering unit“) eingesetzt.In order to recognize the objects in the environment in a spatially resolved manner, it may be possible to scan the laser light. Depending on the beam angle of the laser light, different objects in the area can be detected. A scanner with a beam steering unit is used for this purpose.

Aus Druckschrift WO 2018/171846 A1 ist es bekannt, einen Scanner zu verwenden, der eine Strahllenkeinheit umfasst, die elastische Elemente aufweist, um einen Spiegel durch Torsion der elastischen Elemente zu bewegen. Dadurch wird Licht unter unterschiedlichen Winkeln durch den Spiegel reflektiert und das Licht kann unterschiedlich abgestrahlt werden, also z.B. gescannt werden. Um den jeweiligen Winkel bzw. die Positionierung des Spiegels - und damit den Abstrahlwinkel des Lichts - zu bestimmen, ist ein Magnet vorgesehen, der ein Streumagnetfeld erzeugt. Der Magnet ist nahe beim Spiegel angebracht und bewegt sich mit diesem mit. Das Streumagnetfeld kann von einem in Bezug auf den Spiegel ortsfesten Magnetfeldsensor gemessen werden.From pamphlet WO 2018/171846 A1 it is known to use a scanner comprising a beam steering unit having elastic elements to move a mirror by torsion of the elastic elements. As a result, light is reflected by the mirror at different angles and the light can be emitted differently, ie it can be scanned, for example. In order to determine the respective angle or the positioning of the mirror - and thus the emission angle of the light - a magnet is provided which generates a stray magnetic field. The magnet is attached close to the mirror and moves with it. The stray magnetic field can be measured by a magnetic field sensor that is stationary with respect to the mirror.

Es wurde beobachtet, dass sich bei einem solchen Scanner mit fortlaufender Betriebsdauer die Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems aus den elastischen Elementen, dem Spiegel und dem Magneten verschiebt. Das bedeutet, dass der Scanner altert. Dies macht einen reproduzierbaren und zuverlässigen Betrieb schwierig.It has been observed that with such a scanner, the resonant frequency of the mass-spring system consisting of the elastic elements, the mirror and the magnet shifts as the operating time progresses. This means that the scanner is aging. This makes reproducible and reliable operation difficult.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Scanner mit einem elastisch aufgehängten Spiegel und einem zusammen mit dem Spiegel bewegten Magneten. Insbesondere besteht ein Bedarf für robuste Scanner, die nicht oder nicht signifikant altern.Therefore, there is a need for improved scanners with a resiliently suspended mirror and a magnet that moves with the mirror. In particular, there is a need for robust scanners that do not age or do not age significantly.

Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.This object is solved by the features of the independent patent claims. The features of the dependent claims define embodiments.

Ein Scanner umfasst einen Spiegel. Dieser ist eingerichtet, um Licht zu reflektieren. Außerdem umfasst der Scanner eine Strahllenkeinheit. Die Strahllenkeinheit umfasst mindestens erstes elastisches Element sowie mindestens ein zweites elastisches Element. Das mindestens eine erste elastische Element erstreckt sich zwischen einer ersten Basis und einem ersten Endstück. Dabei ist das erste Endstück angrenzend zum Spiegel angeordnet. Das mindestens eine erste elastische Element ist aus einem Halbleitermaterial gefertigt. Das mindestens eine zweite elastische Element erstreckt sich zwischen einer zweiten Basis und einem zweiten Endstück. Das zweite Endstück ist auch angrenzend zum Spiegel angeordnet. Das mindestens eine zweite elastische Element erstreckt sich parallel zum mindestens einen ersten elastischen Element. Auch das mindestens eine zweite elastische Element ist aus dem Halbleitermaterial gefertigt, aus dem auch das mindestens eine erste elastische Element gefertigt ist, beispielsweise Silizium.A scanner includes a mirror. This is set up to reflect light. The scanner also includes a beam steering unit. The beam steering unit comprises at least a first elastic element and at least a second elastic element. The at least one first resilient member extends between a first base and a first end piece. In this case, the first end piece is arranged adjacent to the mirror. The at least one first elastic element is made from a semiconductor material. The at least one second resilient member extends between a second base and a second end piece. The second end piece is also located adjacent to the mirror. The at least one second elastic element extends parallel to the at least one first elastic element. The at least one second elastic element is also made from the semiconductor material from which the at least one first elastic element is also made, for example silicon.

Die Strahllenkeinheit ist dabei eingerichtet, um das Licht mittels Torsion des mindestens einen ersten elastischen Elements sowie des mindestens einen zweiten elastischen Elements in einem Bereich zwischen der ersten und zweiten Basis und den ersten und zweiten Endstücken durch Reflexion am Spiegel unter unterschiedlichen Winkeln umzulenken.The beam steering unit is set up to deflect the light at different angles by torsion of the at least one first elastic element and the at least one second elastic element in a region between the first and second base and the first and second end pieces by reflection on the mirror.

Der Scanner umfasst außerdem einen Magnet. Der Magnet besteht aus einem ferromagnetischen Material und ist zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnet. Außerdem umfasst der Scanner ein Distanzelement, welches angrenzend an den Magnet hin zur Basis versetzt zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnet ist.The scanner also includes a magnet. The magnet consists of a ferromagnetic material and is arranged between the first end piece and the second end piece. The scanner also includes a spacer element offset between the first end piece and the second end piece adjacent to the magnet toward the base.

Das Distanzelement (engl. „spacer“) kann also das erste Endstück vom zweiten Endstück beabstanden.The spacer can thus space the first end piece from the second end piece.

Das erste Endstück, das Distanzelement und der Magnet, sowie das zweite Endstück bilden also eine „Sandwich-Struktur“.The first end piece, the spacer element and the magnet, as well as the second end piece thus form a "sandwich structure".

Beispielsweise könnte der Scanner weiterhin einen Winkelmagnetfeldsensor umfassen, der in Bezug auf den Spiegel ortsfest angeordnet ist, d.h. in festem Abstand in Bezug auf die erste und zweite Basis. Dieser kann das Streumagnetfeld des Magneten messen.For example, the scanner could further comprise an angular magnetic field sensor which is stationary with respect to the mirror, i.e. at a fixed distance with respect to the first and second bases. This can measure the stray magnetic field of the magnet.

Durch die Kombination des Magneten und des Winkelmagnetfeldsensors ist es möglich, die Drehung des Spiegels aufgrund der Torsion genau zu überwachen. Dadurch kann der Winkel, mit welchem das Licht umgelenkt wird, bzw. der Abstrahlwinkel genau überwacht werden.By combining the magnet and the angular magnetic field sensor, it is possible to accurately monitor the rotation of the mirror due to torsion. As a result, the angle at which the light is deflected or the beam angle can be precisely monitored.

Durch die Verwendung des Distanzelements kann ein besonders robuster Scanner bereitgestellt werden, der nicht oder nicht besonders stark altert.By using the spacer element, a particularly robust scanner can be provided that does not age or does not age particularly badly.

Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The features set out above and features described below can be used not only in the corresponding combinations explicitly set out, but also in further combinations or in isolation without departing from the protective scope of the present invention.

Figurenlistecharacter list

1 12 schematically illustrates a beam steering unit according to various examples.
2 12 schematically illustrates a beam steering unit according to various examples.
3 schematically illustrates actuators for exciting degrees of freedom movement of a beam steering unit.
4 12 schematically illustrates a beam steering unit according to various examples.
5 12 schematically illustrates a beam steering unit according to various examples.
6 12 schematically illustrates a reference implementation of a beam steering unit according to various examples.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.The properties, features and advantages of this invention described above, and the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.The present invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with reference to the drawings. In the figures, the same reference symbols designate the same or similar elements. The figures are schematic representations of various embodiments of the invention. Elements depicted in the figures are not necessarily drawn to scale. Rather, the various elements shown in the figures are presented in such a way that their function and general purpose can be understood by those skilled in the art. Connections and couplings between functional units and elements shown in the figures can also be implemented as an indirect connection or coupling. Functional units can be implemented in hardware, software, or a combination of hardware and software.

Nachfolgend werden verschiedene Techniken zum (Um-)Lenken von Licht beschrieben (engl. „beam steering“). Die nachfolgend beschriebenen Techniken können zum Beispiel das Scannen von Licht ermöglichen.Various techniques for (re)directing light are described below (“beam steering”). For example, the techniques described below may enable light scanning.

Im Allgemeinen können solche Techniken zum Umlenken von Licht in unterschiedlichsten Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Beispiele umfassen Endoskope und RGB-Projektoren und Drucker und Laser-Scanning-Mikroskope. In verschiedenen Beispielen können LIDAR-Techniken angewendet werden. Die LIDAR-Techniken können dazu genutzt werden, um eine ortsaufgelöste Abstandsmessung von Objekten im Umfeld durchzuführen. Zum Beispiel kann die LIDAR-Technik Laufzeitmessungen des Laserlichts zwischen dem Spiegel, dem Objekt und einem Detektor umfassen.In general, such techniques for deflecting light can be used in a wide variety of application areas. Examples include endoscopes and RGB projectors and printers and laser scanning microscopes. In various examples, LIDAR techniques can be applied. The LIDAR techniques can be used to carry out a spatially resolved distance measurement of objects in the environment. For example, the LIDAR technique may involve time-of-flight measurements of the laser light between the mirror, the object, and a detector.

Eine Umlenkeinheit wird dazu verwendet, um das Licht zu reflektieren. Die Umlenkeinheit wird bewegt und dadurch kann das Licht unter unterschiedlichen Winkel umgelenkt werden. Die Umlenkeinheit kann beispielsweise durch einen Spiegel implementiert werden.A baffle is used to reflect the light. The deflection unit is moved, allowing the light to be deflected at different angles. The deflection unit can be implemented by a mirror, for example.

In verschiedenen Beispielen werden mehrere elastische Elemente verwendet, um den Spiegel zu bewegen, der Licht umlenkt. Die elastischen Elemente können eine form- und/oder materialinduzierte Elastizität aufweisen. Deshalb können die elastischen Elemente auch als Federelemente oder elastische Aufhängungen bezeichnet werden.In various examples, multiple elastic elements are used to move the mirror, which redirects light. The elastic elements can have a form- and/or material-induced elasticity. Therefore, the elastic elements can also be referred to as spring elements or elastic suspensions.

Die elastischen Elemente können stabförmig sein.The elastic elements can be rod-shaped.

Die elastischen Elemente können sich zwischen einer Basis und einem Endstück erstrecken. Die Basis kann in Bezug auf einen Spiegel ortsfest angeordnet sein. Der Spiegel kann an den Endstücken angebracht werden, beispielsweise über ein Winkelelement.The elastic elements can extend between a base and an end piece. The base can be stationary with respect to a mirror be arranged. The mirror can be attached to the end pieces, for example via an angle element.

Es können insbesondere mehrere Gruppen von elastischen Elementen verwendet werden. Jede der Gruppen kann eine gemeinsame Basis und ein gemeinsames Endstück aufweisen. Beispielsweise können zwei Gruppen verwendet werden, eine obere Gruppe und eine untere Gruppe, in einer Sandwich-Struktur.In particular, several groups of elastic elements can be used. Each of the groups may have a common base and a common end piece. For example, two groups can be used, an upper group and a lower group, in a sandwich structure.

Die elastischen Elemente können mittels MEMS-Techniken hergestellt werden, d.h. mittels geeigneter Lithographie-Prozessschritte beispielsweise durch Ätzen aus einem Wafer hergestellt werden. Es können Silizium-Wafer verwendet werden.The elastic elements can be produced using MEMS techniques, i.e. produced from a wafer using suitable lithography process steps, for example by etching. Silicon wafers can be used.

Beispielsweise könnte jede Gruppe von elastischen Elemente zusammen mit einer jeweils zugehörigen Basis und einem jeweils zugehörigem Endstück in einem einzelnen Ätzschritt mit lithographisch definierter Maske hergestellt werden.For example, each group of resilient elements, together with an associated base and tail, could be fabricated in a single etching step with a lithographically defined mask.

Es können ein oder mehrere Aktuatoren verwendet werden, die die Bewegung des Spiegels über die Basis anregen. Z.B. könnte die Basis mittels Piezoaktuatoren verkippt werden, wodurch eine Torsion der elastischen Elemente angeregt wird. Dadurch kann der Spiegel gedreht werden. Die Torsion kann resonant angeregt werden, in Bezug auf ein Masse-Feder-System, das zumindest den Spiegel und die elastischen Elemente umfasst.One or more actuators can be used to stimulate movement of the mirror over the base. For example, the base could be tilted using piezo actuators, which stimulates torsion of the elastic elements. This allows the mirror to be rotated. The torsion can be resonantly excited with respect to a mass-spring system comprising at least the mirror and the elastic elements.

Verschiedenen Beispielen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es erstrebenswert sein kann, das Umlenken des Lichts mit einer hohen Genauigkeit bezüglich des Abstrahlwinkels durchzuführen. Zum Beispiel kann im Zusammenhang mit LIDAR-Techniken eine Ortsauflösung der Abstandsmessung durch eine Ungenauigkeit des Abstrahlwinkels begrenzt sein. Typischerweise wird eine höhere (niedrigere) Ortsauflösung erreicht, je genauer (weniger genau) der Abstrahlwinkel des Laserlichts bestimmt werden kann.Various examples are based on the knowledge that it can be desirable to deflect the light with a high degree of accuracy with regard to the emission angle. For example, in connection with LIDAR techniques, a spatial resolution of the distance measurement can be limited by an inaccuracy of the beam angle. Typically, a higher (lower) spatial resolution is achieved the more precisely (less precisely) the emission angle of the laser light can be determined.

Dazu kann die Positionierung des Spiegels bestimmt werden. Daraus kann dann auf den Abstrahlwinkel zurückgeschlossen werden.For this purpose, the positioning of the mirror can be determined. This can then be used to draw conclusions about the beam angle.

Zur Bestimmung der Positionierung des Spiegels kann ein Magnet verwendet werden, der sich zusammen mit dem Spiegel bewegt. Der Magnet (genauer: ein Ferromagnet, zum Beispiel aus einer Nickel-Legierung oder einer Eisen-Legierung oder einer Neodymium Legierung) kann an Endstücken der elastischen Elemente angebracht sein.A magnet that moves with the mirror can be used to determine the positioning of the mirror. The magnet (more precisely: a ferromagnet, for example made of a nickel alloy or an iron alloy or a neodymium alloy) can be attached to end pieces of the elastic elements.

Andererseits bestehen die Endstücke (genauso wie die elastischen Elemente), typischerweise aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial, welches in einem MEMS-Fertigungsprozess verwendet wird.On the other hand, the end pieces (as well as the elastic elements) are typically made of silicon or another semiconductor material used in a MEMS manufacturing process.

Verschiedene Beispiele beruhen auf der Erkenntnis, dass die Haftung des Magneten an den Silizium-Bauteilen oftmals entscheidend für die Robustheit und Langlebigkeit des Scanners sein kann. Verschiedene Beispiele betreffen eine zuverlässige und robuste Befestigung des Magneten an den Silizium-Bauteilen.Various examples are based on the knowledge that the adhesion of the magnet to the silicon components can often be decisive for the robustness and longevity of the scanner. Various examples relate to a reliable and robust attachment of the magnet to the silicon components.

1 illustriert Aspekte in Bezug auf ein eine Strahllenkeinheit 99. Die Strahllenkeinheit 99 umfasst ein Scanmodul 100. Das Scanmodul 100 umfasst eine Basis 141, zwei elastische Elemente 101, 102, sowie ein Endstück 142. Die elastischen Elemente 101, 102 sind in einer Ebene ausgebildet (Zeichenebene der 1). Das Scanmodul 100 kann auch als elastische Aufhängung bezeichnet werden. 1 12 illustrates aspects relating to a beam steering unit 99. The beam steering unit 99 includes a scan module 100. The scan module 100 includes a base 141, two elastic elements 101, 102 and an end piece 142. The elastic elements 101, 102 are formed in one plane ( character level of 1 ). The scan module 100 can also be referred to as an elastic suspension.

Dabei sind die Basis 141, die elastischen Elemente 101, 102, sowie das Endstück 142 einstückig ausgebildet. Die elastischen Elemente 101, 102 bilden also eine Gruppe, mit einer gemeinsamen Basis 141 und einem gemeinsamen Endstück 142.The base 141, the elastic elements 101, 102 and the end piece 142 are designed in one piece. The elastic elements 101, 102 thus form a group with a common base 141 and a common end piece 142.

Beispielsweise wäre es möglich, dass die Basis 141, die elastischen Elemente 101, 102, sowie das Endstück 142 mittels MEMS-Prozessen durch Ätzen eines Silizium-Wafers (oder eines anderen Halbleiter-Substrats) erhalten werden. In einem solchen Fall können die Basis 141, die elastischen Elemente 101, 102, sowie das Endstück 142 insbesondere einkristallin ausgebildet sein.For example, it would be possible for the base 141, the elastic elements 101, 102 and the end piece 142 to be obtained by means of MEMS processes by etching a silicon wafer (or another semiconductor substrate). In such a case, the base 141, the elastic elements 101, 102, and the end piece 142 can in particular be formed as a single crystal.

Die Strahllenkeinheit 99 umfasst auch einen eine Umlenkeinheit implementierenden Spiegel 150. In dem Beispiel der 1 ist der Spiegel 150, der auf der Vorderseite eine Spiegeloberfläche 151 mit hoher Reflektivität (beispielsweise größer als 95 % bei einer Wellenlänge von 950 µm, Optional >99 %, weiter optional >99,999 %; z.B. Alu oder Gold in einer Dicke von 80 - 250 nm) für Licht 180 ausbildet, nicht einstückig mit der Basis 141, den elastischen Elementen 101, 102, sowie dem Endstück 142 ausgebildet. Beispielsweise könnte der Spiegel 150 auf das Endstück 142 aufgeklebt sein. Das Endstück 142 kann nämlich dazu eingerichtet sein, um den Spiegel 150 bzw. die Spiegeloberfläche 151 zu fixieren. Zum Beispiel könnte das Endstück 142 für diesen Zweck eine Anlagefläche aufweisen, die eingerichtet ist, um eine entsprechende Anlagefläche des Spiegels 150 zu fixieren. Um den Spiegel 150 mit dem Endstück 142 zu verbinden, könnten beispielsweise ein oder mehrere der folgenden Techniken verwendet werden: Kleben; Löten. Der Spiegel weist auch eine Rückseite 152 auf.The beam steering unit 99 also includes a mirror 150 implementing a redirection unit. In the example of FIG 1 is the mirror 150, which has a mirror surface 151 with high reflectivity on the front side (for example greater than 95% at a wavelength of 950 µm, optionally >99%, further optionally >99.999%; e.g. aluminum or gold with a thickness of 80 - 250 nm) forms for light 180, not in one piece with the base 141, the elastic elements 101, 102, and the end piece 142 is formed. For example, the mirror 150 could be glued onto the end piece 142 . Namely, the end piece 142 can be set up to fix the mirror 150 or the mirror surface 151 . For example, the end piece 142 could have an abutment surface for this purpose, which is designed to fix a corresponding abutment surface of the mirror 150 in place. For example, to connect mirror 150 to end piece 142, one or more of the following techniques could be used: gluing; Soldering. The mirror also has a back 152 .

Mittels solchen Techniken können große Spiegeloberflächen realisiert werden, z.B. mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 10 mm, optional nicht kleiner als 15 mm. Dadurch kann im Zusammenhang mit LIDAR-Techniken, die die Spiegeloberfläche 151 auch als Detektorapertur verwenden, eine hohe Genauigkeit und Reichweite erzielt werden.Large mirror surfaces can be realized by means of such techniques, eg with a diameter of no smaller than 10 mm, optionally no smaller than 15 mm. A high level of accuracy and range can thereby be achieved in connection with LIDAR techniques that also use the mirror surface 151 as a detector aperture.

2 illustriert Aspekte in Bezug auf ein Scanmodul 100. Das Scanmodul 100 umfasst eine Basis 141, zwei elastischen Elemente 101, 102, sowie ein Endstück 142. Dabei sind die Basis 141, die elastischen Elemente 101, 102, sowie das Endstück 142 einstückig ausgebildet. 2 illustrates aspects relating to a scan module 100. The scan module 100 comprises a base 141, two elastic elements 101, 102 and an end piece 142. The base 141, the elastic elements 101, 102 and the end piece 142 are designed in one piece.

Das Beispiel der 2 entspricht dabei grundsätzlich dem Beispiel der 1. In dem Beispiel der 2 sind jedoch - anders als in 1 - die Längsachsen 111, 112 der elastischen Elemente 101, 102 nicht senkrecht zur Spiegeloberfläche 151 orientiert. In 2 ist der Winkel 159 zwischen der Oberflächennormalen 155 der Spiegeloberfläche 151 und den Längsachsen 111, 112 dargestellt. Der Winkel 159 beträgt in dem Beispiel der 4 45°, könnte aber im Allgemeinen im Bereich von -60° bis +60° liegen.The example of 2 basically corresponds to the example of 1 . In the example of 2 are however - different from in 1 - The longitudinal axes 111, 112 of the elastic elements 101, 102 are not oriented perpendicularly to the mirror surface 151. In 2 the angle 159 between the surface normal 155 of the mirror surface 151 and the longitudinal axes 111, 112 is shown. The angle 159 is in the example 4 45° but could generally be in the range of -60° to +60°.

Eine solche Verkippung der Spiegeloberfläche 151 gegenüber den Längsachsen 111, 112 kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Torsionsmode der elastischen Elemente 101, 102 zur Bewegung des Spiegels 150 verwendet wird. Dann kann ein Periskop-artiges Scannen des Lichts 180 mittels der Strahllenkeinheit 99 implementiert werden.Such a tilting of the mirror surface 151 relative to the longitudinal axes 111, 112 can be particularly advantageous when the torsion mode of the elastic elements 101, 102 is used to move the mirror 150. Then a periscope-like scanning of the light 180 by means of the beam steering unit 99 can be implemented.

1 und 2 erläutern das gemäß verschiedenen Beispielen verwendete Prinzip der Strahlumlenkung, obschon dort lediglich eine einzelne Gruppe von elastischen Elementen 101, 102 vorhanden ist. Details zur Strahlumlenkung sind in 3 dargestellt. 1 and 2 explain the principle of beam deflection used according to various examples, although only a single group of elastic elements 101, 102 is present there. Details on beam deflection are in 3 shown.

3 illustriert Aspekte in Bezug auf eine Strahllenkeinheit 99. Die Strahllenkeinheit 99 umfasst das Scanmodul 100, welches zum Beispiel gemäß den verschiedenen anderen hierin beschriebenen Beispielen konfiguriert sein könnte (jedoch ist in 3 beispielhaft ein Scanmodul 100 mit lediglich einem einzelnen Stützelement 101 dargestellt). 3 illustrates aspects relating to a beam steering unit 99. The beam steering unit 99 includes the scan module 100, which could be configured, for example, according to the various other examples described herein (however, in 3 a scan module 100 with only a single support element 101 is shown as an example).

3 illustriert insbesondere Aspekte in Bezug auf Piezoaktuatoren 310, 320. In verschiedenen Beispielen können zur Anregung des Stützelements 101 Biegepiezoaktuatoren 310, 320 verwendet werden. Die Piezoaktuatoren 310, 320 können z.B. durch eine geeignete Steuerung - z.B. über einen Treiber - angesteuert werden. Zum Beispiel können im Allgemeinen ein erster und ein zweiter Biegepiezoaktuator verwendet werden. Die Biegepiezoaktuatoren können die Basis 141 bewegen und insbesondere - zum Anregen einer Torsionsmode - verkippen. 3 12 particularly illustrates aspects relating to piezo actuators 310, 320. In various examples, flexural piezo actuators 310, 320 can be used to excite the support element 101. FIG. The piezo actuators 310, 320 can be controlled, for example, by a suitable controller—for example, via a driver. For example, a first and a second bending piezo actuator can generally be used. The bending piezo actuators can move the base 141 and, in particular, can tilt it—for exciting a torsional mode.

Insbesondere in dem Beispiel der 3 sind die Piezoaktuatoren 310, 320 als Biegepiezoaktuatoren ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Anlegen einer Spannung an elektrischen Kontakten der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 eine Krümmung bzw. Verbiegung der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 entlang deren Längsachsen 319, 329 bewirkt. Dazu weisen die Biegepiezoaktuatoren 310, 320 eine Schichtstruktur auf (in 5 nicht dargestellt und senkrecht zur Zeichenebene orientiert). Derart wird ein Ende 315, 325 der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 gegenüber einer Fixierstelle 311, 321 senkrecht zur jeweiligen Längsachse 319, 329 ausgelenkt (die Bewegung ist in dem Beispiel der 3 senkrecht zur Zeichenebene orientiert). Aus dem Beispiel der 3 ist ersichtlich, dass die Verbindung der Biegepiezoaktuatoren 310, 320 mit dem Stützelement 101 über die Randbereiche 146 der Basis 141 implementiert wird. Beispielsweise könnten die Fixierstelle in 311, 321 eine starre Verbindung zwischen den Biegepiezoaktuatoren 310, 320 und einem Gehäuse der Strahllenkeinheit 99 (in 3 nicht dargestellt) herstellen und ortsfest in einem Referenzkoordinatensystem (fixes Koordinatensystem) angeordnet sein.Especially in the example of 3 the piezo actuators 310, 320 are designed as bending piezo actuators. This means that the application of a voltage to electrical contacts of the flexural piezoactuators 310, 320 causes the flexural piezoactuators 310, 320 to bend or bend along their longitudinal axes 319, 329. For this purpose, the bending piezo actuators 310, 320 have a layer structure (in 5 not shown and oriented perpendicular to the plane of the drawing). In this way, one end 315, 325 of the flexural piezo actuators 310, 320 is deflected relative to a fixing point 311, 321 perpendicular to the respective longitudinal axis 319, 329 (the movement is in the example of 3 oriented perpendicular to the plane of the drawing). From the example of 3 It can be seen that the connection of the bending piezo actuators 310, 320 to the support element 101 is implemented via the edge regions 146 of the base 141. For example, the fixing point in 311, 321 could be a rigid connection between the bending piezo actuators 310, 320 and a housing of the beam steering unit 99 (in 3 not shown) and be stationarily arranged in a reference coordinate system (fixed coordinate system).

4 illustriert Aspekte in Bezug auf eine Strahllenkeinheit 99. In dem Beispiel der 4 ist ein Scanmodul 100 dargestellt, welches ein erstes Paar von elastischen Elementen 101-1, 102-1 aufweist, sowie ein zweites Paar von elastischen Elementen101-2, 102-2. Das erste Paar von elastischen Elementen 101-1, 102-1 ist in einer Ebene angeordnet; das zweite Paar von elastischen Elementen 101-2, 102-2 ist auch in einer Ebene angeordnet. Diese Ebenen sind parallel zueinander und versetzt zueinander angeordnet. 4 illustrates aspects relating to a beam steering unit 99. In the example of FIG 4 a scan module 100 is shown which has a first pair of elastic elements 101-1, 102-1 and a second pair of elastic elements 101-2, 102-2. The first pair of elastic members 101-1, 102-1 are arranged in one plane; the second pair of elastic members 101-2, 102-2 are also arranged in one plane. These planes are arranged parallel to one another and offset from one another.

Jedes Paar von elastischen Elementen ist dabei einer entsprechenden Basis 141-1, 141-2, sowie einem entsprechenden Endstück 142-1, 142-2 zugeordnet, d.h. es werden zwei Gruppen von elastischen Elementen 101-1, 102-1 und 101-2, 102-2 in einer Sandwich-Struktur verwendet.Each pair of elastic elements is associated with a corresponding base 141-1, 141-2 and a corresponding end piece 142-1, 142-2, i.e. there are two groups of elastic elements 101-1, 102-1 and 101-2 , 102-2 used in a sandwich structure.

Mittels der beiden Endstücke 142-1, 142-2 wird eine Verbindung mit einem Spiegel 150 hergestellt, entweder direkt oder über ein weiteres Winkelelement.A connection to a mirror 150 is established by means of the two end pieces 142-1, 142-2, either directly or via a further angle element.

Die Basis 141-1, die elastischen Elemente 101-1, 102-1 und das Endstück 142-1 sind einstückig ausgebildet, z.B. in einem gemeinsamen MEMS-Prozess aus einem Wafer gefertigt. Die Basis 141-2, die elastischen Elemente 101-2, 102-2 und das Endstück 142-2 sind auch einstückig ausgebildet, z.B. in einem gemeinsamen MEMS-Prozess aus einem Wafer gefertigt.The base 141-1, the elastic elements 101-1, 102-1 and the end piece 142-1 are formed in one piece, for example manufactured from a wafer in a common MEMS process. The base 141-2, the elastic members 101-2, 102-2 and the end piece 142-2 are also integrally formed det, for example manufactured from a wafer in a joint MEMS process.

Aus 4 ist auch ersichtlich, dass die Basis 141-1 nicht einstückig mit der Basis 141-2 ausgebildet ist. Außerdem ist das Endstück 142-1 nicht einstückig mit dem Endstück 142-2 ausgebildet. Auch die elastischen Elemente 101-1, 102-1 sind nicht einstückig mit den elastischen Elementen101-2, 102-2 ausgebildet. Insbesondere wäre es möglich, dass die verschiedenen vorgenannten Teile aus unterschiedlichen Bereichen eines Wafers gefertigt werden und anschließend beispielsweise durch Kleben oder anodisches Bonden miteinander verbunden werden. Andere Beispiele für Verbindungstechniken umfassen: Fusionsbonden; Fusion- bzw. Direkt-Bonden; Eutektisches Bonden; Thermokompressions Bonden; und Adhäsives Bonden.Out of 4 It can also be seen that base 141-1 is not integrally formed with base 141-2. In addition, end piece 142-1 is not formed integrally with end piece 142-2. Also, the elastic members 101-1, 102-1 are not formed integrally with the elastic members 101-2, 102-2. In particular, it would be possible for the various aforementioned parts to be manufactured from different areas of a wafer and then to be connected to one another, for example by gluing or anodic bonding. Other examples of bonding techniques include: fusion bonding; fusion or direct bonding; eutectic bonding; thermocompression bonding; and Adhesive Bonding.

Als allgemeine Regel müssen die Endstücke 142-1, 142-2 nicht direkt miteinander verbunden werden. Zwischen den Endstücken 142-1, 142-2 kann ein Magnet angeordnet sein. Das ist in 5 gezeigt.As a general rule, the end pieces 142-1, 142-2 need not be connected directly to each other. A magnet can be arranged between the end pieces 142-1, 142-2. Is in 5 shown.

5 illustriert Aspekte in Bezug auf die Integration eines Magneten für die Messung der Positionierung des Spiegels 150 in eine Strahllenkeinheit 99. 5 ist eine Seitenansicht einer Strahllenkeinheit 99 gemäß verschiedenen Beispielen. Gezeigt ist ein „oberes“ elastisches Element 101-2und ein „unteres“ elastisches Element 101-1, sowie ein jeweiliges Endstück 142-2, 142-1. Das elastische Element 101-2 ist über das Endstück 142-2 mit einem weiteren elastischen Element 102-2 (in der Ansicht der 5 verdeckt) verbunden. Entsprechend ist das elastische Element 101-1 über das Endstück 142-1 mit einem weiteren elastischen Element 102-1 verbunden. Die über das jeweilige Endstück 142-1, 142-2 verbundenen elastischen Elemente bilden also eine jeweilige Gruppe, d.h. einstückig ausgebildete Bauteile. 5 Figure 12 illustrates aspects related to the integration of a magnet for measuring the positioning of the mirror 150 in a beam steering unit 99. 5 12 is a side view of a beam steering unit 99 according to various examples. Shown is an “upper” elastic element 101-2 and a “lower” elastic element 101-1, as well as a respective end piece 142-2, 142-1. The elastic element 101-2 is connected via the end piece 142-2 to a further elastic element 102-2 (in the view of 5 hidden) connected. Correspondingly, the elastic element 101-1 is connected to a further elastic element 102-1 via the end piece 142-1. The elastic elements connected via the respective end piece 142-1, 142-2 thus form a respective group, ie components designed in one piece.

In 5 ist außerdem eine Basis 141-2 und eine Basis 141-1 dargestellt. Die Basis 141-1 verbindet die elastischen Elemente 101-1,102-1. Die Basis 141-2 verbindet die elastischen Elemente101-2, 102-2. Die Basis 141-1, die elastischen Elemente 101-1, 102-1 und das Endstück 142-1 sind einstückig ausgebildet, z.B. in einem gemeinsamen MEMS-Prozess aus einem Wafer gefertigt. Die Basis 141-2, die elastischen Elemente 101-2, 102-2 und das Endstück 142-2 sind auch einstückig ausgebildet, z.B. in einem gemeinsamen MEMS-Prozess aus einem Wafer gefertigt.In 5 Also shown is a base 141-2 and a base 141-1. The base 141-1 connects the elastic members 101-1, 102-1. The base 141-2 connects the elastic members 101-2, 102-2. The base 141-1, the elastic elements 101-1, 102-1 and the end piece 142-1 are formed in one piece, for example manufactured from a wafer in a common MEMS process. The base 141-2, the elastic elements 101-2, 102-2 and the end piece 142-2 are also formed in one piece, for example manufactured from a wafer in a common MEMS process.

Das Endstück 142-1 ist mit dem Endstück 142-2 über einen Magneten 910 verbunden. Außerdem sind angrenzend an den Magneten 910 auch Distanzelemente 901, 902 vorgesehen, die dieselbe Dicke (in Z-Richtung) wie der Magnet 910 aufweisen.The end piece 142 - 1 is connected to the end piece 142 - 2 via a magnet 910 . In addition, spacer elements 901, 902, which have the same thickness (in the Z direction) as the magnet 910, are also provided adjacent to the magnet 910. FIG.

Die Basis 141-1 ist mit der Basis 141-2 über ein Distanzelement 931 verbunden, das auch diese Dicke aufweist.The base 141-1 is connected to the base 141-2 via a spacer 931 also having this thickness.

Das Distanzelement 901 kann an das Endstück 142-1 und an das Endstück 142-2 angeklebt sein. Entsprechend kann das Distanzelement 902 an das Endstück 142-1 und an das Endstück 142-2 angeklebt sein. Der Magnet 910 kann auch an das Endstück 142-1 und an das Endstück 142-2 angeklebt sein.The spacer element 901 can be glued to the end piece 142-1 and to the end piece 142-2. Correspondingly, the spacer element 902 can be glued to the end piece 142-1 and to the end piece 142-2. The magnet 910 can also be glued to the end piece 142-1 and to the end piece 142-2.

Es ist entbehrlich, dass der Magnet 910 am Distanzelement 901 oder am Distanzelement 902 angeklebt ist. Dies ermöglicht eine einfachere Fertigung, weil Waferlevel-Kleben auf Oberflächen, die parallel zur Waferoberfläche orientiert sind, ermöglicht wird.It is not necessary for the magnet 910 to be glued to the spacer 901 or spacer 902 . This allows for easier manufacturing by allowing wafer level bonding on surfaces oriented parallel to the wafer surface.

In 5 ist auch ein Winkelelement 940 vorgesehen, das am Distanzelement 902 und den Endstücken 142-1, 142-2 angebracht ist. Daran ist der Spiegel 150 befestigt, sodass die Spiegelnormale und die Längsachsen der elastischen Elemente 101-1, 101-2, 102-1, 102-2 eine 45°-Winkel miteinander einschließen (vgl. 2).In 5 Also provided is an angle member 940 attached to spacer member 902 and end pieces 142-1, 142-2. The mirror 150 is attached to it, so that the mirror normal and the longitudinal axes of the elastic elements 101-1, 101-2, 102-1, 102-2 enclose a 45° angle with one another (cf. 2 ).

Die Distanzelemente (engl. „spacer“) sind aus Silizium gefertigt, ebenso wie die elastischen Elements 101-1, 101-2, 102-1, 102-2, die Basis 141-1, die Basis 141-2 und die Endstücke 142-1, 142-2.The spacers are made of silicon, as are the elastic elements 101-1, 101-2, 102-1, 102-2, the base 141-1, the base 141-2 and the end pieces 142 -1, 142-2.

Durch die Verwendung des Distanzelements 901, welches angrenzend an den Magnet 910 hin zur Basis 141-1, sowie zur Basis 141-2 versetzt angeordnet ist, kann folgende Effekt erzielt werden: Die elastischen Elemente 101-1, 101-2, 102-1, 102-2 verdrehen sich bei Anregung der Torsion im Bereich 149 zwischen der Basis 141-1, der Basis 141-2 sowie den Endstücken 142-1, 142-2. Der Ortsbereich größter Material-Verspannung bei einer solchen Torsion der elastischen Elemente 101-1, 101-2, 102-1, 102-2 (dieser Bereich ist in 5 mit den gestrichelten Kreisen markiert) ist bei Verwendung des Distanzelements 901 an einer Silizium-Silizium Grenzfläche angeordnet, das heißt zwischen dem Distanzelement 901 und den Endstücken 142-1, 142-2. Es wurde beobachtet, dass eine solche Silizium-Silizium-Grenzfläche stabiler über Kleber verbunden werden kann, als eine Grenzfläche zwischen einem ferromagnetische Material des Magneten 910 und Silizium. In Referenzimplementierungen, bei denen kein Distanzelement 901 vorhanden ist (vergleiche 6) ist der Bereich größter Verspannung an der Grenzfläche zwischen ferromagnetischem Material des Magneten 910 und dem Silizium der Endstücke 142-1, 142-2; hier wurde beobachtet, dass die Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems (gebildet aus dem Spiegel 150, den Endstücken 142-1, 142-2, dem Magneten 910 und den elastischen Elementen 101-1, 101-2, 102-1, 102-2, usw.) für die Torsionsmode über der Zeit abnimmt. Dies wird durch Mikrodefekte im Kleber zwischen dem Magneten 910 und den Endstücken 142-1, 142-2 bedingt. Entsprechend Mikrodefekte bzw. eine Abnahme der Resonanzfrequenz werden dem Szenario der 5 nicht beobachtet. Das liegt an der besseren Adhäsion des Siliziumbauteils 901 am Silizium der Endstücke 142-1, 142-2.By using the spacer element 901, which is arranged offset adjacent to the magnet 910 towards the base 141-1 and the base 141-2, the following effect can be achieved: The elastic elements 101-1, 101-2, 102-1 , 102-2 rotate when the torsion is excited in the area 149 between the base 141-1, the base 141-2 and the end pieces 142-1, 142-2. The location of the greatest material stress in such a torsion of the elastic elements 101-1, 101-2, 102-1, 102-2 (this area is in 5 marked with the dashed circles) is arranged at a silicon-silicon interface when using the spacer element 901, i.e. between the spacer element 901 and the end pieces 142-1, 142-2. It has been observed that such a silicon-silicon interface can be bonded more stably than an interface between a ferromagnetic material of the magnet 910 and silicon. In reference implementations where there is no spacer 901 (cf 6 ) is the region of greatest strain at the interface between ferromagnetic material of magnet 910 and the silicon of end pieces 142-1, 142-2; here it was observed that the resonant frequency of the mass-spring system (formed from the mirror 150, tails 142-1, 142-2, magnet 910 and elastic members 101-1, 101-2, 102-1, 102-2, etc.) for the torsional mode decreases over time. This is due to micro-defects in the adhesive between the magnet 910 and the tails 142-1, 142-2. Corresponding micro-defects or a decrease in the resonance frequency are the scenario of 5 not observed. This is due to the better adhesion of the silicon component 901 to the silicon of the end pieces 142-1, 142-2.

Kurzgefasst ist also im Bereich der maximalen Verspannung - d.h. angrenzend an den Torsionsbereich 149 zwischen der Basis 141-1, der Basis 141-2 und den Endstücken 142-1, 142-2 - durch das Distanzelement 901 eine Silizium-Silizium-Grenzfläche vorgesehen (das gilt grundsätzlich auch für das Distanzelement 931, wobei aber dort ohnehin kein Magnet vorgesehen ist). Das lässt die Sandwich-Struktur robust werden, insbesondere im Vergleich zum Szenario der 6. Deshalb ist das Distanzelement 901 im Bereich der maximalen Verspannung angrenzend an den Torsionsbereich 149 angeordnet.In short, a silicon-silicon interface is provided by the spacer element 901 in the area of maximum stress--ie adjacent to the torsion area 149 between the base 141-1, the base 141-2 and the end pieces 142-1, 142-2 ( this also applies in principle to the spacer element 931, although no magnet is provided there anyway). This makes the sandwich structure robust, especially compared to the scenario of 6 . For this reason, the spacer element 901 is arranged adjacent to the torsion area 149 in the area of maximum tension.

Um die Adhäsion des Magneten weiter zu verbessern, könnte der Magnet mit Siliziumoxid (z.B. SiO₂) oder Silizium beschichtet sein. Z.B. könnte eine Schicht mit einer Schichtdicke von kleiner 100 nm verwendet werden. Das ist aber nicht unbedingt nötig, weil auch ohne Siliziumoxid im Beispiel der 5 eine große Robustheit erzielt wird.In order to further improve the adhesion of the magnet, the magnet could be coated with silicon oxide (eg SiO ₂ ) or silicon. For example, a layer with a layer thickness of less than 100 nm could be used. But that is not absolutely necessary, because even without silicon oxide in the example of the 5 great robustness is achieved.

Die Längsausdehnung des Distanzelements 901 (also entlang der Längsachsen der elastischen Elemente 101-1, 101-2, 102-1, 102-2) kann in etwa gleich der Längsausdehnung des Magneten 910 sein (d.h. z.B. im Bereich von 90% bis 110%). Derart können sog. „Pick- und-Place-Vorgänge“ erleichtert werden, die eine Platzierung des Distanzelements 901 neben dem Magneten 910 mit einem Roboterarm verwenden.The longitudinal extension of the spacer element 901 (i.e. along the longitudinal axes of the elastic elements 101-1, 101-2, 102-1, 102-2) can be approximately equal to the longitudinal extension of the magnet 910 (i.e. e.g. in the range from 90% to 110%). . In this way, so-called “pick and place operations” can be facilitated, which use a placement of the spacer element 901 next to the magnet 910 with a robotic arm.

Z.B. könnte der Bereich 149 eine Längsausdehnung von 4 mm bis 8 mm haben und die Längsausdehnung des Distanzelements 901 und des Magneten 910 könnte z.B. 1 mm sein.For example, the area 149 could have a longitudinal extent of 4 mm to 8 mm and the longitudinal extent of the spacer element 901 and the magnet 910 could be 1 mm, for example.

Der Magnet 910 kann aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Derart wird ein Streumagnetfeld erzeugt, welches von einem Winkelmagnetfeldsensor 980 detektiert werden kann. Der Winkelmagnetfeldsensor 980 ist ortsfest im Fixsystem des Scanners angeordnet. Basierend auf dem Messsignal des Winkelmagnetfeldsensors 980 kann dann die Positionierung des Spiegels 150 bestimmt werden und basierend auf der Positionierung des Spiegels der Ablenkwinkel.The magnet 910 can be made of a ferromagnetic material. A stray magnetic field is thus generated, which can be detected by an angle magnetic field sensor 980 . The angular magnetic field sensor 980 is stationarily arranged in the fixed system of the scanner. The positioning of the mirror 150 can then be determined based on the measurement signal of the angular magnetic field sensor 980 and the deflection angle based on the positioning of the mirror.

Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.Of course, the features of the embodiments and aspects of the invention described above can be combined with one another. In particular, the features can be used not only in the combinations described, but also in other combinations or taken on their own, without departing from the field of the invention.

Beispielsweise wurden Implementierungen einer Strahllenkeinheit mit Silizium als Halbleitermaterial beschrieben. Es könnten grundsätzlich aber auch andere Halbleitermaterialen verwendet werden, zum Beispiel Gallium-Arsenid.For example, implementations of a beam steering unit using silicon as the semiconductor material have been described. In principle, however, other semiconductor materials could also be used, for example gallium arsenide.

Ferner wurden Szenarien gezeigt, bei denen pro Gruppe jeweils zwei elastische Elemente vorhanden sind. Es wäre denkbar, dass pro Gruppe mehr als zwei elastische Elemente verwendet werden.Scenarios were also shown in which there are two elastic elements per group. It would be conceivable that more than two elastic elements are used per group.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2018/171846 A1 [0005]

Claims

Scanner that includes: - a mirror (150) set up to reflect light (180), - a beam steering unit (99) comprising: - At least one first elastic element (101-1,102-1) extending between a first base (141-1) and a first end piece (142-1) arranged adjacent to the mirror (150), and consisting of a semiconductor material is manufactured, - At least one second elastic element (101-2, 102-2) extending between a second base (141-2) and a second end piece (142-2) arranged adjacent to the mirror (150), parallel to the at least a first elastic element and is made of the semiconductor material, wherein the beam steering unit (99) is set up to direct the light (180) by means of torsion of the at least one first elastic element (101-1, 102-1) and the at least one second elastic element (101 -2, 102-2) in a torsion area (149) between the first and second base (141-1, 141-2) and the first and second end pieces (142-1, 142-2) by reflection at the mirror (150) to deflect at different angles, the scanner further comprising, - a magnet (910), which consists of a ferromagnetic material and is arranged between the first end piece (142-1) and the second end piece (142-2), - a spacer element (901) offset between the first end piece (142-1) and the second end piece (142-2) adjacent to the magnet (910) towards the first and second bases (141-1, 141-2). is.

scanner after claim 1 , wherein the spacer element consists of the semiconductor material.

scanner after claim 1 or 2 , wherein the spacer element has a first longitudinal extent in a direction along the at least one elastic element, wherein the magnet has a second longitudinal extent in the direction along the at least one elastic element, the first longitudinal extent being 60% to 140%, optionally 90% to 110 % of the second longitudinal dimension.

A scanner as claimed in any preceding claim, wherein the magnet has a silicon oxide coating or a silicon coating around the ferromagnetic material.

A scanner according to any one of the preceding claims, wherein the scanner further comprises: - A further spacer element (902) which is arranged offset between the first end piece (142-1) and the second end piece (142-2) adjacent to the magnet (910) towards the mirror (150) and consists of the semiconductor material.

Scanner according to one of the preceding claims, wherein the spacer element (901) is attached to the first end piece (142-1) and the second end piece (142-2) via an adhesive.

A scanner according to any one of the preceding claims, wherein the spacer (901) is not attached to the magnet (910) by an adhesive.

A scanner according to any one of the preceding claims, wherein the spacer element (901) is located adjacent to the torsion region (149).

Scanner that includes: - a mirror (150) set up to reflect light (180), - a beam steering unit (99) comprising: - At least one first elastic element (101-1,102-1) extending between a first base (141-1) and a first end piece (142-1) arranged adjacent to the mirror (150), and consisting of a semiconductor material is manufactured, - At least one second elastic element (101-2, 102-2) extending between a second base (141-2) and a second end piece (142-2) arranged adjacent to the mirror (150), parallel to the at least a first elastic element and is made of the semiconductor material, wherein the beam steering unit (99) is set up to direct the light (180) by means of torsion of the at least one first elastic element (101-1, 102-1) and the at least one second elastic element (101 -2, 102-2) in a torsion area (149) between the first and second base (141-1, 141-2) and the first and second end pieces (142-1, 142-2) by reflection at the mirror (150) to deflect at different angles, the scanner further comprising, - a magnet (910) made of a ferromagnetic material and disposed between the first end piece (142-1) and the second end piece (142-2), the magnet having a silicon oxide coating or a silicon coating around the ferromagnetic material.