DE19712201A1 - Mikromechanische Spiegel-Anordnung - Google Patents
Mikromechanische Spiegel-AnordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Spiegel-
Anordnung mit einem Raster von einzeln auslenkbar
gelagerten Spiegel-Elementen, die durch Ansteuer-Mittel
nach Maßgabe von Ansteuer-Signalen auslenkbar sind.
Durch die EP-B-0 469 293 ist eine mikromechanische Spiegel-
Anordnung der eingangs genannten Art bekannt, bei der auf
einer Basisschicht ein Torsionsgelenk an seinen
gegenüberliegenden Ende abgestützt ist. In der Mitte des
Torsions-Gelenks ist an diesem eine Stütze angeformt. Auf
dieser Stütze sitzt ein Spiegel-Element. Das Spiegel-
Element ist durch das Torsions-Gelenk um eine Achse
schwenkbar gelagert. Die einzelnen Spiegel-Elemente sind
durch elektrostatische Mittel einzeln zwischen einer
Ruhestellung und eine Schwenkstellung um das Torsions-
Gelenk verschwenkbar. Bei dieser Anordnung liegt das
Torsions-Gelenk hinter dem Spiegel-Element in einer von der
Ebene des Spiegel-Elements verschiedenen Ebene. Die
einzelnen Spiegel-Elemente können dabei praktisch lückenlos
aneinander anschließen.
Eine solche mikromechanische Spiegel-Anordnung vermag ein
Lichtbündel nur in einer vorgegebenen Ebene abzulenken.
Es sind weiterhin mikromechanische Spiegel-Anordnungen
bekannt, bei denen die einzelnen Spiegel-Elemente um zwei
zueinander senkrechte Achsen schwenkbar gelagert sind.
Bei einer bekannten Spiegel-Anordnung dieser Art ist jedes
Spiegel-Element kardanisch gelagert. Zu diesem Zweck ist
das Spiegel-Element von einem inneren Kardanrahmen umgeben
und über ein Paar von fluchtenden Torsions-Gelenken mit
diesem inneren Kardanrahmen verbunden. Der innere
Kardanrahmen ist wiederum über fluchtende Torsions-Gelenke
mit einem äußeren Kardanrahmen verbunden. Auf diese Weise
ist das Spiegel-Element über die beiden durch die Torsions-
Gelenke bestimmten, gekreuzten Kardanachsen verschwenkbar.
Die Kardanrahmen umgeben dabei das Spiegel-Element und
liegen in der gleichen Ebene wie dieses. Bei einer so
aufgebauten Spiegel-Anordnung ergeben sich erhebliche
Zwischenräume zwischen den einzelnen Spiegel-Elementen.
Diese Zwischenräume bringen Lichtverluste.
Bei einer anderen bekannten Spiegel-Anordnung mit um zwei
Achsen verschwenkbaren Spiegel-Elementen ist jedes Spiegel-
Element in einem Rahmen über gegenüberliegende Federpaare
gehaltert. Jede Feder dieser Federpaare besteht aus u-
förmigen oder mäanderförmigen Strukturen in der Ebene des
Spiegel-Elements, die aus einer das Spiegel-Element und den
Rahmen bildenden Schicht durch mikromechanische Verfahren
herausgearbeitet sind. Auch hier erheben sich Zwischenräume
zwischen den Spiegel-Elementen.
Solche mikromechanischen Spiegel-Anordnungen mit großen
Zwischenräumen zwischen den Spiegeln sind für viele
Anwendungen nicht oder schlecht geeignet.
Ähnliche Anordnungen zeigt die EP-A-0 657 760.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anwendbarkeit
solcher mikromechanischer Spiegel-Anordnungen zu erweitern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination
der Merkmale gelöst, daß
- (a) jedes der Spiegel-Elemente über mikromechanische Lagerungs-Mittel um zwei zueinander gekreuzte Schwenkachsen schwenkbar gelagert ist,
- (b) die mikromechanischen Lagerungs-Mittel jedes der Spiegel-Elemente im Bereich der Spiegel-Fläche des Spiegel-Elements angeordnet ist und
- (c) die Spiegel-Elemente in geringem Abstand aneinander anschließen.
Durch die erfindungsgemäße Kombination wird eine
mikromechanische Spiegel-Anordnung geschaffen, bei welcher
sich die Spiegel-Elemente praktisch lückenlos aneinander
anschließen. Dadurch ergeben sich geringe Lichtverluste und
eine gute Auflösung. Die Lagerungs-Mittel liegen hinter dem
Spiegel-Element verborgen. Es hat sich gezeigt, daß die
Lagerungs-Mittel so ausgebildet werden können, daß sie
einerseits eine Schwenkbewegung des Spiegel-Elements um
zwei zueinander gekreuzte Achsen zulassen aber andererseits
hinter dem Spiegel-Element untergebracht werden können. Es
hat sich auch gezeigt, daß solche Lagerungs-Mittel und
Spiegel-Elemente praktisch gefertigt werden können.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend
unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher
erläutert.
Fig. 1 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung
einer ersten Ausführung eines mikromechanischen
Spiegel-Elements mit zugehöriger Lagerung.
Fig. 2 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung
einer zweiten Ausführung eines mikromechanischen
Spiegel-Elements mit zugehöriger Lagerung.
Fig. 3 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung
einer dritten Ausführung eines mikromechanischen
Spiegel-Elements mit zugehöriger Lagerung.
Fig. 4 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung
einer vierten Ausführung eines mikromechanischen
Spiegel-Elements mit zugehöriger Lagerung.
Fig. 5 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung
einer fünften Ausführung eines mikromechanischen
Spiegel-Elements mit zugehöriger Lagerung.
Fig. 6 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung
einer sechsten Ausführung eines mikromechanischen
Spiegel-Elements mit zugehöriger Lagerung.
Fig. 7 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung
einer siebenten Ausführung eines mikromechanischen
Spiegel-Elements mit zugehöriger Lagerung.
Fig. 8 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung
einer achten Ausführung eines mikromechanischen
Spiegel-Elements mit zugehöriger Lagerung.
Fig. 9 bis 17 zeigt die verschiedenen Schritte bei der
Herstellung eines mikromechanischen Spiegel-
Elements der in Fig. 8 dargestellten Art.
In Fig. 1 ist mit 10 ein plattenförmiger Träger oder ein
Substrat bezeichnet. Auf dem Träger ist ein rechteckiger
Kardanrahmen 12 über ein Paar von Biege-Gelenken 14
abgestützt. Von den Biege-Gelenken 14 ist in Fig. 1 nur
eines zu sehen. Die Biege-Gelenke erstrecken sich senkrecht
zu der Oberfläche des Trägers. Die Biege-Gelenke sind mit
den Mitten der von vorn nach hinten in Fig. 1 sich
erstreckenden Seiten des rechteckigen Kardanrahmens 12
verbunden. Die Biege-Gelenke 14 können sich nach vorn und
hinten in Fig. 1 durchbiegen. Damit wird der Kardanrahmen 12
um eine in Fig. 1 von links nach rechts verlaufende
Kardanachse verschwenkt.
An dem Kardanrahmen 12 sitzt ein zweites Paar von Biege-
Gelenken 16. Von den Biege-Gelenken 16 ist in Fig. 1 nur das
vordere zu sehen. Die Biege-Gelenke 16 erstrecken sich von
dem Kardanrahmen 12 nach oben in Fig. 1, also von dem Träger
weg. Die Biege-Gelenke 16 sitzen auf den Mitten der in
Fig. 1 von links nach rechts sich erstreckenden Seiten des
Kardanrahmens 12. Die Biege-Gelenke 16 können sich nach
rechts und links in Fig. 1 verbiegen. Die Biege-Gelenke 16
tragen ein Spiegel-Element 18 (oder eine ihrerseits das
Spiegel-Element tragende Trägerplatte). Das Spiegelelement
18 wird dann um eine von vorn nach hinten in Fig. 1
verlaufende Achse im Uhrzeigersinn bzw. gegen den
Uhrzeigersinn verschwenkt.
Das Spiegel-Element ist dadurch um zwei zueinander
gekreuzte Achsen schwenkbar. Die gesamten Lagerungs-Mittel
mit dem Kardanrahmen 12 und den Biege-Gelenken 14 und 16
sind generell mit 20 bezeichnet. Diese Lagerungs-Mittel 20
sind vollständig hinter dem Spiegel-Element 18 verborgen.
Das Spiegel-Element 18 ist rechteckig. Der Kardanrahmen hat
entsprechend rechteckige Gestalt. Die Biege-Gelenke 14 und
16 sitzen an den Rändern des Spiegel-Elements 18. Weitere
gleich ausgebildete und gelagerte Spiegel-Elemente können
unmittelbar angrenzend an das Spiegel-Element 18 angeordnet
werden.
Unter dem Kardanrahmen sind auf dem Träger vier rechteckige
Elektroden 22 angeordnet. Über diese Elektroden können die
Spiegel-Elemente 18 angesteuert und durch elektrostatische
Kräfte wahlweise um die beiden Achsen verschwenkt werden.
Die Ausführung nach Fig. 2 ist ähnlich aufgebaut wie die
Ausführung nach Fig. 1. Entsprechende Teile sind mit den
gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.
Im Gegensatz zu Fig. 1 sind bei der Ausführung von Fig. 2 in
den Quadranten zwischen den gekreuzten Schwenkachsen sind
vorstehende Elektroden mit Schrägflächen angeordnet, die
auf einer Pyramide 24 mit rechteckiger Grundfläche und
einer durch die Mitte des Spiegel-Elements 18 gehenden
Pyramidenachse liegen.
In Fig. 3 ist mit 26 ein plattenförmiger Träger bezeichnet.
Auf dem Träger 26 ist über zwei Biege-Gelenke 28 und 30 ein
Kardanrahmen 32 abgestützt. Die Biege-Gelenke 28 und 30
sitzen links und rechts in Fig. 3 auf dem Träger 26. Die
Biege-Gelenke 28 und 30 sind nach vorn und hinten in Fig. 3
auslenkbar. Bei dieser Auslenkung wird der Kardanrahmen 32
um eine in Fig. 3 von links nach rechts verlaufende erste
Kardanachse verschwenkt. Der Kardanrahmen 32 ist von einem
Kreuz aus zwei zueinander senkrechten Balken 34 und 36
gebildet. Die Biege-Gelenke 28 und 30 sitzen an den Enden
des Balkens 34.
Von den Enden des in Fig. 3 von vorn nach hinten
verlaufenden Balkens 36 ragen je ein Biege-Gelenk 38 und 40
nach oben in Fig. 3, also von dem Träger 26 weg. Die Biege-
Gelenke 36 und 40 tragen ein rechteckiges Spiegel-Element
42. Die Biege-Gelenke sind mit dem rechteckigen Spiegel-
Element 42 etwa in der Mitte der in Fig. 3 vorderen und
hinteren Seiten des Spiegel-Elements 42 verbunden. Die
Biege-Gelenke 36 und 40 sind nach rechts und links in Fig. 3
auslenkbar. Bei einer solchen Auslenkung wird das Spiegel-
Element 42 gegenüber dem Kardanrahmen 32 um eine zu der
ersten Kardanachse gekreuzte, in Fig. 3 von vorn nach hinten
verlaufende zweite Kardanachse im Uhrzeigersinn bzw. gegen
den Uhrzeigersinn in Fig. 3 verschwenkt.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind auf dem Träger 36 zur
elektrostatischen Ansteuerung des Spiegel-Elements 42 in
den Quadranten zwischen den Kardanachsen vier plane
Elektroden 44 angeordnet.
Die Ausführung von Fig. 4 entspricht weitgehend der
Ausführung von Fig. 3. Entsprechende Teile sind in Fig. 4 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 3.
Im Gegensatz zu Fig. 3 sind bei der Ausführung von Fig. 4
ähnlich wie bei der Ausführung von Fig. 2 in den Quadranten
zwischen den gekreuzten Schwenkachsen vorstehende
Elektroden 46, 48, 50 und 52 mit Schrägflächen angeordnet,
die auf einer Pyramide mit rechteckiger Grundfläche und
einer durch die Mitte des Spiegel-Elements 42 gehenden
Pyramidenachse liegen.
Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist ein rechteckiges Spiegel-
Element 54 über ein einziges, in mindestens zwei zueinander
senkrechten Richtungen auslenkbares Biege-Gelenk 56 auf
einem plattenförmigen Träger 58 abgestützt. Dadurch ist das
Spiegel-Element 54 um mindestens zwei zueinander senkrechte
Achsen schwenkbar. Zur elektrostatischen Ansteuerung des
Spiegel-Elements 54 sind auf dem Träger 58 in den
Quadranten zwischen den Achsen vier plane Elektroden 60
angeordnet.
Die Ausführung von Fig. 6 entspricht weitgehend der
Ausführung von Fig. 5. Entsprechende Teile sind in Fig. 6 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 5.
Im Gegensatz zu Fig. 5 sind bei der Ausführung von Fig. 6
ähnlich wie bei der Ausführung von Fig. 4 in den Quadranten
zwischen den gekreuzten Schwenkachsen vorstehende
Elektroden 62, 64, 66 und 68 mit Schrägflächen angeordnet,
die auf einer Pyramide mit rechteckiger Grundfläche und
einer durch die Mitte des Spiegel-Elements 54 gehenden
Pyramidenachse liegen.
Bei der Ausführung von Fig. 7 ist ein Spiegel-Element 70
über ein Kardanlager auf einem Träger 72 gelagert. Das
Kardanlager ist dabei mit Torsions-Gelenken aufgebaut. Das
Kardanlager ist dabei durch Schlitze in einem Plattenkörper
74 erzeugt.
Von dem Träger 72 ragt eine Stütze 76 senkrecht nach oben
in Fig. 7. Mit der Stütze 76 ist eine zentrale Fläche 78 des
rechteckige Plattenkörpers 74 verbunden. Beiderseits der
zentralen Fläche 78 sind zwei diametral einander
gegenüberliegende erste Paare von parallelen Schlitzen 80,
82 und 84, 86 gebildet. Die Paare 80, 82 und 84, 86 bilden
zwischen den Schlitzen fluchtende Torsions-Gelenke 88 bzw.
90. Die Torsions-Gelenke 88 und 90 definieren eine erste
Kardanachse.
Die ersten Paare von Schlitzen 80, 82 und 84, 86 sind von je
einem u-förmigen Schlitz 92 bzw. 94 umschlossen. Diese u-
förmigen Schlitze 92 und 94 enden symmetrisch zu einer zu
der ersten Kardanachse senkrechten Ebene im Abstand
voneinander. Dabei bilden die Flächenteile des
Plattenkörpers 74 innerhalb dieser u-förmigen Schlitze 92
und 94 den Innenrahmen 96 des Kardanlagers.
An die Enden der u-förmigen Schlitze 92 und 94 schließen
sich diametral gegenüberliegende Paare von parallelen
Schlitzen 98, 100 und 102, 104 an, die zwischen sich
fluchtende Torsions-Gelenke 106 bzw. 108. Die Torsions-
Gelenke 106 und 108 definieren eine zu der ersten
Kardanachse senkrechte zweite Kardanachse. Dabei bilden die
Flächenteile des rechteckigen Plattenkörpers 74 außerhalb
der u-förmigen Schlitze 92 und 94 den Außenrahmen 110 des
Kardanlagers. Die Kardanachsen des so gebildeten
Kardanlagers verlaufen parallel zu den Schmal- bzw.
Längsseiten des rechteckigen Plattenkörpers 74 und durch
dessen Mitte.
In den vier Ecken des rechteckigen Plattenkörpers 74 sitzen
Abstandsstücke 112. Auf diesen Abstandsstücken 112 ist das
Spiegel-Element 70 angeordnet. Das Spiegel-Element 70
beeinträchtigt dadurch nicht die Funktion des Kardanlagers.
Die Abmessungen des Plattenkörpers 74 entsprechen im
wesentlichen denen des Spiegel-Elementes 70.
Das Spiegel-Element 70 ist über das Kardanlager um zwei
zueinander senkrechte Kardanachsen verschwenkbar. Zur
elektrostatischen Ansteuerung des Spiegel-Elements 70 sind
auf dem Träger 72 in den zwischen den Kardanachsen
gebildeten Quadranten vier plane Elektroden 114 angeordnet.
Die Elektroden 114 wirken mit dem Plattenkörper 4
zusammen.
Die Ausführung von Fig. 8 entspricht weitgehend der
Ausführung von Fig. 7. Entsprechende Teile sind in Fig. 8 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 7.
Im Gegensatz zu Fig. 7 sind bei der Ausführung von Fig. 8
ähnlich wie bei den Ausführungen von Fig. 4 und Fig. 6 in den
Quadranten zwischen den gekreuzten Schwenkachsen
vorstehende Elektroden 116 mit Schrägflächen angeordnet,
die auf einer Pyramide mit rechteckiger Grundfläche und
einer durch die Mitte des Spiegel-Elements 70 gehenden
Pyramidenachse liegen.
Die Fig. 9 bis 17 veranschaulichen die Herstellung eines
Spiegelelements nach Fig. 8 mit seinen Lagerungs-Mitteln und
den Elektroden für die Ansteuerung. Die Herstellung kann
mit oberflächen-mikromechanischen Verfahren erfolgen,
beispielsweise mit einer modifizierten CMOS-Technik oder
mit einer Galvanik-Technik.
Fig. 9 zeigt den Träger 72. Auf den Träger 72 wird zunächst
eine Startschicht 120 aufgebracht. Die Startschicht 120
enthält eine Fläche 122 für die Stütze 76 und Flächen 124
für die Elektroden 116.
Der nächste Verfahrensschritt gemäß Fig. 10 besteht in der
Erzeugung der Stütze 76 auf der Fläche 122 der Startschicht
120. Danach werden auf den Flächenteilen 124 der
Startschicht 120 die pyramidenförmigen Elektroden 116
aufgebracht. Das ist in Fig. 10 dargestellt.
Der nächste Verfahrensschritt, der in Fig. 12 dargestellt
ist, besteht im Aufbringen einer ersten "Opferschicht" 126,
d. h. einer Schicht, die später wieder entfernt wird. Die
Opferschicht 126 erstreckt sich bis zu der Stirnfläche der
Stütze 76. Die Opferschicht 126 wird zusammen mit der
Stirnfläche der Stütze 76 planarisiert.
Auf die so gebildete planarisierte Oberfläche der
Opferschicht 126 und der Stütze 76 wird eine Schicht 128
aufgebracht, welche den Plattenkörper 74 mit den das
Kardanlager erzeugenden Schlitzen bildet. Das ist in Fig. 13
dargestellt.
Auf dieser Schicht werden in einem nächsten, in Fig. 14
dargestellten Verfahrenschritt die Abstandsstücke 112
erzeugt. Im nächsten Verfahrensschritt, der in Fig. 15
dargestellt ist, wird auf die Schicht 128 eine zweite
Opferschicht 130 aufgebracht. Die zweite Opferschicht 130
ersteckt sich bis zu den Stirnflächen der Abstandsstücke
112. Die zweite Opferschicht 130 und die Stirnflächen der
Abstandsstücke 112 werden wieder planarisiert. Auf der so
planarisierten Oberfläche wird dann das Spiegel-Element 70
erzeugt.
Schließlich werden die Opferschichten 126 und 130 entfernt.
Das ist in Fig. 17 dargestellt. Damit ergibt sich die
Struktur von Fig. 8.
Die Strukturen der anderen Figuren können auf ähnliche
Weise hergestellt werden.
Durch die beschriebenen Maßnahmen und Strukturen wird eine
mikromechanische Spiegel-Anordnung erhalten, bei welcher
die einzelnen Spiegel-Elemente einerseits unmittelbar
aneinander anschließend angeordnet werden können und
andererseits um zwei zueinander senkrechte Achsen kippbar
sind. Dadurch können die Strahlen eines auf die Spiegel-
Anordnung fallenden Lichtbündels wahlweise mehr als zwei
Richtungen abgelenkt werden.
Statt rechteckiger Spiegelelemente können auch polygonale,
insbesondere dreieckige oder hexagonale Spiegelelemente
vorgesehen sein.
Claims (14)
1. Mikromechanische Spiegel-Anordnung mit einem Raster von
einzeln auslenkbar gelagerten Spiegel-Elementen, die
durch Ansteuer-Mittel nach Maßgabe von Ansteuer
signalen auslenkbar sind, gekennzeichnet durch die
Kombination der Merkmale, daß
- (a) jedes der Spiegel-Elemente (18; 42; 54; 70) über mikromechanische Lagerungs-Mittel um zwei zueinander gekreuzte Schwenkachsen schwenkbar gelagert ist,
- (b) die mikromechanischen Lagerungs-Mittel jedes der Spiegel-Elemente (18; 42; 54; 70) im Bereich der Spiegel-Fläche des Spiegel-Elements (18; 42; 54; 70) angeordnet ist und
- (c) die Spiegel-Elemente (18; 42; 54; 70) in geringem Abstand aneinander anschließen.
2. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) die Lagerungs-Mittel (20) einen hinter dem Spiegel- Element (18) angeordneten Kardanrahmen (12) aufweisen,
- (b) der Kardanrahmen (12) über ein erstes Paar von gegenüberliegenden Biege-Gelenken (16) in einer ersten Ebene mit dem Spiegel-Element (18) verbunden ist, so daß das Spiegel-Element (18) relativ zu dem Kardanrahmen (12) um eine in der ersten Ebene liegende Achse kippbar ist, und
- (c) der Kardanrahmen (12) über ein zweites Paar von gegenüberliegenden Biege-Gelenken (14) in einer zu der ersten Ebene senkrechten Ebene mit einem Träger (10) verbunden ist, so daß der Kardanrahmen (12) relativ zu dem Träger (10) um eine in der zweiten Ebene liegende, zu der ersten Achse gekreuzte Achse kippbar ist.
3. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) das Spiegel-Element (18) rechteckig ist,
- (b) der Kardanrahmen (12) ein rechteckiger Rahmen ist, dessen Rahmenseiten unterhalb und längs der Seiten des Spiegel-Elements (18) verlaufen, und
- (c) die Biege-Gelenke (16) des ersten Paares in den Mitten eines ersten Paares gegenüberliegender Rahmenseiten sitzt, und
- (d) die Biege-Gelenke (14) des zweiten Paares in den Mitten des zweiten Paares gegenüberliegender Rahmenseiten sitzt.
4. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) das Spiegel-Element (42) rechteckig ist,
- (b) der Kardanrahmen (32) von zwei zueinander senkrechten Balken (34, 36) gebildet ist, die unterhalb des Spiegel-Elements (42) in den Symmetrieebenen des Spiegel-Elements (42) liegen,
- (c) die Biege-Gelenke (38, 40) des ersten Paares an den Enden eines ersten Balkens (36) vorgesehen sind und
- (d) die Biege-Gelenke (28, 30) des zweiten Paares an den Enden des zweiten Balkens (34) angeordnet sind.
5. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die mikromechanischen
Lagerungs-Mittel von einem einzigen, in zwei zueinander
senkrechten Richtungen auslenkbaren Biege-Gelenk (56)
gebildet sind, das sich zentral zwischen dem Spiegel-
Element (54) und dem Träger (58) erstreckt.
6. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) die mikromechanischen Lagerungs-Mittel ein zweiachsiges Kardanlager mit einem Außenrahmen (110) und einen Innenrahmen (96) umfassen, das durch Schlitze in einem Plattenkörper (74) gebildet ist,
- (b) das Spiegel-Element (70) an dem Außenrahmen (110) vorgesehen ist und
- (b) der Innenrahmen (96) dieses Kardanlagers um eine erste Kardanachse schwenkbar an einer zentralen, mit einem Träger (72) verbundenen Stütze (76) gelagert ist.
7. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) die Schlitze in dem Plattenkörper (74) zu beiden Seiten einer zentralen, mit der Stütze (76) verbundenen Fläche (78) zwei diametral gegenüberliegende erste Paare von parallelen Schlitzen (80, 82; 84, 86) umfassen, die zwischen sich fluchtende, die erste Kardanachse definierende Torsions-Gelenke (88; 90) bilden,
- (b) die ersten Paare von Schlitzen (80, 82; 84, 86) von je einem u-förmigen Schlitz (92, 94) umschlossen sind und diese u-förmigen Schlitze (92, 94) symmetrisch zu einer zu der ersten Kardanachse senkrechten Ebene im Abstand voneinander enden, wobei die Flächenteile des Plattenkörpers (74) innerhalb dieser u-förmigen Schlitze (92, 94) den Innenrahmen (96) des Kardanlagers bilden,
- (c) an die Enden der u-förmigen Schlitze (92, 94) Paare von diametral gegenüberliegenden, parallelen Schlitzen (98, 100; 102, 104) anschließen, die zwischen sich fluchtende, eine zu der ersten Kardanachse senkrechte zweite Kardanachse definierende Torsions-Gelenke (106, 108) bilden, wobei die Flächenteile außerhalb der u-förmigen Schlitze (92, 94) den Außenrahmen (110) des Kardanlagers bilden.
8. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel-Elemente (70)
rechteckig sind und die Kardanachsen parallel zu den
Kanten der Spiegel-Elemente (70) verlaufen.
9. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach einem der
Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Plattenkörper von dem Spiegel-Element selbst gebildet
ist.
10. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach einem der
Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem
Plattenkörper (74) ein gesondertes Spiegel-Element
(70) im Abstand von der Oberfläche des Plattenkörpers
(74) aufgebracht ist.
11. Mikromechanische Spiegel-Anordnung nach einem der
Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur
elektrostatischen Ansteuerung des Spiegel-Elements
(18; 42; 54; 70) in den Quadranten zwischen den gekreuzten
Schwenkachsen vorstehende Elektroden (46, 48; 50, 52;
62, 64, 66, 68) mit Schrägflächen angeordnet sind, die auf
einer Pyramide mit rechteckiger Grundfläche und einer
durch die Mitte des Spiegel-Elements (18; 42; 54; 70)
gehenden Pyramidenachse liegen.
12. Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen
Spiegel-Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet
durch die Verfahrensschritte:
- (a) Erzeugung einer Startschicht (120) für Elektroden und und Stütze auf einem Substrat (72),
- (b) Erzeugen der Stütze (76) auf der dafür vorgesehenen Fläche (122) der Startschicht (120),
- (c) Erzeugen von Elektroden (116) auf den dafür vorgesehenen Flächen (124) der Startschicht (120),
- (d) Aufbringen und Planarisieren einer ersten Opferschicht (126) auf die so erzeugte Struktur,
- (e) Erzeugen der Trägerplatte (74) mit den Schlitzen in Form einer auf die planarisierte Opferschicht (126) aufgebrachten Schicht (128) und
- (f) Entfernen der Opferschicht (126).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) nach dem Erzeugen der Trägerplatte (74) auf der Trägerplatte (74) Abstandshalter (112) erzeugt werden,
- (b) auf die Trägerplatte (74) eine die Abstandshalter (112) einschließende zweite Opferschicht (130) aufgebracht und planarisiert wird,
- (c) auf die planarisierte zweite Opferschicht (130) eine das Spiegel-Element (70) bildende Spiegelplatte aufgebracht wird und
- (d) die zweite Opferschicht (130) mit der ersten Opferschicht (126) entfernt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektroden (116) in vier
Quadranten um die Stütze (76) herum als vorstehende
Strukturen mit Schrägflächen hergestellt werden, die
auf einer Pyramide mit rechteckiger Grundfläche und
einer durch die Mitte der Stütze (76) gehenden
Pyramidenachse liegen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997112201 DE19712201A1 (de) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | Mikromechanische Spiegel-Anordnung |
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