EP3740807A1 - Mikromechanische lichtumlenkvorrichtung - Google Patents

Mikromechanische lichtumlenkvorrichtung

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EP3740807A1
EP3740807A1 EP19701059.8A EP19701059A EP3740807A1 EP 3740807 A1 EP3740807 A1 EP 3740807A1 EP 19701059 A EP19701059 A EP 19701059A EP 3740807 A1 EP3740807 A1 EP 3740807A1
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EP
European Patent Office
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beam deflecting
static
micromechanical
light
deflecting element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19701059.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias PETERSEIM
Roman Szatkowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3740807A1 publication Critical patent/EP3740807A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • G—PHYSICS
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    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
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    • G02B26/108—Scanning systems having one or more prisms as scanning elements
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    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms

Definitions

  • the present invention relates to a micromechanical light deflection device.
  • the present invention further relates to a method for deflecting light.
  • the present invention is generally applicable to micromechanical light-redirecting devices, the present invention will be described with reference to micromechanical mirrors or synonymous MEMS mirrors in LiDAR systems.
  • the present invention is generally applicable to electromagnetic waves of any wavelength, the present invention will be described in terms of visible light.
  • Micromechanical light deflection devices are used, inter alia, in LiDAR systems. These use, for example, the light beam of a laser, which is deflected or deflected to irradiate a certain area. If this hits an object in the area, for example, a distance of the object to the LiDAR system can be determined on the basis of the backscattered light, more precisely the light transit time between the LiDAR system and the object.
  • micromechanical mirror systems - MEMS mirror systems - can be used for this, which deflect or deflect a light beam accordingly.
  • a MEMS mirror device is protected by a transparent cover and hermetically sealed, so that a movably arranged therein Micromechanical mirror is protected from environmental influences.
  • the MEMS mirror device can be operated at negative pressure, which increases the achievable deflection angle for the MEMS mirror. It has become known to arrange the cover glass parallel or slightly oblique to the zero position of the MEMS mirror.
  • the invention provides a micromechanical light redirecting device comprising a movable beam redirecting element configured to redirect an input light beam into an output light beam and a static beam redirecting device having a plurality of differently oriented surfaces disposed in the beam path of light for the beam redirecting beam Element is arranged so that the input beam for the movable beam deflecting element and / or the output light beam from the movable beam deflecting element passes through two of the differently oriented surfaces of the static beam deflecting device.
  • the invention provides a method for deflecting light, wherein by means of a movable beam deflecting element, an input light beam is deflected into an output light beam, and a static beam deflecting device, which is provided with a plurality of differently oriented surfaces, so in the beam path of light for the movable beam deflecting element is arranged such that an input light beam for the movable beam deflecting element and / or an output light beam passes from the movable beam deflecting element through two of the differently oriented surfaces of the static beam deflecting device.
  • One of the benefits of doing so is that there are static and non-static reflections, which are in particular caused by a cover, such as a cover glass avoided. Under static reflections here are those reflections referred to, which do not move with a movement of the movable beam deflecting element with this.
  • Another advantage is that the micromechanical light deflection device is easy to manufacture and allows high tilt angles of a cover, allowing a large field of view.
  • Another advantage is that multiple reflections are avoided.
  • Another advantage is the almost complete suppression of static reflections, increased eye safety when using LiDAR systems. In addition, their higher power operation is possible, allowing for greater range of a LiDAR system based thereon. Another advantage is that dynamic reflections are at least partially suppressed, so that ghosting is suppressed, resulting in lower error rates and increased security. Likewise, a simple and cost-effective production, for example by means of construction and connection technology AVT possible. In addition, light can be coupled in a simple manner, so that a simple adjustment respectively larger manufacturing tolerances are possible.
  • the static beam deflecting device has two optically separate regions.
  • two optically separated regions By means of two optically separated regions, a subdivision of the static beam deflecting device is possible so that light paths between the regions are reliably separated or suppressed, thus avoiding reflections.
  • the static beam deflecting device is formed as a cover for the movable beam deflecting element. This allows for easy production while reliable Protection of the movable beam deflecting element. In addition, a separate cover for the movable beam deflecting element can be omitted, which reduces the manufacturing cost.
  • the static beam deflecting device is designed in the form of at least one prism.
  • a prism which can be implemented in one or more parts, static and dynamic reflections can be almost completely suppressed. Due to the wedge angle of the at least one prism can no longer form parallel rays by multiple reflections. In other words, back and forth reflection of light between the plane-parallel faces of the at least one prism is suppressed.
  • the static beam deflecting device in the form of a double prism, comprising two individual prisms, formed, wherein the two individual prisms are arranged symmetrically to each other.
  • the static beam-deflecting device is arranged on an optically transparent cover for the movable beam-deflecting element.
  • an optically transparent cover for the movable beam-deflecting element.
  • the static beam deflecting device is fixed on the optically transparent cover by means of an adhesive, wherein the static beam deflecting element, adhesive and optically transparent cover have the substantially same refractive index for at least one wavelength range.
  • the optically transparent cover is designed to be antireflective, in particular provided with an antireflection coating. This further reduces reflections.
  • a beam-shaping element is arranged for the input light beam and / or output light beam, in particular on the static beam-deflecting device.
  • a beam shaping optics for example with spherical, aspherical or arbitrarily shaped lenses, an additional optical component for beam shaping of the input and / or output light beam can be avoided, which enables lower production costs.
  • the movable beam-deflecting element is designed in the form of a micromirror.
  • a micromirror By means of a micromirror, a light beam can be deflected in a simple and reliable way.
  • Figure 1 shows in schematic form a micromechanical light deflection device in cross-section according to an embodiment of the present invention.
  • the micromechanical mirror 5, in short micromirror, is rotatable about an axis perpendicular to the plane of the drawing and about an axis parallel to the drawing plane of FIG. 1 at an angle, as indicated by the dashed lines, and can thus be an incident light beam 2 from a light source 1, for example a laser, a light emitting diode, etc. deflect.
  • a light source 1 for example a laser, a light emitting diode, etc. deflect.
  • the input light beam 2 impinges on the micromirror 5 via a first prism 3 and a cover glass 4.
  • the input light beam 2 is reflected by the micromirror 5, deflected by a specific angle and passes as an output light beam 2 'over the cover glass 4 and a second Prism 6 in an object space.
  • the sides 31, 61, so the Ankatheten are arranged parallel to the plane of the cover glass 4 on the cover glass 4, in particular by means of an optical bonding method, for example a UV adhesive, an epoxy resin, etc. cemented to the cover glass 4.
  • the prisms 3, 6 can be made by injection molding of plastic or molding of glasses, which allows low cost with complex designs.
  • the cover glass 4 in Figure 1 can also be omitted.
  • the two prisms 3, 6 even without cover glass 4 applied directly to a housing of the micromirror 5, in particular glued, and assume its function with.
  • the wedge angle 1 1 of the prisms 3, 6 and / or the material of the prisms 3, 6 can be adjusted with respect to the refractive index in order to save material and / or costs and to simplify the production. In general, for example, wedge angle 1 1 between 0 ° and 75 °, in particular between 10 ° and 50 °, possible.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung, umfassend ein bewegliches strahlumlenkendes Element, welches ausgebildet ist, einen Eingangslichtstrahl in einen Ausgangslichtstrahl umzulenken, und eine statische strahlumlenkende Einrichtung mit mehreren unterschiedlich orientierten Flächen, welches im Strahlenweg von Licht für das bewegliche strahlumlenkende Element so angeordnet wird, sodass ein Eingangslichtstrahl für das bewegliche strahlumlenkende Element und/oder ein Ausgangslichtstrahl vom beweglichen strahlumlenkenden Element durch zwei der unterschiedlich orientierten Flächen, der statischen strahlumlenkenden Einrichtung hindurchtritt.

Description

Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Umlenkung von Licht.
Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf mikromechanische Lichtumlenk- vorrichtungen anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf mikromechanische Spiegel oder synonym MEMS-Spiegel in LiDAR-Systemen beschrieben.
Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf optisch transparente Abdeckungen beliebiger Art anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf optisch transparente Abdeckungen in Form von Deckgläsern beschrieben.
Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf elektromagnetische Wellen beliebiger Wellenlänge anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf sichtbares Licht beschrieben.
Stand der Technik
Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtungen werden unter anderem in LiDAR- Systemen genutzt. Diese nutzen beispielsweise den Lichtstrahl eines Lasers, der um- oder abgelenkt wird, um einen bestimmten Bereich zu bestrahlen. Trifft dieser auf ein Objekt in dem Bereich, kann beispielsweise ein Abstand des Objektes zu dem LiDAR- System anhand des zurückgestreuten Lichts, genauer der Lichtlaufzeit zwischen LiDAR-System und Objekt ermittelt werden. Hierzu können beispielsweise mikromechanische Spiegelsysteme - MEMS-Spiegelsysteme - eingesetzt werden, die einen Lichtstrahl entsprechend um- oder ablenken. Üblicherweise wird eine derartige MEMS-Spiegelvorrichtung durch eine lichtdurchlässige Abdeckung geschützt und hermetisch verschlossen, damit ein darin beweglich angeordneter mikromechanischer Spiegel vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Darüber hinaus kann die MEMS-Spiegelvorrichtung bei Unterdrück betrieben werden, was die erreichbaren Auslenkungswinkel für den MEMS-Spiegel erhöht. Es ist bekannt geworden, das Deckglas parallel oder leicht schräg zur Nullstellung des MEMS-Spiegels anzuordnen.
Aus der US 2015/0370085 A1 ist ein mikromechanisches Spiegelsystem mit MEMS- Spiegeln und einer Abdeckung bekannt geworden. Dabei ist in die Abdeckung ein Piezo-Aktor integriert, der mit einer transparenten Schicht zur Verformung derselben verbunden ist.
Offenbarung der Erfindung
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung eine mikromechanische Lichtumlenk- vorrichtung bereit, umfassend ein bewegliches strahlumlenkendes Element, welches ausgebildet ist, einen Eingangslichtstrahl in einen Ausgangslichtstrahl umzulenken, und eine statische strahlumlenkende Einrichtung mit mehreren unterschiedlich orientierten Flächen, welche im Strahlenweg von Licht für das bewegliche strahlumlenkende Element so angeordnet ist, dass der Eingangslichtstrahl für das bewegliche strahlumlenkende Element und/oder der Ausgangslichtstrahl vom beweglichen strahlumlenkenden Element durch zwei der unterschiedlich orientierten Flächen der statischen strahlumlenkenden Einrichtung hindurchtritt.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Umlenkung von Licht bereit, wobei mittels eines beweglichen strahlumlenkenden Elements ein Eingangslichtstrahl in einen Ausgangslichtstrahl umgelenkt wird, und eine statische strahlumlenkende Einrichtung, welche mit mehreren unterschiedlich orientierten Flächen versehen wird, so im Strahlenweg von Licht für das bewegliche strahlumlenkende Element angeordnet wird, dass ein Eingangslichtstrahl für das bewegliche strahlumlenkende Element und/oder ein Ausgangslichtstrahl vom beweglichen strahlumlenkenden Element durch zwei der unterschiedlich orientierten Flächen der statischen strahlumlenkenden Einrichtung hindurchtritt.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass dabei statische und nichtstatische Reflexe, die insbesondere durch eine Abdeckung, wie beispielsweise ein Deckglas entstehen, vermieden werden. Unter statischen Reflexen sind hier diejenigen Reflexe bezeichnet, die sich nicht bei einer Bewegung des beweglichen strahlumlenkenden Elements mit diesem mit bewegen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung einfach herzustellen ist und hohe Kippwinkel einer Abdeckung ermöglicht, was ein großes Sichtfeld - Field of View - ermöglicht. Darüber hinaus ist ein Vorteil, dass bei einem Betrieb der mikro- mechanischen Lichtumlenkvorrichtung unter Unterdrück, Strahlprofiländerungen durch Verformung des beweglichen strahlumlenkenden Elements zumindest teilweise kompensiert werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass Mehrfach- reflexionen vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil ist durch die nahezu vollständige Unterdrückung statischer Reflexe eine erhöhte Augensicherheit bei einer Verwendung von LiDAR-Systemen. Darüber hinaus ist deren Betrieb mit höherer Leistung möglich, sodass eine größere Reichweite eines darauf basierenden LiDAR-Systems ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass dynamische Reflexe zumindest teilweise unterdrückt werden, sodass Geisterbilder unterdrückt werden, was in geringeren Fehlerraten und einer erhöhten Sicherheit resultiert. Ebenso ist eine einfache und kostengünstige Herstellung, beispielsweise mittels Aufbau-und-Verbindungstechnik AVT möglich. Darüber hinaus kann Licht auf einfache Weise eingekoppelt werden, sodass eine einfache Justage respektive größere Fertigungstoleranzen möglich sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar:
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die statische strahlumlenkende Einrichtung zwei optisch getrennte Bereiche auf. Mittels zweier optisch getrennter Bereiche ist eine Unterteilung der statischen strahlumlenkenden Einrichtung möglich, sodass Lichtwege zwischen den Bereichen zuverlässig getrennt, beziehungsweise unterdrückt werden und so Reflexionen vermieden werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die statische strahlumlenkende Einrichtung als Abdeckung für das bewegliche strahlumlenkende Element ausge- bildet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung bei gleichzeitig zuverlässigem Schutz des beweglichen strahlumlenkenden Elements. Darüber hinaus kann eine separate Abdeckung für das bewegliche strahlumlenkende Element entfallen, was die Herstellungskosten senkt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die statische strahlumlenkende Einrichtung in Form zumindest eines Prismas ausgebildet. Mittels eines Prismas, welches ein- oder mehrteilig ausgeführt sein kann, lassen sich statische und dynamische Reflexe nahezu vollständig unterdrücken. Aufgrund des Keilwinkels des zumindest einen Prismas können sich durch Mehrfachreflexionen keine parallelen Strahlen mehr bilden. Mit anderen Worten wird ein Hin- und Herreflektieren von Licht zwischen den planparallelen Flächen des zumindest einen Prismas unterdrückt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die statische strahlumlenkende Einrichtung in Form eines Doppelprismas, umfassend zwei einzelne Prismen, ausgebildet, wobei die beiden einzelnen Prismen symmetrisch zueinander angeordnet sind. Mittels eines Doppelprismas können statische Reflexe auf einfache und besonders zuverlässige Weise kontrolliert bzw. unterdrückt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die statische strahlumlenkende Einrichtung auf einer optisch transparenten Abdeckung für das bewegliche strahlumlenkende Element angeordnet. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass eine mechanische Stabilisierung der optisch transparenten Abdeckung ermöglicht wird. Beispielsweise kann einer Wölbung einer optisch transparenten Abdeckung in Form eines Deckglases bei Betrieb des beweglichen strahlumlenkenden Elements bei Unterdrück entgegengewirkt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die statische strahlumlenkende Einrichtung mittels eines Klebers auf der optisch transparenten Abdeckung festgelegt, wobei das statische strahlumlenkende Element, Kleber und optisch transparente Abdeckung für zumindest einen Wellenlängenbereich den im wesentlichen gleichen Brechungsindex aufweisen. Auf diese Weise lassen sich weitere Reflexionen an den Materialübergängen zwischen statischem strahlum- lenkenden Element, Kleber und optisch transparenter Abdeckung vermeiden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die optisch transparente Ab- deckung antireflektierend ausgebildet, insbesondere mit einer Antireflexions- beschichtung versehen. Damit werden Reflexionen weiter reduziert.
Gemäß einerweiteren vorteilhaften Weiterbildung ist ein strahlformendes Element für den Eingangslichtstrahl und/oder Ausgangslichtstrahl angeordnet, insbesondere auf der statischen strahlumlenkenden Einrichtung. Mittels einer derartigen Strahl- formungsoptik, beispielsweise mit sphärischen, asphärischen oder beliebig geform- ten Linsen, kann eine zusätzliche optische Komponente für eine Strahlformung von Eingangs- und/oder Ausgangslichtstrahl vermieden werden, was geringere Herstel- lungskosten ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das bewegliche strahlum- lenkende Element in Form eines Mikrospiegels ausgebildet. Mittels eines Mikrospiegels kann auf einfache und gleichzeitig zuverlässige Weise ein Lichtstrahl umgelenkt werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unter- ansprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu er- läuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich- nungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt in schematischer Form eine mikromechanische Lichtumlenkvor- richtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Figur 2 eine bekannte mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt in schematischer Form eine mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung im Querschnitt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Figur 1 ist eine mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung 10 gezeigt. Diese umfasst einen mikromechanischen Spiegel 5, der mittels eines Deckglases 4 geschützt ist.
Der mikromechanische Spiegel 5, kurz Mikrospiegel, ist um eine Achse senkrecht zur Zeichenebene sowie um eine Achse parallel zur Zeichenebene der Figur 1 , um einen Winkel, wie die gestrichelten Linien andeuten, drehbar und kann so einen einfallenden Lichtstrahl 2 von einer Lichtquelle 1 , beispielsweise einem Laser, einer Leuchtdiode, etc. umlenken. Ausgehend von der Lichtquelle 1 trifft der Eingangslichtstrahl 2 über ein erstes Prisma 3 und ein Deckglas 4 auf den Mikrospiegel 5. Der Eingangslichtstrahl 2 wird vom Mikrospiegel 5 reflektiert, um einen bestimmten Winkel umgelenkt und tritt als Ausgangslichtstrahl 2' über das Deckglas 4 und ein zweites Prisma 6 in einen Objektraum ein. Zwischen den beiden Prismen 3, 6 ist eine Absorptionsschicht 7 angeordnet. Insgesamt ist somit auf der Abdeckung 4 ein Doppelprisma 3, 6 angeordnet. Die Lichtquelle 1 koppelt dabei den Eingangslichtstrahl 2 frontal von vorne auf die mikromechanische Lichtumlenk- vorrichtung 10 ein, was eine größere Justagetoleranz beim Einkoppeln des Eingangslichtstrahls 2 ermöglicht. Die Prismen 3, 6 weisen hierbei einen Keilwinkel 1 1 von ca. 35° auf, was Mehrfachreflexionen durch parallele Strahlen unterdrückt.
Die Prismen 3, 6 sind hierbei im Einzelnen wie folgt aufgebaut: im Querschnitt bilden beide Prismen 3, 6 rechtwinklige Dreiecke mit den Seiten 31 , 32, 33, 61 , 62, 63. Die Seite 32, 62 ist die Hypotenuse des jeweiligen Dreiecks und hierbei jeweils um den Keilwinkel 9 von 35° gegenüber der Ebene des Deckglases 4 geneigt. Die Seite 33, 63, also die jeweilige Gegenkathete 33, 63 zum Keilwinkel 1 1 , ist zu dem jeweils anderen Prisma 3, 6 parallel angeordnet. Zwischen diesen beiden Seiten 33, 63 ist die Absorptionsschicht 7 angeordnet. Die Seiten 31 , 61 , also die Ankatheten, sind parallel zur Ebene des Deckglases 4 auf dem Deckglas 4 angeordnet, insbesondere mittels eines optischen Klebeverfahrens, beispielsweise eines UV-Klebers, eines Epoxidharzes, etc. mit dem Deckglas 4 verkittet. Die Prismen 3, 6 können mittels Spritzgießen von Kunststoff oder Blankpressen von Gläsern hergestellt werden, was geringe Kosten bei gleichzeitig komplexen Bauformen ermöglicht.
Das Deckglas 4 in Figur 1 ist hierbei eben ausgebildet und nicht gegenüber der Nullstellung des Mikrospiegels 5 gekippt. Auf diesem Deckglas 4 sind wie bereits ausgeführt, die beiden Prismen 3, 6 angeordnet, vorzugsweise sind diese auf die Oberfläche des Deckglases 4 geklebt. Das erste Prisma 3, auf welches der Eingangslichtstrahl 2, ausgehend von der Lichtquelle 1 , trifft, besitzt hierbei eine möglichst gut reflektierende Dachfläche 32 und lichtundurchlässige bzw. möglichst absorbierende Seitenflächen 33, 63. Beide Prismen 3, 6 sind voneinander optisch getrennt mittels der Absorptionsschicht 7. Das Deckglas 4 kann dabei mittels Walzen hergestellt werden, was geringere Kosten und eine hohe Stückzahl ermöglicht.
Das Deckglas 4 in der Figur 1 kann auch weggelassen werden. Mit anderen Worten können die beiden Prismen 3, 6 auch ohne Deckglas 4 direkt auf ein Gehäuse des Mikrospiegels 5 aufgebracht, insbesondere geklebt, werden und dessen Funktion mit übernehmen. Darüber hinaus können der Keilwinkel 1 1 der Prismen 3, 6 und/oder das Material der Prismen 3, 6 in Bezug auf den Brechungsindex angepasst werden, um Material und/oder Kosten zu sparen und die Herstellung zu vereinfachen. Allgemein sind beispielsweise auch Keilwinkel 1 1 zwischen 0° und 75°, insbesondere zwischen 10° und 50°, möglich.
Des Weiteren kann, wie in Figur 1 gezeigt, auf der Oberfläche 32 des ersten Prismas 3 ein strahlformendes Element 8, beispielsweise eine sphärische Linse angeordnet sein oder einstückig mit dem ersten Prisma 3 ausgebildet werden. Auf zusätzliche strahlformende Elemente kann dann verzichtet werden. Ebenso können ein oder mehrere strahlformende Elemente 8 auf dem zweiten Prisma 6 angeordnet werden. In Figur 2 ist eine bekannte mikromechanische Umlenkvorrichtung gezeigt. Ein Eingangslichtstrahl 2 wird dabei durch einen Mikrospiegel 5 nach Hindurchtritt durch ein Deckglas 4 umgelenkt. Schaut man sich nun eine gedachte Auffangfläche 9, die im wesentlichen halbkreisförmig um den Spiegel 5 angeordnet ist, an, sind deutlich Reflexe 12 zu erkennen, die insbesondere durch den großen Kippwinkel des Deckglases 4 gegenüber der gezeigten Nullstellung des Mikrospiegels 5, auftreten.
Zusammenfassend weist die vorliegende Erfindung, insbesondere zumindest eine ihrer Ausführungsformen die folgenden Vorteile auf:
• Unterdrückung statischer Reflexe.
• Zumindest teilweise Unterdrückung dynamischer Reflexe.
• Einfache, kostengünstige Herstellung.
• Modularer Aufbau möglich.
• Mechanische Stabilisierung eines Deckglases oder allgemein einer Abde- ckung möglich.
• Einfache Einkopplung von Licht in die mikromechanische Lichtumlenk- vorrichtung.
• Einfacher Herstellungsprozess für Abdeckung und statischem strahlum- lenkendem Element, insbesondere Prisma.
• Größere Toleranzen und damit einfachere Justage.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele be- schrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modi- fizierbar.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10), umfassend
ein bewegliches strahlumlenkendes Element (5), welches ausgebildet ist, einen Eingangslichtstrahl (2) in einen Ausgangslichtstrahl (2‘) umzulenken, und
eine statische strahlumlenkende Einrichtung (3, 6) mit mehreren unterschiedlich orientierten Flächen, welches im Strahlenweg von Licht (2, 2‘) für das bewegliche strahlumlenkende Element (5) so angeordnet wird, sodass ein Eingangslichtstrahl (2) für das bewegliche strahlumlenkende Element (5) und/oder ein Ausgangslichtstrahl (2‘) vom beweglichen strahlumlenkenden Element (5) durch zwei der unterschiedlich orientierten Flächen (31 , 32, 61 , 62) der statischen strahlumlenkenden Einrichtung (3, 6) hindurchtritt.
2. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , wobei die statische strahlumlenkende Einrichtung (3, 6) zwei optisch getrennte Bereiche (3, 6) aufweist.
3. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 -2, wobei die statische strahlumlenkende Einrichtung (3, 6) als Abdeckung für das bewegliche strahlumlenkende Element (5) ausgebildet ist.
4. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 -3, wobei die statische strahlumlenkende Einrichtung (3, 6) in Form zumindest eines Prismas (3, 6) ausgebildet.
5. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10) gemäß Anspruch 4, wobei die statische strahlumlenkende Einrichtung (3, 6) in Form eines Doppelprismas, umfassend zwei einzelne Prismen (3, 6), ausgebildet ist, wobei die beiden einzelnen Prismen (3, 6) spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.
6. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 -5, wobei die statische strahlumlenkende Einrichtung (3, 6) auf einer optisch transparenten Abdeckung (4) für das bewegliche strahlumlenkende Element (5) angeordnet ist.
7. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10) gemäß Anspruch 6, wobei die statische strahlumlenkende Einrichtung (3, 6) mittels eines Klebers auf der optisch transparenten Abdeckung (4) festgelegt ist, wobei das statische strahlumlenkende Element (3, 6), Kleber und optisch transparente Abdeckung (4) für zumindest einen Wellenlängenbereich den im Wesentlichen gleichen Brechungsindex aufweisen.
8. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die optisch transparente Abdeckung (4) antireflektierend ausgebildet ist, insbesondere mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen ist.
9. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei ein strahlformendes Element (8) für den Eingangslichtstrahl (2) und/oder
Ausgangslichtstrahl (2‘) angeordnet ist, insbesondere auf der statischen strahlumlenkenden Einrichtung (3, 6).
10. Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1-9, wobei das bewegliche strahlumlenkende Element (5) in Form eines Mikrospiegels ausgebildet ist.
11. Verfahren zur Umlenkung von Licht, wobei
mittels eines beweglichen strahlumlenkenden Elements (5) ein Eingangslichtstrahl (2) in einen Ausgangslichtstrahl (2‘) umgelenkt wird, und
eine statische strahlumlenkende Einrichtung (3, 6), welche mit mehreren unterschiedlich orientierten Flächen (31 , 32, 61 , 62) versehen wird, so im Strahlenweg von Licht (2, 2‘) für das bewegliche strahlumlenkende Element (5) angeordnet wird, sodass ein Eingangslichtstrahl (2) für die strahlumlenkende Einrichtung (3, 6) und/oder ein Ausgangslichtstrahl (2‘) vom beweglichen strahlumlenkenden Element (5) durch zwei der unterschiedlich orientierten Flächen (31 , 32, 61 , 62) der statischen strahlumlenkenden Einrichtung (3, 6) hindurchtritt.
EP19701059.8A 2018-01-17 2019-01-15 Mikromechanische lichtumlenkvorrichtung Withdrawn EP3740807A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018200672.5A DE102018200672A1 (de) 2018-01-17 2018-01-17 Mikromechanische Lichtumlenkvorrichtung
PCT/EP2019/050878 WO2019141655A1 (de) 2018-01-17 2019-01-15 Mikromechanische lichtumlenkvorrichtung

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EP3740807A1 true EP3740807A1 (de) 2020-11-25

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