EP4695646A1 - Mikroelektromechanischer spiegel, verfahren zum betrieb eines mikroelektromechanischen spiegels, projektionsvorrichtung und verwendung eines mikroelektromechanischen spiegels - Google Patents

Mikroelektromechanischer spiegel, verfahren zum betrieb eines mikroelektromechanischen spiegels, projektionsvorrichtung und verwendung eines mikroelektromechanischen spiegels

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EP4695646A1
EP4695646A1 EP24706698.8A EP24706698A EP4695646A1 EP 4695646 A1 EP4695646 A1 EP 4695646A1 EP 24706698 A EP24706698 A EP 24706698A EP 4695646 A1 EP4695646 A1 EP 4695646A1
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EP
European Patent Office
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mirror
microelectromechanical
microelectromechanical mirror
suspension
torsion
Prior art date
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Pending
Application number
EP24706698.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Wulf
Franz Rinner
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TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
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Filing date
Publication date
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Application filed by TDK Electronics AG filed Critical TDK Electronics AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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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
    • G02B26/0816—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • 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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    • G02B26/0858—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 the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means
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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

Definitions

  • Microelectromechanical mirror P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 1 - Description
  • Microelectromechanical mirror, method for operating a microelectromechanical mirror, projection device and use of a microelectromechanical mirror A microelectromechanical mirror, a method for operating a microelectromechanical mirror and a projection device are specified.
  • Microelectromechanical mirrors are used, for example, in laser projectors for the targeted deflection of a laser beam in order to display static or moving images.
  • laser projectors are used in the automotive sector to project information onto a road surface, in HUD display systems (head up display) for matrix illumination or for LIDAR applications (light detection and ranging). This requires in particular a high depth of field, which laser projectors can provide.
  • laser projectors are used, for example, as hologram projectors, in VR glasses (virtual reality) or AR glasses (augmented reality).
  • the deflected laser beam is coupled into a waveguide lens, for example.
  • the direction and not the position of the laser beam determines the position of the pixel for the viewer, so that no additional optics are required.
  • Laser projectors that are insensitive to P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 2 - vibrations and can be manufactured inexpensively.
  • a laser projector has a microelectromechanical mirror that can be rotated in two directions and deflects a time-modulated laser beam to create an image in the far field.
  • the projected image is always in focus for a viewer and one eye of the viewer does not have to be accommodated.
  • the publication JP 2008-20701 A describes a two-dimensional optical scanner.
  • the publication JP 6506 212 B2 describes an optical deflector.
  • the publication US 10371 940 B2 describes a device for driving a mirror and an associated operating method.
  • the publication DE 10 2021 116 165 B3 describes a Lissajous microscanner.
  • At least one object of certain embodiments is to specify a microelectromechanical mirror that has a particularly compact design.
  • At least one further object of certain embodiments is to specify a method for operating such a microelectromechanical mirror.
  • At least one further object of certain embodiments is to specify a projection device with a microelectromechanical mirror that has a particularly compact design.
  • a microelectromechanical mirror a method for operating a microelectromechanical mirror and a projection device according to the independent patent claims.
  • the characteristics of the mirror and the projection device are specified in the dependent claims and are further apparent from the following description and the drawings.
  • the microelectromechanical mirror has a mirror element.
  • the mirror element in particular has a main extension plane.
  • the mirror element has a circular, oval, square, rectangular or polygonal shape in plan view of the main extension plane.
  • the mirror element comprises, for example, a substrate with a reflective layer applied thereto.
  • the substrate comprises silicon or consists of silicon.
  • the substrate can comprise diamond, cubic boron nitride (BN), silicon nitride (SiN), or boron, or consist of at least one of these materials.
  • the reflective layer comprises a metal or consists of a metal.
  • the reflective layer is designed to reflect and/or deflect electromagnetic radiation in a spectral range between infrared and ultraviolet light.
  • the reflective layer extends in particular in a plane that corresponds to the main extension plane of the mirror element.
  • the microelectromechanical mirror has a torsion suspension that encloses the mirror element and is connected to the mirror element via two first torsion spring elements.
  • the mirror element is in a center of the P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 4 - torsion suspension.
  • the torsion suspension encloses the mirror element in the main extension plane of the mirror element when the mirror element is at rest.
  • the torsion suspension comprises, for example, a substrate that is ring-shaped in the main extension plane and in the center of which the mirror element is arranged.
  • the substrate has silicon or is made of silicon.
  • each of the first torsion spring elements comprises in particular a torsion beam or consists of a torsion beam.
  • the torsion spring elements comprise a substrate that, for example, has silicon or is made of silicon.
  • the torsion spring elements each have, for example, an elongated, beam-like shape with an axis of rotation, which in particular corresponds to a longitudinal direction of the respective torsion spring element.
  • a torsional moment acts on the torsion spring elements in relation to the axis of rotation, whereby the torsion spring elements twist about their respective axis of rotation.
  • a restoring torsional moment builds up in the torsion spring elements.
  • the axes of rotation of the two first torsion spring elements are preferably aligned along a common first axis of rotation.
  • the two first torsion spring elements have a common first axis of rotation about which they twist during operation.
  • the mirror element is at least within a first P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 5 - angular range about the first axis of rotation relative to the torsion suspension.
  • the mirror element, the torsion suspension and the first torsion spring elements have the same substrate.
  • the aforementioned elements are formed in one piece and/or monolithically integrated.
  • the microelectromechanical mirror has a piezoelectric drive ring that surrounds the torsion suspension and is connected to the torsion suspension via two second torsion spring elements.
  • the torsion suspension is arranged in the center of the drive ring.
  • the drive ring is designed in particular to deflect the mirror element from its rest position during operation of the microelectromechanical mirror.
  • the torsion suspension and/or the mirror element is preferably rotated relative to the drive ring.
  • the drive ring comprises, for example, a substrate that has silicon or consists of silicon, on which a piezoelectric layer is applied at least in places.
  • the piezoelectric layer is arranged in particular parallel to the main extension plane of the mirror element.
  • the piezoelectric layer is arranged, for example, between a first electrode and a second electrode.
  • the piezoelectric layer can comprise one or more piezoelectric materials.
  • the piezoelectric layer comprises a piezoelectric material, such as lead zirconate titanate (PZT), aluminum nitride (AlN), or bismuth ferrate barium titanate (BFO-BT), or consists of such a material.
  • PZT lead zirconate titanate
  • AlN aluminum nitride
  • BFO-BT bismuth ferrate barium titanate
  • the piezoelectric layer generates in particular the mechanical stresses in the drive ring.
  • Each of the second torsion spring elements comprises in particular a torsion beam or consists of a torsion beam.
  • the torsion spring elements comprise a substrate which, for example, comprises silicon or consists of silicon.
  • the torsion spring elements each have, for example, an elongated, beam-like shape with an axis of rotation which corresponds in particular to a longitudinal direction of the respective torsion spring element.
  • a torsional moment acts on the torsion spring elements in relation to the axis of rotation, causing the torsion spring elements to twist about their respective axis of rotation.
  • a restoring torsional moment builds up in the torsion spring elements.
  • the axes of rotation of the two second torsion spring elements are preferably aligned along a common second axis of rotation. In other words, the two second torsion spring elements have a common second axis of rotation about which they twist during operation.
  • the torsion suspension and thus the mirror element can be rotated at least within a second angular range about the second axis of rotation relative to the drive ring.
  • the first axis of rotation is, for example, transverse or orthogonal to the first axis of rotation.
  • the torsion suspension has an elongated shape with a long axis and a short axis perpendicular thereto.
  • the long axis and the short axis are, for example, axes of symmetry of the torsion suspension.
  • the torsion suspension has a larger spatial extent in the direction of the long axis than in the direction of the short axis.
  • a diameter of the torsion suspension in the direction of the long axis is larger than a diameter of the torsion suspension in the direction of the short axis.
  • the diameter of the torsion suspension in the direction of the long axis is at least 5% larger, preferably at least 20% larger, and particularly preferably at least 40% larger, than the diameter in the direction of the short axis.
  • the long axis and the short axis lie, for example, in the main extension plane of the mirror element.
  • the first axis of rotation corresponds, for example, to the long axis
  • the second axis of rotation corresponds, for example, to the short axis.
  • the mirror element is therefore at least partially rotatable relative to the drive ring, in particular with respect to the short axis and with respect to the long axis.
  • at least one vibration mode of the mirror element and/or the torsion suspension has, in particular, a lower P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 8 - Anharmonicity as a corresponding vibration mode of a torsion suspension that does not have an elongated shape.
  • the microelectromechanical mirror comprises: - the mirror element, - the torsion suspension, which encloses the mirror element and is connected to the mirror element via the two first torsion spring elements.
  • the microelectromechanical mirror comprises: - the mirror element, - the torsion suspension, which surrounds the mirror element and is connected to the mirror element via the two first torsion spring elements, - the piezoelectric drive ring, which surrounds the torsion suspension and is connected to the torsion suspension via the two second torsion spring elements, wherein - the torsion suspension has an elongated shape with a long axis and a short axis perpendicular thereto.
  • the microelectromechanical mirror described here is based in particular on the idea of two different vibration modes in which the mirror element rotates by P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 9 - one of the two axes of rotation rotates, via only a single drive ring. This makes the microelectromechanical mirror particularly compact. Furthermore, an oscillation mode in which the mirror element rotates about the long axis advantageously has a particularly low anharmonicity due to the elongated shape of the torsion suspension. According to at least one further embodiment of the microelectromechanical mirror, the first torsion spring elements are arranged along the long axis.
  • the first axis of rotation or a torsion axis of the first torsion spring elements is aligned along the long axis of the torsion suspension.
  • the second torsion spring elements are arranged along the short axis.
  • the second axis of rotation or a torsion axis of the second torsion spring elements is aligned along the short axis of the torsion suspension.
  • the two first torsion spring elements are arranged on opposite sides of the mirror element. This improves, for example, the mechanical stability of the suspension of the mirror element.
  • the two second torsion spring elements are arranged on opposite sides of the torsion suspension. This improves, for example, P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 10 - a mechanical stability of the suspension of the torsion suspension is improved.
  • the torsion suspension has an elliptical ring shape or the shape of an indented oval ring. For example, an outer circumference of the torsion suspension has the shape of an ellipse or an indented oval.
  • a major semi-axis of the ellipse corresponds to the long axis of the torsion suspension
  • a minor semi-axis of the ellipse corresponds to the short axis of the torsion suspension.
  • the long axis and the short axis of the torsion suspension correspond to two axes of symmetry of the indented oval.
  • a distance between the circumference of the torsion suspension and the long axis has a local minimum on the short axis.
  • the distance from the long axis corresponds in particular to a distance in a direction perpendicular to the long axis.
  • the circumference of the torsion suspension has a constriction on the short axis.
  • the circumference of the torsion suspension has the shape of a Cassini curve.
  • the torsion suspension has no piezoelectric drive elements and/or the torsion suspension consists of the substrate.
  • the torsion suspension is a passive element.
  • the torsion suspension is not intended to convert electrical P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 11 - energy into kinetic energy.
  • the drive ring is an active element and is designed to convert electrical energy into kinetic energy.
  • the torsion suspension consists of the substrate.
  • only one sensor element or several sensor elements can be applied to the substrate of the torsion suspension, wherein the sensor element or the sensor elements can be piezoelectric elements, and wherein no drive element is arranged on the torsion suspension.
  • the sensor element is designed, for example, to detect a state of movement of the mirror element.
  • the sensor element is not designed to deflect the mirror element from its rest position.
  • the mirror element and the first torsion spring elements are connected to one another via a connecting element.
  • the connecting element is designed in particular to mechanically connect the mirror element to the first torsion spring elements.
  • the connecting element is designed in such a way that the main extension plane of the mirror element bends or deforms as little as possible when the mirror element oscillates about the two axes of rotation. This can, for example, reduce imaging errors during operation of the microelectromechanical mirror.
  • the connecting element reduces the transmission of a twist of the first torsion spring elements to the mirror element.
  • the connecting element comprises in particular a substrate which, for example, comprises silicon or consists of silicon.
  • the connecting element is circular and connected to the mirror element via two suspension points.
  • the mirror element is arranged in the center of the connecting element.
  • the connecting element extends, for example, in the main extension plane of the mirror element.
  • the two suspension points are arranged on opposite sides of the mirror element along the short axis. In particular, the suspension points are rotated by 90° relative to the first axis of rotation of the first torsion spring elements.
  • the connecting element has two separate circular arc-shaped segments, each of which is connected to one of the two first torsion spring elements.
  • each of the circular arc-shaped segments is connected to the mirror element via two suspension points.
  • the suspension points are arranged, for example, at the respective ends of the circular arc-shaped segments.
  • the first torsion spring elements are connected, for example, between the two suspension points to the respective circular arc-shaped segment.
  • the drive ring is circular in shape.
  • the drive ring is arranged in the main extension plane of the mirror element in the rest position.
  • the torsion suspension and the mirror element are arranged in the center of the drive ring.
  • the drive ring is connected to a frame via two third torsion spring elements.
  • the frame completely encloses the drive ring in the main extension plane of the mirror element.
  • the frame in particular comprises a substrate which, for example, has silicon or consists of silicon.
  • the third torsion spring elements have, for example, a similar or identical structure to the second torsion spring elements, or are designed to be the same or similar to the second torsion spring elements.
  • electrical contact points for external electrical contacting of the microelectromechanical mirror are arranged on the frame.
  • the electrical contact points are electrically connected to the piezoelectric drive ring via conductor tracks, for example.
  • the conductor tracks are arranged in particular on the third torsion spring elements.
  • the piezoelectric drive ring can be electrically connected to the electrical contact points via bonding wires.
  • the two third torsion spring elements are arranged on opposite sides of the drive ring along the short axis.
  • both the second torsion spring elements and the third torsion spring elements are aligned along the short axis.
  • the mirror element, the torsion suspension, the drive ring, the frame and the torsion spring elements are designed as a one-piece component.
  • the mirror element, the torsion suspension, the drive ring, the frame and the torsion spring elements are monolithically integrated and/or formed from a common substrate.
  • the substrate is monocrystalline.
  • the connecting element between the first torsion spring elements and the mirror element can also be designed in one piece with the above-mentioned elements.
  • the common substrate is structured in such a way that the above-mentioned elements are formed in the common substrate.
  • all elements of the one-piece component have a common substrate that has a constant thickness.
  • the thickness describes a spatial extension of the substrate in a direction perpendicular to the main extension plane. This particularly simplifies a production process for the microelectromechanical mirror.
  • P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 15 - a thickness of the substrate is between 20 ⁇ m and 500 ⁇ m.
  • the substrate can also have regions with different thicknesses.
  • the substrate in the region of the frame can have a greater thickness in order to improve a mechanical stability of the microelectromechanical mirror, while the substrate in the region of the drive ring has, for example, a smaller thickness and thus a higher flexibility and/or a lower inertia.
  • the substrate in the region of the mirror element can have a greater thickness compared to the drive ring in order, for example, to reduce deformations of the mirror element during operation.
  • a piezoelectric layer is applied to the drive ring.
  • the piezoelectric layer is applied at least in places to a main surface of the drive ring, which is arranged parallel to the main extension plane of the mirror element.
  • the piezoelectric layer comprises, for example, PZT, AlN or BFO-BT, or consists of one of these materials.
  • the piezoelectric layer has a thickness of between 0.5 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • the piezoelectric layer is arranged between a first electrode and a second electrode.
  • the first and second electrodes are designed in particular to apply an electrical voltage to the piezoelectric layer.
  • the mechanical stresses induce, for example, P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 16 - Torsional moments and/or bending moments that are transmitted to the torsion suspension and/or to the mirror element via the second torsion spring elements.
  • the second electrode has a plurality of control areas that are separated from one another. For example, the second electrode is segmented.
  • control areas can be electrically controlled independently of one another.
  • different torsional and/or bending moments can be generated in the drive ring, for example, in order to excite different vibration modes of the torsion suspension and/or the mirror element.
  • at least one sensor element for determining a deflection and/or a frequency of an vibration of the mirror element is arranged on the drive ring and/or on the frame.
  • at least one sensor element for determining a deflection and/or a frequency of an oscillation of the mirror element is arranged on the torsion suspension.
  • the at least one sensor element can be used to determine an orientation of the mirror element relative to the torsion suspension, the drive ring and/or the frame during operation.
  • the sensor element generates, for example, a time-dependent electrical signal which, for example, P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 17 - is proportional to a current deflection angle of the mirror element.
  • the electrical signal of the sensor element can be used to regulate and/or finely adjust oscillation frequencies of the mirror element about the two axes of rotation.
  • a control signal of the drive ring can be adjusted depending on the determined measured values of the sensor element.
  • the at least one sensor element comprises a piezoelectric layer.
  • the piezoelectric layer is arranged between two electrodes.
  • the piezoelectric layer is applied, for example, to a surface of the torsion suspension that is arranged parallel to the main extension plane of the mirror element.
  • a deflection of the mirror element generates, for example, a mechanical tension in the torsion suspension.
  • the piezoelectric layer is deformed in particular and generates an electrical voltage. This electrical voltage can be read out, for example, as an electrical signal from the sensor element.
  • the torsion suspension is designed to linearize an oscillation mode around the long axis.
  • the oscillation mode around the long axis has a lower anharmonicity due to the shape of the torsion suspension.
  • the elongated shape of the P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 18 - Torsion suspension to linearize the oscillation mode about the long axis.
  • the oscillation mode about the long axis is a combination of a torsional movement of the mirror element, whereby the first torsion spring elements twist, and a bending movement of the torsion suspension.
  • the microelectromechanical mirror described here is based in particular on the following ideas. Torsional oscillations of the mirror element about the first and second axes of rotation are, for example, resonantly excited.
  • Lissajous scanning in which a laser beam deflected by the mirror element describes a Lissajous figure on a projection surface when the microelectromechanical mirror is in operation.
  • temporal modulation of the laser beam for example, a static or moving image can be generated on the projection surface.
  • the following requirements are placed on the microelectromechanical mirror: - a diameter of the mirror element determines an aperture and thus a diffraction-limited resolution of individual pixels; - a maximum deflection angle of the mirror element about the first and second axes of rotation, together with the diameter of the mirror element, determines an image resolution, i.e.
  • the microelectromechanical mirror should achieve an image resolution of at least 1024 ⁇ 768 pixels, preferably of at least 720p; P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 19 - - Resonance frequencies of vibration modes in which the mirror element oscillates about the first axis of rotation or about the second axis of rotation determine in particular a refresh rate and also influence the image resolution; - the vibration modes should bend the mirror element as little as possible during operation so that the reflective layer remains as flat as possible in order to avoid imaging errors, pixel smearing and/or speckle patterns; - the mirror element should oscillate harmoniously about the first and second axes of rotation in order to ensure a stable frequency ratio between the frequencies of the vibrations about the two axes of rotation; - the resonances of the vibration modes should not have too small a bandwidth in order to enable fine adjustment of the frequencies of the vibrations about the first and second axes of rotation during operation; - the microelectromechanical mirror should achieve an image resolution of at least 1024
  • the microelectromechanical mirror described here meets at least one, preferably several and particularly preferably all of the above requirements, for example due to at least one, preferably several and particularly preferably all of the following features: P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 20 - - the oscillation about the short axis is in particular a pure torsional oscillation mode, while the oscillation about the long axis is, for example, a modified "rocking" mode due to the elongated shape of the torsional suspension, which is a combination of a torsional movement of the mirror element and a bending movement of the torsional suspension.
  • all elements of the microelectromechanical mirror have, for example, a common substrate with a constant thickness.
  • all elements of the microelectromechanical mirror have a substrate with the same thickness. This simplifies a manufacturing process for the microelectromechanical mirror.
  • the substrate can also have several regions with different thicknesses; - the resonance frequencies of the two oscillation modes are significantly different and in particular outside an audible frequency range.
  • the suspension of the mirror can be optimized for one direction, which can also reduce the thickness of the substrate, for example; - a desired mirror diameter, the shape of the torsion suspension, the desired resonance frequencies and the required flatness of the mirror element determine the thickness of the substrate in combination with the material of the substrate; - a shape and size of the torsion suspension as well as a dimensioning of the first torsion spring elements results from a desired angular range for the rotation about the first axis of rotation, a permitted mechanical stress, a desired resonance frequency, and a desired P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 21 - Linearity or harmonicity of the oscillation mode about the first axis of rotation; - the second torsion spring elements are arranged for the rotation about the second axis of rotation within the drive ring and rotated by 90° to the long axis of the torsion suspension.
  • the microelectromechanical mirror is used for projecting information onto a surface, for head-up displays, for matrix illumination, for LIDAR applications, for hologram projectors, for VR glasses, or for AR glasses.
  • a method for operating a microelectromechanical mirror is specified.
  • the method is particularly applicable to operating the microelectromechanical mirror described here. All features of the microelectromechanical mirror are also disclosed for the method for operating a microelectromechanical mirror, and vice versa.
  • P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 22 - According to at least one embodiment of the method for operating a microelectromechanical mirror, the mirror element is placed in a first oscillation mode by means of a first electrical alternating current signal with a first frequency, which acts on first control regions of the drive ring.
  • the torsion suspension is placed in a second oscillation mode by means of a second electrical alternating current signal with a second frequency, which acts on second control regions of the drive ring.
  • the torsion suspension oscillates together with the mirror element.
  • the first and second control regions correspond in particular to control regions of the second electrode, which is designed to electrically contact the piezoelectric layer of the drive ring.
  • the first oscillation mode comprises a rotation of the mirror element about the long axis.
  • the second oscillation mode comprises a rotation of the mirror element about the short axis.
  • the torsion suspension rotates in the second vibration mode together with the mirror element about the short axis.
  • the first vibration mode and/or the second vibration mode are resonantly excited.
  • the P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 23 - first oscillation mode and the second oscillation mode are excited simultaneously and superimpose during operation of the microelectromechanical mirror.
  • the first frequency corresponds, for example, to a resonance frequency of the first oscillation mode, or deviates from the resonance frequency of the first oscillation mode by at most a bandwidth of a resonance of the first oscillation mode.
  • the second frequency corresponds, for example, to a resonance frequency of the second oscillation mode, or deviates from the resonance frequency of the second oscillation mode by at most a bandwidth of a resonance of the second oscillation mode.
  • a movement of the drive ring in the first oscillation mode and/or in the second oscillation mode has an amplitude that is at most one fifth, preferably at most one tenth of an amplitude of a movement of the mirror element.
  • the drive ring hardly moves in the first oscillation mode and in the second oscillation mode.
  • the movement of the drive ring is negligibly small compared to the mirror element.
  • a resonance frequency of the first vibration mode is at least a factor of 1.3 greater than a resonance frequency of the second vibration mode. Due to the significant difference between the two resonance frequencies, the suspension of the mirror element can be optimized independently of one another, for example for movement around the two axes of rotation. According to at least one further embodiment of the method, the resonance frequency of the second vibration mode is at least 16 kHz, preferably at least 20 kHz. In particular, the resonance frequencies of the first and second vibration modes are not in the audible range, as a result of which the microelectromechanical mirror does not generate any disturbing background noise during operation, for example.
  • the first oscillation mode and/or the second oscillation mode are operated in a harmonic range.
  • the first oscillation mode and the second oscillation mode have a low anharmonicity.
  • a frequency ratio between the first oscillation mode and the second oscillation mode changes during the P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 25 - operation or only slightly.
  • the frequency ratio remains advantageously stable during operation.
  • the frequency ratio between the first oscillation mode and the second oscillation mode changes during operation by at most 5%, preferably by at most 1%, particularly preferably by at most 0.1%.
  • the second oscillation mode is a torsional oscillation of the torsional suspension with the mirror element about the short axis
  • the first oscillation mode is a combination of a torsional oscillation of the mirror element about the long axis and a bending movement of the torsional suspension.
  • the first oscillation mode is a so-called "rocking" mode, in which, for example, one of the two second torsion spring elements is periodically moved in a direction perpendicular to the main extension plane of the mirror element, while the other of the two second torsion spring elements is moved, for example, in antiphase thereto. This in particular stimulates an oscillation of the mirror element about the long axis.
  • a projection device is specified.
  • the projection device in particular comprises the microelectromechanical mirror described here. All features of the microelectromechanical mirror are also disclosed for the projection device, and vice versa.
  • the projection device comprises a laser light source and a microelectromechanical mirror described here.
  • the microelectromechanical mirror directs, for example, light emitted by the laser light source P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 26 - Laser light. Due to the previously described vibration modes of the mirror element, an image area that can be perceived by a viewer can be scanned by the deflected laser light.
  • the microelectromechanical mirror is set up for a Lissajous scan of the image area.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a microelectromechanical mirror according to a first exemplary embodiment.
  • Figure 2 shows a schematic plan view of a microelectromechanical mirror according to a second exemplary embodiment.
  • Figures 3A to 3J show schematic representations of vibration modes of a microelectromechanical mirror according to the first exemplary embodiment.
  • Figures 4A and 4B show schematic representations of a second oscillation mode of a microelectromechanical mirror according to the first embodiment.
  • Figures 5A and 5B show schematic representations of a first oscillation mode of a microelectromechanical mirror according to the first embodiment.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a deflection of a mirror element and a mechanical stress of a microelectromechanical mirror according to the first embodiment.
  • Figure 7 shows a schematic representation of a deflection of a mirror element of a microelectromechanical mirror according to the first embodiment.
  • Figures 8A to 8J show schematic representations of oscillation modes of a microelectromechanical mirror according to the second embodiment.
  • Figures 9A and 9B show schematic representations of a second oscillation mode of a microelectromechanical mirror according to the second embodiment.
  • Figures 10A and 10B show schematic representations of a first oscillation mode of a microelectromechanical mirror according to the second embodiment.
  • Figure 11 shows a schematic representation of a deflection of a mirror element and a mechanical stress of a microelectromechanical mirror according to the second embodiment.
  • Figure 12 shows a schematic representation of a deflection of a mirror element of a microelectromechanical mirror according to the second embodiment.
  • Figure 13 shows a schematic sectional representation of a microelectromechanical mirror according to the second embodiment.
  • Figure 14 shows a schematic representation of a projection device according to an embodiment. Identical, similar or equivalent elements are provided with the same reference numerals in the figures.
  • the microelectromechanical mirror 1 according to the first embodiment in Figure 1 has a mirror element 2, a connecting element 6, a torsion suspension 3, a drive ring 5, a frame 7, and two first, second and third torsion spring elements 41, 42, 43, which are formed in one piece from a common silicon substrate 8.
  • Figure 1 shows a plan view of the main extension plane 21 of the mirror element 2.
  • the mirror element 2 is circular or elliptical and has, for example, a diameter of between 1 mm and 2 mm.
  • a reflective layer 22 (not shown) is applied to the main surface 21 of the mirror element 2, which has a metal, a dielectric mirror or a nano-structured surface and is designed to reflect electromagnetic radiation in a spectral range between infrared and ultraviolet light.
  • a connecting element 6 mechanically connects the mirror element 2 to two first torsion spring elements 41, which are arranged on opposite sides of the mirror element 2. P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 29 -
  • the connecting element 6 comprises two circular arc-shaped segments 62, each of which is mechanically connected to the mirror element 2 via two suspension points 61 at their ends.
  • the two first torsion spring elements 41 are each mechanically connected to one of the segments 61 in the middle between the two suspension points 61.
  • the two first torsion spring elements 41 mechanically connect the connecting element 6 to the torsion suspension 3.
  • the torsion suspension 3 completely encloses the mirror element 2 and the connecting element 6 in the main extension plane 21, so that the mirror element 2 is arranged in the center of the torsion suspension 3.
  • the torsion suspension 3 has an elongated shape with a long axis 31 and a short axis 32, which are respectively axes of symmetry of the torsion suspension 3.
  • the diameter of the torsion suspension 3 along the long axis 31 is approximately 50% larger than the diameter of the torsion suspension 3 along the short axis 32.
  • a circumference of the torsion suspension 3 has the shape of an indented or constricted oval.
  • the two first torsion spring elements 41 are arranged along the long axis 31.
  • the two second torsion spring elements 42 mechanically connect the torsion suspension 3 to the drive ring 5.
  • the two second torsion spring elements 42 are arranged on opposite sides of the torsion suspension 3 along the short axis 32.
  • the drive ring 5 is circular or elliptical and is mechanically connected to the frame 7 via two third torsion spring elements 43.
  • the torsion suspension 3 is in the center P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 30 - of the drive ring 5.
  • the frame 7 completely encloses the drive ring 5 in the main extension plane 21.
  • a piezoelectric layer 50 made of PZT (not shown) is applied to a main surface of the drive ring 5, which is arranged parallel to the main extension plane 21, and is arranged between a first electrode 51 (not shown) and a second electrode 52.
  • the second electrode 52 has first control regions 521a, 521b and second control regions 522a, 522b that are separate from one another.
  • a second oscillation mode 12 of the microelectromechanical mirror 1 can be excited.
  • the first oscillation mode 11 particularly comprises a rotational oscillation of the mirror element 2 about the long axis 31, while the second oscillation mode 12 particularly comprises a rotational oscillation of the mirror element 2 about the short axis 32.
  • the electrical voltage is applied in the first control regions 521a and 521b, particularly with opposite phases.
  • the electrical voltage in the second control areas 522a and 522b is applied in particular with opposite phase.
  • Sensor elements 9 for determining a deflection and/or a frequency of the oscillation of the mirror element 2 during P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 31 - the operation of the microelectromechanical mirror 1.
  • the sensor elements 9 comprise a piezoelectric layer 90 (not shown) which is arranged between a first electrode 91 (not shown) and a second electrode 92.
  • the sensor elements 9 detect in particular mechanical stresses of the microelectromechanical mirror 2 which occur during an oscillation of the mirror element 2 during operation of the microelectromechanical mirror 1.
  • the microelectromechanical mirror 1 of the first embodiment has in particular the following features: - thickness of the piezoelectric layer 50, 90: 1.7 ⁇ m; - thickness of the Si substrate 8: 150 ⁇ m, wherein the short axis 32 is aligned along a crystal direction ⁇ 100> and the long axis 31 is aligned along a crystal direction ⁇ 010>; - Dimensions of the microelectromechanical mirror 1 in the main extension plane 21: 7.65 mm ⁇ 9.35 mm; - Resonance frequency of the first oscillation mode 11: 30.8 kHz; - Resonance frequency of the second oscillation mode 12: 20.9 kHz; - Maximum deflection angle of the mirror element 2 in the first oscillation mode 11: 16.5°; - Maximum deflection angle of the mirror element 2 in the second oscillation mode 12: 11°; - Q factor of the oscillation modes: 10 3 ; - Anharmonicity of the first oscillation mode 11: Frequency shift of 6 Hz at
  • the microelectromechanical mirror 1 in contrast to the first embodiment, comprises a torsion suspension 3 with an elliptical ring shape. Furthermore, further sensor elements 9 are arranged on a main surface of the torsion suspension 3, which is arranged parallel to the main extension plane 21.
  • the sensor elements 9 comprise a piezoelectric layer 90 (not shown) which is arranged between a first electrode 91 (not shown) and a second electrode 92.
  • the second electrode 92 is segmented so that the sensor element 9 on the torsion suspension 3 has several readout areas.
  • the additional sensor elements 9 on the torsion suspension 3 can, for example, improve the measurement accuracy of the sensor elements.
  • the connecting element 6 in the second embodiment is circular and has two suspension points 61 for the mirror element 2 along the short axis 32.
  • the microelectromechanical mirror 1 of the second embodiment has the following features in particular: - Thickness of the piezoelectric layer 50, 90: 1.7 ⁇ m; - Thickness of the Si substrate 8: 50 ⁇ m, the short axis 32 being aligned along a crystal direction ⁇ 100> and the P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 33 - long axis 31 is aligned along a crystal direction ⁇ 010>; - dimensions of the microelectromechanical mirror 1 in the main extension plane 21: 7.65 mm ⁇ 9.35 mm; - resonance frequency of the first oscillation mode 11: 20.3 kHz; - resonance frequency of the second oscillation mode 12: 9.2 kHz; - maximum deflection angle of the mirror element 2 in the first oscillation mode 11: 16.5°; - maximum deflection angle of the mirror element 2 in the second
  • Figures 3A to 3J show numerical simulations of various vibration modes of a microelectromechanical mirror 1 according to the first embodiment.
  • a deflection of different elements of the microelectromechanical mirror 1 at a certain point in time is shown exaggeratedly large for better representation.
  • the resonance frequencies fR of the vibration modes shown are listed in the following table: Fig. 3A 3B 3C 3D 3E fR [kHz] 8.66 10.74 17.22 20.86 27.47 P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 34 - Fig.
  • the vibration mode in Figure 3D corresponds to the second vibration mode 12 of the first embodiment, in which the mirror element 2, together with the torsion suspension 3, executes a torsional vibration about the short axis 32.
  • the vibration mode in Figure 3F corresponds to the first vibration mode 11 of the first embodiment, in which the mirror element 2 executes a torsional vibration about the long axis 31, while the torsion suspension 3 executes a bending movement in particular.
  • the resonance frequencies of the various vibration modes have a large frequency spacing, in particular, so that the first and second vibration modes 11 and 12 can be specifically excited without exciting further parasitic vibration modes.
  • Figure 4A shows a schematic representation of a tensile stress in a material of a microelectromechanical mirror 1 according to the first embodiment.
  • the tensile stress within the microelectromechanical mirror 1 is shown at a maximum deflection angle of the mirror element 2 of 11° about the short axis 32 in the second vibration mode 12.
  • a maximum tensile stress is approximately 1.7 GPa.
  • Figure 4B shows a schematic representation of a deformation of the main extension plane 21 of the mirror element 2 of a microelectromechanical mirror 1 according to the first P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 35 - embodiment.
  • FIG. 5A shows a schematic representation of a tensile stress in a material of a microelectromechanical mirror 1 according to the first embodiment.
  • the tensile stress is shown at a maximum deflection angle of the mirror element 2 of 16.5° around the long axis 31 in the first oscillation mode 11.
  • a maximum tensile stress is approximately 2.4 GPa.
  • Figure 5B shows a schematic representation of a deformation of the main extension plane 21 of the mirror element 2 of a microelectromechanical mirror 1 according to the first embodiment.
  • the deformation is shown in a direction perpendicular to the main extension plane 21 at a maximum deflection angle of the mirror element 2 of 16.5° about the long axis 31 in the first oscillation mode 11.
  • a maximum deformation is approximately ⁇ 310 nm at the edge of the mirror element 2.
  • Figure 6 shows deflection angles ⁇ 1, ⁇ 2 of a mirror element 2 about the long axis 31 and about the short axis 32, respectively, as well as a maximum tensile stress Z in the material of a microelectromechanical mirror 1 according to the first embodiment during an oscillation of the mirror element 2 corresponding to the first and second oscillation modes 11, 12 as a function of time t.
  • Figure 7 shows deflection angles ⁇ 1, ⁇ 2 of a mirror element 2 about the long axis 31 and about the short axis 32 of a microelectromechanical mirror 1 according to the first embodiment, in which the first oscillation mode 11 and the second oscillation mode 12 are driven simultaneously.
  • FIG. 8A to 8J show numerical simulations of various oscillation modes of a microelectromechanical mirror 1 according to the second embodiment.
  • the resonance frequencies fR of the vibration modes shown are listed in the following table: Fig. 8A 8B 8C 8D 8E fR [kHz] 3.08 3.85 7.67 9.20 12.99 Fig.
  • the vibration mode in Figure 8D corresponds to the second vibration mode 12 of the second embodiment, in which the mirror element 2, together with the torsion suspension 3, executes a torsional vibration about the short axis 32.
  • the vibration mode in Figure 8H corresponds to the first vibration mode 11 of the second embodiment, in which the mirror element 2 executes a torsional vibration about the long axis 31, while the torsion suspension 3 executes a bending movement in particular.
  • Figure 9A shows a schematic representation of a tensile stress in a material of a microelectromechanical mirror 1 according to the second embodiment.
  • FIG. 9B shows a schematic representation of a deformation of the main extension plane 21 of the mirror element 2 of a microelectromechanical mirror 1 according to the second embodiment.
  • the deformation in a direction perpendicular to the main extension plane 21 is shown at a maximum deflection angle of the mirror element 2 of 11° about the short axis 32 in the second vibration mode 12.
  • a maximum deformation is approximately ⁇ 230 nm at the edge of the mirror element 2.
  • Figure 10A shows a schematic representation of a tensile stress in a material of a microelectromechanical mirror 1 according to the second embodiment.
  • the tensile stress is shown at a maximum deflection angle of the mirror element 2 of 16.5° around the long axis 31 in the first vibration mode 11.
  • a maximum tensile stress is approximately 1.5 GPa.
  • Figure 10B shows a schematic representation of a deformation of the main extension plane 21 of the mirror element 2 of a microelectromechanical mirror 1 according to the second embodiment.
  • the deformation is in a direction perpendicular to the main extension plane 21 at a maximum deflection angle of the mirror element 2 of 16.5° around the long axis 31 in the first vibration mode 11.
  • FIG. 11 shows deflection angles ⁇ 1, ⁇ 2 of a mirror element 2 about the long axis 31 and about the short axis 32, respectively, as well as a maximum tensile stress Z in the material of a microelectromechanical mirror 1 according to the second embodiment during an oscillation of the mirror element 2 corresponding to the first and second oscillation modes 11, 12 as a function of time t.
  • Figure 12 shows deflection angles ⁇ 1, ⁇ 2 of a mirror element 2 about the long axis 31 and about the short axis 32 of a microelectromechanical mirror 1 according to the second embodiment, in which the first oscillation mode 11 and the second oscillation mode 12 are driven simultaneously.
  • the deflection of the mirror as a function of time describes a Lissajous figure.
  • Figure 13 shows a schematic cross-sectional view of a microelectromechanical mirror 1 according to the second embodiment. In particular, a cross-section parallel and offset to the short axis 32 is shown.
  • the mirror element 2, the connecting element 6, the torsion suspension 3, the drive ring 5 and the frame 7 have a common substrate 8 and are formed in one piece.
  • the substrate 8 has a constant thickness.
  • a metallic reflective layer 22 is arranged on the main surface 21 of the mirror element 2.
  • the piezoelectric layer 50 is arranged on the drive ring 5 between a first electrode 51 and a second electrode 52.
  • a P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 39 - Sensor element 9 is arranged, which comprises a piezoelectric layer 90 between a first electrode 91 and a second electrode 92.
  • Figure 14 shows a schematic representation of a projection device 1000 according to an embodiment, which has a microelectromechanical mirror 1 according to the previous description.
  • the projection device has a laser light source 200, which emits laser light 201 during operation.
  • the laser light source 200 can be a so-called RGB light source that can emit red, green and blue laser light.
  • the laser light source 200 can, for example, have three correspondingly modulatable laser diodes or laser diode groups.
  • the laser light beams can be superimposed, for example, in a beam combiner 202, so that a beam of combined laser light 201' can be irradiated onto the piezoelectric mirror component 100 and reflected by it into the desired image area.
  • the laser light source 200 can be controlled, for example, via laser control electronics 206, for example in order to modulate the amplitude of the laser light 201, 201' over time.
  • the microelectromechanical mirror 1 can be controlled via mirror control electronics 203, for example in order to generate the desired Lissajous figure, with which the desired image area can be scanned.
  • sensor electronics 204 can be provided in order to measure the position and/or the frequencies of the mirror element 2 of the microelectromechanical mirror 1, preferably in real time. P2023,0513 WO N February 20, 2024 - 40 - detect.
  • image processing electronics 205 can be present, which, for example, controls the entire image display. This can correspond in particular to the conversion of image or film information into control signals for the laser light source 200 and the microelectromechanical mirror 1, including the temporal synchronization between the position of the mirror element 2 and the amplitudes of the laser light 201, 201'.
  • the invention is not limited to the embodiments by the description based on these. Rather, the invention encompasses any new feature and any combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or embodiments.

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Abstract

Mikroelektromechanischer Spiegel, Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels, Projektionsvorrichtung und Verwendung eines mikroelektromechanischen Spiegels Es wird ein mikroelektromechanischer Spiegel (1) angegeben, aufweisend: - ein Spiegelelement (2), - eine Torsionsaufhängung (3), die das Spiegelelement (2) umschließt und über zwei erste Torsionsfederelemente (41) mit dem Spiegelelement (2) verbunden ist. Des Weiteren werden ein Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels, eine Projektionsvorrichtung und eine Verwendung eines mikroelektromechanischen Spiegels angegeben.

Description

P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 1 - Beschreibung Mikroelektromechanischer Spiegel, Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels, Projektionsvorrichtung und Verwendung eines mikroelektromechanischen Spiegels Es werden ein mikroelektromechanischer Spiegel, ein Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels und eine Projektionsvorrichtung angegeben. Mikroelektromechanische Spiegel werden zum Beispiel in Laserprojektoren zur gezielten Ablenkung eines Laserstrahls verwendet, um statische oder bewegte Bilder darzustellen. Beispielsweise werden Laserprojektoren im Automotivbereich zur Projektion von Informationen auf eine Straßenoberfläche, in HUD Anzeigesystemen (Englisch: „head up display“, Kopf- oben Anzeige) für Matrixausleuchtungen oder für LIDAR Anwendungen (Englisch: „light detection and ranging“, Lichtdetektion und Abstandsmessung) eingesetzt. Dafür wird insbesondere eine hohe Tiefenschärfe benötigt, die Laserprojektoren liefern können. Des Weiteren werden Laserprojektoren zum Beispiel als Hologrammprojektoren, in VR-Brillen (Englisch: „virtual reality“, virtuelle Realität) oder AR-Brillen (Englisch: „augmented reality“, erweiterte Realität) verwendet. Hier wird der abgelenkte Laserstrahl beispielsweise in ein Wellenleiter-Brillenglas eingekoppelt. Dabei bestimmt die Richtung und nicht die Position des Laserstrahls die Position des Bildpunkts für den Betrachter, so dass keine weitere Optik benötigt wird. Insbesondere für mobile Anwendungen, beispielsweise im Automotivbereich sowie für VR- oder AR-Brillen, sind Laserprojektoren vorteilhaft, die unempfindlich gegenüber P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 2 - Erschütterungen und kostengünstig herstellbar sind. Ein Laserprojektor weist beispielsweise einen mikroelektromechanischen Spiegel auf, der in zwei Richtungen drehbar ist und einen zeitlich modulierten Laserstrahl ablenkt, um ein Bild im Fernfeld zu erzeugen. Insbesondere befindet sich das projizierte Bild immer im Fokus für einen Betrachter und ein Auge des Betrachters muss nicht akkommodiert werden. Die Druckschrift JP 2008-20701 A beschreibt beispielsweise einen zweidimensionalen optischen Scanner. Die Druckschrift JP 6506 212 B2 beschreibt einen optischen Deflektor. Die Druckschrift US 10371 940 B2 beschreibt eine Vorrichtung zum Treiben eines Spiegels und ein zugehöriges Betriebsverfahren. Die Druckschrift DE 10 2021 116 165 B3 beschreibt einen Lissajous-Mikroscanner. Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, einen mikroelektromechanischen Spiegel anzugeben, der eine besonders kompakte Bauform aufweist. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen mikroelektromechanischen Spiegels anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Projektionsvorrichtung mit einem mikroelektromechanischen Spiegel anzugeben, der eine besonders kompakte Bauform aufweist. Diese Aufgaben werden durch einen mikroelektromechanischen Spiegel, ein Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels und eine Projektionsvorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des mikroelektromechanischen Spiegels, des Verfahrens zum Betrieb eines mikroelektromechanischen P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 3 - Spiegels und der Projektionsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der mikroelektromechanische Spiegel ein Spiegelelement auf. Das Spiegelelement weist insbesondere eine Haupterstreckungsebene auf. Beispielsweise weist das Spiegelelement in Draufsicht auf die Haupterstreckungsebene eine kreisförmige, ovale, quadratische, rechteckige oder polygonale Form auf. Das Spiegelelement umfasst beispielsweise ein Substrat mit einer darauf aufgebrachten reflektierenden Schicht. Zum Beispiel weist das Substrat Silizium auf oder besteht aus Silizium. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat Diamant, kubisches Bor-Nitrid (BN), Silizium-Nitrid (SiN), oder Bor aufweisen, oder aus zumindest einem dieser Materialien bestehen. Zum Beispiel weist die reflektierende Schicht ein Metall auf oder besteht aus einem Metall. Insbesondere ist die reflektierende Schicht zur Reflexion und/oder zur Umlenkung elektromagnetischer Strahlung in einem Spektralbereich zwischen infrarotem und ultraviolettem Licht eingerichtet. Die reflektierende Schicht erstreckt sich insbesondere in einer Ebene, die der Haupterstreckungsebene des Spiegelelements entspricht. Hier und im Folgenden ist die Haupterstreckungsebene in Bezug auf eine Ruheposition des Spiegelelements definiert. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist der mikroelektromechanische Spiegel eine Torsionsaufhängung auf, die das Spiegelelement umschließt und über zwei erste Torsionsfederelemente mit dem Spiegelelement verbunden ist. Beispielsweise ist das Spiegelelement in einem Zentrum der P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 4 - Torsionsaufhängung angeordnet. Insbesondere umschließt die Torsionsaufhängung das Spiegelelement in der Haupterstreckungsebene des Spiegelelements in einem Ruhezustand des Spiegelelements. Die Torsionsaufhängung umfasst beispielsweise ein in der Haupterstreckungsebene ringförmig ausgebildetes Substrat, in dessen Zentrum das Spiegelelement angeordnet ist. Zum Beispiel weist das Substrat Silizium auf oder besteht aus Silizium. Im Betrieb des mikroelektromechanischen Spiegels, bei dem insbesondere das Spiegelelement bewegt wird, kann die Haupterstreckungsebene des Spiegelelements im Verhältnis zur Torsionsaufhängung verdreht sein. Jedes der ersten Torsionsfederelemente umfasst insbesondere einen Torsionsbalken oder besteht aus einem Torsionsbalken. Zum Beispiel umfassen die Torsionsfederelemente ein Substrat, das beispielsweise Silizium aufweist oder aus Silizium besteht. Die Torsionsfederelemente weisen beispielsweise jeweils eine langgestreckte, balkenartige Form mit einer Drehachse auf, die insbesondere einer Längsrichtung des jeweiligen Torsionsfederelements entspricht. Im Betrieb wirkt auf die Torsionsfederelemente beispielsweise ein Torsionsmoment in Bezug auf die Drehachse, wodurch sich die Torsionsfederelemente um ihre jeweilige Drehachse verwinden. Dabei baut sich in den Torsionsfederelementen insbesondere ein rückstellendes Torsionsmoment auf. Die Drehachsen der zwei ersten Torsionsfederelemente sind bevorzugt entlang einer gemeinsamen ersten Drehachse ausgerichtet. In anderen Worten weisen die zwei ersten Torsionsfederelemente eine gemeinsame erste Drehachse auf, um die sie sich während des Betriebs verwinden. Insbesondere, ist das Spiegelelement zumindest innerhalb eines ersten P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 5 - Winkelbereichs um die erste Drehachse relativ zur Torsionsaufhängung drehbar. Beispielsweise weisen das Spiegelelement, die Torsionsaufhängung und die ersten Torsionsfederelemente das gleiche Substrat auf. In anderen Worten sind die vorgenannten Elemente einstückig ausgebildet und/oder monolithisch integriert. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist der mikroelektromechanische Spiegel einen piezoelektrischen Antriebsring auf, der die Torsionsaufhängung umgibt und über zwei zweite Torsionsfederelemente mit der Torsionsaufhängung verbunden ist. Beispielsweise ist die Torsionsaufhängung im Zentrum des Antriebsrings angeordnet. Der Antriebsring ist insbesondere dazu eingerichtet, das Spiegelelement im Betrieb des mikroelektromechanischen Spiegels aus seiner Ruheposition auszulenken. Dabei wird die Torsionsaufhängung und/oder das Spiegelelement bevorzugt relativ zum Antriebsring verdreht. Beispielsweise werden im Antriebsring mechanische Verspannungen erzeugt, die über die zweiten Torsionsfederelemente ein Biegemoment und/oder ein Drehmoment auf die Torsionsaufhängung übertragen. Der Antriebsring umfasst beispielsweise ein Substrat, das Silizium aufweist oder aus Silizium besteht, auf dem zumindest stellenweise eine piezoelektrische Schicht aufgebracht ist. Die piezoelektrische Schicht ist insbesondere parallel zur Haupterstreckungsebene des Spiegelelements angeordnet. Die piezoelektrische Schicht ist zum Beispiel zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode angeordnet. Die P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 6 - piezoelektrische Schicht kann ein oder mehrere piezoelektrische Materialien aufweisen. Beispielweise weist die piezoelektrische Schicht ein piezoelektrisches Material auf, wie zum Beispiel Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), Aluminium- Nitrid (AlN), oder Bismut-Ferrat Barium-Titanat (BFO-BT), oder besteht aus einem solchen Material. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden erzeugt die piezoelektrische Schicht insbesondere die mechanischen Verspannungen im Antriebsring. Jedes der zweiten Torsionsfederelemente umfasst insbesondere einen Torsionsbalken oder besteht aus einem Torsionsbalken. Zum Beispiel umfassen die Torsionsfederelemente ein Substrat, das beispielsweise Silizium aufweist oder aus Silizium besteht. Die Torsionsfederelemente weisen beispielsweise jeweils eine langgestreckte, balkenartige Form mit einer Drehachse auf, die insbesondere einer Längsrichtung des jeweiligen Torsionsfederelements entspricht. Im Betrieb wirkt auf die Torsionsfederelemente beispielsweise ein Torsionsmoment in Bezug auf die Drehachse, wodurch sich die Torsionsfederelemente um ihre jeweilige Drehachse verwinden. Dabei baut sich in den Torsionsfederelementen insbesondere ein rückstellendes Torsionsmoment auf. Die Drehachsen der zwei zweiten Torsionsfederelemente sind bevorzugt entlang einer gemeinsamen zweiten Drehachse ausgerichtet. In anderen Worten weisen die zwei zweiten Torsionsfederelemente eine gemeinsame zweite Drehachse auf, um die sie sich während des Betriebs verwinden. Insbesondere, ist die Torsionsaufhängung und somit das Spiegelelement zumindest innerhalb eines zweiten Winkelbereichs um die zweite Drehachse relativ zum Antriebsring drehbar. Die zweite P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 7 - Drehachse ist beispielsweise quer oder orthogonal zur ersten Drehachse. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels weist die Torsionsaufhängung eine langgestreckte Form mit einer langen Achse und einer dazu senkrechten kurzen Achse auf. Die lange Achse und die kurze Achse sind beispielsweise Symmetrieachsen der Torsionsaufhängung. Insbesondere weist die Torsionsaufhängung in Richtung der langen Achse eine größere räumliche Ausdehnung auf als in Richtung der kurzen Achse auf. In anderen Worten ist ein Durchmesser der Torsionsaufhängung in Richtung der langen Achse größer als ein Durchmesser der Torsionsaufhängung in Richtung der kurzen Achse. Beispielsweise ist der Durchmesser der Torsionsaufhängung in Richtung der langen Achse um zumindest 5% größer, bevorzugt um zumindest 20% größer, und besonders bevorzugt um zumindest 40% größer, als der Durchmesser in Richtung der kurzen Achse. Die lange Achse und die kurze Achse liegen beispielsweise in der Haupterstreckungsebene des Spiegelelements. Die erste Drehachse stimmt beispielsweise mit der langen Achse überein, während die zweite Drehachse beispielsweise mit der kurzen Achse übereinstimmt. Das Spiegelelement ist im Betrieb des mikroelektromechanischen Spiegels daher insbesondere bezüglich der kurzen Achse und bezüglich der langen Achse relativ zum Antriebsring zumindest teilweise drehbar. Durch die langestreckte Form der Torsionsaufhängung weist zumindest eine Schwingungsmode des Spiegelelements und/oder der Torsionsaufhängung insbesondere eine geringere P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 8 - Anharmonizität auf als eine entsprechende Schwingungsmode einer Torsionsaufhängung, die keine langestreckte Form aufweist. Hier und im Folgenden beschreibt die Anharmonizität insbesondere eine Abhängigkeit einer Resonanzfrequenz der Schwingungsmode von einer Amplitude der Schwingungsmode. In anderen Worten ist die Anharmonizität umso größer, je größer eine Verschiebung der Resonanzfrequenz ist, wenn die Amplitude der Schwingungsmode erhöht wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der mikroelektromechanische Spiegel: - das Spiegelelement, - die Torsionsaufhängung, die das Spiegelelement umschließt und über die zwei ersten Torsionsfederelemente mit dem Spiegelelement verbunden ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der mikroelektromechanische Spiegel: - das Spiegelelement, - die Torsionsaufhängung, die das Spiegelelement umschließt und über die zwei ersten Torsionsfederelemente mit dem Spiegelelement verbunden ist, - den piezoelektrischen Antriebsring, der die Torsionsaufhängung umgibt und über die zwei zweiten Torsionsfederelemente mit der Torsionsaufhängung verbunden ist, wobei - die Torsionsaufhängung eine langgestreckte Form mit einer langen Achse und einer dazu senkrechten kurzen Achse aufweist. Dem hier beschriebenen mikroelektromechanischen Spiegel liegt insbesondere die Idee zugrunde, zwei unterschiedliche Schwingungsmoden bei denen sich das Spiegelelement um jeweils P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 9 - eine der zwei Drehachsen dreht, über nur einen einzelnen Antriebsring anzuregen. Dadurch ist der mikroelektromechanische Spiegel besonders kompakt. Des Weiteren weist eine Schwingungsmode, bei der sich das Spiegelelement um die lange Achse dreht, durch die langgestreckte Form der Torsionsaufhängung vorteilhaft eine besonders geringe Anharmonizität auf. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels sind die ersten Torsionsfederelemente entlang der langen Achse angeordnet. Insbesondere ist die erste Drehachse oder eine Verwindungsachse der ersten Torsionsfederelemente entlang der langen Achse der Torsionsaufhängung ausgerichtet. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels sind die zweiten Torsionsfederelemente entlang der kurzen Achse angeordnet. Insbesondere ist die zweite Drehachse oder eine Verwindungsachse der zweiten Torsionsfederelemente entlang der kurzen Achse der Torsionsaufhängung ausgerichtet. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels sind die zwei ersten Torsionsfederelemente auf gegenüberliegenden Seiten des Spiegelelements angeordnet. Dadurch wird beispielsweise eine mechanische Stabilität der Aufhängung des Spiegelelements verbessert. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels sind die zwei zweiten Torsionsfederelemente auf gegenüberliegenden Seiten der Torsionsaufhängung angeordnet. Dadurch wird beispielsweise P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 10 - eine mechanische Stabilität der Aufhängung der Torsionsaufhängung verbessert. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels weist die Torsionsaufhängung eine elliptische Ringform oder die Form eines eingedrückten Ovalrings auf. Beispielsweise hat ein äußerer Umfang der Torsionsaufhängung die Form einer Ellipse oder eines eingedrückten Ovals. Zum Beispiel entspricht eine große Halbachse der Ellipse der langen Achse der Torsionsaufhängung, während eine kleine Halbachse der Ellipse der kurzen Achse der Torsionsaufhängung entspricht. Zum Beispiel entsprechen die lange Achse und die kurze Achse der Torsionsaufhängung zwei Symmetrieachsen des eingedrückten Ovals. Beim eingedrückten Oval weist beispielsweise ein Abstand zwischen dem Umfang der Torsionsaufhängung und der langen Achse ein lokales Minimum an der kurzen Achse auf. Dabei entspricht der Abstand von der langen Achse insbesondere einem Abstand in einer Richtung senkrecht zur langen Achse. In anderen Worten weist der Umfang der Torsionsaufhängung an der kurzen Achse eine Einschnürung auf. Zum Beispiel hat der Umfang der Torsionsaufhängung die Form einer Cassinischen Kurve. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels weist die Torsionsaufhängung keine piezoelektrischen Antriebselemente auf und/oder die Torsionsaufhängung besteht aus dem Substrat. Beispielsweise ist die Torsionsaufhängung ein passives Element. Insbesondere ist die Torsionsaufhängung bestimmungsgemäß nicht zur Umwandlung von elektrischer P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 11 - Energie in Bewegungsenergie eingerichtet. Im Gegensatz dazu ist der Antriebsring ein aktives Element und bestimmungsgemäß zur Umwandlung elektrischer Energie in Bewegungsenergie eingerichtet. Zum Beispiel besteht die Torsionsaufhängung aus dem Substrat. In einer Ausführungsform kann auf dem Substrat der Torsionsaufhängung nur ein Sensorelement oder mehrere Sensorelemente aufgebracht sein, wobei es sich bei dem Sensorelement beziehungsweise bei den Sensorelementen um piezoelektrische Elemente handeln kann, und wobei auf der Torsionsaufhängung kein Antriebselement angeordnet ist. Das Sensorelement ist beispielsweise zur Erfassung eines Bewegungszustandes des Spiegelelements eingerichtet. Das Sensorelement ist bestimmungsgemäß nicht dazu eingerichtet, das Spiegelelement aus seiner Ruheposition auszulenken. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels sind das Spiegelelement und die ersten Torsionsfederelemente über ein Verbindungselement miteinander verbunden. Das Verbindungselement ist insbesondere zu einer mechanischen Verbindung des Spiegelelements mit den ersten Torsionsfederelementen eingerichtet. Insbesondere ist das Verbindungselement derart gestaltet, dass sich die Haupterstreckungsebene des Spiegelelements bei einer Schwingung des Spiegelelements um die zwei Drehachsen so wenig als möglich verbiegt oder verformt. Dadurch können im Betrieb des mikroelektromechanischen Spiegels zum Beispiel Abbildungsfehler verringert werden. Beispielsweise reduziert das Verbindungselement die Übertragung einer Verwindung der ersten Torsionsfederelemente auf das Spiegelelement. Das P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 12 - Verbindungselement umfasst insbesondere ein Substrat, das beispielsweise Silizium aufweist oder aus Silizium besteht. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist das Verbindungselement kreisringförmig ausgebildet und über zwei Aufhängungspunkte mit dem Spiegelelement verbunden. Insbesondere ist das Spiegelelement im Zentrum des Verbindungselements angeordnet. Das Verbindungselement erstreckt sich zum Beispiel in der Haupterstreckungsebene des Spiegelelements. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels sind die zwei Aufhängungspunkte auf gegenüberliegenden Seiten des Spiegelelements entlang der kurzen Achse angeordnet. Insbesondere sind die Aufhängungspunkte um 90° relativ zur ersten Drehachse der ersten Torsionsfederelemente verdreht. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels weist das Verbindungselement zwei voneinander getrennte kreisbogenförmige Segmente auf, die jeweils mit einem der zwei ersten Torsionsfederelemente verbunden sind. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist jedes der kreisbogenförmigen Segmente über zwei Aufhängungspunkte mit dem Spiegelelement verbunden. Die Aufhängungspunkte sind beispielsweise an den jeweiligen Enden der kreisbogenförmigen Segmente angeordnet. Die ersten Torsionsfederelemente sind zum Beispiel zwischen den beiden Aufhängungspunkten mit dem jeweiligen kreisbogenförmigen Segment verbunden. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 13 - Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist der Antriebsring kreisringförmig ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist der Antriebsring in der Haupterstreckungsebene des Spiegelelements in Ruhelage angeordnet. Insbesondere sind die Torsionsaufhängung und das Spiegelelement im Zentrum des Antriebsringes angeordnet. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist der Antriebsring über zwei dritte Torsionsfederelemente mit einem Rahmen verbunden. Beispielsweise umschließt der Rahmen den Antriebsring in der Haupterstreckungsebene des Spiegelelements vollständig. Der Rahmen umfasst insbesondere ein Substrat, das beispielsweise Silizium aufweist oder aus Silizium besteht. Die dritten Torsionsfederelemente weisen beispielsweise eine ähnliche oder gleiche Struktur wie die zweiten Torsionsfederelemente auf, oder sind gleich oder ähnlich zu den zweiten Torsionsfederelementen ausgebildet. Beispielsweise sind auf dem Rahmen elektrische Kontaktstellen zu einer externen elektrischen Kontaktierung des mikroelektromechanischen Spiegels angeordnet. Die elektrischen Kontaktstellen sind beispielsweise über Leiterbahnen mit dem piezoelektrischen Antriebsring elektrisch verbunden. Die Leiterbahnen sind insbesondere auf den dritten Torsionsfederelementen angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann der piezoelektrische Antriebsring über Bonddrähte mit den elektrischen Kontaktstellen elektrisch verbunden sein. Durch die geringe Bewegung des Antriebsringes ist insbesondere eine mechanische Belastung der Bonddrähte gering. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 14 - Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels sind die zwei dritten Torsionsfederelemente auf gegenüberliegenden Seiten des Antriebsringes entlang der kurzen Achse angeordnet. Beispielsweise sind sowohl die zweiten Torsionsfederelemente als auch die dritten Torsionsfederelemente entlang der kurzen Achse ausgerichtet. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels sind das Spiegelelement, die Torsionsaufhängung, der Antriebsring, der Rahmen und die Torsionsfederelemente als einstückiges Bauteil ausgebildet. In anderen Worten sind das Spiegelelement, die Torsionsaufhängung, der Antriebsring, der Rahmen und die Torsionsfederelemente monolithisch integriert und/oder aus einem gemeinsamen Substrat gebildet. Beispielsweise ist das Substrat monokristallin. Darüber hinaus kann auch das Verbindungselement zwischen den ersten Torsionsfederelementen und dem Spiegelelement mit den oben genannten Elementen einstückig ausgebildet sein. Beispielsweise wird bei der Herstellung des mikroelektromechanischen Spiegels das gemeinsame Substrat derart strukturiert, dass die oben genannten Elemente in dem gemeinsamen Substrat ausgebildet werden. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels weisen alle Elemente des einstückigen Bauteils ein gemeinsames Substrat auf, das eine konstante Dicke hat. Hier und im Folgenden beschreibt die Dicke eine räumliche Ausdehnung des Substrats in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene. Dadurch wird insbesondere ein Herstellungsprozess des mikroelektromechanischen Spiegels vereinfacht. Beispielsweise P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 15 - beträgt eine Dicke des Substrats zwischen 20 µm und 500 µm. Alternativ kann das Substrat auch Bereiche mit unterschiedlichen Dicken aufweisen. Beispielsweise kann das Substrat im Bereich des Rahmens eine größere Dicke aufweisen, um eine mechanische Stabilität des mikroelektromechanischen Spiegels zu verbessern, während das Substrat im Bereich des Antriebsrings zum Beispiel eine geringere Dicke und somit eine höhere Flexibilität und/oder eine geringere Trägheit aufweist. Das Substrat im Bereich des Spiegelelements kann im Vergleich zum Antriebsring eine größere Dicke aufweisen, um beispielsweise Verformungen des Spiegelelements während des Betriebs zu verringern. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist auf dem Antriebsring eine piezoelektrische Schicht aufgebracht. Insbesondere ist die piezoelektrische Schicht zumindest stellenweise auf einer Hauptfläche des Antriebsringes aufgebracht, die parallel zur Haupterstreckungsebene des Spiegelelements angeordnet ist. Die piezoelektrische Schicht weist beispielsweise PZT, AlN oder BFO-BT auf, oder besteht aus einem dieser Materialien. Beispielsweise weist die piezoelektrische Schicht eine Dicke zwischen 0,5 µm und 5 µm auf. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist die piezoelektrische Schicht zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode angeordnet. Die erste und zweite Elektrode sind insbesondere zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die piezoelektrische Schicht eingerichtet. Durch Anlegen der elektrischen Spannung im Betrieb werden im Antriebsring insbesondere mechanische Verspannungen erzeugt. Die mechanischen Verspannungen induzieren beispielsweise P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 16 - Torsionsmomente und/oder Biegemomente, die über die zweiten Torsionsfederelemente auf die Torsionsaufhängung und/oder auf das Spiegelelement übertragen werden. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels weist die zweite Elektrode eine Mehrzahl von Ansteuerbereichen auf, die voneinander getrennt sind. Beispielsweise ist die zweite Elektrode segmentiert. Insbesondere sind die Ansteuerbereiche unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar. Durch Anlegen von elektrischen Spannungen an verschiedene Ansteuerbereiche können im Antriebsring beispielsweise unterschiedliche Torsions- und/oder Biegemomente erzeugt werden, um insbesondere unterschiedliche Schwingungsmoden der Torsionsaufhängung und/oder des Spiegelelements anzuregen. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist auf dem Antriebsring und/oder auf dem Rahmen zumindest ein Sensorelement zur Bestimmung einer Auslenkung und/oder einer Frequenz einer Schwingung des Spiegelelements angeordnet. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist auf der Torsionsaufhängung zumindest ein Sensorelement zur Bestimmung einer Auslenkung und/oder einer Frequenz einer Schwingung des Spiegelelements angeordnet. Insbesondere kann durch das zumindest eine Sensorelement im Betrieb eine Ausrichtung des Spiegelelements relativ zur Torsionsaufhängung, zum Antriebsring und/oder zum Rahmen bestimmt werden. Das Sensorelement erzeugt beispielsweise ein zeitabhängiges elektrisches Signal, das zum Beispiel P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 17 - proportional zu einem momentanen Auslenkwinkel des Spiegelelements ist. Beispielsweise kann das elektrische Signal des Sensorelements zu einer Regelung und/oder zu einer Feinjustage von Schwingungsfrequenzen des Spiegelelements um die zwei Drehachsen verwendet werden. In anderen Worten kann ein Ansteuersignal des Antriebsringes in Abhängigkeit der ermittelten Messwerte des Sensorelements angepasst werden. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels umfasst das zumindest eine Sensorelement eine piezoelektrische Schicht. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist die piezoelektrische Schicht zwischen zwei Elektroden angeordnet. Die piezoelektrische Schicht ist beispielsweise auf einer Fläche der Torsionsaufhängung aufgebracht, die parallel zur Haupterstreckungsebene des Spiegelelements angeordnet ist. Eine Auslenkung des Spiegelelements erzeugt beispielsweise eine mechanische Verspannung in der Torsionsaufhängung. Dadurch wird die piezoelektrische Schicht insbesondere verformt und erzeugt eine elektrische Spannung. Diese elektrische Spannung kann beispielsweise als elektrisches Signal des Sensorelements ausgelesen werden. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des mikroelektromechanischen Spiegels ist die Torsionsaufhängung zu einer Linearisierung einer Schwingungsmode um die lange Achse eingerichtet. In anderen Worten weist die Schwingungsmode um die lange Achse aufgrund der Form der Torsionsaufhängung eine geringere Anharmonizität auf. Beispielsweise führt die langgestreckte Form der P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 18 - Torsionsaufhängung zu einer Linearisierung der Schwingungsmode um die lange Achse. Insbesondere ist die Schwingungsmode um die lange Achse eine Kombination aus einer Torsionsbewegung des Spiegelelements, wobei sich die ersten Torsionsfederelemente verwinden, und einer Verbiegungsbewegung der Torsionsaufhängung. Dem hier beschriebenen mikroelektromechanischen Spiegel liegen insbesondere folgende Ideen zugrunde. Drehschwingungen des Spiegelelements um die erste und zweite Drehachse werden beispielsweise resonant angeregt. Dadurch ergibt sich zum Beispiel ein sogenanntes Lissajous Abrastern (Englisch: Lissajous scanning), bei dem ein vom Spiegelelement umgelenkter Laserstrahl im Betrieb des mikroelektromechanischen Spiegels eine Lissajous-Figur auf einer Projektionsfläche beschreibt. Durch zeitliche Modulation des Laserstrahls kann beispielsweise ein statisches oder bewegtes Bild auf der Projektionsfläche erzeugt werden. Für eine vorgegebene Bildwiederholfrequenz und eine vorgegebene Bildauflösung stellen sich dadurch insbesondere folgende Anforderungen an den mikroelektromechanischen Spiegel: - ein Durchmesser des Spiegelelements bestimmt eine Apertur und somit eine beugungsbegrenzte Auflösung einzelner Bildpunkte; - ein maximaler Ablenkwinkel des Spiegelelements um die erste und zweite Drehachse bestimmt gemeinsam mit dem Durchmesser des Spiegelelements eine Bildauflösung, also eine Anzahl von Bildpunkten je Richtung. Beispielsweise soll der mikroelektromechanische Spiegel eine Bildauflösung von zumindest 1024 × 768 Pixel, bevorzugt von zumindest 720p erreichen; P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 19 - - Resonanzfrequenzen von Schwingungsmoden, bei denen das Spiegelelement um die erste Drehachse beziehungsweise um die zweite Drehachse schwingt, bestimmen insbesondere eine Bildwiederholrate und beeinflussen auch die Bildauflösung; - die Schwingungsmoden sollten das Spiegelelement während des Betriebs so wenig als möglich verbiegen, damit die reflektierenden Schicht möglichst eben bleibt, um Abbildungsfehler, eine Pixelverschmierung und/oder Specklemuster zu vermeiden; - das Spiegelelement sollte harmonisch um die erste und zweite Drehachse schwingen, um ein stabiles Frequenzverhältnis zwischen den Frequenzen der Schwingungen um die beiden Drehachsen zu gewährleisten; - die Resonanzen der Schwingungsmoden sollten eine nicht zu geringe Bandbreite aufweisen, um eine Feinjustage der Frequenzen der Schwingungen um die erste und zweite Drehachse während des Betriebs zu ermöglichen; - der mikroelektromechanische Spiegel sollte eine möglichst kompakte Bauform aufweisen; - der mikroelektromechanische Spiegel sollte möglichst resistent gegenüber Erschütterungen während des Betriebs sein; und/oder - der mikroelektromechanische Spiegel sollte eine möglichst geringe Leistungsaufnahme aufweisen, zum Beispiel höchstens 200 mW, bevorzugt höchstens 100 mW, und besonders bevorzugt höchstens 50 mW. Der hier beschriebene mikroelektromechanische Spiegel erfüllt zumindest eine, bevorzugt mehrere und besonders bevorzugt alle der oben genannten Anforderungen beispielsweise aufgrund zumindest einem, bevorzugt mehreren, und besonders bevorzugt allen der folgenden Merkmale: P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 20 - - die Schwingung um die kurze Achse ist insbesondere eine reine Torsionsschwingungsmode, während die Schwingung um die lange Achse aufgrund der langgestreckten Form der Torsionsaufhängung beispielsweise eine modifizierte „Rocking“-Mode ist, die eine Kombination einer Torsionsbewegung des Spiegelelements und einer Verbiegungsbewegung der Torsionsaufhängung ist. Dadurch wird insbesondere die Anharmonizität der Rocking-Mode verringert; - alle Elemente des mikroelektromechanischen Spiegels weisen beispielsweise ein gemeinsames Substrat mit konstanter Dicke auf. In anderen Worten weisen alle Elemente des mikroelektromechanischen Spiegels ein Substrat mit der gleichen Dicke auf. Dadurch vereinfacht sich ein Herstellungsverfahren des mikroelektromechanischen Spiegels. Alternativ kann das Substrat auch mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Dicken aufweisen; - die Resonanzfrequenzen der beiden Schwingungsmoden sind deutlich unterschiedlich und insbesondere außerhalb eines hörbaren Frequenzbereichs. Dadurch kann die Aufhängung des Spiegels für eine Richtung optimiert werden, wodurch beispielsweise auch die Dicke des Substrats reduziert werden kann; - ein gewünschter Spiegeldurchmesser, die Form der Torsionsaufhängung, die gewünschten Resonanzfrequenzen und die geforderte Ebenheit des Spiegelelements bestimmen in Kombination mit dem Material des Substrats die Dicke des Substrats; - eine Form und Größe der Torsionsaufhängung sowie eine Dimensionierung der ersten Torsionsfederelemente ergibt sich aus einem gewünschten Winkelbereich für die Drehung um die erste Drehachse, einer erlaubten mechanischen Spannung, einer gewünschten Resonanzfrequenz, sowie einer gewünschten P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 21 - Linearität bzw. Harmonizität der Schwingungsmode um die erste Drehachse; - die zweiten Torsionsfederelemente sind für die Drehung um die zweite Drehachse sind innerhalb des Antriebsringes angeordnet und um 90° zur langen Achse der Torsionsaufhängung gedreht. Dadurch weist der mikroelektromechanische Spiegel eine besonders kompakte Bauform auf. Eine Dimensionierung der zweiten Torsionsfederelemente ergibt sich aus einem gewünschten Winkelbereich für die Drehung um die zweite Drehachse, einer erlaubten mechanischen Spannung, sowie einer gewünschten Resonanzfrequenz der Schwingungsmode um die zweite Drehachse; - Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung der piezoelektrischen Schicht des Antriebsringes können auf den dritten Torsionsfederelementen angeordnet werden, die sich während des Betriebs nicht oder nur kaum bewegen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der mikroelektromechanische Spiegel für die Projektion von Informationen auf eine Oberfläche, für head-up Displays, für Matrixausleuchtungen, für LIDAR Anwendungen, für Hologrammprojektoren, für VR-Brillen, oder für AR-Brillen verwendet. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels angegeben. Das Verfahren ist insbesondere zum Betrieb des hier beschriebenen mikroelektromechanischen Spiegels anwendbar. Alle Merkmale des mikroelektromechanischen Spiegels sind auch für das Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels offenbart, und umgekehrt. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 22 - Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels wird das Spiegelelement mittels eines ersten elektrischen Wechselstromsignals mit einer ersten Frequenz, das auf erste Ansteuerbereiche des Antriebsringes wirkt, in eine erste Schwingungsmode versetzt. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Torsionsaufhängung wird mittels eines zweiten elektrischen Wechselstromsignals mit einer zweiten Frequenz, das auf zweite Ansteuerbereiche des Antriebsringes wirkt, in eine zweite Schwingungsmode versetzt. Insbesondere schwingt in der zweiten Schwingungsmode die Torsionsaufhängung gemeinsam mit dem Spiegelelement. Die ersten und zweiten Ansteuerbereiche entsprechen insbesondere Ansteuerbereichen der zweiten Elektrode, die zur elektrischen Kontaktierung der piezoelektrischen Schicht des Antriebsringes eingerichtet ist. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst die erste Schwingungsmode eine Drehung des Spiegelelements um die lange Achse. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst die zweite Schwingungsmode eine Drehung des Spiegelelements um die kurze Achse. Insbesondere dreht sich die Torsionsaufhängung in der zweiten Schwingungsmode gemeinsam mit dem Spiegelelement um die kurze Achse. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die erste Schwingungsmode und/oder die zweite Schwingungsmode resonant angeregt. Insbesondere werden die P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 23 - erste Schwingungsmode und die zweite Schwingungsmode simultan angeregt und überlagern sich während des Betriebs des mikroelektromechanischen Spiegels. Die erste Frequenz entspricht beispielsweise einer Resonanzfrequenz der ersten Schwingungsmode, oder weicht höchstens um eine Bandbreite einer Resonanz der ersten Schwingungsmode von der Resonanzfrequenz der ersten Schwingungsmode ab. Die zweite Frequenz entspricht beispielsweise einer Resonanzfrequenz der zweiten Schwingungsmode, oder weicht höchstens um eine Bandbreite einer Resonanz der zweiten Schwingungsmode von der Resonanzfrequenz der zweiten Schwingungsmode ab. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist eine Bewegung des Antriebsrings in der ersten Schwingungsmode und/oder in der zweiten Schwingungsmode eine Amplitude auf, die höchstens ein Fünftel, bevorzugt höchstens ein Zehntel einer Amplitude einer Bewegung des Spiegelelements beträgt. In anderen Worten bewegt sich der Antriebsring in der ersten Schwingungsmode und in der zweiten Schwingungsmode kaum. Beispielsweise ist die Bewegung des Antriebsringes im Vergleich zum Spiegelelement vernachlässigbar klein. Dadurch wird beispielsweise eine Dämpfung der Schwingungsmoden aufgrund eines Luftwiderstands verringert und/oder eine Anregungseffizienz erhöht. Beispielsweise wird durch eine mechanische Verstärkung eine kleine Verbiegung des Antriebsringes in eine große Auslenkung des Spiegelelements umgewandelt. Des Weiteren verwinden sich die dritten Torsionsfederelemente in der ersten Schwingungsmode und in der zweiten Schwingungsmode wenig oder kaum. Leiterbahnen, die beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden des Antriebsrings über die P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 24 - dritten Torsionsfederelemente geführt werden, werden aufgrund der geringen Bewegung des Antriebsrings kaum oder so gering als möglich mechanisch belastet. Dadurch wird beispielsweise eine Lebensdauer des mikroelektromechanischen Spiegels erhöht. Die Elektroden des Antriebsrings können alternativ oder zusätzlich über Bonddrähte elektrisch kontaktiert werden. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist eine Resonanzfrequenz der ersten Schwingungsmode um zumindest einen Faktor 1,3 größer, als eine Resonanzfrequenz der zweiten Schwingungsmode. Durch den deutlichen Unterschied der beiden Resonanzfrequenzen kann die Aufhängung des Spiegelelements beispielsweise für die Bewegung um die zwei Drehachsen unabhängig voneinander optimiert werden. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Resonanzfrequenz der zweiten Schwingungsmode zumindest 16 kHz, bevorzugt zumindest 20 kHz. Insbesondere liegen die Resonanzfrequenzen der ersten und zweiten Schwingungsmode nicht im hörbaren Bereich, wodurch der mikroelektromechanische Spiegel im Betrieb beispielsweise kein störendes Hintergrundgeräusch erzeugt. Des Weiteren erlauben höhere Resonanzfrequenzen beispielsweise eine Steigerung der Bildauflösung für Projektionsanwendungen. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die erste Schwingungsmode und/oder die zweite Schwingungsmode in einem harmonischen Bereich betrieben. In anderen Worten weisen die erste Schwingungsmode und die zweite Schwingungsmode eine geringe Anharmonizität auf. Somit ändert sich ein Frequenzverhältnis zwischen der ersten Schwingungsmode und der zweiten Schwingungsmode während des P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 25 - Betriebs nicht oder nur gering. In anderen Worten bleibt das Frequenzverhältnis während des Betriebs vorteilhaft stabil. Beispielsweise ändert sich das Frequenzverhältnis zwischen der ersten Schwingungsmode und der zweiten Schwingungsmode während des Betriebs um höchstens 5%, bevorzugt um höchstens 1%, besonders bevorzugt um höchstens 0,1%. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die zweite Schwingungsmode eine Torsionsschwingung der Torsionsaufhängung mit dem Spiegelelement um die kurze Achse, während die erste Schwingungsmode eine Kombination aus einer Torsionsschwingung des Spiegelelements um die lange Achse und einer Verbiegungsbewegung der Torsionsaufhängung ist. Insbesondere ist die erste Schwingungsmode eine sogenannte „Rocking“-Mode, bei der beispielsweise eines der zwei zweiten Torsionsfederelemente periodisch in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Spiegelelements bewegt wird, während das andere der zwei zweiten Torsionsfederelemente beispielsweise gegenphasig dazu bewegt wird. Dadurch wird insbesondere eine Schwingung des Spiegelelements um die lange Achse angeregt. Des Weiteren wird eine Projektionsvorrichtung angegeben. Die Projektionsvorrichtung umfasst insbesondere den hier beschriebenen mikroelektromechanischen Spiegel. Alle Merkmale des mikroelektromechanischen Spiegels sind auch für die Projektionsvorrichtung offenbart, und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Projektionsvorrichtung eine Laserlichtquelle und einen hier beschriebenen mikroelektromechanischen Spiegel. Der mikroelektromechanischen Spiegel lenkt im Betrieb beispielsweise von der Laserlichtquelle emittiertes P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 26 - Laserlicht um. Durch die vorher beschriebenen Schwingungsmoden des Spiegelelements kann durch das abgelenkte Laserlicht insbesondere ein von einem Betrachter wahrnehmbarer Bildbereich abgerastert werden. Insbesondere ist der mikroelektromechanische Spiegel zu einem Lissajous- Abrastern des Bildbereichs eingerichtet. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des mikroelektromechanischen Spiegels, des Verfahrens zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels, sowie der Projektionsvorrichtung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen mikroelektromechanischen Spiegel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen mikroelektromechanischen Spiegel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Figuren 3A bis 3J zeigen schematische Darstellungen von Schwingungsmoden eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Figuren 4A und 4B zeigen schematische Darstellungen einer zweiten Schwingungsmode eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Figuren 5A und 5B zeigen schematische Darstellungen einer ersten Schwingungsmode eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 27 - Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Auslenkung eines Spiegelelements sowie einer mechanischen Verspannung eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Auslenkung eines Spiegelelements eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Figuren 8A bis 8J zeigen schematische Darstellungen von Schwingungsmoden eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Figuren 9A und 9B zeigen schematische Darstellungen einer zweiten Schwingungsmode eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Figuren 10A und 10B zeigen schematische Darstellungen einer ersten Schwingungsmode eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung einer Auslenkung eines Spiegelelements sowie einer mechanischen Verspannung eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Figur 12 zeigt eine schematische Darstellung einer Auslenkung eines Spiegelelements eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Figur 13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines mikroelektromechanischen Spiegels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 28 - Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß oder klein dargestellt sein. Der mikroelektromechanische Spiegel 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Figur 1 weist ein Spiegelelement 2, ein Verbindungselement 6, eine Torsionsaufhängung 3, einen Antriebsring 5, einen Rahmen 7, sowie jeweils zwei erste, zweite und dritte Torsionsfederelemente 41, 42, 43 auf, die aus einem gemeinsamen Silizium Substrat 8 einstückig ausgebildet sind. Insbesondere zeigt Figur 1 eine Draufsicht auf die Haupterstreckungsebene 21 des Spiegelelements 2. Das Spiegelelement 2 ist kreisförmig oder ellipsenförmig und weist beispielsweise einen Durchmesser zwischen 1 mm und 2 mm auf. Auf der Hauptfläche 21 des Spiegelelements 2 ist eine reflektierende Schicht 22 aufgebracht (nicht gezeigt), die ein Metall, einen dielektrischen Spiegel oder eine nano- strukturierte Oberfläche aufweist und zur Reflexion von elektromagnetischer Strahlung in einem Spektralbereich zwischen infrarotem und ultraviolettem Licht eingerichtet ist. Ein Verbindungselement 6 verbindet das Spiegelelement 2 mechanisch mit zwei ersten Torsionsfederelementen 41, die auf gegenüberliegenden Seiten des Spiegelelements 2 angeordnet P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 29 - sind. Das Verbindungselement 6 umfasst zwei kreisbogenförmige Segmente 62, die jeweils über zwei Aufhängungspunkte 61 an deren Enden mit dem Spiegelelement 2 mechanisch verbunden sind. Die zwei ersten Torsionsfederelemente 41 sind jeweils mit einem der Segmente 61 in der Mitte zwischen den zwei Aufhängungspunkten 61 mechanisch verbunden. Die zwei ersten Torsionsfederelemente 41 verbinden das Verbindungselement 6 mit der Torsionsaufhängung 3 mechanisch. Die Torsionsaufhängung 3 umschließt das Spiegelelement 2 und das Verbindungselement 6 in der Haupterstreckungsebene 21 vollständig, sodass das Spiegelelement 2 im Zentrum der Torsionsaufhängung 3 angeordnet ist. Die Torsionsaufhängung 3 hat eine langestreckte Form mit einer langen Achse 31 und einer kurzen Achse 32, die jeweils Symmetrieachsen der Torsionsaufhängung 3 sind. Der Durchmesser der Torsionsaufhängung 3 entlang der langen Achse 31 ist um ungefähr 50% größer als der Durchmesser der Torsionsaufhängung 3 entlang der kurzen Achse 32. Ein Umfang der Torsionsaufhängung 3 hat die Form eines eingedrückten oder eingeschnürten Ovals. Die zwei ersten Torsionsfederelemente 41 sind entlang der langen Achse 31 angeordnet. Die zwei zweiten Torsionsfederelemente 42 verbinden die Torsionsaufhängung 3 mit dem Antriebsring 5 mechanisch. Die zwei zweiten Torsionsfederelemente 42 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Torsionsaufhängung 3 entlang der kurzen Achse 32 angeordnet. Der Antriebsring 5 ist kreisförmig oder ellipsenförmig und über zwei dritte Torsionsfederelemente 43 mit dem Rahmen 7 mechanisch verbunden. Die Torsionsaufhängung 3 ist im Zentrum P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 30 - des Antriebsringes 5 angeordnet. Der Rahmen 7 umschließt den Antriebsring 5 in der Haupterstreckungsebene 21 vollständig. Auf einer Hauptfläche des Antriebsringes 5, die parallel zur Haupterstreckungsebene 21 angeordnet ist, ist eine piezoelektrische Schicht 50 aus PZT (nicht gezeigt) aufgebracht, die zwischen einer ersten Elektrode 51 (nicht gezeigt) und einer zweiten Elektrode 52 angeordnet ist. Die zweite Elektrode 52 weist voneinander getrennte erste Ansteuerbereiche 521a, 521b und zweite Ansteuerbereiche 522a, 522b auf. Durch Anlegen einer zeitlich oszillierenden elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode 51 und den ersten Ansteuerbereichen 521a, 521b der zweiten Elektrode 52 kann eine erste Schwingungsmode 11 des mikroelektromechanischen Spiegels 1 angeregt werden. Durch Anlegen einer zeitlich oszillierenden elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode 51 und den zweiten Ansteuerbereichen 522a, 522b der zweiten Elektrode 52 kann eine zweite Schwingungsmode 12 des mikroelektromechanischen Spiegels 1 angeregt werden. Dabei umfasst die erste Schwingungsmode 11 insbesondere eine Drehschwingung des Spiegelelements 2 um die lange Achse 31, während die zweite Schwingungsmode 12 insbesondere eine Drehschwingung des Spiegelelements 2 um die kurze Achse 32 umfasst. Die elektrische Spannung wird in den ersten Ansteuerbereichen 521a und 521b insbesondere mit entgegengesetzter Phase angelegt. Ebenso wird die elektrische Spannung in den zweiten Ansteuerbereichen 522a und 522b insbesondere mit entgegengesetzter Phase angelegt. Sowohl auf dem Antriebsring 5, als auch auf dem Rahmen 7 sind Sensorelemente 9 zur Bestimmung einer Auslenkung und/oder einer Frequenz der Schwingung des Spiegelelements 2 während P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 31 - des Betriebs des mikroelektromechanischen Spiegels 1 angeordnet. Die Sensorelemente 9 umfassen eine piezoelektrische Schicht 90 (nicht gezeigt), die zwischen einer ersten Elektrode 91 (nicht gezeigt) und einer zweiten Elektrode 92 angeordnet ist. Die Sensorelemente 9 erfassen insbesondere mechanische Verspannungen des mikroelektromechanischen Spiegels 2, die während einer Schwingung des Spiegelelements 2 im Betrieb des mikroelektromechanischen Spiegels 1 auftreten. Der mikroelektromechanische Spiegel 1 des ersten Ausführungsbeispiels weist insbesondere folgende Merkmale auf: - Dicke der piezoelektrischen Schicht 50, 90: 1,7 µm; - Dicke des Si Substrats 8: 150 µm, wobei die kurze Achse 32 entlang einer Kristallrichtung <100> ausgerichtet ist und die lange Achse 31 entlang einer Kristallrichtung <010> ausgerichtet ist; - Abmessungen des mikroelektromechanischen Spiegels 1 in der Haupterstreckungsebene 21: 7,65 mm × 9,35 mm; - Resonanzfrequenz der ersten Schwingungsmode 11: 30,8 kHz; - Resonanzfrequenz der zweiten Schwingungsmode 12: 20,9 kHz; - maximaler Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 in der ersten Schwingungsmode 11: 16,5°; - maximaler Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 in der zweiten Schwingungsmode 12: 11°; - Q-Faktor der Schwingungsmoden: 103; - Anharmonizität der ersten Schwingungsmode 11: Frequenzverschiebung von 6 Hz bei einem Auslenkungswinkel von 1° bis 16,5°; - Anharmonizität der zweiten Schwingungsmode 12: Frequenzverschiebung von -1,4 Hz bei einem Auslenkungswinkel von 1° bis 11°; P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 32 - - Sensitivität des Sensorelements 9 für die erste Schwingungsmode 11: 0,5 µA/° bis 15,0 µA/°; - Sensitivität des Sensorelements 9 für die zweite Schwingungsmode 12: 0,2 µA/° bis 1,5 µA/°. Der mikroelektromechanische Spiegel 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Figur 2 umfasst im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel eine Torsionsaufhängung 3 mit einer elliptischen Ringform. Des Weiteren sind auf einer Hauptfläche der Torsionsaufhängung 3, die parallel zur Haupterstreckungsebene 21 angeordnet ist, weitere Sensorelemente 9 angeordnet. Die Sensorelemente 9 umfassen eine piezoelektrische Schicht 90 (nicht gezeigt), die zwischen einer ersten Elektrode 91 (nicht gezeigt) und einer zweiten Elektrode 92 angeordnet ist. Die zweite Elektrode 92 ist segmentiert, so dass das Sensorelement 9 auf der Torsionsaufhängung 3 mehrere Auslesebereiche aufweist. Durch die weiteren Sensorelemente 9 auf der Torsionsaufhängung 3 kann beispielsweise eine Messgenauigkeit der Sensorelemente verbessert werden. Darüber hinaus ist das Verbindungselement 6 im zweiten Ausführungsbeispiel kreisringförmig ausgebildet und weist zwei Aufhängungspunkte 61 für das Spiegelelement 2 entlang der kurzen Achse 32 auf. Der mikroelektromechanische Spiegel 1 des zweiten Ausführungsbeispiels weist insbesondere folgende Merkmale auf: - Dicke der piezoelektrischen Schicht 50, 90: 1,7 µm; - Dicke des Si Substrats 8: 50 µm, wobei die kurze Achse 32 entlang einer Kristallrichtung <100> ausgerichtet ist und die P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 33 - lange Achse 31 entlang einer Kristallrichtung <010> ausgerichtet ist; - Abmessungen des mikroelektromechanischen Spiegels 1 in der Haupterstreckungsebene 21: 7,65 mm × 9,35 mm; - Resonanzfrequenz der ersten Schwingungsmode 11: 20,3 kHz; - Resonanzfrequenz der zweiten Schwingungsmode 12: 9,2 kHz; - maximaler Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 in der ersten Schwingungsmode 11: 16,5°; - maximaler Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 in der zweiten Schwingungsmode 12: 11°; - Q-Faktor der Schwingungsmoden: 103; - Anharmonizität der ersten Schwingungsmode 11: Frequenzverschiebung von 184,6 Hz bei einem Auslenkungswinkel von 1° bis 16,5°; - Anharmonizität der zweiten Schwingungsmode 12: Frequenzverschiebung von 21,2 Hz bei einem Auslenkungswinkel von 1° bis 11°; - Sensitivität des Sensorelements 9 für die erste Schwingungsmode 11: 0,5 µA/° bis 45,2 µA/°; - Sensitivität des Sensorelements 9 für die zweite Schwingungsmode 12: 0,04 µA/° bis 19,2 µA/°. Die Figuren 3A bis 3J zeigen numerische Simulationen verschiedener Schwingungsmoden eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist eine Auslenkung unterschiedlicher Elemente des mikroelektromechanischen Spiegels 1 zu einem bestimmten Zeitpunkt zur besseren Darstellbarkeit übertrieben groß dargestellt. Die Resonanzfrequenzen fR der dargestellten Schwingungsmoden sind in der folgenden Tabelle aufgeführt: Fig. 3A 3B 3C 3D 3E fR [kHz] 8,66 10,74 17,22 20,86 27,47 P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 34 - Fig. 3F 3G 3H 3I 3J fR [kHz] 30,81 37,45 40,73 47,32 49,10 Die Schwingungsmode in Figur 3D entspricht der zweiten Schwingungsmode 12 des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem das Spiegelelement 2 gemeinsam mit der Torsionsaufhängung 3 eine Drehschwingung um die kurze Achse 32 ausführt. Die Schwingungsmode in Figur 3F entspricht der ersten Schwingungsmode 11 des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem das Spiegelelement 2 eine Drehschwingung um die lange Achse 31 ausführt, während die Torsionsaufhängung 3 insbesondere eine Biegebewegung ausführt. Die Resonanzfrequenzen der verschiedenen Schwingungsmoden weisen insbesondere einen großen Frequenzabstand auf, so dass die erste und zweite Schwingungsmode 11 und 12 gezielt angeregt werden können, ohne dabei weitere parasitäre Schwingungsmoden anzuregen. Die Figur 4A zeigt eine schematische Darstellung einer Zugspannung in einem Material eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Zugspannung innerhalb des mikroelektromechanischen Spiegels 1 bei einem maximalen Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 von 11° um die kurze Achse 32 in der zweiten Schwingungsmode 12 dargestellt. Eine maximale Zugspannung beträgt dabei etwa 1,7 GPa. Die Figur 4B zeigt eine schematische Darstellung einer Deformation der Haupterstreckungsebene 21 des Spiegelelements 2 eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem ersten P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 35 - Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Deformation in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene 21 bei einem maximalen Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 von 11° um die kurze Achse 32 in der zweiten Schwingungsmode 12 dargestellt. Eine maximale Deformation beträgt dabei etwa ±250 nm am Rand des Spiegelelements 2. Die Figur 5A zeigt eine schematische Darstellung einer Zugspannung in einem Material eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Zugspannung bei einem maximalen Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 von 16,5° um die lange Achse 31 in der ersten Schwingungsmode 11 dargestellt. Eine maximale Zugspannung beträgt dabei etwa 2,4 GPa. Die Figur 5B zeigt eine schematische Darstellung einer Deformation der Haupterstreckungsebene 21 des Spiegelelements 2 eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Deformation in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene 21 bei einem maximalen Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 von 16,5° um die lange Achse 31 in der ersten Schwingungsmode 11 dargestellt. Eine maximale Deformation beträgt dabei etwa ±310 nm am Rand des Spiegelelements 2. Figur 6 zeigt Auslenkungswinkel φ1, φ2 eines Spiegelelements 2 um die lange Achse 31 beziehungsweise um die kurze Achse 32, sowie eine maximale Zugspannung Z im Material eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel während einer Schwingung des Spiegelelements 2 entsprechend der ersten und zweiten Schwingungsmode 11, 12 als Funktion der Zeit t. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 36 - Figur 7 zeigt Auslenkungswinkel φ1, φ2 eines Spiegelelements 2 um die lange Achse 31 und um die kurze Achse 32 eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem gleichzeitig die erste Schwingungsmode 11 und die zweite Schwingungsmode 12 getrieben wird. Insbesondere beschreibt die Auslenkung des Spiegels als Funktion der Zeit eine Lissajous Figur. Die Figuren 8A bis 8J zeigen numerische Simulationen verschiedener Schwingungsmoden eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Auslenkung unterschiedlicher Elemente des mikroelektromechanischen Spiegels 1 zu einem bestimmten Zeitpunkt zur besseren Darstellbarkeit übertrieben groß dargestellt. Die Resonanzfrequenzen fR der dargestellten Schwingungsmoden sind in der folgenden Tabelle aufgeführt: Fig. 8A 8B 8C 8D 8E fR [kHz] 3,08 3,85 7,67 9,20 12,99 Fig. 8F 8G 8H 8I 8J fR [kHz] 14,27 18,76 20,29 23,31 29,37 Die Schwingungsmode in Figur 8D entspricht der zweiten Schwingungsmode 12 des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem das Spiegelelement 2 gemeinsam mit der Torsionsaufhängung 3 eine Drehschwingung um die kurze Achse 32 ausführt. Die Schwingungsmode in Figur 8H entspricht der ersten Schwingungsmode 11 des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem das Spiegelelement 2 eine Drehschwingung um die lange Achse 31 ausführt, während die Torsionsaufhängung 3 insbesondere eine Biegebewegung ausführt. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 37 - Die Figur 9A zeigt eine schematische Darstellung einer Zugspannung in einem Material eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Zugspannung bei einem maximalen Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 von 11° um die kurze Achse 32 in der zweiten Schwingungsmode 12 dargestellt. Eine maximale Zugspannung beträgt dabei etwa 1,0 GPa. Die Figur 9B zeigt eine schematische Darstellung einer Deformation der Haupterstreckungsebene 21 des Spiegelelements 2 eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Deformation in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene 21 bei einem maximalen Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 von 11° um die kurze Achse 32 in der zweiten Schwingungsmode 12 dargestellt. Eine maximale Deformation beträgt dabei etwa ±230 nm am Rand des Spiegelelements 2. Die Figur 10A zeigt eine schematische Darstellung einer Zugspannung in einem Material eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Zugspannung bei einem maximalen Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 von 16,5° um die lange Achse 31 in der ersten Schwingungsmode 11 dargestellt. Eine maximale Zugspannung beträgt dabei etwa 1,5 GPa. Die Figur 10B zeigt eine schematische Darstellung einer Deformation der Haupterstreckungsebene 21 des Spiegelelements 2 eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Deformation in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene 21 bei einem maximalen Auslenkungswinkel des Spiegelelements 2 von 16,5° um die lange Achse 31 in der ersten Schwingungsmode 11 P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 38 - dargestellt. Eine maximale Deformation beträgt dabei etwa ±430 nm am Rand des Spiegelelements 2. Figur 11 zeigt Auslenkungswinkel φ1, φ2 eines Spiegelelements 2 um die lange Achse 31 beziehungsweise um die kurze Achse 32, sowie eine maximale Zugspannung Z im Material eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel während einer Schwingung des Spiegelelements 2 entsprechend der ersten und zweiten Schwingungsmode 11, 12 als Funktion der Zeit t. Figur 12 zeigt Auslenkungswinkel φ1, φ2 eines Spiegelelements 2 um die lange Achse 31 und um die kurze Achse 32 eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem gleichzeitig die erste Schwingungsmode 11 und die zweite Schwingungsmode 12 getrieben wird. Insbesondere beschreibt die Auslenkung des Spiegels als Funktion der Zeit eine Lissajous Figur. Figur 13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines mikroelektromechanischen Spiegels 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist ein Querschnitt parallel und versetzt zur kurzen Achse 32 gezeigt. Das Spiegelelement 2, das Verbindungselement 6, die Torsionsaufhängung 3, der Antriebsring 5 und der Rahmen 7 weisen ein gemeinsames Substrat 8 auf und sind einstückig ausgebildet. Das Substrat 8 weist eine konstante Dicke auf. Auf der Hauptfläche 21 des Spiegelelements 2 ist eine metallische reflektierende Schicht 22 angeordnet. Auf dem Antriebsring 5 ist die piezoelektrische Schicht 50 zwischen einer ersten Elektrode 51 und einer zweiten Elektrode 52 angeordnet. Auf der Torsionsaufhängung 3 ist ein P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 39 - Sensorelement 9 angeordnet, das eine piezoelektrische Schicht 90 zwischen einer ersten Elektrode 91 und einer zweiten Elektrode 92 umfasst. In Figur 14 ist eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 1000 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt, die einen mikroelektromechanischen Spiegel 1 gemäß der vorherigen Beschreibung aufweist. Weiterhin weist die Projektionsvorrichtung eine Laserlichtquelle 200 auf, die im Betrieb Laserlicht 201 abstrahlt. Beispielsweise kann es sich bei der Laserlichtquelle 200 um eine so genannte RGB-Lichtquelle handeln, die rotes, grünes und blaues Laserlicht abstrahlen kann. Hierzu kann die Laserlichtquelle 200 beispielsweise drei entsprechend modulierbare Laserdioden oder Laserdiodengruppen aufweisen. Die Laserlichtstrahlen können beispielsweise in einem Strahlkombinierer 202 überlagert werden, so dass ein Strahl von kombiniertem Laserlicht 201‘ auf das piezoelektrische Spiegelbauelement 100 eingestrahlt und von diesem in den gewünschten Bildbereich reflektiert werden kann. Die Laserlichtquelle 200 kann beispielsweise über eine Lasersteuerelektronik 206 angesteuert werden, beispielsweise um das Laserlicht 201, 201‘ zeitlich in der Amplitude zu modulieren. Der mikroelektromechanische Spiegel 1 kann über eine Spiegel- Steuerelektronik 203 angesteuert werden, um beispielsweise die gewünschte Lissajous-Figur zu erzeugen, mit der der gewünschte Bildbereich abgescannt werden kann. Weiterhin kann eine Sensorelektronik 204 vorgesehen sein, um die Position und/oder die Frequenzen des Spiegelelements 2 des mikroelektromechanischen Spiegels 1 bevorzugt in Echtzeit zu P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 40 - detektieren. Darüber hinaus kann eine Bildprozessierungselektronik 205 vorhanden sein, die beispielsweise die ganze Bilddarstellung steuert. Dies kann insbesondere der Konvertierung von Bild- beziehungsweise Filminformationen in Steuersignale für die Laserlichtquelle 200 und den mikroelektromechanischen Spiegel 1 einschließlich der zeitlichen Synchronisierung zwischen der Position des Spiegelelements 2 und den Amplituden des Laserlichtes 201, 201‘ entsprechen. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 41 - Bezugszeichen 1 mikroelektromechanischer Spiegel 11 erste Schwingungsmode 12 zweite Schwingungsmode 2 Spiegelelement 21 Haupterstreckungsebene 22 reflektierende Schicht 3 Torsionsaufhängung 31 lange Achse 32 kurze Achse 41 erste Torsionsfederelemente 42 zweite Torsionsfederelemente 43 dritte Torsionsfederelemente 5 Antriebsring 50 piezoelektrische Schicht 51 erste Elektrode 52 zweite Elektrode 521a, 521b erster Ansteuerbereich 522a, 522b zweiter Ansteuerbereich 6 Verbindungselement 61 Aufhängungspunkte 62 Segment 7 Rahmen 8 Substrat 9 Sensorelement 90 piezoelektrische Schicht 91 erste Elektrode 92 zweite Elektrode 200 Laserlichtquelle 201, 201‘ Laserlicht 202 Strahlkombinierer 203 Spiegel-Steuerelektronik P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 42 - 204 Sensorelektronik 205 Bildprozessierungselektronik 206 Lasersteuerelektronik 1000 Projektionsvorrichtung t Zeit Z Zugspannung φ1 Auslenkungswinkel um die lange Achse φ2 Auslenkungswinkel um die kurze Achse

Claims

P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 43 - Patentansprüche 1. Mikroelektromechanischer Spiegel (1), aufweisend: - ein Spiegelelement (2), - eine Torsionsaufhängung (3), die das Spiegelelement (2) umschließt und über zwei erste Torsionsfederelemente (41) mit dem Spiegelelement (2) verbunden ist. 2. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, zusätzlich aufweisend einen piezoelektrischen Antriebsring (5), der die Torsionsaufhängung (3) umgibt und über zwei zweite Torsionsfederelemente (42) mit der Torsionsaufhängung (3) verbunden ist. 3. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Torsionsaufhängung (3) eine langgestreckte Form mit einer langen Achse (31) und einer dazu senkrechten kurzen Achse (32) aufweist. 4. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die ersten Torsionsfederelemente (41) entlang der langen Achse (31) angeordnet sind. 5. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die zweiten Torsionsfederelemente (42) entlang der kurzen Achse (32) angeordnet sind. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 44 - 6. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei ersten Torsionsfederelemente (41) auf gegenüberliegenden Seiten des Spiegelelements (2) angeordnet sind. 7. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die zwei zweiten Torsionsfederelemente (42) auf gegenüberliegenden Seiten der Torsionsaufhängung (3) angeordnet sind. 8. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Torsionsaufhängung (3) eine elliptische Ringform oder die Form eines eingedrückten Ovalrings aufweist. 9. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Torsionsaufhängung (3) keine piezoelektrischen Antriebselemente aufweist und/oder aus einem Substrat besteht. 10. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spiegelelement (2) und die ersten Torsionsfederelemente (41) über ein Verbindungselement (6) miteinander verbunden sind. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 45 - 11. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach Anspruch 10, wobei das Verbindungselement (6) kreisringförmig ausgebildet und über zwei Aufhängungspunkte (61) mit dem Spiegelelement (2) verbunden ist. 12. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach Anspruch 11, wobei die zwei Aufhängungspunkte (61) auf gegenüberliegenden Seiten des Spiegelelements (2) entlang der kurzen Achse (32) angeordnet sind. 13. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach Anspruch 10, wobei das Verbindungselement (6) zwei voneinander getrennte kreisbogenförmige Segmente (62) aufweist, die jeweils mit einem der zwei ersten Torsionsfederelemente (41) verbunden sind. 14. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach Anspruch 13, wobei jedes der kreisbogenförmigen Segmente (62) über zwei Aufhängungspunkte (61) mit dem Spiegelelement (2) verbunden ist. 15. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei der Antriebsring (5) kreisringförmig ausgebildet ist. 16. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei der Antriebsring (5) in einer Haupterstreckungsebene (21) des Spiegelelements (2) in Ruhelage angeordnet ist. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 46 - 17. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 16, wobei der Antriebsring (5) über zwei dritte Torsionsfederelemente (43) mit einem Rahmen (7) verbunden ist. 18. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die zwei dritten Torsionsfederelemente (43) auf gegenüberliegenden Seiten des Antriebsringes (5) entlang der kurzen Achse (32) angeordnet sind. 19. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Spiegelelement (2), die Torsionsaufhängung (3), der Antriebsring (5), der Rahmen (7) und die Torsionsfederelemente (41, 42, 43) als einstückiges Bauteil ausgebildet sind. 20. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei alle Elemente (2, 3, 41, 42, 43, 5, 7) des einstückigen Bauteils ein gemeinsames Substrat (8) aufweisen, das eine konstante Dicke hat. 21. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 20, wobei auf dem Antriebsring (5) eine piezoelektrische Schicht (50) aufgebracht ist. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 47 - 22. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die piezoelektrische Schicht (50) zwischen einer ersten Elektrode (51) und einer zweiten Elektrode (52) angeordnet ist. 23. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite Elektrode (52) eine Mehrzahl von Ansteuerbereichen (521a, 521b, 522a, 522b) aufweist, die voneinander getrennt sind. 24. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei auf dem Antriebsring (5) und/oder auf dem Rahmen (7) zumindest ein Sensorelement (9) zur Bestimmung einer Auslenkung und/oder einer Frequenz einer Schwingung des Spiegelelements (2) angeordnet ist. 25. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Torsionsaufhängung (3) zumindest ein Sensorelement (9) zur Bestimmung einer Auslenkung und/oder einer Frequenz einer Schwingung des Spiegelelements (2) angeordnet ist. 26. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 24 oder 25, wobei das zumindest eine Sensorelement (9) eine piezoelektrische Schicht (90) umfasst. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 48 - 27. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die piezoelektrische Schicht (90) zwischen zwei Elektroden (91, 92) angeordnet ist. 28. Mikroelektromechanischer Spiegel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Torsionsaufhängung (3) zu einer Linearisierung einer Schwingungsmode um die lange Achse (31) eingerichtet ist. 29. Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Spiegels (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 28, bei dem das Spiegelelement (2) mittels eines ersten elektrischen Wechselstromsignals mit einer ersten Frequenz, das auf erste Ansteuerbereiche (521a, 521b) des Antriebsringes (5) wirkt, in eine erste Schwingungsmode (11) versetzt wird. 30. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Torsionsaufhängung (3) mittels eines zweiten elektrischen Wechselstromsignals mit einer zweiten Frequenz, das auf zweite Ansteuerbereiche (522a, 522b) des Antriebsringes (5) wirkt, in eine zweite Schwingungsmode (12) versetzt wird. 31. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem - die erste Schwingungsmode (11) eine Drehung des Spiegelelements (2) um die lange Achse (31) umfasst, und - die zweite Schwingungsmode (12) eine Drehung des Spiegelelements (2) um die kurze Achse (32) umfasst. 32. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die erste Schwingungsmode (11) und/oder die zweite Schwingungsmode (12) resonant angeregt werden. P2023,0513 WO N 20. Februar 2024 - 49 - 33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, bei dem eine Bewegung des Antriebsrings (5) in der ersten Schwingungsmode (11) und/oder in der zweiten Schwingungsmode (12) eine Amplitude aufweist, die höchstens ein Fünftel einer Amplitude einer Bewegung des Spiegelelements (2) beträgt. 34. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 33, bei dem eine Resonanzfrequenz der ersten Schwingungsmode (11) um zumindest einen Faktor 1,3 größer ist, als eine Resonanzfrequenz der zweiten Schwingungsmode (12). 35. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 34, bei dem die erste Schwingungsmode (11) und/oder die zweite Schwingungsmode (12) in einem harmonischen Bereich betrieben werden. 36. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 35, bei dem die zweite Schwingungsmode (12) eine Torsionsschwingung der Torsionsaufhängung (3) mit dem Spiegelelement (2) um die kurze Achse ist, während die erste Schwingungsmode (11) eine Kombination aus einer Torsionsschwingung des Spiegelelements (2) um die lange Achse und einer Verbiegungsbewegung der Torsionsaufhängung (3) ist. 37. Projektionsvorrichtung (1000), aufweisend eine Laserlichtquelle (200) und einen mikroelektromechanischen Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 28. 38. Verwendung eines mikroelektromechanischen Spiegels (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 28 für die Projektion von Informationen auf eine Oberfläche, für head-up Displays, für Matrixausleuchtungen, für LIDAR Anwendungen, für Hologrammprojektoren, für VR-Brillen, oder für AR-Brillen.
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