WO2015189048A1

WO2015189048A1 - Mikrospiegelanordnung und projektionseinrichtung

Info

Publication number: WO2015189048A1
Application number: PCT/EP2015/061955
Authority: WO
Inventors: Rainer Straub; Stefan Pinter; Johannes Baader; Andreas Duell; Frederic Njikam Njimonzie; Joerg Muchow; Helmut Grutzeck; Stefan Mark
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2015-12-17
Also published as: US10222609B2; KR20170018438A; US20170146792A1; CN106461936A; KR102370884B1; CN106461936B; DE102014211338A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Mikrospiegelanordnung mit einem federnd aufgehängten Spiegel und mit mindestens einer Anschlageinrichtung, welche ausgebildet ist, bei einer Bewegung des Spiegels in einer vorgegebenen Richtung aus dessen Ruheposition heraus, eine Bewegung des Spiegels einzuschränken. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung eine Projektionseinrichtung.

Description

Beschreibung Titel

MI KROSPI EGELANORDNUNG UND PROJEKTIONSEINRICHTUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikrospiegelanordnung und eine Projektionseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung.

Stand der Technik

Mikrospiegel werden heutzutage in einer ständig steigenden Anzahl von Anwendungen eingesetzt. Zu diesen Anwendungen zählen z.B. Projektoren, Scanner oder dergleichen. Der Vorteil der Mikrospiegel liegt darin, dass diese einen geringen Platzbedarf aufweisen und daher sehr flexibel eingesetzt werden können.

Bei Mikrospiegeln handelt es sich üblicherweise um mikroelektromechanische Elemente, die z.B. mit Hilfe der aus der Halbleiterverarbeitung bekannten Verfahren strukturiert und hergestellt werden.

Zur Realisierung der Auslenkung der Spiegel in einem solchen Mikrospiegel können unterschiedliche Verfahren verwendet werden. Beispielsweise können elektrostatische Antriebsverfahren, magnetische Antriebsverfahren, piezoelektrische Verfahren oder dergleichen genutzt werden. Dabei bieten einige Antriebsverfahren lediglich die Möglichkeit, den Mikrospiegel in einer Richtung zu kippen. Andere Antriebsverfahren bieten auch die Möglichkeit, die Mikrospiegel in zwei Richtungen zu verkippen.

Bei schnellen Bewegungen des Spiegels kann eine Verformung desgleichen auftreten. Da der Spiegel üblicherweise als eine Silberschicht ausgebildet ist, welche auf einer

Siliziumschicht aufgebracht ist, kann es auf Grund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten auch bei einer thermischen Belastung des Spiegels zu einer Verformung kommen.

Um dies zu vermeiden, kann die Siliziumschicht deutlich dicker ausgeführt werden als die Silberschicht. Allerdings wird dadurch die Masse des Spiegels deutlich erhöht. Bei einem Fall des Mikrospiegels kann es daher sein, dass bei einem Aufprall des Spiegels auf Grund der hohen Masseträgheit des Spiegels dieser oder andere Elemente, die den Spiegel tragen bzw. halten, beschädigt werden. Durch einen Bruch z.B. einer Feder des Mikrospiegels oder einer Aufhängung des Spiegels in dem Mikrospiegel wird dieser zerstört und kann nicht weiter genutzt werden. Dies gilt es zu vermeiden.

Ein bekannter Mikrospiegel wird z.B. in der DE 10 2010 064 218 A1 gezeigt.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Mikrospiegelanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Projektionseinrichtung mit den Merkmalen des Patentan- Spruchs 12.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Mikrospiegelanordnung mit einem federnd aufgehängten Spiegel und mit mindestens einer Anschlageinrichtung, welche ausgebildet ist, bei einer Bewegung des Spiegels in einer vorgegebenen Richtung aus dessen Ruheposition heraus, die Bewegung des Spiegels einzuschränken.

Ferner ist vorgesehen:

Eine Projektionseinrichtung mit mindestens einer Lichtquelle, mit mindestens einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung und mit einer Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Mikrospiegelanordnung anzusteuern. Vorteile der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass eine zu große Bewegungsfreiheit des Spiegels einer Mikrospiegelanordnung bei einer starken Beschleunigung der Mikrospiegelanordnung, z.B. bei einem Fall, zu einer erhöhten Bruchgefahr von Bestandteilen der Mikrospiegelanordnung führt. Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, die Bewegung des Mikro- spiegels insbesondere in einer vorgegeben Richtung, einzuschränken. Dabei kann die vorgegebene Richtung z.B. eine Richtung sein, in welcher der Spiegel ohne die erfindungsgemäße Anschlageinrichtung eine größere Bewegungsfreiheit aufweist als in andere Richtungen, also diejenige Richtung, in welcher die Spiegelmasse die größte kinetischen Energie aufnehmen kann. Dadurch, dass die Bewegung in der vorgegebenen Richtung durch die Anschlageinrichtung eingeschränkt wird, kann die Stabilität der Mikrospiegelanordnung erhöht werden und deren Unempfindlichkeit gegenüber z.B. einem Fall oder einen Stoß erhöht werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü- chen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.

In einer Ausführungsform weist die Anschlageinrichtung mindestens einen mit dem Spiegel gekoppelten Anschlag und mindestens ein, insbesondere mit einem Gehäuse der Mikrospiegelanordnung gekoppeltes, Gegenlager auf. Wird der mindestens eine Anschlag mit dem Spiegel verbunden, hat dies den Vorteil, dass die große Masse mit der größten kinetischen Energie direkt gebremst wird, ohne dass schwache Zwischenstücke die Energie aufnehmen müssten, was zu hohen Belastungen dieser Zwischenstücke führen würde. Wenn das Gegenlager das Gehäuse der Mikrospiegelanordnung selber bildet, kann die gesamte Anschlagsstruktur sehr stabil ausgeführt werden.

In einer Ausführungsform ist die vorgegebene Richtung als die Richtung des

Normalenvektors einer Ebene, in welcher der Spiegel in Ruheposition liegt, ausgebildet. Da es die Funktion des Spiegels erfordert - zur Strahlablenkung wird er gegenüber dem Normal-Vektor verkippt - dass er in der Richtung des Normalvektors zumindest in den Außenbereichen aus der Ebene gedreht wird, weist der Spiegel die größte Bewegungsfreiheit in der Richtung des Normalenvektors der Ebene, in welcher der Spiegel liegt, auf. Eine Ausführungsform der Anschlagsstruktur fängt den Spiegel deswegen an der Drehachse ab, da nur an dieser Stelle keine Bewegung aus der Ebene heraus stattfindet Wird der Anschlag derart ausgeführt, dass dieser die Bewegung des Spiegels in genau dieser Richtung einschränkt, kann eine Beschädigung der Mikrospiegelanordnung effektiv verhindert werden. In einer Ausführungsform weist die Mikrospiegelanordnung mindestens eine Torsionsfeder auf, welche ausgebildet ist, den Spiegel federnd aufzuhängen, wobei die mindestens eine Torsionsfeder insbesondere in der Drehachse des Spiegels oder in einer parallelen zu der Drehachse des Spiegels unter dem Spiegel angeordnet ist. Unter dem Spiegel bedeutet dabei, dass die Feder auf derjenigen Seite des Spiegels angeordnet ist, welche nicht die spiegelnde Fläche des Spiegels aufweist. Dadurch können die Federn sehr weit unter den Spiegel reichend ausgebildet werden, wodurch der vorhandene Platz optimal ausgenutzt wird.

In einer Ausführungsform ist jeweils ein Anschlag ausgehend von dem Rand des Spiegels aus entlang einer durch den Spiegel verlaufenden Parallelen zu der Drehachse des Spiegels angeordnet, wobei die Anschläge von der mindestens einen Torsionsfeder mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet sind. In dieser Ausführungsform liegen Federn und Anschläge deckungsgleich untereinander, wenn der Spiegel von vorne, also in Aufsicht auf die Spiegelfläche, betrachtet wird. Dies ermöglicht es Anschläge bereitzustellen, die die Bewegung der Federn nicht stören oder negativ beeinflussen.

In einer Ausführungsform weist die Mikrospiegelanordnung einen Antriebsrahmen auf, welcher mindestens zwei Schienen aufweist, welche auf beiden Seiten neben der mindestens einen Torsionsfeder unter dem Spiegel angeordnet sind. Ferner sind jeweils mindestens zwei Anschläge ausgehend von dem Rand des Spiegels aus entlang einer durch den Spiegel verlaufenden Parallelen zu der Drehachse des Spiegels angeordnet und eine Symmetrieachse der jeweils mindestens zwei Anschläge liegt auf der durch den Spiegel verlaufenden Parallelen zu der Drehachse des Spiegels und jeweils einer der Anschläge ist mit einer der Schienen mechanisch gekoppelt. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der Anschläge, da diese einstückig mit den Schienen ausgebildet werden können und keine Herstellungsschritt notwendig ist, in welchem z.B. durch eine Unterätzung der Anschläge eine Trennung zwischen Schienen und Anschlägen hergestellt werden müsste, wie es notwendig ist, wenn lediglich ein Anschlag über einer jeweiligen Feder angeordnet ist.

In einer Ausführungsform sind die Anschläge und der Spiegel aus einem Substrat, insbesondere einem Siliziumsubstrat, einstückig ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Spiegels und der Anschläge. In einer Ausführungsform ist das Gegenlager als ein optischer Sockel der Mikrospiegel- anordnung ausgebildet. Da der optische Sockel ein vorteilhafter Bestandteil einer Mikro- spiegelanordnung ist, kann so ein Gegenlager bereitgestellt werden, für welches keine weiteren Elemente oder Herstellungsschritte notwendig sind. Durch den optischen Sockel ist der Spiegel geschützt gegen Kratzer, Partikel, Korrosion. Es kann ein Vakuum eingeschlossen werden, bzw. Fremdgas nach Wahl genutzt werden.

In einer Ausführungsform ist das Gegenlager derart an der Mikrospiegelanordnung angeordnet, dass der Abstand zwischen den Anschlägen und dem Gegenlager in der vorgege- benen Richtung weniger als Ι ΟΟμηη, insbesondere weniger als 50μηι beträgt. Wird die Bewegung in der vorgegebenen Richtung auf weniger als Ι ΟΟμηη eingeschränkt, wird auch der Beschleunigungsweg auf diesen Wert eingeschränkt und es muss bei einem Aufprall der Anschläge auf das Gegenlager weniger kinetische Energie abgebaut werden. In einer Ausführungsform ist das Gegenlager derart an der Mikrospiegelanordnung angeordnet, dass das Gegenlager und der Spiegel bündig in einer Ebene liegen, wobei in dem Bereich der Anschläge das Gegenlager eine Ausnehmung in der vorgegebenen Richtung von einer Dicke von weniger als Ι ΟΟμηη, insbesondere weniger als δθμηη, aufweist. Liegen Spiegel und Gegenlager in einer Ebene, wird der Lichtfluss zu dem Spiegel optimiert. Durch eine Ausnehmung in dem Gegenlager kann die Bewegungsfreiheit des Spiegels auch lateral in der Spiegelebene exakt eingestellt werden.

In einer Ausführungsform ist der mindestens eine mit dem Spiegel gekoppelt Anschlag in der vorgegebenen Richtung gegenüber dem Spiegel derart zurückgesetzt an den Spiegel gekoppelt, dass der Abstand zwischen den Anschlägen und dem Gegenlager in der vorgegebenen Richtung weniger als Ι ΟΟμηη, insbesondere weniger als 50μηι beträgt. Dabei können Spiegel und Anschläge einstückig in einer Ebene z.B. in einem Ätzvorgang hergestellt werden. Das Zurücksetzen der Anschläge kann dann z.B. durch einen zweiten Ätzvorgang, z.B. ein Trenchätzen, erfolgen. Dies ermöglicht es ebenfalls, die Bewegungs- freiheit des Spiegels in der vorgegebenen Richtung exakt einzustellen.

In einer Ausführungsform ist die Mikrospiegelanordnung als eine quasistatische Mikrospiegelanordnung ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Mikrospiegelanordnung als eine resonante Mikrospiegelanordnung ausgebildet. Dies ermöglicht es, die vorliegende Erfindung mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Mikrospiegelanordnungen einzusetzen. Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikro- spiegelanordnung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Sockels;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung; und Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts Anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung 1.

Die Mikrospiegelanordnung der Fig. 1 weist einen federnd aufgehängten Spiegel 2 und eine Anschlageinrichtung 3 auf.

Die Anschlageinrichtung 3 ist derart ausgebildet, dass sie die Bewegung des Spiegels 2 in einer vorgegebenen Richtung 4 aus dessen Ruheposition heraus einschränkt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Anschlageinrichtung 3 in einem geeigneten Abstand zu dem Spiegel 2 angeordnet wird und der Spiegel 2 bei einer Bewegung in der vorgegebenen Richtung 4 auf die Anschlageinrichtung 3 prallt, wenn er den Abstand überwunden hat. Die vorgegebene Richtung kann dabei in einer Ausführungsform die Richtung des

Normalenvektors 8 der Ebene sein, in welcher der Spiegel 2 in seiner Ruheposition, also in einem nicht angeregten oder ausgelenkten Zustand, ruht bzw. liegt.

In Fig. 1 ist die Anschlageinrichtung 3 als von dem Spiegel 2 getrenntes Element darge- stellt. In weiteren Ausführungsformen kann die Anschlageinrichtung 3 auch mindestens zwei Elemente aufweisen, wobei eines oder mehrere der Elemente mit dem Spiegel 2 gekoppelt sein können. Beispielsweise kann die Anschlageinrichtung 3 mindestens einen mit dem Spiegel 2 gekoppelten Anschlag 5-1 - 5-6 und mindestens ein mit einem Gehäuse 6 der Mikrospiegelanordnung 1 gekoppeltes Gegenlager 7 aufweisen. Dies wird in den fol- genden Figuren im Detail erläutert. In Fig. 1 ist eine Feder 18 schematisch über dem Spiegel 2 dargestellt und die Anschlageinrichtung 3 ist unter dem Spiegel 2 angeordnet. Dabei dient die Feder 18 lediglich der Darstellung der federnden Aufhängung. In weiteren Ausführungsformen kann die Feder 18 auch zwei oder mehr Federn aufweisen. Dies wird ebenfalls in den folgenden Figuren im Detail erläutert.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung 14. Die Projektionseinrichtung 14 kann z.B. ein Videoprojektor zur Projektion von Filmen oder Bildern an eine Leinwand sein. Die Projektionseinrichtung 14 kann aber auch eine Projektionseinrichtung sein, die z.B. in einem HUD-Display in einem Fahrzeug eingesetzt wird. Weitere Ausführungen sind ebenfalls möglich. Die Projektionseinrichtung 14 weist eine Lichtquelle 15 auf, die z.B. eine herkömmliche Lampe, eine LED-Lampe, eine Laserlichtquelle oder dergleichen sein kann. Die Lichtquelle 15 ist derart angeordnet, dass diese ein Array aus einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnungen 1 -1 - 1 -n anstrahlt (in Fig. 2 durch gestrichelte Linien dargestellt). Die einzelnen Mikrospiegelvorrichtungen 1 -1 - 1 -n des Arrays spiegeln das Licht in Richtung z.B. einer Leinwand oder dergleichen (in Fig. 2 nicht separat dargestellt).

Die Projektionseinrichtung 14 weist ferner eine Steuereinrichtung 16 auf, die die Mikrospiegelvorrichtungen 1 -1 - 1 -n ansteuert. Dazu kann die Steuereinrichtung 16 je nach Ausführungsform z.B. eine oder mehrere Steuerspannungen bereitstellen, die die Ausrich- tung der einzelnen Mikrospiegelvorrichtungen 1 -1 - 1 -n steuern. Die Steuereinrichtung 16 kann in einer Ausführungsform auch dazu ausgebildet sein, die Lichtquelle anzusteuern. Ferner kann die Steuereinrichtung 16 auch eine Schnittstelle aufweisen, über welche die Steuereinrichtung 16 z.B. Bilddaten empfangen kann. Diese Schnittstelle kann z.B. eine HDMI-Schnittstelle, eine DVI-Schnittstelle oder dergleichen sein. Diese Schnittstelle kann aber auch eine Netzwerkschnittstelle oder dergleichen sein.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung 1 in einer Aufsicht auf die Ebene, in welcher der Spiegel 2 in seiner Ruheposition liegt. Die Mikrospiegelanordnung 1 der Fig. 3 weist in der Mitte einen Spiegel 2 auf, welcher an dem Spiegel 2 in horizontaler Richtung seitlich angeordnete Anschläge 5-1 und 5-2 aufweist. Durch die Mitte des Spiegels 2 läuft in horizontaler Richtung ferner die Drehachse 10 des Spiegels 2.

Ferner ist hinter dem Spiegel 2 angedeutet ein Antriebsrahmen 1 1 zu sehen, der in der Mitte des Spiegels 2, wo die Anschläge 5-1 und 5-2 angeordnet sind, eine Lücke aufweist. In dieser Lücke ist auf jeder Seite eine Torsionsfeder 9-1 , 9-2 angeordnet, die jeweils mit einem Gehäuse 6 oder einem Teil des Gehäuses 6 der Mikrospiegelanordnung 1 gekop- pelt ist. Die Torsionsfedern 9-1 , 9-2 sind hinter den Anschlägen 5-1 und 5-2 mit dem

Spiegel 2 gekoppelt, was nicht zu sehen ist, da die Enden der Torsionsfedern 9-1 , 9-2 von den Anschlägen 5-1 und 5-2 verdeckt werden. Die Torsionsfedern 9-1 , 9-2 dienen gemeinsam mit dem Antriebsrahmen 1 1 dazu, den Spiegel 2 anzutreiben bzw. auszulenken. Bei der Mikrospiegelanordnung 1 der Fig. 3 handelt es sich um eine quasistatische Mikrospiegelanordnung 1 , zu deren Antrieb z.B. über einen Magneten eine Lorentz-Kraft auf den Antriebsrahmen 1 1 ausgeübt werden kann, wenn auf dem Antriebsrahmen Leiterbahnen bestromt werden, wodurch der Antriebsrahmen 1 1 und damit auch der mit diesem gekoppelte Spiegel 2 um die Drehachse 10 gedreht wird. Die Torsionsfedern 9-1 , 9-2 die- nen als Gegenkraft zu der auf den Antriebsrahmen 1 1 ausgeübten Kraft.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung der Fig. 3 in einer Seitenansicht. In der Seitenansicht ist zu sehen, dass die Torsionsfedern 9-1 , 9-2 mit dem Antriebsrahmen 1 1 in einer Ebene hinter dem Spiegel 2 liegen und die Anschläge 5-1 , 5-2 mit dem Spiegel in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Torsionsfedern 9-1 , 9-2 erstrecken sich von dem Gehäuse 6 jeweils bis zum Rand des Spiegel 2 in der (in Fig. 3 gezeigten) Ausnehmung zwischen den zwei Hälften des Antriebsrahmens 1 1 . Die Kopplung der Torsi- onsfedern 9-1 , 9-2 mit dem Antriebsrahmen 1 1 oder dem Spiegel 2 kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Beispielsweise können alle Elemente der Mikrospiegelanordnung 1 aus einem einzelnen Siliziumsubstrat einstückig geformt werden. Dies kann z.B. durch geeignete Ätzprozesse erfolgen. In Fig. 4 ist ferner ein optischer Sockel 13 dargestellt, der zwischen zwei

Sockelgehäusehälften, die als Gegenlager 7 dienen, eine Glasscheibe 21 aufweist, wel- che durchlässig für z.B. Licht- bzw. Laserstrahlen 20 ist und gleichzeitig den Spiegel 2 vor eindringendem Staub schützt. In der Seitenansicht der Fig. 4 ist deutlich zu sehen, dass der optische Sockel 13 unter dem Spiegel 2 derart angeordnet ist, dass der Spiegel 2, bzw. die Anschläge 5-1 , 5-2 bei einer Bewegung des Spiegels 2 nach unten, die z.B. durch einen Aufprall ausgelöst werden kann, nach einem vorgegebenen Weg 22 auf das Gegenlager 7 aufschlägt bzw. aufschlagen.

Der vorgegebene Weg 22 kann dabei z.B. 100μηι betragen. In weiteren Ausführungsformen beträgt der vorgegebene Weg z.B. 50μηι oder weniger als 50μηι betragen.

In einer weiteren Ausführungsform ist der optische Sockel 13 mit dem Spiegel 2 bündig in einer Ebene angeordnet. Der vorgegebene Weg 22 kann in solch einer Ausführungsform z.B. durch ein Zurücknehmen der Anschläge 5-1 , 5-2 um den vorgegebenen Weg 22 oder durch ein Ausnehmen des Gegenlagers 7 an der Position der Anschläge 5-1 , 5-2 um den vorgegebenen Weg 22 eingestellt werden.

Wenn die Federn 9-1 , 9-2 unter die Anschläge 5-1 , 5-2 oder sogar unter den Spiegel 2 gezogen sind, muss durch ein Freiätzen zwischen Spiegel 2 und Federn 9-1 , 9-2 der nötige Spielraum geschaffen werden. Der Vorteil der Anordnung mit jeweils nur einem An- schlag 5-1 , 5-2 direkt in der Drehachse ist, dass der Abstand zum Gegenlager 7 minimal ausgelegt werden kann.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung 1 .

Die Mikrospiegelanordnung 1 der Fig. 5 weist ein rechteckiges Gehäuse 6 bzw. einen rechteckigen Rahmen auf, der ein Teil des Gehäuses 6 ist. In der Mitte zweier sich gegenüberliegender Seiten des Gehäuses 6 sind jeweils die Torsionsfedern 9-1 , 9-2 mit dem Gehäuse 6 gekoppelt und erstrecken sich bis zur Mitte der Fläche innerhalb des Rahmens bis zu dem Spiegel 2, der dort angeordnet ist. Die Torsionsfedern 9-1 , 9-2 bestehen jeweils aus mehreren nebeneinander verlaufenden Federstegen. Weitere Ausführungsformen der Torsionsfedern 9-1 , 9-2 sind ebenfalls möglich.

Der Antriebsrahmen 1 1 weist zu jeder Seite der Torsionsfedern jeweils einen rechteckigen Rahmenteil auf, welcher in die durch das Gehäuse 6 definierte Fläche eingepasst ist. In Fig. 5 ist dar Antriebsrahmen in einer leicht gekippten Stellung zu sehen, wodurch der Spiegel 2 aus seiner Ruheposition herausgekippt wird.

An dem Spiegel 2 ist ferner über den Torsionsfedern 9-1 , 9-2 angeordnet jeweils ein An- schlag 5-1 , 5-2 dargestellt. Wird die Mikrospiegelanordnung 1 aus einem einzelnen

Siliziumsubstrat einstückig gefertigt, ist ein Fertigungsschritt notwendig, bei welchem die Verbindung zwischen den Torsionsfedern 9-1 , 9-2 und dem jeweils über der den Torsionsfedern 9-1 , 9-2 liegenden Anschlag 5-1 , 5-2 getrennt wird. Dies kann z.B. durch einen geeigneten Ätzvorgang erfolgen.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Sockels 13.

Der optische Sockel 13 der Fig. 6 weist ein rechteckiges Sockelgehäuse 25 auf, in wel- ehern, schräg liegend gegenüber der Ebene, in welcher der Spiegel 2 in Ruheposition liegt, eine Glasscheibe 21 eingelassen ist. Die schräge Anordnung der Glasscheibe 21 dient der Vermeidung eines Reflexpunktes in dem projizierten Bild, indem der Reflexpunkt des Lichts oder des Laserstrahls, welcher durch den Spiegel 2 gelenkt werden soll aus dem Bild ausgeblendet wird.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung 1 . Die Mikrospiegelanordnung 1 der Fig. 7 basiert auf der Mikrospiegelanordnung 1 der Fig. 5. Im Gegensatz zu der Mikrospiegelanordnung 1 der Fig. 5 weist die Mikrospiegelanordnung 1 der Fig. 7 allerdings auf jeder Seite des Spiegels zwei Anschläge 5-3, 5-4 und 5-5, 5-6 auf, die jeweils über den Schienen 12-1 , 12-2 des Antriebsrahmens 1 1 liegen. Dabei sind die Schienen 12-1 , 12-2 jeweils neben den (nicht dargestellten) Torsionsfedern 9-1 , 9-2 angeordnet. Werden die Anschläge 5-3, 5-4 und 5-5, 5-6 auf die in Fig. 7 dargestellte Art angeordnet, kann die Mikrospiegelvor- richtung 1 sehr einfach hergestellt werden, da keine Trennung zwischen den Torsionsfe- dem 9-1 , 9-2 und darüber liegenden Anschlägen 5-3, 5-4 und 5-5, 5-6 durchgeführt werden muss. Gegenüber der Anordnung der Fig. 4 muss ein etwas höherer Abstand zum Gegenlager 7 vorgesehen werden.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Mikrospiegelanordnung 1 . Die Mikrospiegelanordnung 1 der Fig. 8 stellt eine resonante Mikrospiegelanordnung 1 dar, bei der nur ein Teil der gesamten Anord- nung gezeigt ist. Die Federn 17, die unter dem Spiegel 2 liegen, bilden zusammen mit der Spiegelmasse ein schwingendes Feder-Masse-System, dass z.B. mit einem zweiten Federmassesystem (nicht dargestellt), in das die Energie eingekoppelt wird, mechanisch gekoppelt ist, sodass das gesamte System aus Federn 17 und Spiegel 2 und dem anregenden Feder-Masse-System in eine resonante Schwingung versetzt wird.

Wie in Fig. 8 zu sehen, können auch bei dieser Mikrospiegelanordnung 1 die Anschläge 5-1 und 5-2 jeweils an den Seiten des Spiegels 2 angeordnet werden und diesen so vor Zerstörung z.B. bei einem Aufprall schützen.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, und auch für kardanisch aufgehängte Spiegel anwenden, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansprüche

1 . Mikrospiegelanordnung (1 , 1 -1 - 1 -n), mit einem federnd aufgehängten Spiegel (2); mit mindestens einer Anschlageinrichtung (3), welche ausgebildet ist, bei einer Bewegung des Spiegels (2) in einer vorgegebenen Richtung (4) aus dessen Ruheposition heraus, die Bewegung des Spiegels (2) einzuschränken.

2. Mikrospiegelanordnung nach Anspruch 1 , wobei die Anschlageinrichtung (3) mindestens einen mit dem Spiegel (2) gekoppelten Anschlag (5-1 - 5-6) und mindestens ein mit einem Gehäuse (6) der Mikrospiegelanordnung (1 , 1 -1 - 1 -n) gekoppeltes Gegenlager (7) aufweist.

3. Mikrospiegelanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die vorgegebene Richtung (4) als die Richtung des Normalenvektors (8) einer Ebe- ne, in welcher der Spiegel (2) in Ruheposition liegt, ausgebildet ist.

4. Mikrospiegelanordnung nach Anspruch 3, mit mindestens einer Torsionsfeder (9-1 , 9-2), welche ausgebildet ist, den Spiegel (2) fe- dernd aufzuhängen; wobei die mindestens eine Torsionsfeder (9-1 , 9-2) insbesondere in der Drehachse (10) des Spiegels (2) oder in einer parallelen zu der Drehachse (10) des Spiegels (2) unter dem Spiegel (2) angeordnet ist.

5. Mikrospiegelanordnung nach Anspruch 4, wobei jeweils ein Anschlag (5-1 - 5-6) ausgehend von dem Rand des Spiegels (2) aus entlang einer durch den Spiegel (2) verlaufenden Parallelen zu der Drehachse (10) des Spiegels (2) angeordnet ist, wobei die Anschläge (5-1 - 5-6) von der mindestens einen Torsionsfeder (9-1 , 9-2) mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet sind.

6. Mikrospiegelanordnung nach Anspruch 4, mit einem Antriebsrahmen (1 1 ), welcher mindestens zwei Schienen (12-1 , 12-2) aufweist, welche auf beiden Seiten neben der mindestens einen Torsionsfeder (9-1 , 9-2) unter dem Spiegel (2) angeordnet sind; wobei jeweils mindestens zwei Anschläge (5-1 - 5-6) ausgehend von dem Rand des Spiegels (2) aus entlang einer durch den Spiegel (2) verlaufenden Parallelen zu der Drehachse (10) des Spiegels (2) auf jeder Seite des Spiegels (2) angeordnet sind und eine Symmetrieachse der jeweils mindestens zwei Anschläge (5-1 - 5-6) auf der durch den Spiegel (2) verlaufenden Parallelen zu der Drehachse (10) des Spiegels (2) liegt und je- weils einer der Anschläge (5-1 - 5-6) mit einer der Schienen (12-1 , 12-2) mechanisch gekoppelt ist.

7. Mikrospiegelanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 6, wobei die Anschläge (5-1 - 5-6) und der Spiegel (2) aus einem Substrat, insbesondere einem Siliziumsubstrat, einstückig ausgebildet sind.

8. Mikrospiegelanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 7, wobei das Gegenlager (7) als ein optischer Sockel (13) der Mikrospiegelanordnung (1 , 1 -1 - 1 -n) ausgebildet ist.

9. Mikrospiegelanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Gegenlager (7) derart an der Mikrospiegelanordnung (1 , 1 -1 - 1 -n) angeordnet ist, dass der Abstand zwischen den Anschlägen (5-1 - 5-6) und dem Gegenlager (7) in der vorgegebenen Richtung (4) weniger als Ι ΟΟμηη, insbesondere weniger als 50μηι beträgt.

10. Mikrospiegelanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Gegenlager (7) derart an der Mikrospiegelanordnung (1 , 1 -1 - 1 -n) angeordnet ist, dass das Gegenlager (7) und der Spiegel (2) bündig in einer Ebene liegen; wobei in dem Bereich der Anschläge (5-1 - 5-6) das Gegenlager (7) eine Ausnehmung in der vorgegebenen Richtung (4) von einer Dicke von weniger als Ι ΟΟμηη, insbesondere weniger als δθμηη, aufweist.

1 1 . Mikrospiegelanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 10, wobei der mindestens eine mit dem Spiegel (2) gekoppelt Anschlag (5-1 - 5-6) in der vorgegebenen Richtung (4) gegenüber dem Spiegel (2) derart zurückgesetzt an den Spiegel (2) gekoppelt ist, dass der Abstand zwischen den Anschlägen (5-1 - 5-6) und dem Gegenlager (7) in der vorgegebenen Richtung (4) weniger als Ι ΟΟμηη, insbesondere weniger als 50μηι beträgt.

12. Projektionseinrichtung (14), mit mindestens einer Lichtquelle (15); mit mindestens einer Mikrospiegelanordnung (1 , 1-1 - 1 -n) nach einem der vorherigen Ansprüche; und mit einer Steuereinrichtung (16), die dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Mikrospiegelanordnung (1 , 1 -1 - 1 -n) anzusteuern.