WO2024256650A1 - Mems mirror device comprising an aperture - Google Patents

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WO2024256650A1
WO2024256650A1 PCT/EP2024/066587 EP2024066587W WO2024256650A1 WO 2024256650 A1 WO2024256650 A1 WO 2024256650A1 EP 2024066587 W EP2024066587 W EP 2024066587W WO 2024256650 A1 WO2024256650 A1 WO 2024256650A1
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WO
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mems mirror
aperture
light beam
mirror device
frame
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PCT/EP2024/066587
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German (de)
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Inventor
Stefan Franz
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OQmented GmbH
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    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Definitions

  • the invention relates to a MEMS mirror device for the variable deflection of an incident light beam, which can be used in particular in augmented reality glasses.
  • Augmented reality refers to the computer-aided extension of the perception of reality that addresses at least one of the human sensory modalities.
  • AR is often understood to mean only the visual representation of information, namely the addition of computer-generated additional information and/or virtual objects to images or videos by means of overlay or superimposition.
  • the visual representation or projection of images, user interfaces or information, such as directions, weather information or news is a common application of AR and is increasingly being used in so-called AR glasses, which can display images, user interfaces or information directly on the lenses or retina of a user.
  • a microscanner also known as a micro-electro-mechanical system, MEMS for short
  • MEMS micro-electro-mechanical system
  • a beam of light which is generated by a light source arranged in the temple of AR glasses, for example, and then shaped, is deflected onto the MEMS scanner.
  • the MEMS scanner can then scan the beam of light, creating an image on an observation field.
  • Such an imaging system with a MEMS scanner requires comparatively few optical elements, which means that small and inexpensive projectors can be realized.
  • a projector must achieve very good optical resolution and consume very little power. Due to a lack of alternatives, edge emitters are therefore often used as the light source. However, these emit a highly divergent, elliptically shaped beam of light that must be collimated.
  • a MEMS scanner is described, for example, in DE 10 2021 1 16 151 B3.
  • the MEMS scanner disclosed there can simultaneously perform rotary oscillations around two resonant oscillation axes in order to Oscillations of a light beam incident on a deflection element cause a nonlinear Lissajous projection into an observation field.
  • WO 2021/259936 A1 discloses a MEMS mirror device for the variable deflection of an electromagnetic beam.
  • the MEMS mirror device consists of a disk-shaped first glass substrate with a MEMS mirror for reflecting the beam and a frame portion.
  • the MEMS mirror is connected to the frame portion in a way that is capable of oscillation in several dimensions via at least one connecting element.
  • the oscillations scan a field of view (FOV) at high frequencies in a scan pattern that resembles a Lissajous figure.
  • FOV field of view
  • hundreds of partial images can be processed simultaneously and enable a smoother representation of motion.
  • artifacts in the three-dimensional perception of fast-moving objects are greatly reduced.
  • the disadvantage here is that the non-moving surface elements of the MEMS mirror device ensure that additional, unwanted reflections and scattered light occur and ensure that the contrast of the MEMS mirror device decreases when generating an image.
  • the object of the invention is therefore to provide a MEMS mirror device which requires little installation space and has a very high contrast.
  • a MEMS mirror device for the variable deflection of an incident light beam, comprising a disk-shaped MEMS mirror for reflecting the light beam, and a frame surrounding the MEMS mirror, wherein the MEMS mirror is designed to be capable of oscillation in several dimensions by means of at least one first connecting element connecting the MEMS mirror to the frame, and in the beam path of the light beam there is at least one aperture for limiting the light beam, which is attached in a defined relative position to the MEMS mirror depending on a direction of incidence of the light beam.
  • the MEMS mirror device can be used in particular as a microscanner and can be designed to cause a non-linear Lissajous projection into an observation field.
  • a MEMS microscanner is a small, integrated system used for optical scanning and imaging of objects.
  • the system consists of a tiny movable MEMS mirror controlled by microelectromechanics (MEM).
  • MEM microelectromechanics
  • the mirror of the MEMS mirror device is usually only a few hundred micrometers or a few millimeters in size and can be moved very quickly and precisely, for example by means of piezoelectric elements, to reflect the light beam coming from the light source.
  • the movement of the MEMS mirror can be controlled by electrical signals sent to the microscanner from a computer or other control unit, which can also be part of the projection device.
  • MEMS microscanners offer the advantage of high speed, accuracy and reliability while at the same time having low power consumption and a small size.
  • a system is referred to as capable of oscillation if it is able to perform a periodic movement around a rest position. Any system that is able to perform a periodic movement around a rest position in several dimensions is therefore capable of oscillation in several dimensions.
  • An optical aperture is a mechanical component that controls the amount of incident light in an optical system and/or spatially limits a light beam. It is, for example, a round or polygonal opening that is embedded in an aperture material.
  • the aperture material can be, for example, metal or plastic.
  • the aperture can be introduced into the MEMS mirror device in particular by wafer-level assembly.
  • the aperture can also be created by a structured coating with an absorbing material or an absorbing surface structure on a transparent substrate.
  • the aperture has a planar shape and is arranged parallel to the MEMS mirror in its rest position.
  • the MEMS mirror, the frame and the aperture are mounted by means of wafer-level assembly.
  • Wafer-level assembly refers to a technology in which parts or components are mounted directly on a wafer.
  • a Wafer is a disc made of semiconductor material, such as silicon.
  • Wafer-level assembly offers several advantages over conventional chip assembly. By carrying out the assembly process at wafer level, production time and costs can be significantly reduced.
  • the at least one aperture is symmetrical along at least one axis of symmetry. It is particularly advantageous for the aperture to be round. However, this is only possible if a circular beam of light, as vertically as possible from above, falls on the MEMS mirror device.
  • the MEMS mirror is also preferably round.
  • At least one aperture is arranged on the MEMS mirror or directly above it.
  • the aperture is always arranged far enough above that of the scanning mirror that the tilting mirror can be deflected without it touching the aperture.
  • the MEMS mirror and/or the aperture preferably have a diameter of between 0.1 mm and 5 mm.
  • the MEMS mirror and/or the aperture particularly preferably have a diameter of between 1 mm and 2 mm.
  • the distance between the MEMS mirror and the aperture is preferably less than 1 mm, particularly preferably the distance between the MEMS mirror and the aperture is less than 0.5 mm and more than 0.1 mm.
  • the angle by which the MEMS mirror can be tilted relative to its rest position is preferably between 3° and 15°, particularly preferably between 5° and 10°.
  • the aperture is a little smaller in its planar dimension than the MEMS mirror, the aperture can be mounted closer to the MEMS mirror.
  • the solid-state joints are also in the same plane as the MEMS mirror, there must always be a distance between the aperture and the MEMS mirror.
  • the light beam is limited as precisely as possible to a useful diameter for the MEMS mirror. If the light beam does not fall vertically through the aperture, for example because there is an angle between the MEMS mirror and the aperture, the light beam is partially shadowed. light beam, which immediately results in a loss of intensity. This decreases the closer the aperture is to the MEMS mirror, and it has been found that the shadowing of the light beam can be sufficiently reduced in the above-mentioned range of less than 1 mm. If the diameter of the MEMS mirror and the aperture are each 1 mm, for example, the loss of intensity can be reduced to 30% by using an aperture distance of 0.7 mm for a deflection of the MEMS mirror of 20°.
  • the aperture of the aperture is symmetrical, it can be mounted either directly on the MEMS mirror or located directly above the MEMS mirror with an aperture diameter slightly larger than the diameter of the MEMS mirror. If the aperture is located directly above the MEMS mirror, the aperture diameter can also be a little smaller than the diameter of the MEMS mirror.
  • the MEMS mirror also spatially limits the light beam. All arrangements that have a relevant distance between the MEMS mirror and the aperture must be designed in such a way that the two components that limit the beam (MEMS mirror and aperture) are arranged coaxially to the light beam. If this is not the case, light is lost or additional assembly work must be carried out.
  • the aperture diameter of the aperture opening must be larger than the diameter of the light beam.
  • the MEMS mirror device has an encapsulation that is connected to the frame and forms a cavity together with the frame.
  • the encapsulation of the MEMS mirror device serves to protect the movable mechanical and optical components of the MEMS mirror device and to protect the MEMS mirror from external influences and contamination.
  • the encapsulation can be given additional functionality if the cover is mounted in or on the encapsulation.
  • the cover is arranged in the cavity and connected to the encapsulation.
  • the cover is arranged in the cavity and connected to the frame via at least one connecting element.
  • the encapsulation may have a dome shape.
  • the encapsulation may have a planar shape or a desk shape.
  • verk-shaped it means that it has a flat, sloping surface, similar to a desk.
  • dome-shaped it means that it has a domed or spherical, preferably hemispherical, shape, similar to a dome.
  • the aperture and the MEMS mirror are flat and the aperture and the MEMS mirror (in the rest position) are aligned parallel to each other. This is particularly the case if the light beam is incident on the MEMS mirror essentially orthogonally.
  • the cavity is sealed gas-tight by the encapsulation and the frame placed on a base plate, and the gas pressure in the cavity is lower than normal conditions.
  • the MEMS mirror device preferably has a drive device which is designed to set the MEMS mirror into a multi-dimensional oscillation movement relative to the frame.
  • the MEMS mirror can be driven resonantly or quasi-statically by the drive device.
  • the scanning frequency of the MEMS mirror is between 0.1 kHz and 100 kHz.
  • the MEMS mirror is advantageously suspended from the frame by two pairs of opposing solid-state joints arranged orthogonally to one another on an intermediate frame, so that it executes multi-dimensional oscillations in the form of a Lissajous oscillation when excited by the drive device.
  • Solid-state joints are used in (precision) mechanics to create relative movements between rigid (massive) areas of a body by bending narrow (thinned) areas.
  • the ability of solid-state joints to vibrate depends on the type of joint and its attachment. If solid-state joints are designed to vibrate, this means that they enable parts of a body suspended from them to perform periodic movements around a rest position. The type of suspension influences the ability of the joint to vibrate.
  • augmented reality glasses containing a MEMS mirror device according to one of the described embodiments.
  • the aperture arrangement mentioned can also be used to achieve further positive effects for the MEMS mirror device.
  • the aperture is arranged as an alternative to or in combination with the above solution, taking into account the light beam reflected by the MEMS mirror, in order to limit it.
  • Such a MEMS mirror device also comprises a disk-shaped MEMS mirror for reflecting the light beam, and a frame surrounding the MEMS mirror, wherein the MEMS mirror is designed to be capable of oscillation in several dimensions between several end positions by means of at least one first connecting element connecting the MEMS mirror to the frame.
  • an aperture for limiting the light beam reflected by the MEMS mirror.
  • the distance between the MEMS mirror and the aperture is determined as a function of an aperture diameter of an aperture opening such that the reflected light beam is partially but not completely covered by the aperture in the region of the end positions of the MEMS mirror.
  • Such a structure has the advantage that an image generated by the MEMS mirror device, for example by means of Lissajous projection, has a more homogeneous brightness distribution.
  • the oscillating MEMS mirror is slowed down and deflected so that the light beam remains longer than it does in its rest position, where the MEMS mirror typically has its maximum speed.
  • This effect has so far been compensated by shortening the deflection times of the MEMS mirror, i.e. faster braking and acceleration, or by appropriate control of the light source, the intensity of which is reduced accordingly near the end positions.
  • the solution just explained achieves a comparable effect of reducing the first amount of light by partially covering it using the described aperture.
  • a further advantage of limiting the amount of light by the aperture is that the braking and acceleration of the MEMS mirror can be carried out more gently near the end positions, so that the MEMS mirror device operates with less wear.
  • the MEMS mirror should be arranged so that it can move at a defined distance relative to the aperture. Otherwise, all of the applicable designs described above can also be used here. In the advantageous design described above with exactly two apertures, the second aperture must then be designed accordingly.
  • the loss of intensity due to an aperture distance of 0.7 mm can be 30% when the MEMS mirror is deflected to an end position of 20° to a light beam falling perpendicularly through the aperture. Thanks to such an arrangement, the oscillation of the MEMS mirror can be adjusted accordingly to better compensate for differences in brightness in the edge areas of the projection. A sufficient path is retained for the MEMS mirror between the end positions to ensure the best possible image quality and resolution with the best possible compactness of the overall system.
  • the effect can be supported or the same effect can be achieved by a method for controlling the MEMS mirror device.
  • the MEMS mirror device comprises the oscillating MEMS mirror, which is controlled via a Drive device that can be set into a multi-dimensional oscillation around a rest position and between several end positions, an aperture arranged above the MEMS mirror, and a control unit that controls the drive device, whereby a light beam falls on the MEMS mirror and is directed by it onto the aperture.
  • the control unit determines signals depending on an aperture diameter, a shape of an opening of the aperture and/or a position of the aperture and sends these to the drive device, so that the MEMS mirror carries out the multi-dimensional oscillation in such a way that a first amount of light of the light beam emerging through the opening of the aperture in the region of the end positions of the MEMS mirror is adjusted to a second amount of light of the light beam emerging through the opening of the aperture as the MEMS mirror passes through the rest position. Adjusting means that an otherwise existing difference between the first and the second amount of light is reduced. This is done in an advantageous adjustment in such a way that the first and second amounts of light are completely equalized, so that the difference in brightness in the resulting image is no longer easily perceptible to a person.
  • control unit determines the signals depending on the portion of the light beam that is covered by the aperture.
  • the multidimensional oscillation can be better adapted to the arrangement of MEMS mirror and aperture.
  • the portion of the light beam that is covered can either be determined mathematically by taking into account the beam cross-section of the light beam, the sizes of the MEMS mirror and the aperture and their relative arrangement, in particular their distance, as well as the current position of the MEMS mirror.
  • the portion can also be determined by measurement, for example as a drop in intensity.
  • an amplitude and/or a form of the multi-dimensional oscillation is adjusted by means of the signals by means of the control unit.
  • a third quantity of light which exits through the aperture opening in the area between the rest position and the end positions, is adjusted to the first and second quantities of light by means of the control unit. In this way, it is possible to compensate for all differences in brightness in the image projected by the MEMS mirror device.
  • Fig. 1 a A view of a first embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is connected to the frame and has an opening,
  • Fig. 1 b is a plan view of the first embodiment of the MEMS mirror device
  • Fig. 2 is a view of a second embodiment of the MEMS mirror device with a dome-shaped encapsulation on which the aperture is mounted,
  • Fig. 3a is a view of a third embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is mounted on the encapsulation and has two openings,
  • Fig. 3b is a plan view of the third embodiment of the MEMS mirror device
  • Fig. 4 is a view of a fourth embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is connected to the frame via a connecting element and has an opening,
  • Fig. 5 is a view of a fifth embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is connected to the encapsulation and has an opening,
  • Fig. 6a is a view of a sixth embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is desk-shaped and has two openings,
  • Fig. 6b is another view of the sixth embodiment of the MEMS mirror device
  • Fig. 7 is a plan view of a seventh embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture has a round opening.
  • Fig. 1a shows a MEMS mirror device for the variable deflection of an incident light beam 1.
  • the MEMS mirror device comprises a disk-shaped MEMS mirror 2 for reflecting the light beam 1, and a frame 3 surrounding the MEMS mirror 2.
  • the MEMS mirror 2 is designed to be capable of oscillation in several dimensions by means of a first connecting element 8 connecting the MEMS mirror 2 to the frame 3.
  • the aperture 7 In the beam path of the light beam 1 there is an aperture 7 for limiting the light beam 1.
  • the aperture 7 is attached to the frame 3.
  • the light beam 1 falls onto the MEMS mirror 2 through the opening of the aperture 7.
  • the light beam 1 is deflected and scanned by the MEMS mirror 2.
  • the MEMS mirror 2 carries out periodic movements around a rest position. This is shown in Fig. 1 a by dashed lines that indicate the maximum deflection of the MEMS mirror 2 in one direction.
  • the light beam 1 leaves the MEMS mirror device through the opening of the aperture 7.
  • the light beam 1 is scanned, for example, across an observation field.
  • the observation field is at least one optically effective surface, for example at least one beam splitter or a holographic optical element (Holographic Optical Element, or HOE for short), which is applied in a lens of AR glasses or on a windshield of a motor vehicle.
  • a holographic optical element Holographic Optical Element, or HOE for short
  • the observation field is a user’s retina.
  • FIG. 1 b A top view of the aperture 7 of the first embodiment of the MEMS mirror device is shown in Fig. 1 b.
  • the top view clearly shows the shape of the opening of the aperture 7, which is circular in sections on the incident side of the light beam 1 and becomes larger towards the exit side of the light beam 1. This is necessary because the light beam 1 always takes the same beam path when it enters the MEMS mirror device, whereas after it has been reflected by the MEMS mirror 2, it no longer takes the same beam path when the MEMS mirror 2 is deflected.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the MEMS mirror device.
  • the light beam 1 falls through the aperture 7 and an encapsulation 4 onto the MEMS mirror 2.
  • the encapsulation 4 is connected to the frame 3 and together with the frame 3 forms a cavity 5.
  • the cavity 5 is sealed gas-tight by the encapsulation 4 and the frame 3 placed on a base plate 10, and the gas pressure in the cavity 5 is lower than under normal conditions.
  • the aperture 7 is mounted on the encapsulation 4.
  • the opening of the aperture 7 is round and thus symmetrical along a symmetry axis (not shown).
  • the light beam 1 incident on the MEMS mirror device is also round and has a larger diameter than an aperture diameter of the aperture 7. The light beam 1 is thus spatially limited by the aperture 7.
  • the MEMS mirror 2 is suspended in an oscillating manner relative to the frame 3 by means of two pairs of opposing solid-state joints 6 arranged orthogonally to one another on an intermediate frame 31, so that it can execute the multi-dimensional oscillating movement in the form of a Lissajous oscillating movement when appropriately excited by means of the drive device 9.
  • the light beam 1 is deflected by the MEMS mirror 2 in different directions depending on the position of the MEMS mirror 2.
  • the different beam paths of the light beam 1 after it has been deflected by the MEMS mirror 2 are indicated in Fig. 2 by dashed lines.
  • FIG. 3a A third embodiment of the MEMS mirror device is shown in Fig. 3a and Fig. 3b.
  • the encapsulation 4 has a planar shape and the aperture 7 is mounted on the encapsulation 4.
  • a first aperture 71 limits the light beam 1 incident on the MEMS mirror 2 and a second aperture 72 limits the at least one light beam 1 reflected by the MEMS mirror 2.
  • the opening of the first aperture 71 has a first aperture diameter that is smaller than the diameter of the light beam 1
  • the opening of the second aperture 72 has a second aperture diameter that is larger than the diameter of the light beam 1 after it has been reflected by the MEMS mirror 2.
  • the aperture diameter of the second aperture 72 is It does not depend on the diameter of the incident light beam 1, but on a maximum deflection of the MEMS mirror 2.
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of the MEMS mirror device.
  • the encapsulation 4 has a dome shape.
  • the aperture 7 is arranged directly above the MEMS mirror 2 and is connected to the frame 3 via a circumferential connecting element 8.
  • the frame 3 is mounted on a base plate 10.
  • the base plate 10 closes the cavity 5 together with the encapsulation 4 and the frame 3 in a gas-tight manner.
  • a fifth embodiment of the MEMS mirror device is shown in Fig. 5.
  • the fifth embodiment also has a base plate 10, which seals the cavity 5 together with the encapsulation 4 and the frame 3 in a gas-tight manner.
  • the cover 7 is connected to the encapsulation 4.
  • the encapsulation 4 can also have a desk-like shape, as shown in Fig. 6a.
  • a first cover 71 and a second cover 72 are applied to the encapsulation 4.
  • Fig. 6b also shows the sixth embodiment of the MEMS mirror device.
  • the openings of the first aperture 71 and the second aperture 72 are three-dimensional and do not have a constant diameter over their entire extent.
  • the openings of the first aperture 71 and the second aperture 72 are then sealed gas-tight to the outside with a flat plate of the encapsulation 4.
  • the MEMS mirror device has a drive device 9 which is designed to set the MEMS mirror 2 into a multi-dimensional oscillation movement relative to the frame 3.
  • the drive device 9 is connected to the MEMS mirror 2 and drives the MEMS mirror 2 accordingly.
  • the MEMS mirror 2 can be driven in particular by electromagnetic, thermoelectric or piezoelectric operating principles.
  • a circular opening of the aperture 7 is shown in Fig. 7.
  • the aperture diameter of the opening of the aperture 7 is larger than the mirror diameter of the MEMS mirror 2.
  • the circular opening of the aperture 7 is particularly advantageous when a parabolic mirror collimator or another optical system is arranged above the MEMS mirror device in order to illuminate the MEMS mirror device vertically from above with the light beam 1 or to direct the light beam 1 orthogonally onto the MEMS mirror.
  • Fig. 1a corresponds to a structure with an aperture 7.
  • the light beam 1 is reflected by the MEMS mirror 2 after it enters through the aperture 7.
  • the MEMS mirror 2 is in its rest position, with the dashed line here also representing the maximum deflection, i.e. an end position of the MEMS mirror 2.
  • a distance between the MEMS mirror 2 and the aperture 7 is determined as a function of an aperture diameter of an opening of the aperture 7 such that the reflected light beam 1 is partially but not completely covered by the aperture 7 in the area of the end positions of the MEMS mirror 2. If the distance were chosen to be larger, it immediately follows that in the end position a significantly larger proportion of the light beam 1 cannot fall through the opening of the aperture 7, until finally the entire light beam 1 is covered by the aperture 7.
  • the MEMS mirror device which is shown in Fig. 6a and can also be adapted to the modification, works in a very similar way.
  • the light beam 1 falls through the first aperture 71 and the reflected light beam 1 is covered accordingly by the second aperture 72.
  • the multi-dimensional oscillation of the MEMS mirror 2 around its rest position and between its end positions is stimulated by the drive device 9, which contains a control unit or is connected to such a unit.
  • the control unit determines signals and sends them to the drive device 9, so that the MEMS mirror 2 carries out the multi-dimensional oscillation in such a way that a first amount of light of the light beam 1 emerging through the aperture 72 in the area of the end positions of the MEMS mirror 2 corresponds to a second amount of light of the light beam 1 passing through the rest position of the MEMS mirror 2. is adjusted.
  • the control unit also takes into account the portion of the light beam 1 that is covered by the aperture 72 and thus does not fall through its opening.
  • This portion can be determined geometrically by the control unit from the properties of the light beam 1, the current position of the MEMS mirror 2, the size of both the MEMS mirror 2 and the second aperture 72, and the distance between the second aperture 72 and the MEMS mirror 2.
  • Other known methods such as measuring a drop in intensity using a sensor not shown here, are also possible.
  • the control unit adjusts an amplitude and/or a form of the multi-dimensional oscillation using the signals in order to adjust the first and second amounts of light. It is also possible to adjust a third amount of light, which falls through the opening of the second aperture 72 in the area between the rest position and the end positions, to the first and second amounts of light using the control unit. The above-mentioned parameters are also adjusted for this purpose.

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Abstract

The invention relates to an MEMS mirror device for variably deflecting an incident light beam (1), said mirror device comprising a disc-shaped MEMS mirror (2) for reflecting the light beam (1), and a frame (3) surrounding the MEMS mirror (2), wherein the MEMS mirror (2) is designed to be capable of oscillating in multiple dimensions by means of at least one first connecting element (8) that connects the MEMS mirror (2) to the frame (3), and at least one aperture (7) is provided in the beam path of the light beam (1) in order to limit the light beam (1), which aperture is mounted in a defined position relative to the MEMS mirror (2) depending on the direction of incidence of the light beam (1).

Description

MEMS-Spiegelvorrichtung mit Blende MEMS mirror device with aperture

Die Erfindung betrifft eine MEMS-Spiegelvorrichtung zur variablen Ablenkung eines einfallenden Lichtbündels, welche insbesondere in einer Augmented-Reality-Brille eingesetzt werden kann. The invention relates to a MEMS mirror device for the variable deflection of an incident light beam, which can be used in particular in augmented reality glasses.

Erweiterte Realität (engl.: Augmented Reality, kurz AR) bezeichnet die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung, die mindestens eine der menschlichen Sinnesmodalitäten anspricht. Häufig wird unter AR jedoch nur die visuelle Darstellung von Informationen verstanden, nämlich die Ergänzung von Bildern oder Videos mit computergenerierten Zusatzinformationen und/oder virtuellen Objekten mittels Einblendung bzw. Überlagerung. Insbesondere die visuelle Darstellung bzw. Projektion von Bildern, Benutzeroberflächen oder Informationen, wie Wegbeschreibungen, Wetterinformationen oder Nachrichten, stellt eine häufige Anwendung von AR dar und findet zunehmend Anwendung in sogenannten AR-Brillen, die Bilder, Benutzeroberflächen oder Informationen direkt auf den Brillengläsern oder der Netzhaut eines Benutzers darstellen können. Augmented reality (AR) refers to the computer-aided extension of the perception of reality that addresses at least one of the human sensory modalities. However, AR is often understood to mean only the visual representation of information, namely the addition of computer-generated additional information and/or virtual objects to images or videos by means of overlay or superimposition. In particular, the visual representation or projection of images, user interfaces or information, such as directions, weather information or news, is a common application of AR and is increasingly being used in so-called AR glasses, which can display images, user interfaces or information directly on the lenses or retina of a user.

Zur Projektion von Bildern oder Textinformationen kann ein Mikroscanner (auch mikro- elektro-mechanisches System, kurz: MEMS) verwendet werden. Auf den MEMS- Scanner wird ein Lichtbündel, der von einer beispielsweise in einem Bügel einer AR- Brille angeordneten Lichtquelle erzeugt und anschließend geformt wird, abgelenkt. Durch den MEMS-Scanner kann das Lichtbündel dann gescannt werden, wodurch auf einem Beobachtungsfeld ein Bild erzeugt wird. Ein solches bildgebendes System mit MEMS-Scanner benötigt vergleichsweise wenig optische Elemente, wodurch kleine und kostengünstige Projektoren realisiert werden können. Für AR-Anwendungen muss ein Projektor eine sehr gute optische Auflösung erzielen und sehr wenig Strom verbrauchen. Aufgrund mangelnder Alternativen werden daher häufig Kantenemitter als Lichtquelle verwendet. Diese emittieren jedoch ein stark divergentes, elliptisch geformtes Lichtbündel, das kollimiert werden muss. A microscanner (also known as a micro-electro-mechanical system, MEMS for short) can be used to project images or text information. A beam of light, which is generated by a light source arranged in the temple of AR glasses, for example, and then shaped, is deflected onto the MEMS scanner. The MEMS scanner can then scan the beam of light, creating an image on an observation field. Such an imaging system with a MEMS scanner requires comparatively few optical elements, which means that small and inexpensive projectors can be realized. For AR applications, a projector must achieve very good optical resolution and consume very little power. Due to a lack of alternatives, edge emitters are therefore often used as the light source. However, these emit a highly divergent, elliptically shaped beam of light that must be collimated.

Ein MEMS-Scanner ist beispielsweise in der DE 10 2021 1 16 151 B3 beschrieben. Der dort offenbarte MEMS-Scanner kann um zwei resonante Schwingungsachsen simultan rotatorische Oszillationen ausführen, um durch Ablenken eines während der Oszillationen auf ein Ablenkelement einfallenden Lichtstrahls eine nichtlineare Lissajous- Projektion in ein Beobachtungsfeld zu bewirken. A MEMS scanner is described, for example, in DE 10 2021 1 16 151 B3. The MEMS scanner disclosed there can simultaneously perform rotary oscillations around two resonant oscillation axes in order to Oscillations of a light beam incident on a deflection element cause a nonlinear Lissajous projection into an observation field.

Die WO 2021/259936 A1 offenbart ein eine MEMS-Spiegelvorrichtung zur variablen Ablenkung eines elektromagnetischen Strahls. Die MEMS-Spiegelvorrichtung besteht aus einem scheibenförmigen ersten Glassubstrat mit einem MEMS-Spiegel zur Reflektion des Strahls sowie einem Rahmenteilbereich. Der MEMS-Spiegel ist gegenüber dem Rahmenteilbereich über mindestens ein Verbindungselement in mehreren Dimensionen schwingungsfähig verbunden. WO 2021/259936 A1 discloses a MEMS mirror device for the variable deflection of an electromagnetic beam. The MEMS mirror device consists of a disk-shaped first glass substrate with a MEMS mirror for reflecting the beam and a frame portion. The MEMS mirror is connected to the frame portion in a way that is capable of oscillation in several dimensions via at least one connecting element.

Durch die Oszillationen wird ein Sichtfeld (engl.: Field of View, kurz: FOV) mit hohen Frequenzen in einem Scan-Muster, das einer Lissajous-Figur gleicht, gescannt. Im Gegensatz zu konventionellen Rasterscanverfahren, die das FOV periodisch von oben nach unten mit maximaler Auflösung scannen, können so hunderte Teilbilder gleichzeitig verarbeitet werden und eine flüssigere Bewegungsdarstellung ermöglichen. Außerdem werden Artefakte bei der dreidimensionalen Wahrnehmung von sich schnell bewegenden Objekten stark reduziert. The oscillations scan a field of view (FOV) at high frequencies in a scan pattern that resembles a Lissajous figure. In contrast to conventional raster scanning methods, which periodically scan the FOV from top to bottom at maximum resolution, hundreds of partial images can be processed simultaneously and enable a smoother representation of motion. In addition, artifacts in the three-dimensional perception of fast-moving objects are greatly reduced.

Nachteilig dabei ist, dass die nicht-bewegten Oberflächenelemente der MEMS- Spiegelvorrichtung dafür sorgen, dass zusätzliche, nicht gewünschte Reflexe sowie Streulicht auftreten und dafür sorgen, dass ein Kontrast der MEMS-Spiegelvorrichtung beim Erzeugen einer Abbildung abnimmt. The disadvantage here is that the non-moving surface elements of the MEMS mirror device ensure that additional, unwanted reflections and scattered light occur and ensure that the contrast of the MEMS mirror device decreases when generating an image.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine MEMS-Spiegelvorrichtung bereitzustellen, die wenig Bauraum beansprucht und über einen sehr hohen Kontrast verfügt. The object of the invention is therefore to provide a MEMS mirror device which requires little installation space and has a very high contrast.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine MEMS-Spiegelvorrichtung zur variablen Ablenkung eines einfallenden Lichtbündels, umfassend einen scheibenförmigen MEMS-Spiegel zur Reflexion des Lichtbündels, und einen den MEMS-Spiegel umgebenden Rahmen, wobei der MEMS-Spiegel mittels zumindest eines den MEMS-Spiegel mit dem Rahmen verbindenden ersten Verbindungselements in mehreren Dimensionen schwingungsfähig ausgebildet ist und im Strahlengang des Lichtbündels mindestens eine in Abhängigkeit von einer Einfallsrichtung des Lichtbündels in definierter Relativlage zum MEMS-Spiegel angebrachte Blende zum Begrenzen des Lichtbündels vorhanden ist. Die MEMS-Spiegelvorrichtung kann insbesondere als Mikroscanner verwendet werden und dazu ausgelegt sein, eine nichtlineare Lissajous-Projektion in ein Beobachtungsfeld zu bewirken. Ein MEMS-Mikroscanner ist ein kleines, integriertes System, das zur optischen Abtastung und Abbildung von Objekten verwendet wird. Das System besteht aus einem winzigen beweglichen MEMS-Spiegel, der durch Mikroelektromechanik (MEM) gesteuert wird. Der Spiegel der MEMS-Spiegelvorrichtung ist in der Regel nur wenige hundert Mikrometer oder wenige Millimeter groß und kann, beispielsweise mittels piezoelektrischer Elemente, sehr schnell und präzise bewegt werden, um das von der Lichtquelle kommende Lichtbündel zu reflektieren. Die Bewegung des MEMS-Spiegels kann durch elektrische Signale gesteuert werden, die von einem Computer oder einer anderen Steuereinheit, die ebenfalls Teil der Projektionsvorrichtung sein kann, an den Mikroscanner gesendet werden. MEMS- Mikroscanner bieten den Vorteil einer hohen Geschwindigkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei gleichzeitig geringem Stromverbrauch und kleiner Baugröße. The object is achieved by a MEMS mirror device for the variable deflection of an incident light beam, comprising a disk-shaped MEMS mirror for reflecting the light beam, and a frame surrounding the MEMS mirror, wherein the MEMS mirror is designed to be capable of oscillation in several dimensions by means of at least one first connecting element connecting the MEMS mirror to the frame, and in the beam path of the light beam there is at least one aperture for limiting the light beam, which is attached in a defined relative position to the MEMS mirror depending on a direction of incidence of the light beam. The MEMS mirror device can be used in particular as a microscanner and can be designed to cause a non-linear Lissajous projection into an observation field. A MEMS microscanner is a small, integrated system used for optical scanning and imaging of objects. The system consists of a tiny movable MEMS mirror controlled by microelectromechanics (MEM). The mirror of the MEMS mirror device is usually only a few hundred micrometers or a few millimeters in size and can be moved very quickly and precisely, for example by means of piezoelectric elements, to reflect the light beam coming from the light source. The movement of the MEMS mirror can be controlled by electrical signals sent to the microscanner from a computer or other control unit, which can also be part of the projection device. MEMS microscanners offer the advantage of high speed, accuracy and reliability while at the same time having low power consumption and a small size.

Ein System wird im Sinne der Erfindung als schwingungsfähig bezeichnet, wenn es in der Lage ist, eine periodische Bewegung um eine Ruhelage auszuführen. In mehreren Dimensionen schwingungsfähig ist somit jedes System, das in der Lage ist eine periodische Bewegung um eine Ruhelage in mehreren Dimensionen auszuführen. In the sense of the invention, a system is referred to as capable of oscillation if it is able to perform a periodic movement around a rest position. Any system that is able to perform a periodic movement around a rest position in several dimensions is therefore capable of oscillation in several dimensions.

Eine optische Blende ist ein mechanisches Bauteil, das die Menge des einfallenden Lichts in einem optischen System steuert und/oder ein Lichtbündel räumlich begrenzt. Es handelt sich um eine beispielsweise runde oder polygonale Öffnung, die in ein Blendenmaterial eingelassen ist. Das Blendenmaterial kann beispielsweise Metall oder Kunststoff sein. Die Blende kann insbesondere durch eine Wafer-Ievel-Montage in die MEMS-Spiegelvorrichtung eingebracht werden. Die Blende kann auch durch eine strukturierte Beschichtung mit einem absorbierenden Material oder einer absorbierenden Oberflächenstruktur auf einem durchsichtigen Substrat erzeugt werden. An optical aperture is a mechanical component that controls the amount of incident light in an optical system and/or spatially limits a light beam. It is, for example, a round or polygonal opening that is embedded in an aperture material. The aperture material can be, for example, metal or plastic. The aperture can be introduced into the MEMS mirror device in particular by wafer-level assembly. The aperture can also be created by a structured coating with an absorbing material or an absorbing surface structure on a transparent substrate.

Bevorzugt weist die Blende eine ebene Form auf und ist parallel zu dem MEMS- Spiegel in seiner Ruhelage angeordnet. Besonders bevorzugt sind zumindest der MEMS-Spiegel, der Rahmen und die Blende mittels Wafer-Level-Montage montiert. Preferably, the aperture has a planar shape and is arranged parallel to the MEMS mirror in its rest position. Particularly preferably, at least the MEMS mirror, the frame and the aperture are mounted by means of wafer-level assembly.

Wafer-Level-Montage (englisch: wafer-level assembly) bezieht sich auf eine Technologie, bei der Bauteile oder Komponenten direkt auf einem Wafer montiert werden. Ein Wafer ist eine Scheibe aus Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium. Die Wafer- Level-Montage bietet mehrere Vorteile gegenüber der herkömmlichen Chipmontage. Durch die Durchführung des Montageprozesses auf Wafer-Ebene können Produktionszeit und Kosten deutlich reduziert werden. Wafer-level assembly refers to a technology in which parts or components are mounted directly on a wafer. A Wafer is a disc made of semiconductor material, such as silicon. Wafer-level assembly offers several advantages over conventional chip assembly. By carrying out the assembly process at wafer level, production time and costs can be significantly reduced.

Vorteilhaft ist eine Öffnung der mindestens einen Blende symmetrisch entlang mindestens einer Symmetrieachse. Besonders vorteilhaft ist die Blende rund. Das ist allerdings nur dann möglich, wenn ein kreisrundes Lichtbündel, möglichst senkrecht von oben, auf die MEMS-Spiegelvorrichtung einfällt. Vorzugsweise ist auch der MEMS-Spiegel rund. It is advantageous for the at least one aperture to be symmetrical along at least one axis of symmetry. It is particularly advantageous for the aperture to be round. However, this is only possible if a circular beam of light, as vertically as possible from above, falls on the MEMS mirror device. The MEMS mirror is also preferably round.

Es ist von Vorteil, wenn die mindestens eine Blende auf dem MEMS-Spiegel oder unmittelbar darüber angeordnet ist. Die Blende ist jedoch stets so weit oberhalb der des Scanspiegels angeordnet, dass eine Auslenkung des Kippspiegels möglich ist, ohne dass dieser die Blende berührt. It is advantageous if at least one aperture is arranged on the MEMS mirror or directly above it. However, the aperture is always arranged far enough above that of the scanning mirror that the tilting mirror can be deflected without it touching the aperture.

Vorzugsweise weisen der MEMS-Spiegel und/oder die Blende einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 5 mm auf. Besonders bevorzugt weisen der MEMS-Spiegel und/oder die Blende einen Durchmesser zwischen 1 mm und 2 mm auf. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen dem MEMS-Spiegel und der Blende weniger als 1 mm, besonders bevorzugt beträgt der Abstand zwischen dem MEMS-Spiegel und der Blende weniger als 0,5 mm und mehr als 0,1 mm. Vorzugsweise beträgt der Winkel, um den der MEMS-Spiegel gegenüber seiner Ruhelage verkippt werden kann, zwischen 3° und 15°, besonders bevorzugt zwischen 5° und 10°. The MEMS mirror and/or the aperture preferably have a diameter of between 0.1 mm and 5 mm. The MEMS mirror and/or the aperture particularly preferably have a diameter of between 1 mm and 2 mm. The distance between the MEMS mirror and the aperture is preferably less than 1 mm, particularly preferably the distance between the MEMS mirror and the aperture is less than 0.5 mm and more than 0.1 mm. The angle by which the MEMS mirror can be tilted relative to its rest position is preferably between 3° and 15°, particularly preferably between 5° and 10°.

Wenn die Blende in ihrer ebenen Ausdehnung ein wenig kleiner ist als der MEMS- Spiegel ist, kann die Blende näher an dem MEMS-Spiegel angebracht werden. Da sich aber auch die Festkörpergelenke in derselben Ebene wie der MEMS-Spiegel befinden, muss immer ein Abstand zwischen der Blende und dem MEMS-Spiegel bestehen. If the aperture is a little smaller in its planar dimension than the MEMS mirror, the aperture can be mounted closer to the MEMS mirror. However, since the solid-state joints are also in the same plane as the MEMS mirror, there must always be a distance between the aperture and the MEMS mirror.

Beträgt der Abstand zwischen MEMS-Spiegel und Blende wie oben als vorteilhaft beschrieben weniger als 1 mm, wird damit das Lichtbündel möglichst exakt auf einen Nutzdurchmesser für den MEMS-Spiegel begrenzt. Fällt das Lichtbündel nicht senkrecht durch die Blende, zum Beispiel weil ein Winkel zwischen dem MEMS- Spiegel und der Blende besteht, kommt es zu einer partiellen Abschattung des Lichtbündels, woraus unmittelbar ein Intensitätsverlust folgt. Dieser fällt umso geringer aus, je näher die Blende an dem MEMS-Spiegel liegt, wobei sich herausgestellt hat, dass gerade im genannten Bereich von weniger als 1 mm die Abschattung des Lichtbündels hinreichend reduziert werden kann. Betragen der Durchmesser des MEMS-Spiegels und der Blende beispielsweise jeweils 1 mm, so kann bei einer Auslenkung des MEMS-Spiegels von 20° der Intensitätsverlust durch einen Blendenabstand von 0,7 mm auf 30% reduziert werden. If the distance between the MEMS mirror and the aperture is less than 1 mm, as described above as advantageous, the light beam is limited as precisely as possible to a useful diameter for the MEMS mirror. If the light beam does not fall vertically through the aperture, for example because there is an angle between the MEMS mirror and the aperture, the light beam is partially shadowed. light beam, which immediately results in a loss of intensity. This decreases the closer the aperture is to the MEMS mirror, and it has been found that the shadowing of the light beam can be sufficiently reduced in the above-mentioned range of less than 1 mm. If the diameter of the MEMS mirror and the aperture are each 1 mm, for example, the loss of intensity can be reduced to 30% by using an aperture distance of 0.7 mm for a deflection of the MEMS mirror of 20°.

Insbesondere wenn die Öffnung der Blende symmetrisch ist, kann sie mit einem leicht größeren Blendendurchmesser als ein Durchmesser des MEMS-Spiegels entweder direkt auf den MEMS-Spiegel aufgebracht sein oder sich unmittelbar über dem MEMS- Spiegel befinden. Wenn die Blende sich unmittelbar über dem MEMS-Spiegel befindet, kann der Blendendurchmesser auch einen ein wenig kleiner als der Durchmesser des MEMS-Spiegels sein. In particular, if the aperture of the aperture is symmetrical, it can be mounted either directly on the MEMS mirror or located directly above the MEMS mirror with an aperture diameter slightly larger than the diameter of the MEMS mirror. If the aperture is located directly above the MEMS mirror, the aperture diameter can also be a little smaller than the diameter of the MEMS mirror.

Auch der MEMS-Spiegel begrenzt das Lichtbündel räumlich. Alle Anordnungen, die einen relevanten Abstand zwischen dem MEMS-Spiegel und der Blende aufweisen, müssen so aufgebaut sein, dass die beiden bündelbegrenzenden Bauteile (MEMS- Spiegel und Blende) koaxial zum Lichtbündel angeordnet sind. Ist das nicht ausreichend gut der Fall, geht Licht verloren oder es muss ein zusätzlicher Montageaufwand erbracht werden. The MEMS mirror also spatially limits the light beam. All arrangements that have a relevant distance between the MEMS mirror and the aperture must be designed in such a way that the two components that limit the beam (MEMS mirror and aperture) are arranged coaxially to the light beam. If this is not the case, light is lost or additional assembly work must be carried out.

Je weiter die Blende von dem MEMS-Spiegel entfernt ist, umso mehr Kompromisse müssen beim Design der Blende eingegangen werden. Da der MEMS-Spiegel schwingungsfähig ist, nimmt das Lichtbündel, nachdem es von dem MEMS-Spiegel reflektiert worden ist, nicht immer den gleichen Weg bzw. Strahlengang. Folglich muss der Blendendurchmesser der Öffnung der Blende größer sein als ein Durchmesser des Lichtbündels. The further the aperture is from the MEMS mirror, the more compromises must be made in the design of the aperture. Since the MEMS mirror is capable of oscillation, the light beam does not always take the same path or beam path after it has been reflected by the MEMS mirror. Consequently, the aperture diameter of the aperture opening must be larger than the diameter of the light beam.

Vorzugsweise weist die MEMS-Spiegelvorrichtung eine Verkapselung auf, die mit dem Rahmen verbunden ist und gemeinsam mit dem Rahmen einen Hohlraum bildet. Die Verkapselung der MEMS-Spiegelvorrichtung dient zum Schutz der beweglichen mechanischen und optischen Komponenten der MEMS-Spiegelvorrichtung und um den MEMS-Spiegel vor äußeren Einflüssen und Verschmutzungen zu schützen. Durch die Erfindung kann die Verkapselung einer weiteren Funktionalität zugeführt werden, wenn die Blende in oder an der Verkapselung angebracht ist. Preferably, the MEMS mirror device has an encapsulation that is connected to the frame and forms a cavity together with the frame. The encapsulation of the MEMS mirror device serves to protect the movable mechanical and optical components of the MEMS mirror device and to protect the MEMS mirror from external influences and contamination. By means of the invention, the encapsulation can be given additional functionality if the cover is mounted in or on the encapsulation.

Vorteilhaft ist die Blende in dem Hohlraum angeordnet und mit der Verkapselung verbunden. Vorzugsweise ist die Blende in dem Hohlraum angeordnet und mit dem Rahmen über mindestens ein Verbindungselement verbunden. Advantageously, the cover is arranged in the cavity and connected to the encapsulation. Preferably, the cover is arranged in the cavity and connected to the frame via at least one connecting element.

Die Verkapselung kann eine Kuppelform aufweisen. Alternativ kann die Verkapselung eine ebene Form oder eine Pultform aufweisen. Wenn hier etwas als "pultförmig" beschrieben wird, bedeutet dies, dass es eine flache, schräge Oberfläche hat, ähnlich wie ein Pult. Wenn etwas als "kuppelförmig" beschrieben wird, bedeutet dies, dass es eine gewölbte oder sphärische, vorzugsweise halbkugelförmige Form hat, ähnlich wie eine Kuppel. The encapsulation may have a dome shape. Alternatively, the encapsulation may have a planar shape or a desk shape. Here, when something is described as "desk-shaped," it means that it has a flat, sloping surface, similar to a desk. When something is described as "dome-shaped," it means that it has a domed or spherical, preferably hemispherical, shape, similar to a dome.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Blende sowie der MEMS-Spiegel eben ausgebildet sind und die Blende und der MEMS-Spiegel (in der Ruhelage) parallel zueinander ausgerichtet sind. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn das Lichtbündel im Wesentlichen orthogonal auf den MEMS-Spiegel einfällt. It can be advantageous if the aperture and the MEMS mirror are flat and the aperture and the MEMS mirror (in the rest position) are aligned parallel to each other. This is particularly the case if the light beam is incident on the MEMS mirror essentially orthogonally.

Vorteilhaft ist der Hohlraum durch die Verkapselung und den auf einer Basisplatte aufgesetzten Rahmen gasdicht abgeschlossen und in dem Hohlraum herrscht ein gegenüber Normalbedingungen geringerer Gasdruck. Advantageously, the cavity is sealed gas-tight by the encapsulation and the frame placed on a base plate, and the gas pressure in the cavity is lower than normal conditions.

Vorzugsweise weist die MEMS-Spiegelvorrichtung eine Antriebseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, den MEMS-Spiegel in eine mehrdimensionale Schwingungsbewegung gegenüber dem Rahmen zu versetzen. Der MEMS-Spiegel kann von der Antriebsvorrichtung resonant oder quasi-statisch angetrieben werden. Die Scan- Frequenz des MEMS-Spiegel beträgt zwischen 0,1 kHz und 100 kHz. The MEMS mirror device preferably has a drive device which is designed to set the MEMS mirror into a multi-dimensional oscillation movement relative to the frame. The MEMS mirror can be driven resonantly or quasi-statically by the drive device. The scanning frequency of the MEMS mirror is between 0.1 kHz and 100 kHz.

Vorteilhaft ist der MEMS-Spiegel gegenüber dem Rahmen mit zwei an einem Zwischenrahmen orthogonal zueinander angeordneten Paaren gegenüberliegender Festkörpergelenke schwingungsfähig aufgehängt, sodass er bei entsprechender Anregung mittels der Antriebseinrichtung mehrdimensionale Schwingungsbewegung in Form einer Lissajous-Schwingungsbewegung ausführt. Festkörpergelenke werden in der (Fein-)Mechanik verwendet, um zwischen starren (massiven) Bereichen eines Körpers Relativbewegungen durch Biegung schmaler (ausgedünnter) Bereiche zu ermöglichen. Eine Schwingungsfähigkeit von Festkörpergelenken hängt von der Art des Gelenks und seiner Anbringung ab. Wenn Festkörpergelenke schwingungsfähig ausgebildet sind, bedeutet dies, dass sie damit aufgehängte Teile eines Körpers in der Lage versetzen, periodische Bewegungen um eine Ruhelage auszuführen. Die Art der Aufhängung beeinflusst dabei die Schwingungsfähigkeit des Gelenks. The MEMS mirror is advantageously suspended from the frame by two pairs of opposing solid-state joints arranged orthogonally to one another on an intermediate frame, so that it executes multi-dimensional oscillations in the form of a Lissajous oscillation when excited by the drive device. Solid-state joints are used in (precision) mechanics to create relative movements between rigid (massive) areas of a body by bending narrow (thinned) areas. The ability of solid-state joints to vibrate depends on the type of joint and its attachment. If solid-state joints are designed to vibrate, this means that they enable parts of a body suspended from them to perform periodic movements around a rest position. The type of suspension influences the ability of the joint to vibrate.

Besonders vorteilhaft sind im Strahlengang des Lichtbündels genau zwei Blenden vorhanden, wobei eine erste Blende das auf den MEMS-Spiegel einfallende Lichtbündel und eine zweite Blende das mindestens eine von dem MEMS-Spiegel reflektierte Lichtbündel begrenzt. Particularly advantageously, there are exactly two apertures in the beam path of the light beam, with a first aperture limiting the light beam incident on the MEMS mirror and a second aperture limiting the at least one light beam reflected by the MEMS mirror.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Augmented-Reality-Brille, enthaltend eine MEMS-Spiegelvorrichtung gemäß einer der beschriebenen Ausführungen, gelöst. The object is further achieved by augmented reality glasses containing a MEMS mirror device according to one of the described embodiments.

Die genannte Blendenanordnung kann auch genutzt werden, um weitere positive Effekte für die MEMS-Spiegelvorrichtung zu erzielen. Dabei wird die Blende alternativ zu oder in Kombination mit der obigen Lösung unter Berücksichtigung des von dem MEMS-Spiegel reflektierten Lichtbündels angeordnet, um es zu begrenzen. Eine derartige MEMS-Spiegelvorrichtung umfasst ebenso einen scheibenförmigen MEMS- Spiegel zur Reflexion des Lichtbündels, und einen den MEMS-Spiegel umgebenden Rahmen, wobei der MEMS-Spiegel mittels zumindest eines den MEMS-Spiegel mit dem Rahmen verbindenden ersten Verbindungselements in mehreren Dimensionen schwingungsfähig zwischen mehreren Endlagen ausgebildet ist. Im Strahlengang des Lichtbündels ist eine Blende zum Begrenzen des von dem MEMS-Spiegel reflektierten Lichtbündels vorhanden. Der Abstand zwischen dem MEMS-Spiegel und der Blende ist in Abhängigkeit eines Blendendurchmessers einer Öffnung der Blende so bestimmt, dass das reflektierte Lichtbündel im Bereich der Endlagen des MEMS-Spiegels teilweise, aber nicht vollständig durch die Blende verdeckt ist. The aperture arrangement mentioned can also be used to achieve further positive effects for the MEMS mirror device. The aperture is arranged as an alternative to or in combination with the above solution, taking into account the light beam reflected by the MEMS mirror, in order to limit it. Such a MEMS mirror device also comprises a disk-shaped MEMS mirror for reflecting the light beam, and a frame surrounding the MEMS mirror, wherein the MEMS mirror is designed to be capable of oscillation in several dimensions between several end positions by means of at least one first connecting element connecting the MEMS mirror to the frame. In the beam path of the light beam there is an aperture for limiting the light beam reflected by the MEMS mirror. The distance between the MEMS mirror and the aperture is determined as a function of an aperture diameter of an aperture opening such that the reflected light beam is partially but not completely covered by the aperture in the region of the end positions of the MEMS mirror.

Ein solcher Aufbau hat den Vorteil, dass ein von der MEMS-Spiegelvorrichtung zum Beispiel mittels Lissajous-Projektion erzeugtes Bild eine homogenere Helligkeitsverteilung aufweist. An den Endlagen wird der oszillierende MEMS-Spiegel abgebremst und umgelenkt, so dass das Lichtbündel länger verweilt als es in seiner Ruhelage der Fall ist, wo der MEMS-Spiegel typischerweise sein Geschwindigkeitsmaximum aufweist. Dies hat zur Folge, dass ohne die beschriebene Blende eine größere erste Lichtmenge in die Randbereiche des auf dem Beobachtungsfeld erzeugten Bildes fällt, so dass diese heller sind. Dieser Effekt wird bisher durch Verkürzung der Umlenkzeiten des MEMS-Spiegels, also ein schnelleres Abbremsen und Beschleunigen, oder eine entsprechende Steuerung der Lichtquelle kompensiert, deren Intensität in der Nähe der Endlagen entsprechend reduziert wird. Die gerade erläuterte Lösung erreicht durch ein partielles Abdecken mittels der beschriebenen Blende einen vergleichbaren Effekt der Reduktion der ersten Lichtmenge. Sie wird durch gezielte Begrenzung des Lichtbündels kleiner als eine zweite Lichtmenge, die in der gleichen Zeit durch die Blende dringt, wenn der MEMS- Spiegel sich in seiner Ruhelage befindet und das Lichtbündel wenig oder gar nicht begrenzt wird. Ein weiterer Vorteil einer Begrenzung der Lichtmenge durch die Blende ist, dass das Bremsen und Beschleunigen des MEMS-Spiegels in der Nähe der Endlagen sanfter erfolgen kann, so dass die MEMS-Spiegelvorrichtung verschleißärmer arbeitet. Such a structure has the advantage that an image generated by the MEMS mirror device, for example by means of Lissajous projection, has a more homogeneous brightness distribution. At the end positions, the oscillating MEMS mirror is slowed down and deflected so that the light beam remains longer than it does in its rest position, where the MEMS mirror typically has its maximum speed. This means that without the described Aperture a larger first amount of light falls on the edge areas of the image generated on the observation field, so that these are brighter. This effect has so far been compensated by shortening the deflection times of the MEMS mirror, i.e. faster braking and acceleration, or by appropriate control of the light source, the intensity of which is reduced accordingly near the end positions. The solution just explained achieves a comparable effect of reducing the first amount of light by partially covering it using the described aperture. By specifically limiting the light beam, it becomes smaller than a second amount of light that penetrates through the aperture in the same time when the MEMS mirror is in its rest position and the light beam is little or not at all limited. A further advantage of limiting the amount of light by the aperture is that the braking and acceleration of the MEMS mirror can be carried out more gently near the end positions, so that the MEMS mirror device operates with less wear.

Bei dieser Ausgestaltung sollte der MEMS-Spiegel im definierten Abstand relativ zur Blende beweglich angeordnet sein. Ansonsten können sämtliche oben beschriebenen, anwendbaren Ausgestaltungen auch hier Verwendung finden. Bei der oben beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung mit genau zwei Blenden muss dann die zweite Blende entsprechend ausgebildet sein. In this design, the MEMS mirror should be arranged so that it can move at a defined distance relative to the aperture. Otherwise, all of the applicable designs described above can also be used here. In the advantageous design described above with exactly two apertures, the second aperture must then be designed accordingly.

Es hat sich gezeigt, dass ein Abstand, der weniger als 1 mm beträgt, vorteilhaft ist. In einem typischen Anwendungsfall kann, wenn der Durchmesser des MEMS-Spiegels und der Blende beispielsweise jeweils 1 mm betragen, bei einer Auslenkung zu einer Endlage des MEMS-Spiegels von 20° zu einem senkrecht durch die Blende fallenden Lichtbündel der Intensitätsverlust durch einen Blendenabstand von 0,7 mm 30% betragen. Die Schwingung des MEMS-Spiegels kann dank einer solchen Anordnung entsprechend angepasst werden, um Helligkeitsunterschiede in den Randbereichen der Projektion besser auszugleichen. Es bleibt ein hinreichender Weg für dem MEMS- Spiegel zwischen den Endlagen erhalten, um eine bestmögliche Bildqualität und Auflösung bei bestmöglicher Kompaktheit des Gesamtsystems zu gewährleisten. It has been shown that a distance of less than 1 mm is advantageous. In a typical application, if the diameter of the MEMS mirror and the aperture are each 1 mm, for example, the loss of intensity due to an aperture distance of 0.7 mm can be 30% when the MEMS mirror is deflected to an end position of 20° to a light beam falling perpendicularly through the aperture. Thanks to such an arrangement, the oscillation of the MEMS mirror can be adjusted accordingly to better compensate for differences in brightness in the edge areas of the projection. A sufficient path is retained for the MEMS mirror between the end positions to ensure the best possible image quality and resolution with the best possible compactness of the overall system.

Der Effekt lässt sich unterstützen bzw. wird der gleiche Effekt durch ein Verfahren zur Steuerung der MEMS-Spiegelvorrichtung erzielt. Die MEMS-Spiegelvorrichtung umfasst dabei den schwingungsfähigen MEMS-Spiegel, welcher über eine Antriebseinrichtung in eine mehrdimensionale Schwingung um eine Ruhelage und zwischen mehreren Endlagen versetzt werden kann, eine über dem MEMS-Spiegel angeordnete Blende, und eine Steuereinheit, welche die Antriebseinrichtung ansteuert, wobei ein Lichtbündel auf den MEMS-Spiegel fällt und von diesem auf die Blende gelenkt wird. Die Steuereinheit bestimmt in Abhängigkeit eines Blendendurchmessers, einer Form einer Öffnung der Blende und/oder einer Lage der Blende Signale und sendet diese an die Antriebseinrichtung, so dass der MEMS- Spiegel die mehrdimensionale Schwingung derart ausführt, dass eine durch die Öffnung der Blende austretende erste Lichtmenge des Lichtbündels im Bereich der Endlagen des MEMS-Spiegels einer durch die Öffnung der Blende austretenden zweiten Lichtmenge des Lichtbündels im Durchlauf der Ruhelage des MEMS-Spiegels angeglichen wird. Angleichen bedeutet dabei, dass ein sonst vorhandener Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Lichtmenge reduziert wird. Dies erfolgt in einer vorteilhaften Anpassung so, dass die erste und die zweite Lichtmenge vollständig angeglichen werden, so dass der Helligkeitsunterschied im entstehenden Bild für einen Menschen nicht mehr ohne weiteres wahrnehmbar ist. The effect can be supported or the same effect can be achieved by a method for controlling the MEMS mirror device. The MEMS mirror device comprises the oscillating MEMS mirror, which is controlled via a Drive device that can be set into a multi-dimensional oscillation around a rest position and between several end positions, an aperture arranged above the MEMS mirror, and a control unit that controls the drive device, whereby a light beam falls on the MEMS mirror and is directed by it onto the aperture. The control unit determines signals depending on an aperture diameter, a shape of an opening of the aperture and/or a position of the aperture and sends these to the drive device, so that the MEMS mirror carries out the multi-dimensional oscillation in such a way that a first amount of light of the light beam emerging through the opening of the aperture in the region of the end positions of the MEMS mirror is adjusted to a second amount of light of the light beam emerging through the opening of the aperture as the MEMS mirror passes through the rest position. Adjusting means that an otherwise existing difference between the first and the second amount of light is reduced. This is done in an advantageous adjustment in such a way that the first and second amounts of light are completely equalized, so that the difference in brightness in the resulting image is no longer easily perceptible to a person.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit die Signale in Abhängigkeit eines von der Blende verdeckten Anteils des Lichtbündels bestimmt. Auf diese Weise kann die mehrdimensionale Schwingung noch besser auf die Anordnung aus MEMS-Spiegel und Blende abgestimmt werden. Welcher Anteil des Lichtbündels verdeckt wird, kann entweder rechnerisch bestimmt werden, indem man den Strahlquerschnitt des Lichtbündels, die Größen des MEMS-Spiegels und der Blende sowie deren relative Anordnung, insbesondere deren Abstand, sowie die aktuelle Lage des MEMS- Spiegels berücksichtigt. Alternativ kann der Anteil auch durch Messung, zum Beispiel als Intensitätsabfall, bestimmt werden. It is advantageous if the control unit determines the signals depending on the portion of the light beam that is covered by the aperture. In this way, the multidimensional oscillation can be better adapted to the arrangement of MEMS mirror and aperture. The portion of the light beam that is covered can either be determined mathematically by taking into account the beam cross-section of the light beam, the sizes of the MEMS mirror and the aperture and their relative arrangement, in particular their distance, as well as the current position of the MEMS mirror. Alternatively, the portion can also be determined by measurement, for example as a drop in intensity.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird mittels der Steuereinheit eine Amplitude und/oder eine Form der mehrdimensionalen Schwingung mittels der Signale angepasst. Durch eine Anpassung die Amplitude, was der Anpassung der Endlagen, also der jeweils maximalen Auslenkung des MEMS- Spiegels, entspricht, und der Anpassung der Form der mehrdimensionalen Schwingung, mit welcher die Frequenz und Geschwindigkeit der Umlenkung in den Endlagen definiert werden können, kann das Angleichen der ersten und zweiten Lichtmenge weiter verbessert werden. In a further advantageous embodiment of the method, an amplitude and/or a form of the multi-dimensional oscillation is adjusted by means of the signals by means of the control unit. By adjusting the amplitude, which corresponds to the adjustment of the end positions, i.e. the maximum deflection of the MEMS mirror, and the adjustment of the form of the multi-dimensional oscillation, with which the frequency and speed of the deflection in the If end positions can be defined, the adjustment of the first and second light quantities can be further improved.

Ferner ist es von Vorteil, wenn eine dritte Lichtmenge, welche im Bereich zwischen der Ruhelage und den Endlagen durch die Öffnung der Blende austritt, mittels der Steuereinheit an die erste und die zweite Lichtmenge angeglichen wird. Auf diese Weise ist es möglich, sämtliche Helligkeitsunterschiede in dem von der MEMS- Spiegelvorrichtung projizierten Bild auszugleichen. It is also advantageous if a third quantity of light, which exits through the aperture opening in the area between the rest position and the end positions, is adjusted to the first and second quantities of light by means of the control unit. In this way, it is possible to compensate for all differences in brightness in the image projected by the MEMS mirror device.

Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Hierzu zeigen: The invention will be described in more detail below by means of exemplary embodiments based on drawings.

Fig. 1 a Eine Ansicht einer ersten Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung, wobei die Blende mit dem Rahmen verbunden ist und eine Öffnung aufweist, Fig. 1 a A view of a first embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is connected to the frame and has an opening,

Fig. 1 b eine Draufsicht auf die erste Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung, Fig. 1 b is a plan view of the first embodiment of the MEMS mirror device,

Fig. 2 eine Ansicht einer zweiten Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung mit einer kuppelförmigen Verkapselung, auf der die Blende angebracht ist, Fig. 2 is a view of a second embodiment of the MEMS mirror device with a dome-shaped encapsulation on which the aperture is mounted,

Fig. 3a eine Ansicht einer dritten Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung, wobei die Blende auf der Verkapselung angebracht ist und zwei Öffnungen aufweist, Fig. 3a is a view of a third embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is mounted on the encapsulation and has two openings,

Fig. 3b eine Draufsicht auf die dritte Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung, Fig. 3b is a plan view of the third embodiment of the MEMS mirror device,

Fig. 4 eine Ansicht einer vierten Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung, wobei die Blende über ein Verbindungselement mit dem Rahmen verbunden ist und eine Öffnung aufweist, Fig. 4 is a view of a fourth embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is connected to the frame via a connecting element and has an opening,

Fig. 5 eine Ansicht einer fünften Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung, wobei die Blende mit der Verkapselung verbunden ist und eine Öffnung aufweist, Fig. 5 is a view of a fifth embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is connected to the encapsulation and has an opening,

Fig. 6a eine Ansicht einer sechsten Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung, wobei die Blende pultförmig ausgebildet ist und zwei Öffnungen aufweist, Fig. 6a is a view of a sixth embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture is desk-shaped and has two openings,

Fig. 6b eine weitere Ansicht der sechsten Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung, und Fig. 7 eine Draufsicht auf eine siebte Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung, wobei die Blende eine runde Öffnung aufweist. Fig. 6b is another view of the sixth embodiment of the MEMS mirror device, and Fig. 7 is a plan view of a seventh embodiment of the MEMS mirror device, wherein the aperture has a round opening.

Fig. 1a zeigt eine MEMS-Spiegelvorrichtung zur variablen Ablenkung eines einfallenden Lichtbündels 1. Die MEMS-Spiegelvorrichtung umfasst einen scheibenförmigen MEMS-Spiegel 2 zur Reflexion des Lichtbündels 1 , und einen den MEMS- Spiegel 2 umgebenden Rahmen 3. Dabei ist der MEMS-Spiegel 2 mittels eines den MEMS-Spiegel 2 mit dem Rahmen 3 verbindenden ersten Verbindungselements 8 in mehreren Dimensionen schwingungsfähig ausgebildet. Fig. 1a shows a MEMS mirror device for the variable deflection of an incident light beam 1. The MEMS mirror device comprises a disk-shaped MEMS mirror 2 for reflecting the light beam 1, and a frame 3 surrounding the MEMS mirror 2. The MEMS mirror 2 is designed to be capable of oscillation in several dimensions by means of a first connecting element 8 connecting the MEMS mirror 2 to the frame 3.

Im Strahlengang des Lichtbündels 1 ist eine Blende 7 zum Begrenzen des Lichtbündels 1 vorhanden. Die Blende 7 ist auf dem Rahmen 3 angebracht. Durch die Öffnung der Blende 7 fällt das Lichtbündel 1 auf den MEMS-Spiegel 2. Durch den MEMS-Spiegel 2 wird das Lichtbündel 1 abgelenkt und gescannt. Dazu führt der MEMS-Spiegel 2 periodische Bewegungen um eine Ruhelage aus. Das ist in Fig. 1 a durch gestrichelte Linien dargestellt, die die maximale Auslenkung des MEMS- Spiegels 2 in eine Richtung andeuten. Das Lichtbündel 1 verlässt die MEMS- Spiegelvorrichtung durch die Öffnung der Blende 7. Das Lichtbündel 1 wird beispielsweise über ein Beobachtungsfeld gescannt. Das Beobachtungsfeld ist mindestens eine optisch wirksame Fläche, beispielsweise mindestens ein Strahlteiler oder ein holographisches optisches Element (engL: Holographie Optical Element, kurz: HOE), das in einem Brillenglas einer AR-Brille oder auf einer Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs aufgebracht ist. Alternativ ist das Beobachtungsfeld eine Netzhaut eines Nutzers. In the beam path of the light beam 1 there is an aperture 7 for limiting the light beam 1. The aperture 7 is attached to the frame 3. The light beam 1 falls onto the MEMS mirror 2 through the opening of the aperture 7. The light beam 1 is deflected and scanned by the MEMS mirror 2. To do this, the MEMS mirror 2 carries out periodic movements around a rest position. This is shown in Fig. 1 a by dashed lines that indicate the maximum deflection of the MEMS mirror 2 in one direction. The light beam 1 leaves the MEMS mirror device through the opening of the aperture 7. The light beam 1 is scanned, for example, across an observation field. The observation field is at least one optically effective surface, for example at least one beam splitter or a holographic optical element (Holographic Optical Element, or HOE for short), which is applied in a lens of AR glasses or on a windshield of a motor vehicle. Alternatively, the observation field is a user’s retina.

Eine Draufsicht auf die Blende 7 der ersten Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung zeigt Fig. 1 b. In der Draufsicht wird die Form der Öffnung der Blende 7 deutlich, die auf der Einfallsseite des Lichtbündels 1 abschnittsweise kreisförmig ist und zur Ausfallsseite des Lichtbündels 1 hin größer wird. Das ist notwendig, da das Lichtbündel 1 beim Einfall in die MEMS-Spiegelvorrichtung immer denselben Strahlengang nimmt, während es, nachdem es durch den MEMS-Spiegel 2 reflektiert worden ist, bei Auslenkungen des MEMS-Spiegels 2 nicht mehr denselben Strahlengang nimmt. A top view of the aperture 7 of the first embodiment of the MEMS mirror device is shown in Fig. 1 b. The top view clearly shows the shape of the opening of the aperture 7, which is circular in sections on the incident side of the light beam 1 and becomes larger towards the exit side of the light beam 1. This is necessary because the light beam 1 always takes the same beam path when it enters the MEMS mirror device, whereas after it has been reflected by the MEMS mirror 2, it no longer takes the same beam path when the MEMS mirror 2 is deflected.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung dargestellt. Das Lichtbündel 1 fällt durch die Blende 7 und eine Verkapselung 4 auf den MEMS-Spiegel 2. Die Verkapselung 4 ist mit dem Rahmen 3 verbunden und bildet gemeinsam mit dem Rahmen 3 einen Hohlraum 5. Der Hohlraum 5 ist durch die Verkapselung 4 und den auf einer Basisplatte 10 aufgesetzten Rahmen 3 gasdicht abgeschlossen und in dem Hohlraum 5 herrscht ein gegenüber Normalbedingungen geringerer Gasdruck. Fig. 2 shows a second embodiment of the MEMS mirror device. The light beam 1 falls through the aperture 7 and an encapsulation 4 onto the MEMS mirror 2. The encapsulation 4 is connected to the frame 3 and together with the frame 3 forms a cavity 5. The cavity 5 is sealed gas-tight by the encapsulation 4 and the frame 3 placed on a base plate 10, and the gas pressure in the cavity 5 is lower than under normal conditions.

Die Blende 7 ist auf der Verkapselung 4 angebracht. Die Öffnung der Blende 7 ist rund und somit symmetrisch entlang einer (nicht dargestellten) Symmetrieachse. Das auf die MEMS-Spiegelvorrichtung einfallende Lichtbündel 1 ist ebenfalls rund und weist einen größeren Durchmesser auf als ein Blendendurchmesser der Blende 7. Das Lichtbündel 1 wird somit durch die Blende 7 räumlich begrenzt. The aperture 7 is mounted on the encapsulation 4. The opening of the aperture 7 is round and thus symmetrical along a symmetry axis (not shown). The light beam 1 incident on the MEMS mirror device is also round and has a larger diameter than an aperture diameter of the aperture 7. The light beam 1 is thus spatially limited by the aperture 7.

Der MEMS-Spiegel 2 ist gegenüber dem Rahmen 3 mit zwei an einem Zwischenrahmen 31 orthogonal zueinander angeordneten Paaren gegenüberliegender Festkörpergelenke 6 schwingungsfähig aufgehängt, sodass er bei entsprechender Anregung mittels der Antriebseinrichtung 9 die mehrdimensionale Schwingungsbewegung in Form einer Lissajous-Schwingungsbewegung ausführen kann. The MEMS mirror 2 is suspended in an oscillating manner relative to the frame 3 by means of two pairs of opposing solid-state joints 6 arranged orthogonally to one another on an intermediate frame 31, so that it can execute the multi-dimensional oscillating movement in the form of a Lissajous oscillating movement when appropriately excited by means of the drive device 9.

Das Lichtbündel 1 wird von dem MEMS-Spiegel 2, je nach Stellung des MEMS- Spiegels 2 in unterschiedliche Richtungen abgelenkt. Die unterschiedlichen Strahlengänge des Lichtbündels 1 , nachdem es durch den MEMS-Spiegel 2 abgelenkt worden ist, sind in Fig. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet. The light beam 1 is deflected by the MEMS mirror 2 in different directions depending on the position of the MEMS mirror 2. The different beam paths of the light beam 1 after it has been deflected by the MEMS mirror 2 are indicated in Fig. 2 by dashed lines.

Eine dritte Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung ist in Fig. 3a und Fig. 3b dargestellt. Bei der dritten Ausführung weist die Verkapselung 4 eine ebene Form auf und die Blende 7 ist auf der Verkapselung 4 angebracht. A third embodiment of the MEMS mirror device is shown in Fig. 3a and Fig. 3b. In the third embodiment, the encapsulation 4 has a planar shape and the aperture 7 is mounted on the encapsulation 4.

Im Strahlengang des Lichtbündels 1 sind genau zwei Blenden 7 vorhanden, wobei eine erste Blende 71 das auf den MEMS-Spiegel 2 einfallende Lichtbündel 1 begrenzt und eine zweite Blende 72 das mindestens eine von dem MEMS-Spiegel 2 reflektierte Lichtbündel 1 begrenzt. Die Öffnung der ersten Blende 71 weist einen ersten Blendendurchmesser auf, der geringer ist als der Durchmesser des Lichtbündels 1 , und die Öffnung der zweiten Blende 72 weist einen zweiten Blendendurchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Lichtbündels 1 , nachdem es von dem MEMS- Spiegel 2 reflektiert worden ist. Der Blendendurchmesser der zweiten Blende 72 ist dabei nicht vom Durchmesser des einfallenden Lichtbündels 1 abhängig, sondern von einer maximalen Auslenkung des MEMS-Spiegels 2. In the beam path of the light beam 1, there are exactly two apertures 7, wherein a first aperture 71 limits the light beam 1 incident on the MEMS mirror 2 and a second aperture 72 limits the at least one light beam 1 reflected by the MEMS mirror 2. The opening of the first aperture 71 has a first aperture diameter that is smaller than the diameter of the light beam 1, and the opening of the second aperture 72 has a second aperture diameter that is larger than the diameter of the light beam 1 after it has been reflected by the MEMS mirror 2. The aperture diameter of the second aperture 72 is It does not depend on the diameter of the incident light beam 1, but on a maximum deflection of the MEMS mirror 2.

In Fig. 4 ist eine vierte Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung dargestellt. Bei der vierten Ausführung weist die Verkapselung 4 eine Kuppelform auf. Die Blende 7 ist unmittelbar über dem MEMS-Spiegel 2 angeordnet und ist über ein umlaufendes Verbindungselement 8 mit dem Rahmen 3 verbunden. Fig. 4 shows a fourth embodiment of the MEMS mirror device. In the fourth embodiment, the encapsulation 4 has a dome shape. The aperture 7 is arranged directly above the MEMS mirror 2 and is connected to the frame 3 via a circumferential connecting element 8.

Der Rahmen 3 ist auf einer Basisplatte 10 aufgebracht. Die Basisplatte 10 schließt den Hohlraum 5 gemeinsam mit der Verkapselung 4 und dem Rahmen 3 gasdicht ab. The frame 3 is mounted on a base plate 10. The base plate 10 closes the cavity 5 together with the encapsulation 4 and the frame 3 in a gas-tight manner.

In Fig. 5 ist eine fünfte Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung gezeigt. Auch die fünfte Ausführung verfügt über eine Basisplatte 10, die den Hohlraum 5 gemeinsam mit der Verkapselung 4 und dem Rahmen 3 gasdicht abschließt. A fifth embodiment of the MEMS mirror device is shown in Fig. 5. The fifth embodiment also has a base plate 10, which seals the cavity 5 together with the encapsulation 4 and the frame 3 in a gas-tight manner.

Die Blende 7 ist bei der fünften Ausführung mit der Verkapselung 4 verbunden. In the fifth embodiment, the cover 7 is connected to the encapsulation 4.

Die Verkapselung 4 kann auch eine pultförmige Form aufweisen, wie in Fig. 6a gezeigt. Auf der Verkapselung 4 ist eine erste Blende 71 und eine zweite Blende 72 aufgebracht. The encapsulation 4 can also have a desk-like shape, as shown in Fig. 6a. A first cover 71 and a second cover 72 are applied to the encapsulation 4.

Fig. 6b zeigt ebenfalls die sechste Ausführung der MEMS-Spiegelvorrichtung. Fig. 6b also shows the sixth embodiment of the MEMS mirror device.

Die Öffnungen der ersten Blende 71 und der zweiten Blende 72 sind dreidimensional ausgebildet und haben keinen über ihre gesamte Ausdehnung konstanten Durchmesser. Die Öffnungen der ersten Blende 71 und der zweiten Blende 72 sind dann nach außen mit einer ebenen Platte der Verkapselung 4 gasdicht abgeschlossen. The openings of the first aperture 71 and the second aperture 72 are three-dimensional and do not have a constant diameter over their entire extent. The openings of the first aperture 71 and the second aperture 72 are then sealed gas-tight to the outside with a flat plate of the encapsulation 4.

Die MEMS-Spiegelvorrichtung weist eine Antriebseinrichtung 9 auf, die dazu eingerichtet ist, den MEMS-Spiegel 2 in eine mehrdimensionale Schwingungsbewegung gegenüber dem Rahmen 3 zu versetzen. Die Antriebseinrichtung 9 ist dazu mit dem MEMS-Spiegel 2 verbunden und treibt den MEMS-Spiegel 2 entsprechend an. Der Antrieb des MEMS-Spiegels 2 kann insbesondere durch elektromagnetische, thermoelektrische oder piezoelektrische Wirkprinzipien erfolgen. The MEMS mirror device has a drive device 9 which is designed to set the MEMS mirror 2 into a multi-dimensional oscillation movement relative to the frame 3. The drive device 9 is connected to the MEMS mirror 2 and drives the MEMS mirror 2 accordingly. The MEMS mirror 2 can be driven in particular by electromagnetic, thermoelectric or piezoelectric operating principles.

Eine kreisrunde Öffnung der Blende 7 zeigt Fig. 7. Der Blendendurchmesser der Öffnung der Blende 7 ist größer als der Spiegeldurchmesser des MEMS-Spiegels 2. Die kreisrunde Öffnung der Blende 7 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn über der MEMS-Spiegelvorrichtung ein parabolischer Spiegelkollimator oder ein anderes optisches System angeordnet ist, um die MEMS-Spiegelvorrichtung senkrecht von oben mit dem Lichtbündel 1 zu beleuchten bzw. das Lichtbündel 1 orthogonal auf den MEMS-Spiegel zu richten. A circular opening of the aperture 7 is shown in Fig. 7. The aperture diameter of the opening of the aperture 7 is larger than the mirror diameter of the MEMS mirror 2. The circular opening of the aperture 7 is particularly advantageous when a parabolic mirror collimator or another optical system is arranged above the MEMS mirror device in order to illuminate the MEMS mirror device vertically from above with the light beam 1 or to direct the light beam 1 orthogonally onto the MEMS mirror.

Die oben beschriebene Abwandlung der MEMS-Spiegelvorrichtung wird nun anhand der Fig. 1a und 6b beschrieben, wobei der allgemeine Aufbau der Abwandlung im Wesentlichen mit den gerade beschriebenen Ausführungsbeispielen identisch ist. Fig. 1a entspricht dabei einem Aufbau mit einer Blende 7. Das Lichtbündel 1 wird nach seinem Einfall durch die Blende 7 von dem MEMS-Spiegel 2 reflektiert. Hier befindet sich der MEMS-Spiegel 2 in seiner Ruhelage, wobei auch hier die gestrichelte Linie die maximale Auslenkung, also eine Endlage des MEMS-Spiegels 2 darstellt. Ein Abstand zwischen dem MEMS-Spiegel 2 und der Blende 7 ist in Abhängigkeit eines Blendendurchmessers einer Öffnung der Blende 7 so bestimmt, dass das reflektierte Lichtbündel 1 im Bereich der Endlagen des MEMS-Spiegels 2 teilweise, aber nicht vollständig durch die Blende 7 verdeckt ist. Würde der Abstand größer gewählt werden, so folgt unmittelbar, dass in der Endlage ein deutlich größerer Anteil des Lichtbündels 1 nicht durch die Öffnung der Blende 7 fallen kann, bis schließlich das gesamte Lichtbündel 1 von der Blende 7 verdeckt wird. The modification of the MEMS mirror device described above will now be described with reference to Figs. 1a and 6b, the general structure of the modification being essentially identical to the embodiments just described. Fig. 1a corresponds to a structure with an aperture 7. The light beam 1 is reflected by the MEMS mirror 2 after it enters through the aperture 7. Here, the MEMS mirror 2 is in its rest position, with the dashed line here also representing the maximum deflection, i.e. an end position of the MEMS mirror 2. A distance between the MEMS mirror 2 and the aperture 7 is determined as a function of an aperture diameter of an opening of the aperture 7 such that the reflected light beam 1 is partially but not completely covered by the aperture 7 in the area of the end positions of the MEMS mirror 2. If the distance were chosen to be larger, it immediately follows that in the end position a significantly larger proportion of the light beam 1 cannot fall through the opening of the aperture 7, until finally the entire light beam 1 is covered by the aperture 7.

Ganz ähnlich arbeitet die MEMS-Spiegelvorrichtung, welche in Fig. 6a dargestellt ist und ebenso auf die Abwandlung angepasst werden kann. Hier fällt das Lichtbündel 1 durch die erste Blende 71 und das reflektierte Lichtbündel 1 wird entsprechend mittels der zweiten Blende 72 verdeckt. Die mehrdimensionale Schwingung des MEMS- Spiegel 2 um seine Ruhelage und zwischen seinen Endlagen wird durch die Antriebseinrichtung 9, welche eine Steuereinheit enthält oder mit einer solchen verbunden ist, angeregt. In Abhängigkeit eines Blendendurchmessers, einer Form einer Öffnung der zweiten Blende 72 und/oder einer Lage der zweiten Blende 72 bestimmt die Steuereinheit Signale und sendet diese an die Antriebseinrichtung 9 sendet, so dass der MEMS-Spiegel 2 die mehrdimensionale Schwingung derart ausführt, dass eine durch die Blende 72 austretende erste Lichtmenge des Lichtbündels 1 im Bereich der Endlagen des MEMS-Spiegels 2 einer zweiten Lichtmenge des Lichtbündels 1 im Durchlauf der Ruhelage des MEMS-Spiegels 2 angeglichen wird. Beim Bestimmen der Signale berücksichtigt die Steuereinheit außerdem den Anteil des Lichtbündels 1 , welcher von der Blende 72 verdeckt wird und somit nicht durch ihre Öffnung fällt. Dieser Anteil kann von der Steuereinheit geometrisch aus den Eigenschaften des Lichtbündels 1 , der aktuellen Lage des MEMS-Spiegels 2, der Größe sowohl des MEMS-Spiegels 2 als auch der zweiten Blende 72 sowie dem Abstand zwischen der zweiten Blende 72 und dem MEMS- Spiegel 2 bestimmt werden. Auch andere bekannte Methoden, wie zum Beispiel die Messung eines Intensitätsabfalls durch einen hier nicht gezeigten Sensor, sind möglich. Die Steuereinheit passt eine Amplitude und/oder eine Form der mehrdimensionalen Schwingung mittels der Signale an, um ein Angleichen der ersten und der zweiten Lichtmenge zu bewirken. Auch ist es möglich, eine dritte Lichtmenge, welche im Bereich zwischen der Ruhelage und den Endlagen durch die Öffnung der zweiten Blende 72 fällt, mittels der Steuereinheit an die erste und die zweite Lichtmenge anzugleichen. Dazu werden ebenfalls die oben genannten Parameter angepasst. The MEMS mirror device, which is shown in Fig. 6a and can also be adapted to the modification, works in a very similar way. Here, the light beam 1 falls through the first aperture 71 and the reflected light beam 1 is covered accordingly by the second aperture 72. The multi-dimensional oscillation of the MEMS mirror 2 around its rest position and between its end positions is stimulated by the drive device 9, which contains a control unit or is connected to such a unit. Depending on an aperture diameter, a shape of an opening of the second aperture 72 and/or a position of the second aperture 72, the control unit determines signals and sends them to the drive device 9, so that the MEMS mirror 2 carries out the multi-dimensional oscillation in such a way that a first amount of light of the light beam 1 emerging through the aperture 72 in the area of the end positions of the MEMS mirror 2 corresponds to a second amount of light of the light beam 1 passing through the rest position of the MEMS mirror 2. is adjusted. When determining the signals, the control unit also takes into account the portion of the light beam 1 that is covered by the aperture 72 and thus does not fall through its opening. This portion can be determined geometrically by the control unit from the properties of the light beam 1, the current position of the MEMS mirror 2, the size of both the MEMS mirror 2 and the second aperture 72, and the distance between the second aperture 72 and the MEMS mirror 2. Other known methods, such as measuring a drop in intensity using a sensor not shown here, are also possible. The control unit adjusts an amplitude and/or a form of the multi-dimensional oscillation using the signals in order to adjust the first and second amounts of light. It is also possible to adjust a third amount of light, which falls through the opening of the second aperture 72 in the area between the rest position and the end positions, to the first and second amounts of light using the control unit. The above-mentioned parameters are also adjusted for this purpose.

Bezugszeichenliste list of reference symbols

1 Lichtbündel 1 light beam

2 MEMS-Spiegel 2 MEMS mirrors

3 Rahmen 4 Verkapselung 3 Frame 4 Encapsulation

5 Hohlraum 5 cavity

6 Festkörpergelenk6 solid-body joint

7 Blende 7 aperture

71 erste Blende 72 zweite Blende 71 first aperture 72 second aperture

8 Verbindungselement8 connecting element

9 Antriebseinrichtung9 drive device

10 Basisplatte 10 base plate

Claims

Patentansprüche patent claims 1. MEMS-Spiegelvorrichtung zur variablen Ablenkung eines einfallenden Lichtbündels (1 ), umfassend: 1. MEMS mirror device for variable deflection of an incident light beam (1), comprising: - einen scheibenförmigen MEMS-Spiegel (2) zur Reflexion des Lichtbündels (1 ), und - a disk-shaped MEMS mirror (2) for reflecting the light beam (1 ), and - einen den MEMS-Spiegel (2) umgebenden Rahmen (3), wobei - a frame (3) surrounding the MEMS mirror (2), wherein - der MEMS-Spiegel (2) mittels zumindest eines den MEMS-Spiegel (2) mit dem Rahmen (3) verbindenden ersten Verbindungselements (8) in mehreren Dimensionen schwingungsfähig ausgebildet ist und - the MEMS mirror (2) is designed to be capable of oscillation in several dimensions by means of at least one first connecting element (8) connecting the MEMS mirror (2) to the frame (3) and - im Strahlengang des Lichtbündels (1 ) mindestens eine in Abhängigkeit von einer Einfallsrichtung des Lichtbündels (1 ) in definierter Relativlage zum MEMS- Spiegel (2) angebrachte Blende (7) zum Begrenzen des Lichtbündels (1 ) vorhanden ist. - in the beam path of the light beam (1) there is at least one aperture (7) for limiting the light beam (1), which aperture is mounted in a defined relative position to the MEMS mirror (2) depending on a direction of incidence of the light beam (1). 2. MEMS-Spiegelvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Blende (7) eine ebene Form aufweist und parallel zu dem MEMS-Spiegel (2) in seiner Ruhelage angeordnet ist. 2. MEMS mirror device according to claim 1, wherein the aperture (7) has a planar shape and is arranged parallel to the MEMS mirror (2) in its rest position. 3. MEMS-Spiegelvorrichtung nach Anspruch 2, wobei zumindest der MEMS-Spiegel (2), der Rahmen (3) und die Blende (7) mittels Wafer-Level-Montage montiert sind. 3. MEMS mirror device according to claim 2, wherein at least the MEMS mirror (2), the frame (3) and the aperture (7) are mounted by means of wafer-level mounting. 4. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Öffnung der mindestens einen Blende (7) symmetrisch entlang mindestens einer Symmetrieachse ist. 4. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 3, wherein an opening of the at least one aperture (7) is symmetrical along at least one axis of symmetry. 5. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine Blende (7) auf dem MEMS-Spiegel (2) oder unmittelbar darüber angeordnet ist. 5. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 4, wherein the at least one aperture (7) is arranged on the MEMS mirror (2) or immediately above it. 6. MEMS-Spiegelvorrichtung nach der Anspruch 5, wobei ein Abstand zwischen dem MEMS-Spiegel (2) und der Blende (7) weniger als 1 mm beträgt. 6. MEMS mirror device according to claim 5, wherein a distance between the MEMS mirror (2) and the aperture (7) is less than 1 mm. 7. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die MEMS- Spiegelvorrichtung eine Verkapselung (4) aufweist, die mit dem Rahmen (3) verbunden ist und gemeinsam mit dem Rahmen (3) einen Hohlraum (5) bildet. 7. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 6, wherein the MEMS mirror device has an encapsulation (4) which is connected to the frame (3) and together with the frame (3) forms a cavity (5). 8. MEMS-Spiegelvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Blende (7) in dem Hohlraum (5) angeordnet ist und mit der Verkapselung (4) verbunden ist. 8. MEMS mirror device according to claim 7, wherein the aperture (7) is arranged in the cavity (5) and is connected to the encapsulation (4). 9. MEMS-Spiegelvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Blende (7) in dem Hohlraum (5) angeordnet ist und mit dem Rahmen (3) über mindestens ein Verbindungselement (8) verbunden ist. 9. MEMS mirror device according to claim 7, wherein the aperture (7) is arranged in the cavity (5) and is connected to the frame (3) via at least one connecting element (8). 10. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Blende (7) in oder an der Verkapselung (4) angebracht ist. 10. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 9, wherein the aperture (7) is mounted in or on the encapsulation (4). 11. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Verkapselung (4) eine Kuppelform aufweist. 11. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 10, wherein the encapsulation (4) has a dome shape. 12. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei die Verkapselung (4) eine ebene Form aufweist. 12. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 11, wherein the encapsulation (4) has a planar shape. 13. MEMS-Spiegelvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Verkapselung (4) eine Pultform aufweist. 13. MEMS mirror device according to claim 12, wherein the encapsulation (4) has a desk shape. 14. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Blende (7) sowie der MEMS-Spiegel (2) eben ausgebildet sind und die Blende (7) und der MEMS-Spiegel (2) parallel zueinander ausgerichtet sind. 14. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 13, wherein the aperture (7) and the MEMS mirror (2) are flat and the aperture (7) and the MEMS mirror (2) are aligned parallel to each other. 15. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Hohlraum (5) durch die Verkapselung (4) und den auf einer Basisplatte (10) aufgesetzten Rahmen (3) gasdicht abgeschlossen ist und in dem Hohlraum (5) ein gegenüber Normalbedingungen geringerer Gasdruck herrscht. 15. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 14, wherein the cavity (5) is sealed gas-tight by the encapsulation (4) and the frame (3) placed on a base plate (10), and a lower gas pressure prevails in the cavity (5) than under normal conditions. 16. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die MEMS- Spiegelvorrichtung eine Antriebseinrichtung (9) aufweist, die dazu eingerichtet ist, den MEMS-Spiegel (2) in eine mehrdimensionale Schwingungsbewegung gegenüber dem Rahmen (3) zu versetzen. 16. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 15, wherein the MEMS mirror device comprises a drive device (9) which is adapted to to set the MEMS mirror (2) into a multi-dimensional oscillation motion relative to the frame (3). 17. MEMS-Spiegelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der MEMS-Spiegel (2) gegenüber dem Rahmen (3) mit zwei an einem Zwischenrahmen (31 ) orthogonal zueinander angeordneten Paaren gegenüberliegender Festkörpergelenke (6) schwingungsfähig aufgehängt ist, sodass er bei entsprechender Anregung mittels der Antriebseinrichtung (9) die mehrdimensionale Schwingungsbewegung in Form einer Lissajous-Schwingungsbewegung ausführt. 17. MEMS mirror device according to claim 16, wherein the MEMS mirror (2) is suspended in an oscillating manner relative to the frame (3) by means of two pairs of opposing solid-state joints (6) arranged orthogonally to one another on an intermediate frame (31), so that it executes the multi-dimensional oscillating movement in the form of a Lissajous oscillating movement when excited accordingly by means of the drive device (9). 18. MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei im Strahlengang des Lichtbündels (1 ) genau zwei Blenden vorhanden sind, wobei eine erste Blende (71 ) das auf den MEMS-Spiegel (2) einfallende Lichtbündel (1 ) begrenzt und eine zweite Blende (72) das mindestens eine von dem MEMS- Spiegel (2) reflektierte Lichtbündel (1 ) begrenzt. 18. MEMS mirror device according to one of claims 1 to 17, wherein exactly two apertures are present in the beam path of the light beam (1), wherein a first aperture (71) limits the light beam (1) incident on the MEMS mirror (2) and a second aperture (72) limits the at least one light beam (1) reflected by the MEMS mirror (2). 19. Augmented-Reality-Brille, enthaltend eine MEMS-Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18. 19. Augmented reality glasses containing a MEMS mirror device according to one of claims 1 to 18. 20. MEMS-Spiegelvorrichtung zur variablen Ablenkung eines einfallenden Lichtbündels (1 ), umfassend: 20. MEMS mirror device for variable deflection of an incident light beam (1), comprising: - einen scheibenförmigen MEMS-Spiegel (2) zur Reflexion des Lichtbündels (1 ), und - a disk-shaped MEMS mirror (2) for reflecting the light beam (1 ), and - einen den MEMS-Spiegel (2) umgebenden Rahmen (3), wobei - a frame (3) surrounding the MEMS mirror (2), wherein - der MEMS-Spiegel (2) mittels zumindest eines den MEMS-Spiegel (2) mit dem Rahmen (3) verbindenden ersten Verbindungselements (8) in mehreren Dimensionen schwingungsfähig zwischen mehreren Endlagen ausgebildet ist und - the MEMS mirror (2) is designed to be capable of oscillating in several dimensions between several end positions by means of at least one first connecting element (8) connecting the MEMS mirror (2) to the frame (3) and - im Strahlengang des Lichtbündels (1 ) eine Blende (7) zum Begrenzen des von dem MEMS-Spiegel (2) reflektierten Lichtbündels (1 ) vorhanden ist, wobei ein Abstand zwischen dem MEMS-Spiegel (2) und der Blende (7) in Abhängigkeit eines Blendendurchmessers der Blende (7) so bestimmt ist, dass das reflektierte Lichtbündel (1 ) im Bereich der Endlagen des MEMS-Spiegels (2) teilweise, aber nicht vollständig durch die Blende (7) verdeckt ist. - in the beam path of the light beam (1) there is a diaphragm (7) for limiting the light beam (1) reflected by the MEMS mirror (2), wherein a distance between the MEMS mirror (2) and the diaphragm (7) is determined as a function of a diaphragm diameter of the diaphragm (7) such that the reflected light beam (1) is partially but not completely obscured by the aperture (7) in the region of the end positions of the MEMS mirror (2). 21 . MEMS-Spiegelvorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Abstand weniger als 1 mm beträgt. 21. The MEMS mirror device of claim 20, wherein the distance is less than 1 mm. 22. Verfahren zu Steuerung einer MEMS-Spiegelvorrichtung, welche 22. Method for controlling a MEMS mirror device which - einen schwingungsfähigen MEMS-Spiegel (2), welcher über eine Antriebseinrichtung (9) in eine mehrdimensionale Schwingung um eine Ruhelage und zwischen mehreren Endlagen versetzt werden kann, eine über dem MEMS- Spiegel (2) angeordnete Blende (7), und eine Steuereinheit, welche die Antriebseinrichtung (9) ansteuert, umfasst, wobei - an oscillating MEMS mirror (2) which can be set into a multi-dimensional oscillation about a rest position and between several end positions via a drive device (9), a diaphragm (7) arranged above the MEMS mirror (2), and a control unit which controls the drive device (9), wherein - ein Lichtbündel (1 ) auf den MEMS-Spiegel (2) fällt und von diesem auf die Blende (7) gelenkt wird, - a light beam (1) falls on the MEMS mirror (2) and is directed by it onto the aperture (7), - die Steuereinheit in Abhängigkeit eines Blendendurchmessers, einer Form einer Öffnung der Blende (7) und/oder einer Lage der Blende (7) Signale bestimmt und an die Antriebseinrichtung (9) sendet, so dass der MEMS-Spiegel (2) die mehrdimensionale Schwingung derart ausführt, dass eine durch die Öffnung der Blende (7) austretende erste Lichtmenge des Lichtbündels (1 ) im Bereich der Endlagen des MEMS-Spiegels (2) einer durch die Öffnung der Blende (7) austretenden zweiten Lichtmenge des Lichtbündels (1 ) im Durchlauf der Ruhelage des MEMS-Spiegels (2) angeglichen wird. - the control unit determines signals depending on an aperture diameter, a shape of an opening of the aperture (7) and/or a position of the aperture (7) and sends them to the drive device (9), so that the MEMS mirror (2) carries out the multi-dimensional oscillation in such a way that a first quantity of light of the light beam (1) exiting through the opening of the aperture (7) in the region of the end positions of the MEMS mirror (2) is adjusted to a second quantity of light of the light beam (1) exiting through the opening of the aperture (7) as the MEMS mirror (2) passes through the rest position. 23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Steuereinheit die Signale zusätzlich in Abhängigkeit eines von der Blende (7) verdeckten Anteils des Lichtbündels (1 ) bestimmt. 23. Method according to claim 22, wherein the control unit additionally determines the signals as a function of a portion of the light beam (1) obscured by the aperture (7). 24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Steuereinheit eine Amplitude und/oder eine Form der mehrdimensionalen Schwingung mittels der Signale anpasst. 24. The method according to claim 22 or 23, wherein the control unit adjusts an amplitude and/or a shape of the multi-dimensional oscillation by means of the signals. 25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei eine dritte Lichtmenge, welche im Bereich zwischen der Ruhelage und den Endlagen durch die Öffnung der Blende (7) austritt, mittels der Steuereinheit an die erste und die zweite Lichtmenge angeglichen wird. 25. Method according to one of claims 22 to 24, wherein a third quantity of light, which exits through the opening of the diaphragm (7) in the area between the rest position and the end positions, is adjusted to the first and second quantities of light by means of the control unit.
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