微镜组件

技术领域

本发明涉及一种微镜组件。此外，本发明涉及一种具有该微镜组件的投影设备。

背景技术

文件US 2005 0 157 376A1描述一种微镜组件，在该微镜组件中，镜的弹簧元件伸入到相邻镜的区域中。

基于此，本发明所基于的任务在于，开发一种具有微镜的增加的驱动力和/或增加的能偏移性的微镜组件。

发明内容

为了解决该任务，提出一种根据权利要求1所述的微镜组件和一种根据权利要求16所述的投影设备。

微镜组件具有至少一个第一微镜、第二微镜和第三微镜。在此，第二微镜具有第一部件和第二部件。第一部件和第二部件尤其是相应的微镜的功能部件。功能部件是相应的微镜的如下部件：该部件对于相应的微镜的任何功能在技术上都是重要的。如此，静电梳状驱动器元件作为功能部件例如构造用于驱动相应的微镜。微机械弹簧元件作为功能部件构造用于使相应的微镜偏移。电容式电极组件作为功能部件构造用于探测相应的微镜的偏移。在此，第一部件以与第一微镜重叠的方式布置。尤其是，第一部件在俯视图中以与第一微镜的第一镜面重叠的方式布置。在俯视图中，第一部件尤其在第一镜面的下方延伸。附加地，第二部件以与第三微镜重叠的方式布置。尤其是，第二部件在俯视图中以与第三微镜的第三镜面重叠的方式布置。在俯视图中，第二部件尤其在第三镜面的下方延伸。因此，可以增大用于第二微镜的部件的可供使用的空间，并且因此例如可以增大用于使第二微镜偏移的杠杆臂和/或扭矩。

优选地，至少第一微镜、第二微镜和第三微镜布置为阵列、尤其是微镜阵列。尤其是，在该上下文中，第一微镜、第二微镜和第三微镜并排地、横向地彼此间隔开地布置。优选地，第二微镜尤其是在俯视图中布置在第一微镜与第三微镜之间。这样的阵列布置可以一维地或者二维地构型，并且可以例如在用于使光束偏移的图像投影仪中使用。另外的重要应用涉及所谓的可重构光分插复用器(reconfigurable optical add-drop multiplexer，ROADM)，在所述可重构光分插复用器中，在光纤网络中可以通过微镜阵列有针对性地将确定的波长的或确定的频率的信号耦入到玻璃纤维中。此外，微镜阵列也可以在用于半导体行业中的微光刻的现代投影曝光系统中使用。

优选地，第一微镜附加地具有至少一个第三部件。该第三部件尤其也构造为第三功能部件。第三部件以与第二微镜重叠的方式布置。尤其是，第三部件在俯视图中以与第二微镜的第二镜面重叠的方式布置。相应地产生第一和第二微镜的部件的相互重叠。另外优选地，第一部件的尤其是在俯视图中的第一主延伸平面和第三部件的尤其是在俯视图中的第三主延伸平面基本上彼此平行地延伸。尤其是，第一主延伸平面和第三主延伸平面平行地并排延伸。相应地，在俯视图中不出现第一部件和第三部件的重叠。优选地，第一部件和第三部件具有彼此不同的横截面。尤其是，第三部件的横截面尤其是在俯视图中构造得比第一部件的横截面窄。所述部件相应地构造得彼此不同。替代于此地，第一部件和第三部件具有彼此相同的横截面。尤其是，第三部件的横截面尤其是在俯视图中与第一部件的横截面相同。所述部件相应地构造得相同。另外优选地，在该上下文中，第一微镜构造得与第二微镜相同。同样地，优选地，第三微镜构造得与第一微镜和第二微镜相同。

优选地，第一微镜、第二微镜和第三微镜沿着微镜的共同的第一主延伸平面布置。第一微镜、第二微镜和第三微镜，尤其是第一微镜的第一主延伸平面、第二微镜的第二主延伸平面和第三微镜的第三主延伸平面，在该上下文中优选在共同的第一主延伸平面上延伸并且因此形成直线的一维阵列。替代于此地，第一微镜、第二微镜和第三微镜，尤其是第一微镜的第一主延伸平面、第二微镜的第二主延伸平面和第三微镜的第三主延伸平面，优选沿着共同的主延伸平面以相对于该主延伸平面错开的方式布置。各个微镜的主延伸平面相应地不在共同的主延伸平面上延伸，而是相对于该共同的主延伸平面错开地延伸。因此，微镜沿着该一维阵列同样彼此错开地布置。因此，产生如下可能性：将彼此相同的微镜一维地布置为阵列。

优选地，第一微镜、第二微镜和第三微镜至少布置为二维阵列的一部分。第一微镜和第二微镜在此例如在该二维阵列的Y方向上延伸，第二微镜和第三微镜在该二维阵列的x方向上延伸。

优选地，至少第一微镜、第二微镜和第三微镜具有共同的载体衬底。该载体衬底优选由硅构成。

优选地，所述微镜的部件至少部分地由硅构成。

优选地，所述微镜的部件代表微机械弹簧元件的至少一部分。尤其是，第二微镜的第一部件构型为第一微机械弹簧的、尤其是第一扭转弹簧的第一子区段，第二微镜的第二部件构型为第一微机械弹簧的第二子区段作为第二部件。尤其是，两个子区段构造为第一微机械弹簧的竖直轴线的、尤其是竖直悬挂部的右侧和左侧的子卷绕部。由于相应的子区段与相邻的微镜的重叠，用于微机械弹簧的结构空间增大。因此，微机械弹簧的能实现的弹簧刚度减小，并且相应的微镜的可能的能偏移性因此增大。

优选地，所述微镜的部件代表相应的微镜的梳状驱动器的、尤其是竖直的梳状驱动器的至少一部分。尤其是，一部件构造为可运动的梳(Kamm)，并且构造可运动的梳与镜下侧的连接接片。竖直的梳状驱动器由固定的梳和可运动的、与镜下侧连接的梳形成。

在将电压施加到布置在悬挂部的左侧或者右侧的梳状驱动器上时，镜围绕确定的旋转轴线倾斜。

由于梳状驱动器与相邻的微镜的重叠，用于梳状驱动器的结构空间、尤其是能实现的杠杆臂增大，并且相应的微镜的可能的扭矩因此提高。

优选地，微镜组件具有至少四个微镜、尤其至少十六个微镜，所述微镜布置在二维的、尤其4x4的阵列中。

优选地，该微镜组件具有为至少60％的填充系数。优选地，在该上下文中，该填充系数在一维阵列的情况下为至少80％、特别优选地至少90％，并且在二维阵列的情况下为至少60％、特别优选地至少80％。填充系数指的镜面积与阵列的总面积的关系。通过功能元件与相应的相邻镜的重叠，其中，相应相邻的镜的功能元件相互不接触，因此，微镜从而能够移动到彼此中，使得相邻的微镜的镜面可以紧紧地靠在一起。

本发明的另一主题是具有先前描述的微镜组件的投影设备。这样的投影设备优选附加地具有照明单元和投影单元，该投影单元尤其是屏幕。

附图说明

图1a示意性地示出微镜组件的第一实施方式的俯视图。

图1b示意性地示出微镜组件的第一实施方式的剖视图。

图2示意性地示出微镜组件的第二实施方式的俯视图。

图3示意性地示出微镜组件的第三实施方式的俯视图。

图4示意性地示出微镜组件的第四实施方式的俯视图。

图5示意性地示出微镜组件的第五实施方式的俯视图。

图6示意性地示出微镜组件的第六实施方式的俯视图。

图7a示意性地示出微镜组件的第七实施方式的俯视图。

图7b示意性地示出微镜组件的第七实施方式的剖视图。

图8示意性地示出投影设备。

具体实施方式

图1a示意性地示出微镜组件8a的第一实施方式的俯视图。在此，微镜组件8a具有第一微镜2a、第二微镜1a、第三微镜2b和第四微镜1b。第二微镜2a具有第一部件10a、尤其是第一功能部件和第二部件10b、尤其是第二功能部件。第一部件10a在俯视图中以与第一微镜2a的第一镜面6a重叠的方式布置。附加地，第二部件10b在俯视图中以与第三微镜2b的第三镜面6b重叠的方式布置。第二微镜1a布置在第一微镜2a与第三微镜2b之间。第一部件10a和第二部件10b构造得彼此相同，并且相应地在俯视图中具有彼此相同的横截面。

在该第一实施方式中，第一微镜2a和第三微镜2b构造得彼此相同。同样地，在该第一实施方式中，第四微镜1b构造得与第二微镜1a相同，并且具有第七部件10c、尤其是第七功能部件和第八部件10d、尤其是第八功能部件。相应地，在该第一实施方式中，所有部件10a-10d都构造得彼此相同。第七部件10b在俯视图中以与第三微镜2b的第三镜面6b重叠的方式布置。在该第一实施方式中，四个微镜1a、1b、2a和2b具有共同的主延伸平面18a，所有微镜1a、1b、2a和2b在该共同的主延伸平面上延伸。

第一微镜2a、第二微镜1a、第三微镜2b和第四微镜1b布置为一维的、尤其是直线的阵列。

图1b示意性地示出微镜组件8a的第一实施方式的沿着共同的主延伸平面18a的剖视图。如在那里能够看出的那样，第一部件10a代表第一微机械弹簧元件7a的第一部分、尤其是第一分段，第二部件10b代表第一微机械弹簧元件7a的第二部分、尤其是第二分段，该第一微机械弹簧元件借助第一悬挂部4a布置在微镜组件8a的共同的载体衬底16a上。第一部件10a和第二部件10b在第一镜面6a的下方且在第三镜面6b的下方延伸。类似地，在这里能够看到第三微镜1b的具有第七部件10c和第八部件10d的子片段。第七部件10c代表第二微机械弹簧元件7b的第三部分、尤其是第三分段，第八部件10d代表第二微机械弹簧元件7b的第四部分、尤其是第四分段，该第二微机械弹簧元件借助第二悬挂部4b布置在微镜组件8a的共同的载体衬底16a上。

微机械弹簧元件7a和7b在此完全由硅构成。同样地，悬挂部4a和4b以及载体衬底16a由硅构成。

图2示意性地示出微镜组件8b的第二实施方式。在此，与第一实施方式不同，第一微镜20a附加地具有至少一个第三部件26b、尤其是第三功能部件。第三部件26b在俯视图中以与第二微镜1a第二镜面5a重叠的方式布置。第一部件10a的第一主延伸平面15a和第三部件26b的第三主延伸平面15c基本上彼此平行地延伸。第一部件10a和第三部件26b彼此并排地布置。

第一部件10a和第三部件26b在俯视图中具有彼此不同的横截面，并且相应地构造得彼此不同。第三部件26b的横截面比第一部件10a的横截面窄。

附加地，在该实施方式中，第一微镜20a具有另外的第四部件25b、尤其是功能部件。第四部件25b构造得与第三部件26b相同。第四部件25b的第四主延伸平面15b、第三部件26b的第三主延伸平面15c和第一部件10a的第一主延伸平面15a基本上彼此平行地延伸。第一部件10a在俯视图中布置在第三部件26b与第四部件25b之间。

附加地，第一微镜20a具有第五部件25a，该第五部件布置在第四主延伸平面15b上并且构造得与第四部件25b相同。相对于第四部件25b，该第五部件布置在第一微镜20a的对置的侧上。附加地，微镜20a具有第六部件26，该第六部件布置在第三主延伸平面15c上并且构造得与第三部件26b相同。相对于第三部件26b，该第六部件布置在第一微镜20a的对置的侧上。

第三微镜20b构造得与第一微镜20a相同，并且具有与相邻的镜面5a和5b重叠的第九部件26c、第十部件25c、第十一部件26d和第十二部件25d。

图3示出第三微镜组件8c，其中，在此与先前的实施方式不同，微镜31a-31h和32a-32h布置为二维的4x4阵列，所述微镜在x方向19b和y方向19a上直线地延伸。微镜31a-31h构造得与先前的实施方式中的第二微镜1a和第四微镜1b相同，区别在于，微镜31a-31h在在此矩形地构造的镜面的每一侧上分别具有一个与相应的相邻镜32a-32h重叠的部件。微镜32a-32h构造得与先前的第二实施方式中的第二微镜20a和第三微镜20b相同，区别在于，微镜31a-31h在在此矩形地构造的镜面的每一侧上分别具有两个与相应的相邻镜31a-31h重叠的部件。

图4示意性地示出微镜组件8d的第四实施方式。在此，与图1a和1b上的第一实施方式不同，第二微镜9b和第一微镜9a具有第一部件14a、第二部件14b和第三部件13b，所述第一部件、第二部件和第三部件的横截面在俯视图中是彼此相同的。在此，第一部件14a的俯视图中的第一主延伸平面15f和第三部件15e的第三主延伸平面15e也基本上彼此平行地延伸。微镜9a-9f构造得彼此相同，但在微镜组件8d中始终交替地旋转180°。如此防止，相邻的微镜的部件相互重叠。微镜9a-9f在共同的主延伸平面17a上延伸。

图5示意性地示出微镜组件8e的第五实施方式。在此，与第四实施方式不同，构造得彼此相同的微镜22a-22f沿着共同的主延伸平面17b以相对于共同的主延伸平面17b错开的方式布置。对此，微镜22a-22f在俯视图中交替地布置在共同的主延伸平面17b的上方和下方。

图6示出第六微镜组件8f，其中，在此与第五实施方式不同，彼此相同的微镜34a-34p布置为二维的4x4阵列，所述微镜在x方向19b和y方向19a上延伸。微镜34a-34p构造得与第五实施方式中的微镜22a-22f相同并布置在一起(zueinander angeordnet)，区别在于，微镜34a-34p在在此矩形地构造的镜面的每一侧上分别具有一个与相应的相邻镜重叠的部件。

图7a示意性地示出微镜组件8g的第七实施方式。在此，与先前的实施方式不同，第二微镜41a具有第一部件48a和第二部件47c，所述第一部件和第二部件作为功能部件代表竖直的梳状驱动器的一部分，并且与相邻的第一微镜40a和第三微镜40b的第一镜面42a和第三镜面42b重叠。附加地，第二微镜41a具有第四部件48b和第五部件47d，所述第四部件和第五部件同样与相邻的第一微镜40a和第三微镜40b的第一镜面42a和第三镜面42b重叠。第一微镜40a又具有第三部件50a，该第三部件同样构造为竖直的梳状驱动器的一部分，并且与第二微镜41a的第二镜面43a重叠。第三微镜40b构造得与第一微镜40a相同，在此仅片段地标示的第四微镜41b构造得与第二微镜41a相同。

图7b示意性地示出微镜组件8a的第七实施方式的沿着截面24a的剖视图。如在那里基于第二微镜41a示出的那样，第一部件48a构造为竖直的梳状驱动器的可运动的梳，该梳通过连接接片与第二镜面43a的镜下侧连接。可运动的梳的梳面与紧固在载体衬底16b上的不可运动的梳53b的梳面啮合。第一部件48a在第一镜面42a的下方延伸，并且尤其在俯视图中以与该第一镜面重叠的方式布置。类似地，第二部件47c在第二微镜41a的对置的侧上构造为可运动的梳，并且以与第三镜面42b重叠的方式布置。在将电压施加到布置在第二悬挂部54a的左侧或者右侧的梳状驱动器48a或者47c上时，第二微镜41a围绕伸入到图像平面中的旋转轴线倾斜。第一微镜通过第一悬挂部46a紧固在载体衬底16b上，第三微镜通过第三悬挂部46b紧固在载体衬底16b上。

如根据图1-7能够看出的那样，相邻的微镜的镜面可以以彼此之间的非常小的间距布置，尽管至少第二微镜沿主延伸平面的延展尺度大于相邻镜的镜面的中心点的横向距离。因此，能够实现具有特别高的填充系数的微镜组件。优选地，该填充系数在一维阵列的情况下为至少80％、特别优选地至少90％，并且在二维阵列的情况下为至少60％、特别优选地至少80％。

图8示意性地示出投影设备104，该投影设备具有根据先前的实施方式中任一项所述的微镜组件101。附加地，投影设备104具有照明单元100和投影单元102，该投影单元尤其构造为屏幕。例如构造为激光二极管的照明单元100产生至少一个光束103a，该光束被微镜组件101尤其以扫描的方式偏移。因此，至少一个偏移的光束103b投影到投影单元102上。