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DE102023132003A1 - Multi-beam microscanner system and method and layer arrangement for its production - Google Patents

Multi-beam microscanner system and method and layer arrangement for its production Download PDF

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DE102023132003A1
DE102023132003A1 DE102023132003.3A DE102023132003A DE102023132003A1 DE 102023132003 A1 DE102023132003 A1 DE 102023132003A1 DE 102023132003 A DE102023132003 A DE 102023132003A DE 102023132003 A1 DE102023132003 A1 DE 102023132003A1
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DE
Germany
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microscanner
substrate
layer
radiation
radiation source
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023132003.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Stephan Marauska
Fabian Schwarz
Ulrich Hofmann
Thomas von Wantoch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oqmented GmbH
Original Assignee
Oqmented GmbH
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Publication date
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Priority to PCT/EP2024/082763 priority patent/WO2025104353A1/en
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Abstract

Ein mehrstrahliges Mikroscannersystem zum, insbesondere bildgebenden, Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf ein Beobachtungsfeld, insbesondere in einen vom Mikroscannersystem ausgehenden Raumwinkel, weist einen Substratstapel mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung aufeinandergestapelten Substratschichten auf. In oder an einer ersten Substratschicht des Substratstapels ist eine Strahlungsquelle, insbesondere eine Laserstrahlungsquelle mit einem oder mehreren Lasern, zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung, insbesondere von einem oder mehreren Laserstrahlen, angeordnet. Eine zweite Substratschicht des Substratstapels weist ein mikro-elektro-mechanisches System, MEMS, mit zumindest einem in einem Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung angeordneten und um zumindest eine Schwingungsachse rotatorisch schwingungsfähig aufgehängten Ablenkelement zum richtungsvariablen Ablenken zumindest eines durch die Strahlungsquelle emittierbaren elektromagnetischen Strahls auf. Das Mikroscannersystem ist durch Vereinzelung aus einer Schichtanordnung erzeugt, sodass die vor dem Vereinzeln erfolgenden Fertigungsschritte für eine Mehrzahl von Mikroscannersystemen auf Ebene der Schichtanordnung erfolgen kann. Ein Bildprojektionsvorrichtung enthält eine Mehrzahl der mehrstrahligen Mikroscannersysteme.

Figure DE102023132003A1_0000
A multi-beam microscanner system for projecting, in particular for imaging, electromagnetic radiation onto an observation field, in particular into a solid angle emanating from the microscanner system, comprises a substrate stack with a plurality of substrate layers stacked one on top of the other along a stacking direction. A radiation source, in particular a laser radiation source with one or more lasers, for generating the electromagnetic radiation, in particular one or more laser beams, is arranged in or on a first substrate layer of the substrate stack. A second substrate layer of the substrate stack comprises a micro-electro-mechanical system (MEMS) with at least one deflection element arranged in a beam path of the electromagnetic radiation and suspended so as to be capable of rotational oscillation about at least one oscillation axis for deflecting at least one electromagnetic beam emitted by the radiation source in a directionally variable manner. The microscanner system is produced by singulation from a layer arrangement, so that the manufacturing steps for a plurality of microscanner systems that take place prior to singulation can take place at the level of the layer arrangement. An image projection device contains a plurality of multi-beam micro-scanner systems.
Figure DE102023132003A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstrahliges Mikroscannersystem zum, insbesondere bildgebenden, Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf ein Beobachtungsfeld. Sie betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl solcher mehrstrahligen Mikroscannersysteme sowie eine in dem Verfahren als Zwischenprodukt auftretende Schichtanordnung.The present invention relates to a multi-beam microscanner system for projecting electromagnetic radiation onto an observation field, in particular for imaging. It further relates to a method for producing a plurality of such multi-beam microscanner systems and a layer arrangement that occurs as an intermediate product in the method.

Bei Mikroscannern, die in der Fachsprache insbesondere auch als „MEMS-Scanner“, „MEMS-Spiegel“ oder auch „Mikrospiegel“ oder im Englischen insbesondere als „microscanner“ oder „micro-scanning mirror“ oder „MEMS mirror“ bezeichnet werden, handelt es sich um mikro-elektro-mechanische Systeme (MEMS), genauer um mikro-optoelektro-mechanische Systeme (MOEMS), aus der Klasse der Mikrospiegelaktoren zur dynamischen Modulation von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von sichtbarem Licht. Je nach Bauart kann die modulierend wirkende Bewegung eines Einzelspiegels translatorisch oder um zumindest eine Achse rotatorisch erfolgen. Im ersten Fall wird eine phasenschiebende Wirkung, im zweiten Fall eine Ablenkung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung in eine von der momentanen Ausrichtung des Spiegels abhängige Richtung erzielt. Im Weiteren werden Mikroscanner betrachtet, bei denen die modulierend wirkende Bewegung eines Einzelspiegels, zumindest auch, rotatorisch erfolgt.Microscanners, which in technical jargon are also referred to as "MEMS scanners", "MEMS mirrors" or "micromirrors" or in English in particular as "microscanner" or "micro-scanning mirror" or "MEMS mirror", are micro-electromechanical systems (MEMS), more precisely micro-optoelectromechanical systems (MOEMS), from the class of micromirror actuators for the dynamic modulation of electromagnetic radiation, in particular visible light. Depending on the design, the modulating movement of an individual mirror can be translational or rotational about at least one axis. In the first case, a phase-shifting effect is achieved, in the second case a deflection of the incident electromagnetic radiation in a direction dependent on the current orientation of the mirror. In the following, microscanners are considered in which the modulating movement of an individual mirror is, at least partly, rotational.

Mikroscanner können somit insbesondere zur Ablenkung von elektromagnetischer Strahlung eingesetzt werden, um mittels eines Ablenkelements („Spiegel“) einen darauf einfallenden elektromagnetischen Strahl, insbesondere Laserstrahl, bezüglich seiner Ablenkrichtung zu modulieren. Das kann insbesondere dafür genutzt werden, eine Lissajous-Projektion des Strahls in ein Beobachtungsfeld zu bewirken. So lassen sich insbesondere bildgebende, sensorische Aufgaben lösen oder auch Display-Funktionalitäten realisieren. Ferner können solche Mikroscanner auch dazu eingesetzt werden, Materialien in vorteilhafter Weise zu bestrahlen, insbesondere zu deren Bearbeitung. Mögliche andere Anwendungen liegen im Bereich der Beleuchtung oder Ausleuchtung bestimmter offener oder geschlossener Räume oder Raumbereiche mit elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise im Rahmen von Scheinwerferanwendungen.Microscanners can therefore be used in particular to deflect electromagnetic radiation in order to modulate the deflection direction of an incident electromagnetic beam, in particular a laser beam, by means of a deflection element ("mirror"). This can be used in particular to create a Lissajous projection of the beam into an observation field. This allows, in particular, imaging and sensory tasks to be solved or display functionalities to be implemented. Furthermore, such microscanners can also be used to advantageously irradiate materials, in particular for their processing. Other possible applications include the lighting or illuminating of certain open or closed spaces or spatial areas with electromagnetic radiation, for example in the context of spotlight applications.

Mikroscanner bestehen in vielen Fällen aus einer Spiegelplatte (Ablenkplatte), die seitlich an elastisch dehnbaren Federn aufgehängt ist. Man unterscheidet einachsige Spiegel, die vorzugsweise nur um eine einzige Achse drehbar aufgehängt sein sollen, von zweiachsigen und mehrachsigen Spiegeln, bei denen Rotationen, insbesondere rotatorische Oszillationen, um eine entsprechende Anzahl verschiedener Achsen (Schwingungsachsen) möglich sind, insbesondere simultan.Microscanners often consist of a mirror plate (deflection plate) suspended laterally on elastically stretchable springs. A distinction is made between single-axis mirrors, which are preferably mounted so they can rotate around a single axis, and dual-axis and multi-axis mirrors, which allow rotations, particularly rotational oscillations, around a corresponding number of different axes (oscillation axes), especially simultaneously.

Ein Mikroscannersystem zum Ablenken eines elektromagnetischen Strahls kann somit insbesondere einen zweiachsigen Mikroscanner, also einen Mikroscanner mit zwei verschiedenen nicht-parallelen, insbesondere zueinander orthogonalen, Schwingungsachsen aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Mikroscannersystem eine Kombination von zwei oder mehr einzelnen Mikroscannern, insbesondere einachsigen, Mikroscannern aufweist, die so im Sinne einer Hintereinanderschaltung angeordnet sind, dass der einfallende Strahl nacheinander durch die verschiedenen einzelnen Mikroscanner des Mikroscannersystems abgelenkt werden kann, um ein zweidimensionales Ablenkungsmuster, wie einen Raster-Scan oder eine Lissajous-Figur, zu erzeugen. Bei einem Mikroscannersystem mit einer Kombination aus zwei oder drei einachsigen Mikroscannern können deren nicht parallele Schwingungsachsen insbesondere paarweise orthogonal zueinander liegen.A microscanner system for deflecting an electromagnetic beam can thus, in particular, comprise a biaxial microscanner, i.e., a microscanner with two different non-parallel, in particular mutually orthogonal, oscillation axes. However, it is also possible for the microscanner system to comprise a combination of two or more individual microscanners, in particular single-axis microscanners, arranged in series such that the incident beam can be deflected successively by the various individual microscanners of the microscanner system to generate a two-dimensional deflection pattern, such as a raster scan or a Lissajous pattern. In a microscanner system with a combination of two or three single-axis microscanners, their non-parallel oscillation axes can, in particular, be orthogonal to one another in pairs.

Sowohl im Falle bildgebender Sensorik als auch im Falle einer Display-Funktion dient ein mehrachsiges Mikroscannersystem dazu, elektromagnetische Strahlung wie einen Laserstrahl oder aber einen geformten Strahl einer beliebigen anderen Quelle elektromagnetischer Strahlung, mindestens zweidimensional, z. B. horizontal und vertikal, abzulenken, um damit eine Objektoberfläche innerhalb eines Beobachtungsfeldes abzutasten oder auszuleuchten. Insbesondere kann dies so erfolgen, dass der gescannte Laserstrahl eine rechteckige Fläche auf einer Projektionsfläche im Beobachtungsfeld überstreicht. Somit kommen bei diesen Anwendungsfällen Mikroscannersysteme mit zumindest zweiachsigem Mikroscanner oder mit mehreren, insbesondere zwei, im optischen Pfad hintereinandergeschalteten ein- oder mehrachsigen Mikroscannern zum Einsatz.In both imaging sensor technology and display functions, a multi-axis microscanner system is used to deflect electromagnetic radiation such as a laser beam or a shaped beam from any other source of electromagnetic radiation at least two-dimensionally, e.g., horizontally and vertically, in order to scan or illuminate an object surface within an observation field. In particular, this can be done by the scanned laser beam sweeping a rectangular area on a projection surface in the observation field. Thus, microscanner systems with at least a two-axis microscanner or with several, in particular two, single- or multi-axis microscanners connected in series in the optical path are used in these applications.

Ein Mikroscannersystem kann insbesondere auch dann eine Mehrzahl von jeweils ein- oder mehrachsigen Mikroscannern aufweisen, wenn diese nicht im o.g. Sinne hintereinandergeschaltet, sondern jeweils einzeln zum Ablenken eines eigenen zugeordneten Strahls vorgesehen sind. Beispielsweise kann ein Mikroscannersystem eine Mehrzahl von simultan betreibbaren, insbesondere mehrachsigen, Mikroscannern aufweisen, die unabhängig voneinander oder gemäß einem definierten Schema koordiniert arbeiten können, und dabei jeweils einen eigenen zugeordneten Strahl ablenken. Ein derartiges Mikroscannersystem wird hierin als „mehrstrahliges Mikroscannersystem“ bezeichnet.A microscanner system can, in particular, comprise a plurality of single- or multi-axis microscanners, even if these are not connected in series in the above-mentioned sense, but are each individually provided to deflect a dedicated beam. For example, a microscanner system can comprise a plurality of simultaneously operable, in particular multi-axis, microscanners, which can operate independently of one another or in a coordinated manner according to a defined scheme, each deflecting a dedicated beam. Such a microscanner system is referred to herein as a "multi-beam microscanner system."

Der Wellenlängenbereich der abzulenkenden Strahlung kann grundsätzlich aus dem gesamten Spektrum von kurzwelliger UV-Strahlung, über den VIS-Bereich, NIR-Bereich, IR-Bereich, FIR-Bereich bis zu langwelliger Terraherz- und Radarstrahlung ausgewählt sein. Die bzw. jede Strahlungsquelle für die elektromagnetische Strahlung kann insbesondere selbst integraler Bestandteil eines, insbesondere mehrstrahligen, Mikroscannersystems sein, wie im Rahmen der vorliegenden Lösung der Fall.The wavelength range of the radiation to be deflected can, in principle, be selected from the entire spectrum, from short-wave UV radiation, through the VIS range, NIR range, IR range, FIR range, to long-wave terahertz and radar radiation. The or each radiation source for the electromagnetic radiation can, in particular, itself be an integral component of a microscanner system, particularly a multi-beam system, as is the case in the present solution.

Für eine Reihe verschiedener Anwendungen von Mikroscanner-Anwendungen, insbesondere für Anwendungen auf dem Gebiet der sog. „Wearables“, also am Körper zu tragender Elektronik, benötigt man sehr kompakte und kostengünstig herzustellende Laser-Projektoren. Eine wichtige Bauform dafür weist einen oder mehrere Mikroscanner zur Strahlablenkung sowie aus eine oder mehrere Laserquellen auf. Als Wearables kommen insbesondere Virtual-Reality (VR) Brillen, Augmented-Reality (AR)-Brillen, Mixed-Reality (MR) Brillen und andere am Körper zu tragende, bildgebende Geräte infrage. Die Farben des von den Lichtquellen erzeugbaren Lichts können im optischen Bereich des Spektrums insbesondere Grundfarben eines Farbmodells für einen Farbraum sein und beispielsweise im Falle eines RGB-Farbmodells durch drei Laserquellen, je eine davon für rotes, gelbes bzw. blaues Licht, gegeben sein.For a range of different microscanner applications, particularly for applications in the field of so-called "wearables", i.e. electronics worn on the body, very compact and cost-effective laser projectors are required. An important design for this purpose features one or more microscanners for beam deflection as well as one or more laser sources. Wearables can particularly include virtual reality (VR) glasses, augmented reality (AR) glasses, mixed reality (MR) glasses and other imaging devices worn on the body. The colors of the light generated by the light sources can, in the optical range of the spectrum, be primary colors of a color model for a color space and, for example, in the case of an RGB color model, be provided by three laser sources, one each for red, yellow and blue light.

Bei einigen bekannten Bauformen von Mikroscannersystemen sind die verschiedenfarbigen Laserbauelemente einer mehrfarbigen Laserquelle (mit mehreren entsprechend verschiedenfarbigen Einzellasern) nach Farbe separiert je in einem eigenen TO-Gehäuse hermetisch verkapselt. Da diese Gehäuse regelmäßig groß und teuer sind, kann nur ein begrenzter Miniaturisierungsgrad erzielt werden.In some known designs of microscanner systems, the differently colored laser components of a multicolor laser source (with several correspondingly differently colored individual lasers) are separated by color and hermetically encapsulated in their own TO packages. Since these packages are usually large and expensive, only a limited degree of miniaturization can be achieved.

Bei der konventionellen Herstellung von Mikroscannersystemen werden alle Komponenten des Mikroscannersystems einzeln zu dem Mikroscannersystem zusammengesetzt. Das gilt selbst für solche Komponenten, wie insbesondere integrierte Halbleiterschaltungen, die zuvor auf Halbleiter-Substraten bereits massenhaft parallel nebeneinander prozessiert und hergestellt wurden. Sie werden dabei zunächst in Chips vereinzelt, um dann auf Chip-Ebene präzisionsmontiert auf einer gemeinsamen Trägerkomponente des Mikroscannersystems platziert zu werden. Die Komponenten des Mikroscannersystems, zu denen neben einem oder mehreren MEMS-Spiegeln insbesondere Wärmesenken, Submounts, Optiken, Laser-Chips gehören können, müssen im Rahmen der Herstellung des Mikroscannersystems also alle einzeln gefasst, ausgerichtet, montiert, kontaktiert und fixiert werden.In the conventional manufacturing of microscanner systems, all components of the microscanner system are individually assembled to form the microscanner system. This applies even to components such as integrated semiconductor circuits, which have previously been mass-processed and manufactured in parallel on semiconductor substrates. They are first separated into chips and then precision-assembled at chip level on a common carrier component of the microscanner system. The components of the microscanner system, which may include one or more MEMS mirrors, heat sinks, submounts, optics, and laser chips, must therefore all be individually mounted, aligned, mounted, contacted, and secured during the manufacturing of the microscanner system.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein mehrstrahliges Mikroscannersystem sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, sodass das mehrstrahlige Mikroscannersystem insbesondere effizient herstellbar und stark miniaturisierbar ist.It is an object of the invention to provide a multi-beam micro-scanner system and a method for its production, so that the multi-beam micro-scanner system can be produced in particular efficiently and can be highly miniaturized.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.This problem is solved according to the teaching of the independent claims. Various embodiments and further developments of the solution are the subject of the subclaims.

Ein erster Aspekt der hier vorgestellten Lösung betrifft ein mehrstrahliges Mikroscannersystem zum, insbesondere bildgebenden, Projizieren von elektromagnetischer Strahlung in ein Beobachtungsfeld, insbesondere in einen vom mehrstrahligen Mikroscannersystem ausgehenden Raumwinkel. Das mehrstrahlige Mikroscannersystem weist einen monolithischen Substratstapel mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung aufeinandergestapelten Substratschichten auf. In oder an einer ersten Substratschicht des Substratstapels ist eine Anzahl N von Strahlungsquellen, insbesondere Laserstrahlungsquellen, zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung, etwa mehreren gleich- oder verschiedenfarbigen Laserstrahlen, angeordnet. Hierbei gilt N > 1 und die N Strahlungsquellen jeweils eingerichtet sind, einen jeweiligen elektromagnetischen Strahl als Strahlungskomponente der elektromagnetischen Strahlung zu emittieren. Eine zweite Substratschicht des Substratstapels weist je Strahlungsquelle ein zugeordnetes mikro-elektro-mechanisches System (MEMS) mit zumindest einem im Strahlengang des elektromagnetischen Strahls der jeweiligen Strahlungsquelle angeordneten und um zumindest eine Schwingungsachse rotatorisch schwingungsfähig aufgehängten Ablenkelement zum richtungsvariablen Ablenken des durch die jeweilige Strahlungsquelle emittierbaren elektromagnetischen Strahls auf.A first aspect of the solution presented here relates to a multi-beam microscanner system for projecting, in particular for imaging, electromagnetic radiation into an observation field, in particular into a solid angle emanating from the multi-beam microscanner system. The multi-beam microscanner system comprises a monolithic substrate stack with a plurality of substrate layers stacked one on top of the other along a stacking direction. A number N of radiation sources, in particular laser radiation sources, for generating the electromagnetic radiation, for example, several laser beams of the same or different colors, are arranged in or on a first substrate layer of the substrate stack. Here, N > 1 applies, and the N radiation sources are each configured to emit a respective electromagnetic beam as a radiation component of the electromagnetic radiation. A second substrate layer of the substrate stack has, for each radiation source, an associated micro-electro-mechanical system (MEMS) with at least one deflection element arranged in the beam path of the electromagnetic beam of the respective radiation source and suspended so as to be capable of rotational vibration about at least one oscillation axis for deflecting the electromagnetic beam emitted by the respective radiation source in a directionally variable manner.

Unter dem Begriff „Substratschicht“, wie hierin verwendet, ist eine homogene oder heterogene Materialschicht zu verstehen. In einem für den Einsatz des mehrstrahligen Mikroscannersystems vorgesehenen Temperaturbereich liegt die Materialschicht typischerweise als Festkörper vor. Sie kann insbesondere eine, zumindest abschnittsweise plattenförmige Gestalt aufweisen, und je nach ihrer Funktion insbesondere aus einem Halbleiterwafer oder einem in dem von dem mehrstrahligen Mikroscannersystem zur Projektion genutzten Wellenlängenbereich optisch zumindest teiltransparenten Material, wie aus einem Glaswafer oder einem zumindest teiltransparenten Kunststoffwafer, gefertigt sein.The term "substrate layer," as used herein, refers to a homogeneous or heterogeneous material layer. In a temperature range intended for use with the multi-beam microscanner system, the material layer is typically a solid. It can, in particular, have a plate-like shape, at least in sections, and, depending on its function, can be made, in particular, from a semiconductor wafer or a material that is at least partially optically transparent in the wavelength range used for projection by the multi-beam microscanner system, such as a glass wafer or an at least partially transparent plastic wafer.

Unter dem Begriff „Strahlungsquelle“, wie hierin verwendet, ist eine Quelle von durch das Mikroscannersystem abzulenkender, insbesondere zu scannender, elektromagnetischer Strahlung zu verstehen. Sie kann insbesondere eine Quelle von Laserstrahlung sein. Der Wellenlängenbereich der Strahlung kann grundsätzlich aus dem gesamten Spektrum von kurzwelliger UV-Strahlung, über den VIS-Bereich, NIR-Bereich, IR-Bereich, FIR-Bereich bis zu langwelliger Terraherz- und Radarstrahlung ausgewählt sein. Unter dem Begriff „Ablenkelement“, wie hier verwendet, ist insbesondere ein Körper zu verstehen, der eine reflektierende Fläche (Spiegelfläche) aufweist, die glatt genug ist, dass reflektierte elektromagnetische Strahlung, z. B. sichtbares Licht, nach dem Reflexionsgesetz seine Parallelität behält und somit ein Abbild entstehen kann. Die Rauheit der Spiegelfläche muss dafür kleiner sein als etwa die halbe Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere sind Rauheiten mit einem Mittenrauhwert Ra ≤ 1000 nm, bevorzugt Ra ≤ 100 nm, besonderes bevorzugt Ra < 5 nm geeignet. Der Mittenrauwert, gibt dabei den mittleren Abstand eines Messpunktes auf der Oberfläche zur Mittellinie an. Der Mittenrauwert entspricht also dem arithmetischen Mittel der betragsmäßigen Abweichung von der Mittellinie und ist insbesondere in der Norm DIN EN ISO 4287:2010 definiert. Das Ablenkelement kann insbesondere als Spiegelplatte mit zumindest einer Spiegelfläche ausgebildet sein oder eine solche aufweisen. Insbesondere kann die Spiegelfläche selbst aus einem anderen Material bestehen, z. B. aus einem, insbesondere abgeschiedenen, Metall, als der sonstige Körper des Ablenkelements.The term “radiation source” as used herein means a source of radiation to be deflected by the microscanner system, in particular scanning, electromagnetic radiation. In particular, it can be a source of laser radiation. The wavelength range of the radiation can in principle be selected from the entire spectrum from short-wave UV radiation, through the VIS range, NIR range, IR range, FIR range, to long-wave terahertz and radar radiation. The term “deflecting element,” as used here, is understood in particular to mean a body that has a reflective surface (mirror surface) that is smooth enough that reflected electromagnetic radiation, e.g., visible light, retains its parallelism according to the law of reflection, thus allowing an image to be created. The roughness of the mirror surface must be less than approximately half the wavelength of the electromagnetic radiation. Roughnesses with a mean roughness Ra ≤ 1000 nm, preferably Ra ≤ 100 nm, and particularly preferably Ra < 5 nm are particularly suitable. The mean roughness indicates the average distance of a measuring point on the surface from the center line. The mean roughness value corresponds to the arithmetic mean of the deviation from the center line and is particularly important in the standard DIN EN ISO 4287:2010 defined. The deflection element can, in particular, be designed as a mirror plate with at least one mirror surface or have such a plate. In particular, the mirror surface itself can consist of a different material, e.g., of a metal, in particular a deposited metal, than the rest of the body of the deflection element.

Unter dem Begriff „monolithisch“, wie hier verwendet, ist in Bezug auf einen Körper (insbesondere einen Substratstapel) zu verstehen, dass der Körper einstückig ausgebildet ist, sodass die verschiedenen Substrate bzw. Schichten des Stapels fest miteinander verbunden sind, sodass der Substratstapel eine Einheit bildet. Gegebenenfalls in dem Substratstapel ausgebildete Bauelemente, insbesondere Strahlungsquelle und MEMS, sind hierbei integral mit dem Substratstapel bzw. als Teil desselben ausgebildet, insbesondere so, dass der Substratstapel diese Bauelemente vollständig definiert. Insbesondere können die den Strahlungsquellen jeweils zugeordneten MEMS insgesamt auch als ein integriertes monolithisches MEMS zusammengefasst sein, in dem je Strahlungsquelle ein zugeordnetes Ablenkelement ausgebildet ist.The term "monolithic", as used here, with reference to a body (in particular a substrate stack), means that the body is formed in one piece, such that the various substrates or layers of the stack are firmly connected to one another, so that the substrate stack forms a single unit. Any components formed in the substrate stack, in particular the radiation source and MEMS, are formed integrally with the substrate stack or as part thereof, in particular such that the substrate stack completely defines these components. In particular, the MEMS assigned to the radiation sources can also be combined as an integrated monolithic MEMS, in which an assigned deflection element is formed for each radiation source.

Die hierein gegebenenfalls verwendeten Begriffe „umfasst“, „beinhaltet“, „schließt ein“, „weist auf“, „hat“, „mit“, oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist etwa ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.The terms "comprises," "includes," "has," "includes," "has," "has," "having," or any other variation thereof, as used herein, are intended to cover non-exclusive inclusion. For example, a method or apparatus that includes or has a list of elements is not necessarily limited to those elements, but may include other elements not expressly listed or that are inherent in such a method or apparatus.

Ferner bezieht sich „oder“, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives oder und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).Furthermore, unless explicitly stated to the contrary, "or" refers to an inclusive "or" and not an exclusive "or." For example, a condition A or B is satisfied by one of the following conditions: A is true (or present) and B is false (or absent), A is false (or absent) and B is true (or present), and both A and B are true (or present).

Die Begriffe „ein“ oder „eine“, wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe „ein anderer“ und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen.As used herein, the terms "a" or "an" are defined to mean "one or more." The terms "another" and "another," and any other variations thereof, are defined to mean "at least one other."

Der Begriff „Mehrzahl“, wie er hier gegebenenfalls verwendet wird, ist im Sinne von „zwei oder mehr“ zu verstehen.The term “plurality”, as used herein, shall mean “two or more”.

Die Begriffe „erste/r/s“, „zweite/r/s“, „dritte/r/s“ und ähnliche Begriffe in der Beschreibung und in den Ansprüchen werden zur Unterscheidung zwischen ähnlichen oder ansonsten gleich benannten Elementen und nicht unbedingt zur Beschreibung einer sequenziellen, räumlichen oder chronologischen Reihenfolge verwendet. Es versteht sich, dass die so verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen austauschbar sind und die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Lösung auch in anderen als den hier beschriebenen oder dargestellten Reihenfolgen funktionieren können.The terms "first," "second," "third," and similar terms in the description and claims are used to distinguish between similar or otherwise similarly named elements and not necessarily to describe a sequential, spatial, or chronological order. It is understood that the terms so used are interchangeable under appropriate circumstances, and the embodiments of the solution described herein may function in orders other than those described or illustrated herein.

Unter dem Begriff „konfiguriert“ oder „eingerichtet“ eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon), wie er hier gegebenenfalls verwendet wird, ist zu verstehen, dass eine diesbezügliche Vorrichtung oder Komponente davon bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d. h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, sodass das Konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen bzw. Betriebsmodi erfolgen kann.The term "configured" or "set up" to perform a specific function (and respective variations thereof), as used here where appropriate, is to be understood as meaning that a relevant device or component thereof is already in a configuration or setting in which it can perform the function or is at least adjustable - i.e. configurable - so that it can perform the function after being set accordingly. The configuration can be carried out, for example, by appropriately setting parameters of a process sequence or of switches or the like for activating or deactivating functionalities or settings. In particular, the device can have a plurality of predetermined configurations or operating modes, so that configuration can be carried out by selecting one of these configurations or operating modes.

Ein mehrstrahliges Mikroscannersystem nach dem ersten Aspekt kann insbesondere aufgrund seines stapelförmigen Aufbaus vorteilhaft im Rahmen einer Parallelprozessierung hergestellt werden, bei der eine Schichtanordnung aus zu den Substratschichten des mehrstrahligen Mikroscannersystems korrespondierenden Substraten aufgebaut wird, sodass eine Mehrzahl der mehrstrahligen Mikroscannersysteme gleichzeitig und nebeneinander angeordnet durch den Aufbau der Schichtanordnung gebildet und aus dieser durch nachfolgende Vereinzelung gewinnbar ist. Die mehrstrahligen Mikroscannersysteme lassen sich somit insbesondere im Rahmen der Parallelprozessierung „auf Wafer-Ebene“ (engl. wafer-level processing) herstellen, wobei sämtliche oder jedenfalls eine Untermenge der jeweiligen einzelnen Komponenten der mehrstrahligen Mikroscannersysteme in dem Schichtaufbau der Schichtanordnung ausgebildet werden. Somit kann auch eine individuelle Einhäusung von Komponenten vor einer Integration der Komponenten zum mehrstrahligen Mikroscannersystem entfallen, wodurch sich Platzeinsparungen und somit eine besonders kompakte Bauform und Herstellungseffizienz (insbesondere Integrationsdichte) erreichen lassen. Auch kann so auf eine individuelle Einhäusung von einzelnen Komponenten des mehrstrahligen Mikroscannersystems, wie Laserquellen, verzichtet werden.A multi-beam microscanner system according to the first aspect can be used advantageously in They can be manufactured within the framework of parallel processing, in which a layer arrangement is constructed from substrates corresponding to the substrate layers of the multi-beam microscanner system, such that a plurality of multi-beam microscanner systems are formed simultaneously and adjacently by the construction of the layer arrangement and can be obtained from this by subsequent singulation. The multi-beam microscanner systems can thus be manufactured, in particular, within the framework of parallel processing "at wafer level" (wafer-level processing), with all or at least a subset of the respective individual components of the multi-beam microscanner systems being formed in the layer structure of the layer arrangement. This also eliminates the need for individual packaging of components prior to integration of the components into the multi-beam microscanner system, which saves space and thus achieves a particularly compact design and manufacturing efficiency (particularly integration density). This also makes it possible to dispense with individual packaging of individual components of the multi-beam microscanner system, such as laser sources.

Im Folgenden wird der Begriff „Schichtanordnung“ für einen Schichtenstapel aus Substraten verwendet, in dem mehrere jeweils mehrstrahlige Mikroscannersysteme ausgebildet sind. Eine Schichtanordnung kann insbesondere anhand von Aufeinanderstapeln von Substraten erzeugt werden, die jeweils Wafer, insbesondere (zumindest vorwiegend) aus einem Halbleitermaterial, wie Silizium, gefertigt sind. Zudem umfasst der Begriff „Schichtanordnung“ jedoch ebenfalls solche Anordnungen, die durch Teilen, insbesondere Schneiden, eines solchen Schichtenstapels hervorgehen und nach dem Teilen zwei oder mehr der Mikroscannersysteme aufweisen. Beispielsweise können aus einem Waferstapel mit kreisförmigem Querschnitt (senkrecht zur Stapelrichtung) rechtwinklige Teile geschnitten werden, die jeweils mehrere Mikroscannersysteme aufweisen. Solche rechtwinkligen Teile sind jeweils insbesondere als „Kachel“ für ein kachelmäßiges Zusammensetzen von Bildprojektionsvorrichtungen durch rasterförmige Anordnung mehrerer solcher Kacheln geeignet. So lassen sich insbesondere selbst großflächige Bildprojektionsvorrichtungen auf effiziente Weise schaffen.In the following, the term "layer arrangement" is used for a layer stack of substrates in which a plurality of multi-beam microscanner systems are formed. A layer arrangement can be produced, in particular, by stacking substrates, each of which is made of wafers, in particular (at least predominantly) from a semiconductor material such as silicon. However, the term "layer arrangement" also encompasses arrangements that result from dividing, in particular cutting, such a layer stack and, after dividing, comprise two or more of the microscanner systems. For example, rectangular pieces, each comprising a plurality of microscanner systems, can be cut from a wafer stack with a circular cross-section (perpendicular to the stacking direction). Such rectangular pieces are each particularly suitable as "tiles" for tiling image projection devices by arranging a plurality of such tiles in a grid. In this way, even large-area image projection devices can be created efficiently.

Der Begriff „Substratstapel“ wird hierin in Abgrenzung zum Begriff „Schichtanordnung“ speziell für den Schichtaufbau innerhalb eines einzelnen Mikroscannersystems verwendet. Im Rahmen der vorgenannten Parallelprozessierung „auf Wafer-Ebene“ kann somit zunächst die Schichtanordnung hergestellt werden, bevor daraus aus Vereinzelung, z. B. mittels eines Sägeprozesses, eine Mehrzahl der Mikroscannersysteme gewonnen wird, deren jeweiliger Schichtaufbau ihren jeweiligen Substratstapel bildet, der wiederum aus übereinandergestapelten Substraten der Schichtanordnung als im Rahmen der Vereinzelung gewonnener Abschnitt der Schichtanordnung gewonnen wurde.The term "substrate stack" is used herein to distinguish it from the term "layer arrangement" specifically for the layer structure within a single microscanner system. Within the framework of the aforementioned parallel processing "at the wafer level," the layer arrangement can thus first be manufactured before a plurality of microscanner systems are obtained from it by singulation, e.g., using a sawing process. Their respective layer structures form their respective substrate stacks, which in turn were obtained from stacked substrates of the layer arrangement as a section of the layer arrangement obtained during singulation.

Da das mehrstrahlige Mikroscannersystem eine Mehrzahl von elektromagnetischen Strahlen, insbesondere simultan, erzeugen und jeweils individuell oder insgesamt koordiniert ablenken kann, lassen sich so insbesondere strahlungsleistungsstarke und bezüglich ihres erzeugbaren Strahlungsmusters stark variierbare Mikroprojektoren realisieren.Since the multi-beam microscanner system can generate a plurality of electromagnetic beams, in particular simultaneously, and deflect each of them individually or in a coordinated manner, microprojectors with particularly high radiation output and highly variable radiation patterns can be realized.

Nachfolgend werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des mehrstrahligen Mikroscannersystems beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen anderen Aspekten der vorliegenden Lösung kombiniert werden können.Various exemplary embodiments of the multi-beam microscanner system are described below, each of which, unless expressly excluded or technically impossible, can be combined with each other as well as with the other aspects of the present solution described below.

Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest eine, insbesondere jede, der Strahlungsquellen oder das mehrstrahlige Mikroscannersystem insgesamt konfiguriert, die von ihr bzw. ihm erzeugte, elektromagnetische Strahlung zumindest überwiegend als gebündelten Strahl mit einer in einem Winkel von maximal 10° von der Stapelrichtung des Substratstapels abweichenden Strahlrichtung auszustrahlen. Die Strahlrichtung kann etwa, zumindest im Wesentlichen, mit der Stapelrichtung zusammenfallen, insbesondere um nicht mehr als 1° davon abweichen. Dies erlaubt besonders kompakte Bauformen, da so der gesamte Strahlenverlauf innerhalb der jeweiligen Mikroscannersysteme durch den Stapelaufbau verläuft. So kann der Stapelaufbau anhand seines Designs, insbesondere durch etwaiges Integrieren von optischen Elementen, auch zur gezielten Strahlführung und Strahlformung genutzt werden. Des Weiteren können so, vor allem im Falle, dass das mehrstrahlige Mikroscannersystem insgesamt konfiguriert ist, die von ihm erzeugte, elektromagnetische Strahlung zumindest überwiegend als einen gebündelten Strahl auszustrahlen, besonders hohe Strahlungsintensitäten und im Falle verschiedenfarbiger Strahlung von zwei oder mehr der Strahlungsquellen auch ein gebündelter Strahl mit entsprechend gemischter Farbe erzeugt werden.In some embodiments, at least one, in particular each, of the radiation sources or the multi-beam microscanner system as a whole is configured to emit the electromagnetic radiation generated by it at least predominantly as a focused beam with a beam direction deviating by an angle of no more than 10° from the stacking direction of the substrate stack. The beam direction can coincide, for example, at least substantially, with the stacking direction, in particular deviate from it by no more than 1°. This allows for particularly compact designs, since the entire beam path within the respective microscanner systems runs through the stack structure. Thus, the stack structure can also be used for targeted beam guidance and beam shaping based on its design, in particular by possibly integrating optical elements. Furthermore, particularly in the case where the multi-beam microscanner system as a whole is configured to emit the electromagnetic radiation generated by it at least predominantly as a focused beam, particularly high radiation intensities and, in the case of differently colored radiation from two or more of the radiation sources, also a focused beam with a correspondingly mixed color can be generated.

Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest eine der Strahlungsquellen konfiguriert, ihren jeweiligen elektromagnetischen Strahl in einem Wellenlängenbereich zu emittieren, der sich von einem Wellenlängenbereich des Strahls zumindest einer Strahlungsquelle jedenfalls anteilig unterscheidet, insbesondere damit nicht überlappt. So lässt sich mehrstrahliges Mikroscannersystem realisieren, das je nach Ansteuerung der Strahlungsquellen verschiedene Farben zeitabhängig und/oder als Mischfarbe darstellen kann.In some embodiments, at least one of the radiation sources is configured to emit its respective electromagnetic beam in a wavelength range that differs at least proportionally from a wavelength range of the beam of at least one radiation source, in particular does not overlap therewith. This allows the realization of a multi-beam microscanner system that Depending on the control of the radiation sources, different colors can be displayed time-dependently and/or as a mixed color.

Insbesondere kann das Mikroscannersystem zumindest zwei monochromatische Strahlungsquellen aufweisen, deren Emissionswellenlängen verschieden gewählt sind, sodass sie zusammen einen zumindest zweidimensionalen und sich somit über verschiedene Farben erstreckenden, Farbraum aufspannen. Die einzelnen Farben des Farbraums können dann etwa durch eine entsprechende Ansteuerung der einzelnen Strahlungsquellen und/oder MEMS des Mikroscannersystems gezielt auswählbar sein. Ein solches mehrstrahliges Mikroscannersystem bildet somit einen Mikroprojektor, der in seinem Projektionsbereich verschiedene Farben, insbesondere zeitlich und/oder örtlich variabel, darstellen kann. Das mehrstrahlige Mikroscannersystem kann auf diese Weise z. B. als RBG-Modul zur zumindest ausschnittweisen Darstellung eines Farbraums auf Basis des RGB-Farbmodells ausgebildet sein.In particular, the microscanner system can have at least two monochromatic radiation sources whose emission wavelengths are selected differently so that together they span an at least two-dimensional color space extending across different colors. The individual colors of the color space can then be specifically selected, for example, by appropriately controlling the individual radiation sources and/or MEMS of the microscanner system. Such a multi-beam microscanner system thus forms a microprojector that can display different colors in its projection area, in particular with temporal and/or spatial variability. The multi-beam microscanner system can thus be designed, for example, as an RGB module for at least partially displaying a color space based on the RGB color model.

Bei einigen Ausführungsformen sind die Strahlungsquellen derart ausgebildet, dass die Strahlrichtungen ihrer jeweiligen gebündelten Strahlen parallel und derart benachbart zueinander verlaufen, dass die gebündelten Strahlen der Strahlungsquellen im Beobachtungsfeld als zueinander benachbarte, farbverschiedene Subpixel eines durch die Subpixel insgesamt gebildeten Pixels wahrnehmbar sind. So lassen sich, in Analogie zu einem LCD- oder LED-Display, mehrfarbfähige Pixel im Rahmen der Projektion generieren, bei denen die durch einen Betrachter wahrnehmbare Pixelfarbe durch das Zusammenwirken benachbarter Subpixel verschiedener Wellenlängen bzw. Farben erzielt wird. Die einzelnen jeweils monochromen Subpixel, insbesondere die Strahlungsquellen und ggf. zugehörige Optiken, können somit im Hinblick auf die jeweilige Wellenlänge optimiert ausgelegt sein bzw. werden, während das gesamte Pixel aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen seiner Subpixel mehrfarbfähig ist. Es ist dennoch auch denkbar, dass den Subpixeln auch Elemente gemein sind oder untereinander gleich und dabei für einen breitbandigen und nicht nur monochromen Wellenlängenbereich ausgelegt sind, was auch die Fertigung erleichtern kann. In some embodiments, the radiation sources are configured such that the beam directions of their respective bundled beams run parallel and adjacent to one another in such a way that the bundled beams of the radiation sources are perceivable in the observation field as adjacent, differently colored subpixels of a pixel formed by the subpixels as a whole. Thus, analogous to an LCD or LED display, multicolor-capable pixels can be generated during projection, in which the pixel color perceivable by a viewer is achieved through the interaction of neighboring subpixels of different wavelengths or colors. The individual monochrome subpixels, in particular the radiation sources and any associated optics, can thus be optimized with regard to the respective wavelength, while the entire pixel is multicolor-capable due to the different wavelengths of its subpixels. It is nevertheless also conceivable for the subpixels to share elements or to be identical to one another and designed for a broadband rather than just monochrome wavelength range, which can also facilitate production.

Beispielsweise könnte dies für Antireflexions-Beschichtungen („AR-Beschichtungen“) oder sog. hochreflektive Beschichtungen („HR-Beschichtungen“) gelten, bei denen eine subpixelspezifische Auslegung fertigungstechnisch eher anspruchsvoll wäre. Eine subpixelspezifische und somit bzgl. einer monochromen Wellenlänge optimierte Auslegung könnte dagegen insbesondere für diffraktive (gitterartige) Strukturen zur Strahlformung angewandt werden, da diese in der Regel unproblematisch - auch im Rahmen einer Parallelprozessierung - nebeneinander erzeugt werden können und nur hinsichtlich der „Gitterkonstanten“ auf die jeweilige Subpixel-Wellenlänge angepasst werden müssen.For example, this could apply to anti-reflection coatings ("AR coatings") or so-called highly reflective coatings ("HR coatings"), where a subpixel-specific design would be rather challenging in terms of manufacturing technology. A subpixel-specific design, optimized for a monochrome wavelength, could, however, be particularly useful for diffractive (grating-like) structures for beam shaping, since these can generally be produced side by side without difficulty—even in parallel processing—and only need to be adapted to the respective subpixel wavelength with regard to the "grating constants."

Bei einigen Ausführungsformen sind alle Strahlungsquellen konfiguriert, ihren jeweiligen elektromagnetischen Strahl, insbesondere (bezüglich des Integrals der Strahlungsintensität I(λ) über die Wellenlänge λ) überwiegend oder sogar ausschließlich, in einem für alle Strahlungsquellen gleichen Wellenlängenbereich einer Breite von maximal 100 nm, insbesondere maximal 50 nm, oder monochrom bei einer für alle Strahlungsquellen gleichen Wellenlänge zu emittieren. So lassen sich von allen Strahlungsquellen gespeiste und somit strahlungsleistungsstarke Projektoren für den bestimmten, engen Wellenlängenbereich realisieren. Insbesondere lässt sich im Falle des vorgenannten gebündelten Strahls, eine hohe Strahlungsintensität erreichen. Der Wellenlängenbereich kann insbesondere in einem Spektralbereich einer einzigen Grundfarbe liegen, also in einem Spektralbereich, der so im Spektrum liegt und begrenzt ist, dass alle Einzelfarben in diesem Spektralbereich zu einer selben Grundfarbe, wie blau, grün, gelb, oder rot, gehören. Beispielsweise können sämtliche Strahlungsquellen ihre jeweilige Strahlung in einem einzigen gemeinsame. eng bestimmten Wellenlängenbereichs emittieren (etwa grün: z. B. 515 nm ... 525 nm, blau: z. B. 415 nm ... 435 nm, oder rot: z. B. 625 nm ... 700 nm).In some embodiments, all radiation sources are configured to emit their respective electromagnetic beam, in particular (with respect to the integral of the radiation intensity I(λ) over the wavelength λ) predominantly or even exclusively, in a wavelength range that is the same for all radiation sources and has a width of a maximum of 100 nm, in particular a maximum of 50 nm, or monochromely at a wavelength that is the same for all radiation sources. In this way, projectors fed by all radiation sources and thus with high radiation output can be realized for the specific, narrow wavelength range. In particular, in the case of the aforementioned bundled beam, a high radiation intensity can be achieved. The wavelength range can in particular lie in a spectral range of a single primary color, i.e. in a spectral range that is located in the spectrum and is limited in such a way that all individual colors in this spectral range belong to the same primary color, such as blue, green, yellow, or red. For example, all radiation sources can combine their respective radiation in a single common. emit in a narrowly defined wavelength range (e.g. green: e.g. 515 nm ... 525 nm, blue: e.g. 415 nm ... 435 nm, or red: e.g. 625 nm ... 700 nm).

Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel zumindest eine weitere Substratschicht auf, in oder an welcher je Strahlungsquelle eine ihr zugeordnete, insbesondere diffraktive oder refraktive, Strahlformungsoptik zur Strahlformung ausgebildet ist, die konfiguriert ist, den zumindest einen elektromagnetischen Strahl der jeweiligen Strahlungsquelle vor und/oder nach dessen Ablenkung durch das der jeweiligen Strahlungsquelle zugeordnete Ablenkelement zu formen, insbesondere zu kollimieren. Das Vorsehen einer oder mehrerer strahlformender Schichten in dem Substratstapel ermöglicht es, etwaige Anforderungen an das Strahlprofil der von dem Mikroscannersystem in das Beobachtungsfeld zu projizierenden elektromagnetischen Strahlung bereits durch den Substratstapel, insbesondere durch zu ihm und somit zu dem Mikroscannersystem selbst gehörenden Komponenten zu bewirken, sodass auf eine externe Optik für diesen Zweck verzichtet werden kann. Auch dies kann zur Reduktion des insgesamt erforderlichen Platzbedarfs und somit zur Miniaturisierung der Projektionslösung insgesamt genutzt werden. Zudem lässt sich so die Strahlformung in großer räumlicher Nähe, d. h. in geringer Distanz, von der jeweiligen Strahlungsquelle durchführen, was insbesondere zur Verbesserung der optischen Eigenschaften des Mikroscannersystems selbst oder der von ihm in das Beobachtungsfeld projizierbaren Strahlung genutzt werden kann.In some embodiments, the substrate stack has at least one further substrate layer, in or on which, for each radiation source, an associated, in particular diffractive or refractive, beam-shaping optic is formed for beam shaping, which is configured to shape, in particular to collimate, the at least one electromagnetic beam of the respective radiation source before and/or after its deflection by the deflection element associated with the respective radiation source. The provision of one or more beam-shaping layers in the substrate stack makes it possible to implement any requirements regarding the beam profile of the electromagnetic radiation to be projected into the observation field by the microscanner system by the substrate stack itself, in particular by components belonging to it and thus to the microscanner system itself, so that external optics for this purpose can be dispensed with. This can also be used to reduce the overall space requirement and thus to miniaturize the projection solution as a whole. In addition, beam shaping can be carried out in close spatial proximity, i.e. at a short distance, from the respective radiation source, which is particularly useful for improving the optical properties of the microscanner system itself or of the components integrated into the radiation projected into the observation field can be used.

Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel zumindest eine dritte Substratschicht mit je Strahlungsquelle einer darin ausgebildeten ersten Strahlformungsoptik zur Strahlformung auf, wobei die ersten Strahlformungsoptiken jeweils konfiguriert sind, den elektromagnetischen Strahl der jeweiligen zugeordneten Strahlungsquelle vor dessen Ablenkung durch das der jeweiligen Strahlungsquelle zugeordnete Ablenkelement zu formen.In some embodiments, the substrate stack comprises at least one third substrate layer with, for each radiation source, a first beam-shaping optic formed therein for beam shaping, wherein the first beam-shaping optics are each configured to shape the electromagnetic beam of the respective associated radiation source before it is deflected by the deflection element associated with the respective radiation source.

Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel, zusätzlich oder statt der zumindest einen dritten Substratschicht zumindest eine vierte Substratschicht mit je Strahlungsquelle einer darin ausgebildeten zweiten Strahlformungsoptik zur Strahlformung auf, wobei die zweiten Strahlformungsoptiken jeweils konfiguriert sind, den zumindest einen elektromagnetischen Strahl der jeweiligen zugeordneten Strahlungsquelle nach dessen Ablenkung durch das der jeweiligen Strahlungsquelle zugeordnete Ablenkelement zu formen.In some embodiments, the substrate stack, in addition to or instead of the at least one third substrate layer, has at least one fourth substrate layer, each radiation source having a second beam-shaping optics formed therein for beam shaping, wherein the second beam-shaping optics are each configured to shape the at least one electromagnetic beam of the respective associated radiation source after its deflection by the deflection element associated with the respective radiation source.

In beiden Fällen und insbesondere auch im Falle der Kombination von zumindest einer dritten Substratschicht mit zumindest einer vierten Substratschicht, kann die Strahlformung insbesondere ein Kollimieren des jeweiligen Strahls umfassen. So lassen sich die Abbildungseigenschaften, insbesondere die erreichbare Bildschärfe, des Mikroscannersystems optimieren.In both cases, and especially in the case of the combination of at least a third substrate layer with at least a fourth substrate layer, beam shaping can, in particular, comprise collimating the respective beam. This allows the imaging properties, in particular the achievable image sharpness, of the microscanner system to be optimized.

Bei einigen Ausführungsformen weist zumindest eine der einer jeweiligen Strahlungsquelle zugeordneten Strahlformungsoptiken jeweils ein Axicon, einen Parabolspiegel, und/oder einen planaren Umlenkspiegel zur zumindest anteiligen Strahlformung des von der zugeordneten Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen Strahls auf. Im Falle eines Axicons kann dieses insbesondere als spiegelndes Axicon ausgebildet sein. In allen genannten Fällen kann die Strahlformungsoptik derart angeordnet sein, dass es den von der zugeordneten Strahlungsquelle emittierten Strahl mittels Spiegelung an der Strahlformungsoptik auf das Ablenkelement lenkt, insbesondere auf eine Spiegelfläche des Ablenkelements, die auf einer von der Strahlungsquelle abgewandten Seite des Ablenkelements (wenn sich dieses in einer nicht ausgelenkten Ruhelage befindet) angeordnet ist. Das Ablenkelement kann insbesondere eine zentrale Öffnung aufweisen, durch die hindurch der von der zugeordneten Strahlungsquelle emittierte Strahl zumindest anteilig zur Strahlformungsoptik gelangen kann, um dort umgeformt und auf die Spiegelfläche des Ablenkelements gelenkt zu werden. Die Strahlumformung kann insbesondere ein Erzeugen eines ringförmigen Strahlquerschnitts umfassen. Die Verwendung eines oder einer Kombination aus mehreren der vorgenannten Arten von Strahlformungsoptiken kann somit einerseits zur Erzeugung einer gewünschten Strahlform und/oder andererseits zur Erreichung einer besonders kompakten Bauform genutzt werden, da der Strahl nicht lateral um das Ablenkelement herumgeführt werden muss. Es ist allerdings stattdessen auch möglich, in dem Substrat, in dem das Ablenkelement ausgebildet ist, an einem anderen Ort als dem des Ablenkelements eine Strahldurchführung vorzusehen, durch die der Strahl von der zugeordneten Strahlungsquelle zumindest anteilig zur Strahlungsoptik gelangen kann, ohne zuvor das Ablenkelement zu passieren oder darauf zu treffen.In some embodiments, at least one of the beam-shaping optics assigned to a respective radiation source comprises an axicon, a parabolic mirror, and/or a planar deflecting mirror for at least partially shaping the electromagnetic beam emitted by the assigned radiation source. In the case of an axicon, this can in particular be designed as a reflective axicon. In all of the aforementioned cases, the beam-shaping optics can be arranged such that it directs the beam emitted by the assigned radiation source onto the deflection element by means of reflection at the beam-shaping optics, in particular onto a mirror surface of the deflection element, which is arranged on a side of the deflection element facing away from the radiation source (when the deflection element is in a non-deflected rest position). The deflection element can in particular have a central opening through which the beam emitted by the assigned radiation source can at least partially reach the beam-shaping optics, where it can be reshaped and directed onto the mirror surface of the deflection element. Beam shaping can, in particular, comprise generating an annular beam cross-section. The use of one or a combination of several of the aforementioned types of beam-shaping optics can thus be used, on the one hand, to generate a desired beam shape and/or, on the other hand, to achieve a particularly compact design, since the beam does not have to be guided laterally around the deflection element. However, it is also possible, instead, to provide a beam feedthrough in the substrate in which the deflection element is formed, at a location other than that of the deflection element, through which the beam from the associated radiation source can at least partially reach the radiation optics without first passing through or impinging on the deflection element.

Eine oder mehrere der Strahlformungsoptiken können auch als Kollimatoren ausgebildet sein. Die Kollimatoren können insbesondere so ausgestaltet sein, dass sie jeweils nur entlang einer einzigen quer zur Strahlrichtung verlaufenden räumlichen Dimension kollimieren, also z. B. einen kreisförmigen Strahlquerschnitt in einen linienförmigen, insbesondere geradlinigen Strahlquerschnitt umformen. Das kann insbesondere genutzt werden, um je Schwingungsachse des Ablenkelements eine zugehörige Kollimation zu erreichen. In einer anderen Variante können die Kollimatoren so ausgestaltet sein, dass sie einen divergenten elliptischen Strahl in einen kollinearen Strahl mit kreisförmigem Strahlquerschnitt umformen.One or more of the beam-shaping optics can also be designed as collimators. The collimators can, in particular, be configured such that they collimate only along a single spatial dimension running perpendicular to the beam direction, i.e., for example, they transform a circular beam cross-section into a linear, in particular rectilinear, beam cross-section. This can be used, in particular, to achieve a corresponding collimation for each oscillation axis of the deflection element. In another variant, the collimators can be configured such that they transform a divergent elliptical beam into a collinear beam with a circular beam cross-section.

Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel zumindest eine fünfte Substratschicht auf, in oder an welcher zumindest eine Treiberschaltung zur elektrischen Ansteuerung einer oder mehrerer, insbesondere sämtlicher, der Strahlungsquellen und/oder zumindest eine Treiberschaltung zur Ansteuerung einer oder mehrerer, insbesondere sämtlicher, Antriebe der rotatorischen Schwingungsbewegungen eines oder mehrerer der Ablenkelemente um deren jeweilige zumindest eine Schwingungsachse ausgebildet ist. Die bzw. jede fünfte Substratschicht kann insbesondere ein Halbleitersubstrat sein, in bzw. an dem die Treiberschaltung(en) als integrierte Schaltung(en) ausgebildet ist bzw. sind. Die fünfte Substratschicht kann insbesondere mit der ersten Substratschicht verschaltet und mit dieser verbunden sein, direkt oder indirekt über eine Verschaltungsebene als weitere Substratschicht, sodass der räumliche Abstand zwischen einer jeweiligen Strahlungsquelle und der jeweiligen Treiberschaltung zu ihrer Ansteuerung und mithin elektrische Widerstände und/oder elektromagnetische Störungen (von extern oder durch Induktion o. Ä.) sehr geringgehalten werden können. Zumindest eine Treiberschaltung kann dabei insbesondere als eine für mehrere, insbesondere sämtliche, Strahlungsquellen bzw. Antriebe dienende Treiberschaltung, etwa als integrierte Schaltung, oder aber als separate Schaltung je Strahlungsquelle bzw. Antrieb aufgeteilt sein, insbesondere auch mittels voneinander separierter integrierter Schaltungen.In some embodiments, the substrate stack has at least a fifth substrate layer, in or on which at least one driver circuit for electrically controlling one or more, in particular all, of the radiation sources and/or at least one driver circuit for controlling one or more, in particular all, drives of the rotational oscillation movements of one or more of the deflection elements about their respective at least one oscillation axis is formed. The or each fifth substrate layer can in particular be a semiconductor substrate in or on which the driver circuit(s) is/are formed as an integrated circuit. The fifth substrate layer can in particular be interconnected to the first substrate layer and connected thereto, directly or indirectly via a wiring level as a further substrate layer, so that the spatial distance between a respective radiation source and the respective driver circuit for its control and thus electrical resistance and/or electromagnetic interference (from outside or through induction or similar) can be kept very low. At least one driver circuit can be used in particular as a driver circuit for several, in particular all, radiation sources or drives, for example as an integrated circuit, or as separate circuit for each radiation source or drive, in particular by means of separate integrated circuits.

Bei einigen Ausführungsformen ist entlang der Stapelrichtung betrachtet die erste Substratschicht zwischen der fünften Substratschicht und der zweiten Substratschicht liegend angeordnet. So kann insbesondere die Abstrahlrichtung für die elektromagnetische Strahlung von sowohl der ersten als auch der fünften Substratschicht weg zeigend definiert werden, sodass die (insbesondere im Falle eines Halbleitermaterials) meist opake fünfte Substratschicht den Strahlengang nicht stört.In some embodiments, the first substrate layer is arranged between the fifth substrate layer and the second substrate layer, viewed along the stacking direction. Thus, in particular, the emission direction for the electromagnetic radiation can be defined as pointing away from both the first and the fifth substrate layer, so that the fifth substrate layer, which is usually opaque (particularly in the case of a semiconductor material), does not interfere with the beam path.

Speziell weisen bei einigen Varianten dieser Ausführungsformen (i) die fünfte Substratschicht je Ablenkelement die zugeordnete Treiberschaltung zur Ansteuerung eines Antriebs der Schwingungsbewegung des jeweiligen Ablenkelements; (ii) die zweite Substratschicht je Ablenkelement zumindest einen Aktuator für den Antrieb der Schwingungsbewegung des jeweiligen Ablenkelements; und (iii) die erste Substratschicht je Aktuator eine durch sie verlaufende elektrische Leitung zum unmittelbaren oder mittelbaren elektrischen Anschluss des Aktuators an die Treiberschaltung zur Ansteuerung des Antriebs auf. Die Leitung kann insbesondere als sogenanntes „Via“, etwa im Falle von einer oder mehreren Silizium-Schichten im Substratstapel als Through-Silicon-Via (TSV) oder im Falle von einer oder mehreren Glasschichten im Schichtenstapel als Through-Glas-Via (TGV), ausgebildet sein. Diese Varianten fördern ebenfalls eine kompakte Bauform insbesondere in lateraler (d. h. in der Schichtebene liegender) Richtung, da die Leitung durch die erste Substratschicht hindurch verläuft.Specifically, in some variants of these embodiments, (i) the fifth substrate layer for each deflection element has the associated driver circuit for controlling a drive for the oscillating movement of the respective deflection element; (ii) the second substrate layer for each deflection element has at least one actuator for driving the oscillating movement of the respective deflection element; and (iii) the first substrate layer for each actuator has an electrical line running through it for the direct or indirect electrical connection of the actuator to the driver circuit for controlling the drive. The line can in particular be designed as a so-called "via", for example, in the case of one or more silicon layers in the substrate stack, as a through-silicon via (TSV) or, in the case of one or more glass layers in the layer stack, as a through-glass via (TGV). These variants also promote a compact design, particularly in the lateral direction (i.e., in the layer plane), since the line runs through the first substrate layer.

Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel zumindest eine sechste Substratschicht auf, mittels der eine in dem Substratstapel ausgebildete erste Kavität hermetisch verschlossen ist. Speziell kann dabei insbesondere das Ablenkelement bzw. zumindest eines der Ablenkelemente in der hermetisch verschlossenen Kavität angeordnet und dabei um die zumindest eine Schwingungsachse rotatorisch schwingungsfähig aufgehängt sein. So ist das Ablenkelement zum einen gut gegen unerwünschte externe Einwirkungen, wie chemische oder mechanische Einwirkungen oder störende Strahlungen, geschützt und zum anderen fördert diese Bauweise ebenfalls eine besonders kompakte Bauform des Mikroscannersystems. Die Kavität kann insbesondere evakuiert sein und somit als Vakuumverkapselung dienen, um andernfalls bei der Schwingungsbewegung auftretende Luftreibungswiderstände je nach Qualität des Vakuums zu verringern oder zu minimieren, insbesondere sogar zumindest im Wesentlichen ganz zu vermeiden.In some embodiments, the substrate stack has at least a sixth substrate layer, by means of which a first cavity formed in the substrate stack is hermetically sealed. Specifically, the deflection element or at least one of the deflection elements can be arranged in the hermetically sealed cavity and suspended so as to be capable of rotational vibration about the at least one vibration axis. Thus, on the one hand, the deflection element is well protected against unwanted external influences, such as chemical or mechanical influences or interfering radiation, and on the other hand, this design also promotes a particularly compact design of the microscanner system. The cavity can, in particular, be evacuated and thus serve as a vacuum encapsulation in order to reduce or minimize air frictional resistance that would otherwise occur during the vibrational movement, depending on the quality of the vacuum, or in particular even to at least substantially avoid it entirely.

Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest eine, der Strahlungsquellen, insbesondere jede Strahlungsquelle, zumindest anteilig innerhalb einer in der ersten Substratschicht je Strahlungsquelle einzeln oder für mehrere, insbesondere sämtliche, der Strahlungsquellen gemeinsam ausgebildeten zweiten Kavität angeordnet. Hiermit lassen sich in Bezug auf die Strahlungsquelle dieselben oder ähnliche Vorteile erreichen, wie bei der ersten Kavität bezüglich des Ablenkelements.In some embodiments, at least one of the radiation sources, in particular each radiation source, is arranged at least partially within a second cavity formed in the first substrate layer for each radiation source individually or for several, in particular all, of the radiation sources jointly. This allows the same or similar advantages to be achieved with respect to the radiation source as with the first cavity with respect to the deflection element.

Speziell weist bei einigen dieser Ausführungsformen ein Oberflächenabschnitt einer Seitenwand wenigstens einer zweiten Kavität zumindest eine elektrisch leitfähige, insbesondere metallische, Schicht zur Herstellung eines jeweiligen elektrischen Anschlusses wenigstens einer in dieser jeweiligen zweiten Kavität zumindest anteilig angeordneten Strahlungsquelle auf. So lässt sich auch ein besonders raumeffizienter elektrischer Anschluss der Strahlungsquelle bewerkstelligen.Specifically, in some of these embodiments, a surface section of a side wall of at least one second cavity has at least one electrically conductive, in particular metallic, layer for establishing a respective electrical connection for at least one radiation source arranged at least partially in this respective second cavity. This also allows for a particularly space-efficient electrical connection of the radiation source.

Unter dem Begriff „elektrischer Leitfähigkeit“ (und Abwandlungen davon), wie verwendet, ist eine physikalische Größe zu verstehen, die angibt, wie stark die Fähigkeit eines Stoffes ist, den elektrischen Strom zu leiten. Unter „elektrisch leitfähig“ oder „elektrisch leitend“ ist hierin eine elektrische Leitfähigkeit zu verstehen, die (bei 25 °C) mindestens 106 S/m beträgt.The term "electrical conductivity" (and variations thereof), as used herein, refers to a physical quantity that indicates the ability of a substance to conduct electrical current. "Electrically conductive" or "electrically conducting" is understood here to mean an electrical conductivity of at least 10 6 S/m (at 25 °C).

Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest eine erste Kavität und/oder zweite Kavität evakuiert oder enthält ein unter einem Gasdruck unterhalb des Normaldrucks stehendes, das zumindest überwiegend aus einem Schutzgas besteht. Die zumindest eine erste und/oder zweite Kavität kann bzw. können somit insbesondere evakuiert sein, d. h. ein Gas mit einem Gasdruck von 10 Pa (10-4 bar) oder darunter enthalten (jedes reale Vakuum ist nicht vollkommen materiefrei). Bei der ersten Kavität ist dies vor allem Hinblick auf eine möglichst gasreibungsfreie und somit verlustarme Schwingung des Ablenkelements vorteilhaft. Bei der zweiten Kavität stehen dagegen andere Vorteile im Vordergrund, wie Korrosionsschutz und Schutz vor Verschmutzungen der Strahlungsquelle. Es ist insbesondere auch möglich, dass eine der beiden Kavitäten evakuiert ist (z. B. die erste Kavität), während die andere Kavität (z. B. die zweite Kavität) mit einem Schutzgas (insbesondere unterhalb des Normaldrucks) gefüllt ist.In some embodiments, at least one first cavity and/or second cavity is evacuated or contains a gas at a pressure below normal pressure, which consists at least predominantly of a protective gas. The at least one first and/or second cavity can thus in particular be evacuated, i.e. contain a gas with a gas pressure of 10 Pa (10 -4 bar) or less (every real vacuum is not completely free of matter). In the case of the first cavity, this is particularly advantageous with regard to oscillation of the deflection element that is as free of gas friction and thus with low losses. In the case of the second cavity, however, other advantages are more important, such as corrosion protection and protection against contamination of the radiation source. In particular, it is also possible for one of the two cavities to be evacuated (e.g. the first cavity), while the other cavity (e.g. the second cavity) is filled with a protective gas (in particular below normal pressure).

Bei einigen Ausführungsformen weist das mehrstrahlige Mikroscannersystem des Weiteren auf: (i) eine siebte Schicht, die in den jeweiligen Strahlengängen von zumindest zwei der Strahlungsquellen angeordnet und als Streuscheibe oder Mattscheibe derart ausgebildet ist, dass bei ihrer Bestrahlung mit den Strahlen dieser zumindest zwei Strahlungsquellen an der siebten Schicht ein Zwischenbild entsteht; und (ii) eine Projektionsoptik zum Abbilden des Zwischenbilds in das Beobachtungsfeld. Die siebte Schicht kann insbesondere entlang des Verlaufs der Strahlengänge nach dem jeweiligen Ablenkelement angeordnet sein, sodass das Zwischenbild an der siebten Schicht durch das Auftreffen der jeweils am zugehörigen Ablenkelement zuvor abgelenkten Strahlen erzeugt wird. Die Projektionsoptik, die insbesondere ein Projektionsobjektiv aufweisen kann, ist dann so angeordnet, dass sie das an der siebten Schicht in Transmission oder Reflexion entstandene Zwischenbild, (i) unmittelbar oder (ii) mittelbar durch eine oder mehrere weitere Schichten des Substratstapels hindurch, in das Beobachtungsfeld projiziert.In some embodiments, the multi-beam microscanner system further comprises: (i) a seventh layer arranged in the respective beam paths of at least two of the radiation sources and designed as a diffusing screen or a ground glass screen such that when irradiated with the beams of these at least two radiation sources, a schematic image is created; and (ii) projection optics for projecting the intermediate image into the observation field. The seventh layer can in particular be arranged along the course of the beam paths after the respective deflection element, so that the intermediate image is generated at the seventh layer by the impingement of the rays previously deflected at the associated deflection element. The projection optics, which can in particular have a projection lens, is then arranged such that it projects the intermediate image created at the seventh layer in transmission or reflection into the observation field (i) directly or (ii) indirectly through one or more further layers of the substrate stack.

Bei einigen Ausführungsformen weist zumindest eine, insbesondere jede, der Strahlungsquellen zur zumindest anteiligen Erzeugung ihres jeweiligen elektromagnetischen Strahls einen oder mehrere der folgenden Strahlungsemitter auf: kanten-emittierender Laser, oberflächenemittierender Laser (engl: Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL), Superlumineszenzdiode (SLED), Mini-LED, MikroLED. Diese Strahlungsemitter können insbesondere durch einen geeigneten Transfer-Prozess auf die erste Substratschicht, z. B. ein Silizium-Substrat oder ein anderes mechanisch geeignetes Trägersubstrat, aufgebracht oder eingebracht werden.In some embodiments, at least one, in particular each, of the radiation sources comprises one or more of the following radiation emitters for at least partially generating their respective electromagnetic beam: edge-emitting laser, surface-emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL), superluminescent diode (SLED), mini-LED, microLED. These radiation emitters can be applied or incorporated onto the first substrate layer, e.g., a silicon substrate or another mechanically suitable carrier substrate, in particular by a suitable transfer process.

Bei einigen Ausführungsformen weist zumindest ein Ablenkelement eine Rotationssymmetrie bezüglich einer parallel zur Stapelrichtung verlaufenden Symmetrieachse auf und die dem jeweiligen Ablenkelement zugeordnete Strahlungsquelle ist derart ausgestaltet, dass der bei ihrem Betrieb von ihr erzeugte elektromagnetische Strahl entlang der Symmetrieachse des zugeordneten Ablenkelements und durch eine Öffnung darin verläuft. Eine solche Ausgestaltung kann ebenfalls dazu genutzt werden, besonders kompakte Bauformen zu realisieren, da hier eine Strahlumlenkung um das Ablenkelement herum entfallen kann. Zudem lassen sich so auch insgesamt hochsymmetrische Bauformen realisieren.In some embodiments, at least one deflection element has rotational symmetry with respect to an axis of symmetry running parallel to the stacking direction, and the radiation source associated with the respective deflection element is configured such that the electromagnetic beam generated during operation runs along the axis of symmetry of the associated deflection element and through an opening therein. Such a configuration can also be used to realize particularly compact designs, since beam deflection around the deflection element can be omitted. Furthermore, highly symmetrical designs can also be realized overall.

Bei einigen Ausführungsformen weisen eine oder mehrere der Substratschichten, etwa die erste Substratschicht und/oder die zweite Substratschicht, jeweils zumindest eine Justagemarkierung auf, anhand der zumindest zwei der Substratschichten des Mikroscannersystems in einer quer zu Stapelrichtung verlaufenden Dimension aneinander ausgerichtet sind. So lässt sich die Präzision der relativen Ausrichtung der verschiedenen Substratschichten erhöhen, insbesondere auch im Hinblick auf das Erreichen von hochpräzisen Justagen, bei der durch Fehljustagen bewirkte optische Störungen (z. B. Aberrationen) zumindest auf vernachlässigbare Größen reduziert sind.In some embodiments, one or more of the substrate layers, such as the first substrate layer and/or the second substrate layer, each have at least one alignment mark, by means of which at least two of the substrate layers of the microscanner system are aligned with one another in a dimension running transversely to the stacking direction. This allows the precision of the relative alignment of the various substrate layers to be increased, particularly with regard to achieving high-precision alignments in which optical disturbances (e.g., aberrations) caused by misalignments are reduced to at least negligible levels.

Bei einigen Ausführungsformen weisen eine oder mehrere der Substratschichten, etwa die erste Substratschicht und/oder die zweite Substratschicht, jeweils zumindest ein Justagegenauigkeitsmerkmal auf, anhand dessen die Genauigkeit der relativen Ausrichtung von zumindest zwei der Substratschichten des Mikroscannersystems bezüglich zumindest einer räumlichen Dimension (insbesondere orthogonal und/oder entlang der Stapelrichtung) bestimmbar ist. Mithilfe des zumindest einen Justagegenauigkeitsmerkmals lässt sich, insbesondere noch vor der Vereinzelung der Schichtanordnung in einzelne Mikroscannersysteme, die Qualität der Mikroscannersystem oder von Vorstufen davon bewerten. Dies kann insbesondere auch zum Ausselektieren von solchen Stapeln oder (nach der Vereinzelung) solchen Mikroscannersystemen genutzt werden, die ein vorbestimmtes Qualitätskriterium ausweislich dieser Bewertung nicht erfüllen. So lässt sich die Fertigungseffizienz erhöhen, da die ausselektierten Substratstapel bzw. Mikroscannersysteme nicht weiter prozessiert werden müssen. Auch lässt sich so sicherstellen, dass Produkte mit Fehljustagen nicht unerkannt in den Markt geliefert werden. Als Qualitätskriterium (z. B. erlaubter Toleranzbereich) hat sich insbesondere für die laterale Präzision (d. h. quer, insbesondere orthogonal, zur Stapelrichtung) eine Toleranz von maximal 5 µm, vorzugsweise von maximal 1 µm, oder sogar noch besser von maximal nur 0,3 µm bewährt. In der Dimension entlang der Stapelrichtung hat sich bei Tests eine Abstandsgenauigkeit für den Abstand von im Substratstapel aufeinanderfolgenden Substratschichten (bzw. den korrespondierenden Substraten der Schichtanordnung vor der Vereinzelung) von maximal 100 µm, bevorzugt von maximal 10 µm, besonders bevorzugt von maximal 1 µm als Qualitätskriterium bewährt.In some embodiments, one or more of the substrate layers, such as the first substrate layer and/or the second substrate layer, each have at least one alignment accuracy feature, based on which the accuracy of the relative alignment of at least two of the substrate layers of the microscanner system with respect to at least one spatial dimension (in particular orthogonally and/or along the stacking direction) can be determined. Using the at least one alignment accuracy feature, the quality of the microscanner system or precursors thereof can be evaluated, in particular before the layer arrangement is separated into individual microscanner systems. This can also be used, in particular, to select out stacks or (after separation) microscanner systems that do not meet a predetermined quality criterion as evidenced by this evaluation. This increases manufacturing efficiency because the selected substrate stacks or microscanner systems do not need to be further processed. It also ensures that products with misalignments are not delivered to the market undetected. As a quality criterion (e.g., permissible tolerance range), a tolerance of a maximum of 5 µm, preferably a maximum of 1 µm, or even better, a maximum of only 0.3 µm, has proven to be a proven quality criterion, particularly for lateral precision (i.e., across, especially orthogonal, to the stacking direction). In the dimension along the stacking direction, tests have shown a spacing accuracy for the spacing of consecutive substrate layers in the substrate stack (or the corresponding substrates of the layer arrangement before separation) of a maximum of 100 µm, preferably a maximum of 10 µm, and particularly preferably a maximum of 1 µm.

Bei einigen Ausführungsformen weist das Mikroscannersystem des Weiteren ein oder mehrere Kühlelemente auf, die sich jeweils in zumindest zwei der Substratschichten hinein oder durch diese hindurch erstrecken und aus einem Material ausgebildet sind, welches gegenüber seiner jeweiligen unmittelbaren Umgebung im Substratstapel eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Kühlelemente können insbesondere metallische Materialfüllungen, je nach Art der verwendeten Substratschichten, in sog. Through-Silicon-Vias (TSV) oder Through-Glas-Vias (TGV) als Wärmesenken aufweisen. So lässt sich effektiv Wärme, insbesondere von der Strahlungsquelle bei ihrem Betrieb erzeugte Wärme, im Mikroscannersystem entlang der durch die Kühlelemente definierten Wärmetransportwege abführen, ohne dass es dazu stapelexterner Kühlelemente bedarf.In some embodiments, the microscanner system further comprises one or more cooling elements, each extending into or through at least two of the substrate layers and made of a material that has increased thermal conductivity compared to its respective immediate surroundings in the substrate stack. The cooling elements can, in particular, comprise metallic material fillings, depending on the type of substrate layers used, in so-called through-silicon vias (TSV) or through-glass vias (TGV) as heat sinks. This allows heat, in particular heat generated by the radiation source during its operation, to be effectively dissipated in the microscanner system along the heat transport paths defined by the cooling elements, without the need for cooling elements external to the stack.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft eine Schichtanordnung mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung aufeinander gestapelten Substraten, die an den jeweiligen Grenzflächen jeweils zueinander benachbarter Substrate mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung, wie je nach Material der Substrate einer Waferbonding-Verbindung, einer Anodenbonding-Verbindung, oder einer eutektischen Bond-Verbindung, aneinander befestigt sind. In der Schichtanordnung sind mehrere, insbesondere untereinander gleichartige, jeweils mehrstrahlige Mikroscannersysteme nach dem ersten Aspekt derart zueinander benachbart ausgebildet, dass die mehrstrahligen Mikroscannersysteme jeweils durch Vereinzelung, insbesondere Sägen oder Laserschneiden, aus der Schichtanordnung gewinnbar sind. Jedes der mehrstrahligen Mikroscannersysteme enthält einen jeweiligen Abschnitt der Schichtanordnung, sodass die in dem jeweiligen Abschnitt enthaltenen, übereinander gestapelten Bereiche der Substrate der Schichtanordnung jeweils eine der Substratschichten des in dem jeweiligen Abschnitt ausgebildeten Mikroscannersystems bilden.A second aspect of the present solution relates to a layer arrangement with a plurality of stacked layers along a stacking direction. laminated substrates which are fastened to one another at the respective interfaces of adjacent substrates by means of a respective bond, such as a wafer bond, an anode bond, or a eutectic bond, depending on the material of the substrates. In the layer arrangement, a plurality of, in particular mutually similar, multi-beam microscanner systems according to the first aspect are formed adjacent to one another in such a way that the multi-beam microscanner systems can each be obtained from the layer arrangement by singulation, in particular sawing or laser cutting. Each of the multi-beam microscanner systems contains a respective section of the layer arrangement, so that the stacked regions of the substrates of the layer arrangement contained in the respective section each form one of the substrate layers of the microscanner system formed in the respective section.

Unter dem Begriff „Substrat“, wie hierin verwendet, ist wie bei dem bereits eingeführten Begriff „Substratschicht“ eine homogene oder heterogene Materialschicht zu verstehen. In einem für den Einsatz des Mikroscannersystems vorgesehenen Temperaturbereich liegt die Materialschicht typischerweise als Festkörper vor. Sie kann insbesondere eine, zumindest abschnittsweise plattenförmige Gestalt aufweisen. „Substrat“ als Begriff wird hierin genutzt, um eine derartige Materialschicht zu benennen, die zugleich anteilig Bestandteil einer Mehrzahl der Mikroscannersysteme (insbesondere aller Mikroscannersysteme) in der Schichtanordnung ist. In Abgrenzung davon wird der Begriff „Substratschicht“ dagegen genutzt, um eine solche Materialschicht zu benennen, die nach dessen Vereinzelung aus der Schichtanordnung nur Teil eines der Mikroscannersysteme ist. Das Vereinzeln kann insbesondere mit bekannten Vereinzelungsmethoden zum Vereinzeln von Chips aus Halbleitersubstrate erfolgen, wie durch Sägen oder Laserschneiden. Insbesondere kann das Vereinzeln durch Auftrennen der Schichtanordnung entlang von Schnittlinien erfolgen, die quer, insbesondere orthogonal, zur Stapelrichtung verlaufen.The term "substrate," as used herein, refers to a homogeneous or heterogeneous material layer, as with the previously introduced term "substrate layer." In a temperature range intended for use with the microscanner system, the material layer is typically present as a solid. In particular, it may have a plate-like shape, at least in sections. "Substrate" as a term is used herein to designate a material layer that is simultaneously a proportional component of a plurality of the microscanner systems (in particular, all microscanner systems) in the layer arrangement. In contrast, the term "substrate layer" is used to designate a material layer that, after being separated from the layer arrangement, is only part of one of the microscanner systems. The separation can be carried out, in particular, using known separation methods for separating chips from semiconductor substrates, such as sawing or laser cutting. In particular, the separation can be carried out by separating the layer arrangement along cutting lines that run transversely, in particular orthogonally, to the stacking direction.

Der Begriff „Substrat“ kann sich insbesondere auf einen Wafer, wie einen Wafer aus Halbleitermaterial oder einem in einem vom Mikroscannersystem zur Projektion genutzten Wellenlängenbereich zumindest teiltransparenten Material, wie einem Glaswerkstoff oder Kunststoff, beziehen. Die Form einer Hauptfläche des Substrats, insbesondere Wafers, kann insbesondere kreisförmig (vgl. 2) oder rechteckig sein, wobei andere Formgebungen nicht ausgeschlossen sind. Insbesondere kann die Schichtanordnung sowohl Halbleitersubstrate als auch Glassubstrate enthalten (entsprechendes gilt für den Substratstapel der mehrstrahligen Mikroscannersysteme hinsichtlich dessen Substratschichten). Des Weiteren ist es möglich, dass zusätzlich oder anstelle eines oder mehrerer Glassubstrate jeweils ein aus im relevanten Wellenlängenbereich zumindest teiltransparentes Kunststoffsubstrat in der Schichtanordnung enthalten ist. Solche Kunststoffsubstrate können insbesondere als Kunststoff-Optik-Wafer ausgebildet sein, also eine oder mehrere Abbildungsoptiken enthalten. Solche Kunststoffsubstrate sind regelmäßig kostengünstiger zu fertigen als Glassubstrate. Vorteilhaft können sie in der Schichtanordnung insbesondere dort angeordnet sein bzw. werden, wo im Rahmen des Fertigungsprozesses für die Schichtanordnung keine Hermetizitätsanforderungen erfüllt und keine nachfolgenden Hochtemperaturschritte mehr erfolgen müssen. Dann können auf kostengünstige Weise ein oder mehrere aus Kunststoff gefertigte Substrate mit weiteren optischen Funktionen, wie beispielsweise eine „Relay-Optik“ oder „Strahlweitungsoptik“ den MEMS im jeweiligen Strahlengang nachgeschaltet sein. Solche nachgeschalteten Optiken können insbesondere dann sinnvoll sein, wenn ein bestimmter Augmented Reality-Wellenleiter (z.B. im Falle einer Brillenanwendung ein Brillenglas) eine bestimmte Vergrößerung des Strahlquerschnitts erfordert um andernfalls auftretende parasitäre Artefakte zu unterdrücken.The term "substrate" can refer in particular to a wafer, such as a wafer made of semiconductor material or a material that is at least partially transparent in a wavelength range used by the microscanner system for projection, such as a glass material or plastic. The shape of a main surface of the substrate, in particular the wafer, can in particular be circular (cf. 2 ) or rectangular, although other shapes are not excluded. In particular, the layer arrangement can contain both semiconductor substrates and glass substrates (the same applies to the substrate stack of the multi-beam microscanner systems with regard to its substrate layers). Furthermore, it is possible that, in addition to or instead of one or more glass substrates, a plastic substrate that is at least partially transparent in the relevant wavelength range is included in the layer arrangement. Such plastic substrates can in particular be designed as plastic optical wafers, i.e., contain one or more imaging optics. Such plastic substrates are generally more cost-effective to manufacture than glass substrates. They can advantageously be arranged in the layer arrangement, particularly where no hermeticity requirements are met for the layer arrangement during the manufacturing process and no subsequent high-temperature steps are necessary. In this case, one or more plastic substrates with additional optical functions, such as a "relay optic" or "beam widening optic," can be connected downstream of the MEMS in the respective beam path in a cost-effective manner. Such downstream optics can be particularly useful when a specific augmented reality waveguide (e.g., a spectacle lens in the case of a glasses application) requires a certain magnification of the beam cross-section in order to suppress parasitic artifacts that would otherwise occur.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft eine Bildprojektionsvorrichtung zur Projektion eines Bildes in ein Projektionsfeld, wobei die Bildprojektionsvorrichtung eine Mehrzahl von zur Darstellung jeweils eines Bildpunkts des zu projizierenden Bildes konfigurierten mehrstrahligen Mikroscannersystemen nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Lösung aufweist. Das Projektionsfeld ergibt sich somit als Überlagerung der individuellen Beobachtungsfelder der einzelnen Mikroscannersysteme, wobei diese Beobachtungsfelder überlappend oder voneinander separiert sein können. Auch eine Mischung dieser beiden Alternativen ist denkbar, insbesondere um eine Bilddarstellung zu erreichen, bei der sowohl farbvariable als auch monochrome Bildbereiche vorkommen. Bei einigen Ausführungsformen weist die Bildprojektionsvorrichtung eine oder mehrere Schichtanordnungen nach dem zweiten Aspekt auf, wobei in jeder der Schichtanordnungen eine jeweilige Anzahl von zumindest zwei der Mikroscannersysteme der Bildprojektionsvorrichtung enthalten ist. Auf diese Weise lassen sich besonders effizient selbst große Bildprojektionsvorrichtungen, insbesondere mit verschiedensten Projektionsfeldumrissen, herstellen. Dies kann insbesondere anhand eines kachelmäßigen Zusammensetzens (vgl. oben) der Bildprojektionsvorrichtung durch rasterförmige Anordnung mehrerer Schichtanordnungen (und ggf. weiterer einzelner Mikroscannersysteme), die hierbei jeweils als „Kacheln“ dienen, erfolgen.A third aspect of the present solution relates to an image projection device for projecting an image into a projection field, wherein the image projection device comprises a plurality of multi-beam microscanner systems according to the first aspect of the present solution, each configured to display one pixel of the image to be projected. The projection field thus results from the superposition of the individual observation fields of the individual microscanner systems, wherein these observation fields can be overlapping or separate from one another. A mixture of these two alternatives is also conceivable, in particular to achieve an image display in which both color-variable and monochrome image areas occur. In some embodiments, the image projection device comprises one or more layer arrangements according to the second aspect, wherein each of the layer arrangements contains a respective number of at least two of the microscanner systems of the image projection device. In this way, even large image projection devices, in particular with a wide variety of projection field contours, can be manufactured particularly efficiently. This can be achieved in particular by assembling the image projection device in a tiled manner (see above) by arranging several layer arrangements (and possibly further individual micro-scanner systems) in a grid-like manner, each of which serves as “tiles”.

Ein vierter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Mikroscannersystemen gemäß dem ersten Aspekt, wobei das Verfahren aufweist: (i) Aufeinanderstapeln einer Mehrzahl von Substraten entlang einer Stapelrichtung, um eine Schichtanordnung nach dem zweiten Aspekt zu erzeugen, wobei jeweils zueinander benachbarte Substrate in der Schichtanordnung an ihrer dazwischenliegenden Grenzfläche, insbesondere mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung, aneinander befestigt werden; und (iii) Vereinzeln von zumindest zwei der Mikroscannersysteme aus der Schichtanordnung, um einzelnen Mikroscannersysteme zu erhalten. Insbesondere können zur Erreichung einer besonders hohen Herstellungseffizienz 100 oder mehr, insbesondere sogar 1.000, 10.000 oder mehr Mikroscannersysteme aus der Schichtanordnung vereinzelt werden, wozu diese dann zumindest diese Anzahl von Mikroscannersystemen enthält.A fourth aspect of the present solution relates to a method for producing a plurality of microscanner systems according to the first aspect, the method comprising: (i) stacking a plurality of substrates along a stacking direction to produce a layer arrangement according to the second aspect, wherein adjacent substrates in the layer arrangement are fastened to one another at their interface therebetween, in particular by means of a respective bond; and (iii) separating at least two of the microscanner systems from the layer arrangement to obtain individual microscanner systems. In particular, to achieve particularly high manufacturing efficiency, 100 or more, in particular even 1,000, 10,000 or more microscanner systems can be separated from the layer arrangement, for which purpose the layer arrangement then contains at least this number of microscanner systems.

Die Schichtanordnung nach dem zweiten Aspekt kann somit insbesondere als Zwischenprodukt bei der verfahrensgemäßen parallelisierten Herstellung einer Mehrzahl von Mikroscannersystemen nach dem ersten Aspekt aufgefasst werden.The layer arrangement according to the second aspect can thus be regarded in particular as an intermediate product in the parallelized production of a plurality of microscanner systems according to the first aspect.

Unter dem Begriff „Aufeinanderstapeln“ von Substraten ist hier jede Form der Erzeugung einer Schichtanordnung von entlang der Stapelrichtung aufeinanderfolgen Materialschichten zu verstehen, wobei die Materialschichten hier jeweils als „Substrat“ bezeichnet werden. Es kann sich somit insbesondere um ein Stapeln von Festkörpersubstraten, wie Wafern, handeln. Auch ein Abscheiden von Schichten, etwa durch Flüssigkeitsabscheidung mit anschließender Trocknung oder Aushärtung (Curing), Sputtern oder Gasabscheidungsverfahren (wie chemische Gasphasenabscheidung, CVD) oder Mischformen sind hier je nach Material denkbar.The term "stacking" of substrates refers to any form of creating a layered arrangement of successive material layers along the stacking direction, with each material layer being referred to as a "substrate." This can therefore particularly involve stacking solid substrates, such as wafers. Depending on the material, layer deposition, for example, by liquid deposition followed by drying or curing, sputtering, or gas deposition processes (such as chemical vapor deposition, CVD), or mixed forms, are also conceivable.

Bei einigen Ausführungsformen des Verfahrens weist das Aufeinanderstapeln der Substrate ein Ausbilden von zumindest zwei Teil-Schichtanordnungen durch jeweiliges Aufeinanderstapeln von jeweils zwei oder mehr der Substrate je Teil-Schichtanordnung auf. Dabei werden jeweils zueinander benachbarte Substrate in jeder Teil-Schichtanordnung an ihrer dazwischenliegenden Grenzfläche, insbesondere mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung (insbesondere mittels Waferbonding), aneinander befestigt. Die Teil-Schichtanordnungen und optional weitere Substrate werden sodann aufeinandergestapelt und an den Grenzflächen aneinander befestigt, insbesondere wiederum mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung, um die Schichtanordnung insgesamt auszubilden. Dabei ist es insbesondere möglich, die miteinander zu verbindenden Substrate und/oder Teilstapel sehr genau gegeneinander auszurichten, um eine optimale Passung zu erreichen. Hier sind insbesondere Passgenauigkeiten im Sub-Mikrometerbereich vorteilhaft und erreichbar. Zudem ist es möglich, auch die Ausbildung von Gehäusen für die Mikroscannersysteme bereits auf Stapelbasis, d. h. vor der Vereinzelung, durchzuführen. Dies kann insbesondere, ähnlich wie bei reinen Halbleiterwafern, im Sinne eines sogenannten Wafer-Level-Packaging (WLP) erfolgen.In some embodiments of the method, stacking the substrates on top of one another involves forming at least two partial layer arrangements by stacking two or more substrates on top of one another in each partial layer arrangement. Adjacent substrates in each partial layer arrangement are fastened to one another at their intermediate interface, in particular by means of a respective bond (in particular by wafer bonding). The partial layer arrangements and optionally further substrates are then stacked on top of one another and fastened to one another at the interfaces, in particular again by means of a respective bond, in order to form the layer arrangement as a whole. In this case, it is particularly possible to align the substrates and/or partial stacks to be connected to one another very precisely in order to achieve an optimal fit. Fitting accuracies in the sub-micrometer range are particularly advantageous and achievable here. Furthermore, it is also possible to form housings for the microscanner systems on a stack basis, i.e., before singulation. This can be done in particular, similar to pure semiconductor wafers, in the sense of so-called wafer-level packaging (WLP).

Eines oder mehrere der optional vorhandenen weiteren Substrate kann bzw. können insbesondere zwischen den Teil-Schichtanordnungen angeordnet sein, sodass das Aufeinanderstapeln der Teil-Schichtanordnungen nicht nur unmittelbar, sondern stattdessen auch mittelbar, nämlich einschließlich eines oder mehrerer zwischen den Teil-Schichtanordnungen liegender weiterer Substrate, erfolgen kann.One or more of the optionally present further substrates can be arranged in particular between the partial layer arrangements, so that the stacking of the partial layer arrangements can take place not only directly, but instead also indirectly, namely including one or more further substrates lying between the partial layer arrangements.

Das Ausbilden von Teil-Schichtanordnungen kann insbesondere vorteilhaft dazu genutzt werden, eine Prozessparallelisierung umzusetzen, bei der zwei oder mehr Teil-Schichtanordnungen gleichzeitig erzeugt werden und somit eine Durchsatzsteigerung ermöglicht wird. So können etwa gleichzeitig verschiedene Stapelstationen in einer Fertigungslinie eingesetzt werden, um die verschiedenen Teil-Schichtanordnungen herzustellen, bevor diese und ggf. die weiteren Substrate zur -Schichtanordnung insgesamt zusammengesetzt werden. Auch lassen sich so leicht Fertigungsunterschiede, wie verschiedene Einzelprozesse oder Prozessführungen für die einzelnen Teil-Schichtanordnungen, implementieren, ohne dass dabei auf andere Teil-Schichtanordnungen bzw. deren Fertigung Rücksicht genommen werden muss, etwa im Hinblick auf nutzbare Prozesse oder Temperatur- oder Druckbereiche.The formation of partial layer arrangements can be used particularly advantageously to implement process parallelization, in which two or more partial layer arrangements are produced simultaneously, thus enabling an increase in throughput. For example, different stacking stations can be used simultaneously in a production line to produce the various partial layer arrangements before these and, if necessary, the other substrates are assembled to form the overall layer arrangement. This also makes it easy to implement manufacturing differences, such as different individual processes or process controls for the individual partial layer arrangements, without having to consider other partial layer arrangements or their production, for example with regard to usable processes or temperature or pressure ranges.

Bei einigen Ausführungsformen wird in oder auf zumindest einem ausgewählten Substrat jeweils eine Justagemarkierung erzeugt und zumindest ein anderes Substrat wird beim Ausbilden der Schichtanordnung bezüglich seiner relativen Lage zu dem oder den ausgewählten Substraten mittels der jeweiligen Justagemarkierung justiert. Insbesondere können sämtliche Substrate mittels solcher Justagemarkierungen relativ zu einem oder zu mehreren der jeweils anderen Substrate justiert werden. So lässt sich eine hochpräzise Ausrichtung der Substrate untereinander und somit insbesondere eine hohe optische Qualität der Mikroscannersysteme erreichen.In some embodiments, an alignment mark is generated in or on at least one selected substrate, and at least one other substrate is aligned with respect to its position relative to the selected substrate(s) using the respective alignment mark during formation of the layer arrangement. In particular, all substrates can be aligned relative to one or more of the other substrates using such alignment marks. This allows for highly precise alignment of the substrates with one another and thus, in particular, high optical quality of the microscanner systems.

Bei einigen Ausführungsformen wird vor dem Vereinzeln: in oder an einem ersten Substrat der Schichtanordnung jeweils für jedes der in der Schichtanordnung ausgebildeten mehrstrahligen Mikroscannersysteme die ihm jeweils zugeordneten Strahlungsquellen, welche jeweils einen oder mehrere Strahlungsemitter aufweisen, in situ ausgebildet oder individuell oder zusammengefasst als vorgefertigtes Bauteil montiert, insbesondere gleichzeitig (und somit hocheffizient) für sämtliche Mikroscannersysteme der Schichtanordnung. Im Rahmen der Herstellung der Schichtanordnung wird sodann das derart mit den Strahlungsquellen der mehrstrahligen Mikroscannersysteme ausgestattete erste Substrat als Ganzes relativ zu einem zweiten Substrat justiert, insbesondere unter Nutzung der Justagemarkierungen der an der Justage beteiligten einzelnen Substrate.In some embodiments, before singulation: in or on a first substrate of the layer arrangement, for each of the multi-beam microscanner systems formed in the layer arrangement, the radiation sources assigned to it, each having one or more radiation emitters, are formed in situ or assembled individually or combined as a prefabricated component, in particular simultaneously (and thus highly efficiently) for all microscanner systems of the layered arrangement. During the production of the layered arrangement, the first substrate thus equipped with the radiation sources of the multi-beam microscanner systems is then aligned as a whole relative to a second substrate, in particular using the alignment markings of the individual substrates involved in the alignment.

Das Justieren kann hierzu insbesondere (i) ein Aktivieren der jeweiligen Strahlungsquellen von zumindest zwei in der Schichtanordnung nicht unmittelbar benachbarten, vorzugsweise weit voneinander entfernten, Mikroscannersystemen und (ii) ein Ausrichten des ersten Substrats an zumindest einem weiteren der Substrate (oder umgekehrt) anhand eines durch die aktivierten Strahlungsquellen insgesamt erzeugten Strahlungsmusters aufweisen. Je weiter die aktivierten Strahlungsquellen voneinander entfernt sind, desto höher ist in der Regel die erreichbare Justagegenauigkeit.For this purpose, the adjustment may, in particular, comprise (i) activating the respective radiation sources of at least two microscanner systems that are not directly adjacent in the layer arrangement and are preferably far apart from each other, and (ii) aligning the first substrate with at least one other of the substrates (or vice versa) based on a radiation pattern generated overall by the activated radiation sources. The further the activated radiation sources are from each other, the higher the achievable adjustment accuracy is generally.

Bei einigen Ausführungsformen weist das Verfahren des Weiteren auf: (i) Messen einer Dicke der erzeugten Schichtanordnung vor dem Vereinzeln; (ii) Abgleichen der gemessenen Dicke mit einem diesbezüglich definierten Toleranzkriterium; (iii) wenn die gemessene Dicke einen jenseits einer durch das Toleranzkriterium als tolerabel eingestuften Wert aufweist, Ausselektieren der Schichtanordnung unter Wegfall des Vereinzelns; und (iv) andernfalls Ausführen des Vereinzelns. Auch auf diese Weise lässt sich eine Qualität der Mikroscannersystem oder von Vorstufen davon bewerten und zur Effizienzsteigerung des Herstellungsprozesses und zur Qualitätssicherung nutzenIn some embodiments, the method further comprises: (i) measuring a thickness of the produced layer arrangement prior to singulation; (ii) comparing the measured thickness with a tolerance criterion defined for this purpose; (iii) if the measured thickness exceeds a value classified as tolerable by the tolerance criterion, selecting the layer arrangement and omitting singulation; and (iv) otherwise performing singulation. This also allows the quality of the microscanner system or precursors thereof to be evaluated and used to increase the efficiency of the manufacturing process and for quality assurance.

Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Lösung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren Aspekte der Lösung.The features and benefits explained with regard to the first aspect of the solution also apply to the other aspects of the solution.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Lösung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.Further advantages, features and possible applications of the present solution will become apparent from the following detailed description in conjunction with the figures.

Dabei zeigt:

  • 1A und 1B schematisch gemäß zweier beispielhafter Ausführungsformen je eine Querschnittansicht durch einen einzelnen MEMS-Projektor innerhalb eines Mikroscannersystems sowie ein daraus zusammengesetztes mehrstrahliges Mikroscannersystem;
  • 2 schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Schichtanordnung mit einer Mehrzahl von jeweils mehrstrahligen Mikroscannersystemen, z. B. nach 1A oder 1B;
  • 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Mikroscannersystemen, z. B. nach 1A oder 1B ;
  • 4 eine schematische Darstellung einer Bildprojektionsvorrichtung mit einer Projektionseinheit auf Basis einer Mehrzahl mehrstrahliger Mikroscannersysteme;
  • 5 eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der Projektionseinheit aus 4, bei der je Mikroscannersystem verschiedenfarbige MEMS-Projektoren vorgesehen sind; und
  • 6 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Projektionseinheit aus 4, bei der jedes Mikroscannersystem für sich nur gleichfarbige MEMS-Projektoren aufweist.
It shows:
  • 1A and 1B schematically, according to two exemplary embodiments, a cross-sectional view through a single MEMS projector within a microscanner system and a multi-beam microscanner system composed thereof;
  • 2 schematically an exemplary embodiment of a layer arrangement with a plurality of multi-beam microscanner systems, e.g. according to 1A or 1B ;
  • 3 a flowchart illustrating an exemplary embodiment of a method for producing a plurality of microscanner systems, e.g. according to 1A or 1B ;
  • 4 a schematic representation of an image projection device with a projection unit based on a plurality of multi-beam micro-scanner systems;
  • 5 a plan view of a first embodiment of the projection unit from 4 , in which different colored MEMS projectors are provided for each microscanner system; and
  • 6 a plan view of a second embodiment of the projection unit from 4 , in which each microscanner system has only MEMS projectors of the same color.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche, ähnliche oder einander entsprechende Elemente. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich werden. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden.In the figures, like reference numerals designate like, similar, or corresponding elements. Elements shown in the figures are not necessarily drawn to scale. Rather, the various elements shown in the figures are depicted in such a way that their function and general purpose will be understood by those skilled in the art. Connections and couplings between functional units and elements shown in the figures may also be implemented as indirect connections or couplings, unless expressly stated otherwise.

Die 1A und 1B zeigen gemäß je einer beispielhaften Ausführungsform in ihrem unteren Teil ein - beispielhaft drei - einzelne MEMS-Projektoren aufweisendes Mikroscannersystem 100, sowie im oberen Teil der Figur einen einzelnen dieser MEMS-Projektoren 100a als Querschnittansicht gemäß einem Schnitt entlang einer Schnittlinie A-A durch einen dem MEMS-Projektor 100a zugeordneten Abschnitt einer in 2 dargestellten Schichtanordnung 200.The 1A and 1B show, according to an exemplary embodiment, in their lower part a microscanner system 100 having - for example three - individual MEMS projectors, and in the upper part of the figure a single one of these MEMS projectors 100a as a cross-sectional view according to a section along a section line AA through a section assigned to the MEMS projector 100a of a 2 shown layer arrangement 200.

Der MEMS-Projektor 100a weist (anteilig) einen Substratstapel aus einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung 101 aufeinander gestapelten Substratschichten 102 bis 118 auf, die jeweils eine zumindest näherungsweise bzw. abschnittsweise plattenförmige Gestalt aufweisen. Jeweils benachbarte Substratschichten sind miteinander mechanisch verbunden, was je nach Material der jeweils zu verbindenden Substratschichten insbesondere mittels eines bekannten Waferbondverfahrens, wie direktem Bonden, anodischem Bonden, eutektischem Bonden, Glas-Frit-Bonden oder adhäsivem Bonden, ausgeführt sein kann.The MEMS projector 100a (partially) comprises a substrate stack comprising a plurality of substrate layers 102 to 118 stacked one upon another along a stacking direction 101, each of which has an at least approximately or partially plate-like shape. Adjacent substrate layers are mechanically connected to one another, which, depending on the material of the respective substrate layers to be connected, can be achieved in particular by means of a known wafer bonding method, such as direct bonding, anodic bonding, eutectic bonding, chemical bonding, glass frit bonding or adhesive bonding.

Als Grundsubstrat des Substratstapels dient eine plattenförmige Halbleitersubstratschicht 102, insbesondere einen Halbleiterchip mit einer (insbesondere je MEMS-Projektor einer) darin integrierten Schaltung. Im vorliegenden Beispiel enthält die Halbleitersubstratschicht 102 einerseits eine erste Treiberschaltung 102a für eine Antriebsvorrichtung mit zumindest einem Aktuator (z. B. Piezoaktuator) zum Antrieb einer Oszillationsbewegung eines Ablenkelements 112a des MEMS-Projektors 100a, sowie eine zweite Treiberschaltung 102b, die als Treiberschaltung für eine als Strahlungsquelle dienende Laservorrichtung 120 des MEMS-Projektors 100a konfiguriert ist.The base substrate of the substrate stack is a plate-shaped semiconductor substrate layer 102, in particular a semiconductor chip with a circuit integrated therein (in particular one for each MEMS projector). In the present example, the semiconductor substrate layer 102 contains, on the one hand, a first driver circuit 102a for a drive device with at least one actuator (e.g., a piezo actuator) for driving an oscillatory movement of a deflection element 112a of the MEMS projector 100a, and a second driver circuit 102b, which is configured as a driver circuit for a laser device 120 of the MEMS projector 100a, serving as a radiation source.

Die Laservorrichtung 120 kann, einen Laser (1A) oder mehrere Laser (1B), insbesondere Laserdioden, als Strahlungsemitter 120a aufweisen. Im Falle mehrerer Strahlungsemitter können sich diese insbesondere bezüglich der Wellenlängen der von Ihnen emittierbaren Laserstrahlung 130 unterscheiden oder aber übereinstimmen. Beispielsweise können drei Laser vorgesehen sein, die die Grundfarben eines Farbmodells eines Farbraums, etwa die Grundfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) des RGB-Farbmodells, darstellen, sodass durch Überlagerung ihrer Laserstrahlung bereits durch die Laservorrichtung 120 selbst und somit einen einzigen MEMS-Projektor verschiedenste Farben aus dem Farbraum darstellbar sind. Die Laser können insbesondere in einem gemeinsamen Bauelement integriert sein, welches die Laservorrichtung 120 darstellt. Insbesondere kann eine solche Laservorrichtung 120 auch so ausgebildet sein, dass sie eine Strahlvereinigung (z. B. Überlagerung der R, G, B-Einzelstrahlen in einem Punkt) bewirkt. Hierzu kann die Laservorrichtung 120 insbesondere optische Leiter 120b aufweisen. Die Strahlungsemitter 120a und die optischen Leiter 120b (Wellenleiter, engl: Waveguides) können insbesondere auch gemeinsam (und ggf. mit zusätzlichen Komponenten wie Filtern, etwa abstimmbaren Filtern) in einem photonischen integrierten Schaltkreis (PIC) integriert sein. Als Strahlungsemitter kommen insbesondere folgende Arten infrage: kanten-emittierender Laser, oberflächenemittierender Laser, Superlumineszenzdiode, Mini-LED, Mikro-LED. Dabei können die Strahlungsemitter 120a der Laservorrichtung 120 bezüglich ihrer Art gleich oder aber unterschiedlich gewählt sein. Es ist zudem denkbar, dass die vorgenannte Strahlvereinigung nicht bereits in der Laservorrichtung 120, sondern erst in einem nachfolgenden Bereich der Strahlengänge der einzelnen Strahlen aus den verschiedenen Strahlungsquellen erfolgt. Der Substratstapel kann dementsprechend so ausgebildet sein, dass die Strahlengänge der verschiedenen Strahlungsquellen zunächst separat verlaufen, bevor sie im Bereich einer oder mehrerer Schichten, die der Laservorrichtung 120 nachfolgen vereinigt werden, wozu insbesondere eine entsprechend konfigurierte optisch wirksame Substratschicht vorgesehen sein kann.The laser device 120 may include a laser ( 1A) or multiple lasers ( 1B) , in particular laser diodes, as radiation emitters 120a. In the case of multiple radiation emitters, these can differ or match, in particular with regard to the wavelengths of the laser radiation 130 they can emit. For example, three lasers can be provided that represent the primary colors of a color model of a color space, such as the primary colors red (R), green (G), and blue (B) of the RGB color model, so that by superimposing their laser radiation, a wide variety of colors from the color space can be represented by the laser device 120 itself and thus by a single MEMS projector. The lasers can, in particular, be integrated into a common component that represents the laser device 120. In particular, such a laser device 120 can also be designed such that it effects beam combination (e.g., superimposition of the individual R, G, B beams at one point). For this purpose, the laser device 120 can, in particular, have optical conductors 120b. The radiation emitters 120a and the optical conductors 120b (waveguides) can, in particular, also be integrated together (and possibly with additional components such as filters, e.g., tunable filters) in a photonic integrated circuit (PIC). The following types of radiation emitters are particularly suitable: edge-emitting lasers, surface-emitting lasers, superluminescent diodes, mini-LEDs, and micro-LEDs. The radiation emitters 120a of the laser device 120 can be selected to be the same or different in terms of their type. It is also conceivable that the aforementioned beam combining does not already occur in the laser device 120, but only in a subsequent region of the beam paths of the individual beams from the various radiation sources. The substrate stack can accordingly be designed such that the beam paths of the various radiation sources initially run separately before they are combined in the region of one or more layers following the laser device 120, for which purpose, in particular, a correspondingly configured optically active substrate layer can be provided.

In dem Substratstapel folgt auf die Substratschicht 102 eine weitere Substratschicht 104, wobei sich zwischen den beiden Schichten eine Anschlussschicht mit elektrischen Kontakten 124a bis 124c zur elektrischen Verbindung von Anschlüssen der Treiberschaltungen 102a und 102b mit elektrischen Leitungen 126 bzw. 122 zur Verbindung mit der Antriebsvorrichtung für das Ablenkelement 112a bzw. mit der Laservorrichtung 120 befindet. Die Laservorrichtung 120 ist zumindest anteilig in einer Kavität 104a der Substratschicht 104 untergebracht. Die Substratschicht 104 entspricht hier somit der o.g. „ersten“ Substratschicht.In the substrate stack, substrate layer 102 is followed by another substrate layer 104, with a connection layer with electrical contacts 124a to 124c located between the two layers for electrically connecting terminals of driver circuits 102a and 102b to electrical lines 126 and 122, respectively, for connection to the drive device for deflection element 112a and to laser device 120, respectively. Laser device 120 is at least partially housed in a cavity 104a of substrate layer 104. Substrate layer 104 thus corresponds to the aforementioned "first" substrate layer.

Die Anschlussschicht kann durchgängig sein, etwa als durchgängige Verdrahtungsebene, oder stellenweise vorhanden sein, insbesondere in Form nur der elektrischen Kontakte 124a bis 124c, die insbesondere durch Lötverbindungen oder über eutektische Bondverbindungen gebildet sein können. Insbesondere können eine oder mehrere dieser Verbindungen speziell so ausgestaltet sein bzw. werden, dass sie sowohl als mechanische Verbindung (ggf. mit hermetischer Abdichtung) als auch als eine elektrische Verbindung wirken. Es kann auch zusätzlich zu den elektrischen Kontakten 124a bis 124c ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere eine Unterfüllung (sog. „Underfill“; nicht dargestellt), vorhanden sein, um die mechanische Verbindung zwischen den Substratschichten 102 und 104 zu festigen, beispielsweise im Rahmen einer stoffschlüssigen Verbindung (Klebeverbindung). Die Unterfüllung kann insbesondere auch dazu ausgelegt sein, Unterschiede in thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den beiden Substratschichten 102 und 104 zumindest teilweise zu kompensieren, um die Temperaturfestigkeit des Substratstapels und somit die Zuverlässigkeit des Mikroscannersystems 100 zu erhöhen.The connection layer can be continuous, for example as a continuous wiring layer, or present in places, in particular in the form of only the electrical contacts 124a to 124c, which can be formed in particular by soldered connections or via eutectic bond connections. In particular, one or more of these connections can be specifically designed to act both as a mechanical connection (possibly with hermetic sealing) and as an electrical connection. In addition to the electrical contacts 124a to 124c, an electrically insulating material, in particular an underfill (so-called "underfill"; not shown), can also be present in order to strengthen the mechanical connection between the substrate layers 102 and 104, for example within the framework of a material-to-material connection (adhesive connection). In particular, the underfilling can also be designed to at least partially compensate for differences in thermal expansion coefficients between the two substrate layers 102 and 104 in order to increase the temperature resistance of the substrate stack and thus the reliability of the microscanner system 100.

Zusätzlich können zur Kühlung in einer oder mehreren Substratschichten des Substratstapels, insbesondere in der Substratschicht 104, ein oder mehrere Kühlelemente 136 angeordnet sein. Sie können insbesondere als mit einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere einem Metall, gefüllte Kanäle, z. B. vom Typ TSV oder TGV, ausgebildet sein, sodass sie als Wärmesenke gegenüber ihrer Umgebung wirken können. Ihr Verlauf kann insbesondere parallel zur Stapelrichtung 101 ausgerichtet sein. Zusätzlich können sie an eine andere, stärkere Wärmesenke, wie einen Kühlkörper (nicht gezeichnet) wärmeleitend angeschlossen sein, um die von ihnen aufgenommene Wärme besser abführen zu können.In addition, one or more cooling elements 136 can be arranged for cooling in one or more substrate layers of the substrate stack, in particular in the substrate layer 104. They can in particular be designed as channels filled with a highly thermally conductive material, in particular a metal, e.g. of the TSV or TGV type, so that they can act as a heat sink with respect to their environment. Their course can in particular be aligned parallel to the stacking direction 101. In addition, they can be thermally connected to another, stronger heat sink, such as a heat sink (not shown), in order to to be able to better dissipate the heat they absorb.

Im weiteren Aufbau des Substratstapels folgt auf die Substratschicht 104 eine weitere Substratschicht 106, die aus einem im Wellenlängenbereich der Laserquelle 120, im Falle von mehreren Lasern in deren insgesamt genutzten Wellenlängenbereich) zumindest teiltransparenten Material gebildet ist, insbesondere aus Glas oder einem transparenten Kunststoff. Die Substratschicht 106 ist konfiguriert, von der Laserquelle 120 ausgesandte elektromagnetische Strahlung mittels einer Strahlformungsoptik zu kollimieren (z. B. mittels Fast-Axis-Kollimation, engl.: „fast axis collimation“, FAC) oder zu fokussieren, jeweils insbesondere in einer durch die Stapelrichtung und eine dazu orthogonal liegende Richtung aufgespannte Strahlungsebene, in der eine (erste) Schwingungsachse des Ablenkelements 112a verläuft. Bei einem zwei Schwingungsachsen für das Ablenkelement aufweisenden Mikroscannersystem kann die erste Schwingungsachse insbesondere so gewählt sein, dass ihre zugeordnete Eigen- und/oder Resonanzfrequenz größer ist als diejenige zur anderen Schwingungsachse. Die Substratschicht 106 kann insbesondere zugleich, so ausgebildet sein, dass sie die oben genannte optisch wirksame Substratschicht zur Strahlvereinigung bildet.In the further construction of the substrate stack, the substrate layer 104 is followed by a further substrate layer 106, which is formed from a material that is at least partially transparent in the wavelength range of the laser source 120 (in the case of multiple lasers, in their total used wavelength range), in particular from glass or a transparent plastic. The substrate layer 106 is configured to collimate electromagnetic radiation emitted by the laser source 120 by means of beam-shaping optics (e.g., by means of fast-axis collimation, FAC) or to focus it, in each case in particular in a radiation plane spanned by the stacking direction and a direction orthogonal thereto, in which a (first) oscillation axis of the deflection element 112a extends. In a microscanner system having two oscillation axes for the deflection element, the first oscillation axis can, in particular, be selected such that its associated natural and/or resonant frequency is greater than that of the other oscillation axis. The substrate layer 106 can, in particular, also be configured to form the above-mentioned optically effective substrate layer for beam combining.

Nach einer weiteren Substratschicht 108, die als Spacer dient und eine zentrale Öffnung aufweist, durch die hindurch der Strahlengang der von der Substratschicht 106 kollimierten Strahlung 130 verläuft, folgt im Stapelaufbau eine weitere Substratschicht 110. Sie ist, ähnlich der Substratschicht 106, aus einem im Wellenlängenbereich der Laserquelle 120 zumindest teiltransparenten Material gebildet, insbesondere aus Glas oder einem transparenten Kunststoff. Sie dient dazu, die Strahlung 130 mittels einer Strahlformungsoptik (weiter) zu kollimieren (z. B. mittels Slow-Axis-Kollimation, engl.: „slow axis collimation“, SAC) oder zu fokussieren, jeweils in einer durch die Stapelrichtung und eine dazu orthogonal liegende Richtung aufgespannten weiteren Strahlungsebene, in der eine zweite, zur ersten Schwingungsachse orthogonal verlaufende Schwingungsachse des Ablenkelements 112a verläuft. Durch die Kombination der beiden Substratschichten 106 und 110 kann somit die Strahlung in ihrem gesamten Querschnitt kollimiert werden, sodass sie nach dem Durchlaufen der Substratschicht 110 als ein paralleles Strahlenbündel beschrieben werden kann. Die Substratschichten 106 und 110 entsprechen hier somit jeweils einer o.g. „dritten“ Substratschicht. Optional ist jedoch auch ein Stapelaufbau möglich, bei dem die Substratschichten 108 und 110 entfallen.After a further substrate layer 108, which serves as a spacer and has a central opening through which the beam path of the radiation 130 collimated by the substrate layer 106 passes, a further substrate layer 110 follows in the stack structure. Similar to the substrate layer 106, it is formed from a material that is at least partially transparent in the wavelength range of the laser source 120, in particular from glass or a transparent plastic. It serves to (further) collimate the radiation 130 by means of beam-shaping optics (e.g., by means of slow-axis collimation, SAC) or to focus it, in each case in a further radiation plane spanned by the stack direction and a direction orthogonal thereto, in which a second oscillation axis of the deflection element 112a runs, which oscillation axis is orthogonal to the first oscillation axis. By combining the two substrate layers 106 and 110, the radiation can be collimated across its entire cross-section, so that after passing through the substrate layer 110, it can be described as a parallel beam. The substrate layers 106 and 110 thus each correspond to an aforementioned "third" substrate layer. Optionally, however, a stacked structure is also possible in which the substrate layers 108 and 110 are omitted.

Es folgt im Stapelaufbau eine weitere Substratschicht 112, in der zentral eine Kavität 112b ausgebildet ist, in der sich das Ablenkelement 112a befindet. Es ist jeweils in 1A und 1B zugleich in drei verschiedenen Stellungen dargestellt, wobei die mittlere, durch schwarze Balken dargestellte Stellung zugleich einer Ruhelage des Ablenkelements 112a entspricht. Das Ablenkelement 112a hat eine Ringform, insbesondere die eines Kreisrings, sodass es eine zentrale Öffnung 112d aufweist, durch die hindurch die von der Substratschicht 110 kommende Strahlung 130 gelangen kann, wie in 1A und 1B jeweils illustriert. Die Substratschicht 112 entspricht hier somit der o.g. „zweiten“ Substratschicht. Das Ablenkelement 112a kann insbesondere eine Rotationssymmetrie, etwa eine Kreissymmetrie oder eine n-zählige Rotationssymmetrie, bezüglich einer parallel zur Stapelrichtung 101 verlaufenden Symmetrieachse 112c aufweisen.This is followed in the stack structure by a further substrate layer 112, in which a cavity 112b is formed centrally, in which the deflection element 112a is located. 1A and 1B simultaneously shown in three different positions, with the middle position, represented by black bars, corresponding to a rest position of the deflection element 112a. The deflection element 112a has a ring shape, in particular that of a circular ring, so that it has a central opening 112d through which the radiation 130 coming from the substrate layer 110 can pass, as in 1A and 1B illustrated in each case. The substrate layer 112 thus corresponds to the aforementioned "second" substrate layer. The deflection element 112a can, in particular, have a rotational symmetry, such as a circular symmetry or an n-fold rotational symmetry, with respect to a symmetry axis 112c running parallel to the stacking direction 101.

Um eine, insbesondere mehrdimensionale, Projektion erzeugen zu können, ist das Ablenkelement 112a derart über eine Aufhängung mit einer oder mehreren Federn an einem es umgebenden rahmenförmigen Abschnitt der Substratschicht 112 befestigt, dass es simultan um jede der Schwingungsachsen eine rotatorische Oszillation ausführen kann. Die Aufhängung kann dabei insbesondere so konfiguriert sein, dass jede der rotatorischen Oszillationen in einem Winkelbereich bis zu einem maximalen Auslenkungswinkel, wenn sie als freie Schwingung verläuft, harmonisch ist, d. h., dass die rücktreibende Kraft der Federn bezüglich der jeweiligen Schwingungsachse also zumindest in guter Näherung dem Hook'schen Gesetz gehorchen. Es ist auch denkbar, dass die Aufhängung derart konfiguriert ist, dass das Ablenkelement 112a mit seiner Aufhängung einen Duffing-Oszillator bildet.In order to be able to generate a projection, in particular a multi-dimensional one, the deflection element 112a is attached to a frame-shaped section of the substrate layer 112 surrounding it via a suspension with one or more springs in such a way that it can simultaneously perform a rotational oscillation around each of the oscillation axes. The suspension can in particular be configured such that each of the rotational oscillations is harmonic in an angular range up to a maximum deflection angle when it occurs as a free oscillation, i.e., that the restoring force of the springs with respect to the respective oscillation axis obeys Hooke's law, at least to a good approximation. It is also conceivable that the suspension is configured such that the deflection element 112a and its suspension form a Duffing oscillator.

Zum Antrieb der Oszillationen ist am Ablenkelement 112a eine (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtung vorgesehen. Sie kann die insbesondere einen oder mehrere Piezoaktuatoren aufweisen, die beispielsweise auf einer oder mehreren der Federn angebracht sind, um diese bei entsprechender Ansteuerung durch die Treiberschaltung 102a mittels Krafteinwirkung verformen. Durch diese Verformung kann eine Auslenkung des Ablenkelements 112a aus seiner Ruhelage bewirkt werden, um eine ein- oder mehrdimensionale Oszillation des Ablenkelements 112a in Gang zu bringen und/oder kontinuierlich fortzuführen. Für den o. g. Fall, dass die Substratschichten 108 und 110 entfallen, kann die Substratschicht 112 im Stapelaufbau unmittelbar auf die Substratschicht 106 folgen. Die Substratschicht 112 bildet zusammen mit der Antriebsvorrichtung ein MEMS, welches wiederum einen Bestandteil des MEMS-Projektors insgesamt bildet.To drive the oscillations, a drive device (not shown) is provided on the deflection element 112a. It can, in particular, comprise one or more piezo actuators, which are mounted, for example, on one or more of the springs in order to deform them by applying force when appropriately controlled by the driver circuit 102a. This deformation can cause the deflection element 112a to deflect from its rest position in order to initiate and/or continuously continue a one- or multi-dimensional oscillation of the deflection element 112a. In the aforementioned case where the substrate layers 108 and 110 are omitted, the substrate layer 112 can directly follow the substrate layer 106 in the stack structure. The substrate layer 112, together with the drive device, forms a MEMS, which in turn forms a component of the MEMS projector as a whole.

Die Antriebsvorrichtung ist mit der Treiberschaltung 102a über durch den darunterliegenden Teil des Substratstapels geführte Anschlussleitungen, von denen in 1A und 1B jeweils beispielhaft nur eine Anschlussleitung 126 gezeigt ist, elektrisch verbunden. An den Grenzflächen zwischen benachbarten Substratschichten des Teils des Substratstapels, durch den die Anschlussleitungen verlaufen, sind jeweils elektrisch leitende, insbesondere metallische, Anschluss-Bondverbindungen 128 vorgesehen, um eine gute elektrische Leitfähigkeit entlang der bzw. jeder Leitung 126 insgesamt zu bewerkstelligen.The drive device is connected to the driver circuit 102a via connecting lines guided through the underlying part of the substrate stack. of which in 1A and 1B In each case, only one connecting line 126 is shown by way of example. Electrically conductive, in particular metallic, connecting bond connections 128 are provided at the interfaces between adjacent substrate layers of the part of the substrate stack through which the connecting lines extend in order to achieve good electrical conductivity along the or each line 126 as a whole.

Für die Anschluss-Bondverbindungen 128 kommen insbesondere metall-eutektische Verbindungen, wie Gold-Zinn-Verbindungen, oder Metalldirektbondverfahren, wie Gold-Gold-Verbindungen, infrage. Für die vertikalen elektrischen Leitungsabschnitte der Leitung(en) 126 im Substratstapel werden elektrisch leitende Durchkontakte in die jeweiligen Substratschichten eingebracht, zum Beispiel im Falle einer Glas-Substratschicht ein sog. Through-Glas-Via (TGV) oder im Falle einer Silizium-Substratschicht ein sog. Through-Silicon-Via (TSV). Neben der elektrischen Leitung können die elektrischen Leitungen 126 einschließlich der jeweils zugehörigen Anschluss-Bondverbindungen 128 auch zur thermischen Ableitung verwendet werden, was insbesondere für die Substratschicht 104 mit der typischerweise wärmeerzeugenden Laservorrichtung 120 von Bedeutung ist.For the connection bonds 128, metal-eutectic bonds, such as gold-tin bonds, or direct metal bonding processes, such as gold-gold bonds, are particularly suitable. For the vertical electrical line sections of the line(s) 126 in the substrate stack, electrically conductive vias are introduced into the respective substrate layers, for example, a so-called through-glass via (TGV) in the case of a glass substrate layer or a so-called through-silicon via (TSV) in the case of a silicon substrate layer. In addition to electrical conduction, the electrical lines 126, including the respective associated connection bonds 128, can also be used for thermal dissipation, which is particularly important for the substrate layer 104 with the typically heat-generating laser device 120.

Auf die Substratschicht 112 folgt eine weitere Substratschicht 114, die zusammen mit in Substratschichten 110 und 112 die Kavität 112b mit dem Ablenkelement 112a allseitig hermetisch abschließt. Dementsprechend kann die Kavität 112b evakuiert oder zumindest mit einem unter Unterdruck stehenden Gas gefüllt sein, sodass Gasreibungsverluste bei der Oszillation des Ablenkelements 112a (fast) vollständig vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden können. Auch eine oder mehrere, insbesondere sämtliche, weitere gegebenenfalls vorhandene Kavitäten im Substratstapel können hermetisch abgeschlossen und evakuiert sein oder unter Unterdruck stehen. Dies kann insbesondere für einen Hohlraum zwischen den beiden Kollimator-Substratschichten 106 und 110 und/oder für die Kavität 104a in der Substratschicht 104 gelten, in der sich die Laservorrichtung 120 befindet.The substrate layer 112 is followed by a further substrate layer 114, which, together with substrate layers 110 and 112, hermetically seals the cavity 112b with the deflection element 112a on all sides. Accordingly, the cavity 112b can be evacuated or at least filled with a gas under negative pressure, so that gas friction losses during the oscillation of the deflection element 112a can be (almost) completely avoided or at least significantly reduced. One or more, in particular all, further cavities that may be present in the substrate stack can also be hermetically sealed and evacuated or under negative pressure. This can apply in particular to a cavity between the two collimator substrate layers 106 and 110 and/or to the cavity 104a in the substrate layer 104 in which the laser device 120 is located.

Im Stapelaufbau folgt auf die Substratschicht 114 eine weitere strahlformende Substratschicht 116, in der ein transmittierendes Axicon 116a mit einer darauf aufgebrachten, als zusätzliches reflektierendes Axicon wirkenden zentralen Reflexionsfläche 116b ausgebildet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Substratschichten 114 und 116 zusammenfallen, d. h. eine einzige, zur Ausbildung des Axicons strukturierte Substratschicht bilden.In the stacked structure, the substrate layer 114 is followed by another beam-shaping substrate layer 116, in which a transmitting axicon 116a is formed with a central reflection surface 116b applied thereon, acting as an additional reflective axicon. However, it is also conceivable that the substrate layers 114 and 116 coincide, i.e., form a single substrate layer structured to form the axicon.

Darüber kann sich in beiden Fällen, wie in 1A und 1B jeweils dargestellt, eine noch weitere Substratschicht 118 befinden, die als Deckelschicht und zugleich als transmittierendes Axicon oder als Sammellinse wirkt. Das Axicon 116a mit der Reflexionsfläche 116b ist dabei so angeordnet, dass die beim Betrieb des Mikroscannersystems 100 aus der Schicht 114 kommende Strahlung 130 durch das Axicon 116a hindurch auf die Reflexionsfläche 116b trifft, um von dort auf die von der Laservorrichtung 120 abgewandte Seite des Ablenkelements 112a reflektiert zu werden, an der sich eine Spiegelfläche des Ablenkelements 112a befindet. An dieser Spiegelfläche des Ablenkelements 112a wird die Strahlung nochmals reflektiert, um durch die Substratschicht 114, das Axicon 116a, einen Hohlraum zwischen den Substratschichten 116 und 118 sowie schließlich durch die Substratschicht 118 hindurch als durch letztere gebündelter Strahl in das Beobachtungsfeld projiziert zu werden.In both cases, as in 1A and 1B shown in each case, there is a further substrate layer 118, which acts as a cover layer and simultaneously as a transmitting axicon or as a converging lens. The axicon 116a with the reflection surface 116b is arranged such that the radiation 130 coming from the layer 114 during operation of the microscanner system 100 passes through the axicon 116a onto the reflection surface 116b, from where it is reflected onto the side of the deflection element 112a facing away from the laser device 120, on which side a mirror surface of the deflection element 112a is located. The radiation is reflected again at this mirror surface of the deflection element 112a in order to be projected through the substrate layer 114, the axicon 116a, a cavity between the substrate layers 116 and 118, and finally through the substrate layer 118 as a beam bundled by the latter into the observation field.

Die Substratschichten 114, 116 und 118 sind folglich, zumindest im Bereich des Strahlengangs der Strahlung 130, jeweils aus einem im Wellenlängenbereich der Laserquelle 120 zumindest teiltransparenten Material gebildet (mit Ausnahme der Reflexionsflächen 116a und 116b). Das Material kann ein Glas oder ein transparenter Kunststoff sein und die Materialien der verschiedenen genannten Substratschichten 114 bis 118 können auch untereinander unterschiedlich sein. Die Substratschichten 116 und 118 entsprechen hier jeweils einer o.g. „vierten“ Substratschicht.The substrate layers 114, 116, and 118 are therefore each formed, at least in the region of the beam path of the radiation 130, from a material that is at least partially transparent in the wavelength range of the laser source 120 (with the exception of the reflection surfaces 116a and 116b). The material can be glass or a transparent plastic, and the materials of the various substrate layers 114 to 118 mentioned above can also be different from one another. The substrate layers 116 and 118 each correspond to an aforementioned "fourth" substrate layer.

Anstelle des Axicons sind auch andere Strahlformungsoptiken denkbar, wie ein Parabolspiegel oder ein planarer Umlenkspiegel.Instead of the axicon, other beam shaping optics are also conceivable, such as a parabolic mirror or a planar deflection mirror.

Die Substratschicht 114 kann zudem insbesondere als Mattscheibe oder Streuscheibe ausgebildet sein, sodass an ihr bei Bestrahlung mit den vom Ablenkelement abgelenkten Strahlen ein Zwischenbild entsteht, welches sodann durch die hierbei als Projektionsoptik fungierenden Substratschichten 116 und 118 in das Beobachtungsfeld projiziert wird.The substrate layer 114 can also be designed in particular as a ground glass or diffusing glass, so that when irradiated with the rays deflected by the deflection element, an intermediate image is formed thereon, which is then projected into the observation field by the substrate layers 116 and 118, which act as projection optics.

Der Stapelaufbau des MEMS-Projektors 100a kann des Weiteren Umverdrahtungen (nicht dargestellt) für elektrische Verbindungen aufweisen, wobei die Umverdrahtungen insbesondere als Umverdrahtungsebenen an oder nahe den Grenzflächen zwischen benachbarten Substratschichten ausgebildet sein können, insbesondere in oder an den Substratschichten 102, 104 und/oder 112.The stack structure of the MEMS projector 100a may further comprise rewirings (not shown) for electrical connections, wherein the rewirings may be formed in particular as rewiring levels at or near the interfaces between adjacent substrate layers, in particular in or on the substrate layers 102, 104 and/or 112.

Insbesondere können mehrere, insbesondere sogar sämtliche, Substratschichten des MEMS-Projektors 100a bezüglich der Symmetrieachse 112c eine Rotationssymmetrie aufweisen, etwa eine Kreissymmetrie oder bei quadratischem Grundriss eine vierzählige Rotationssymmetrie.In particular, several, in particular even all, substrate layers of the MEMS projector 100a can have a rotational symmetry with respect to the symmetry axis 112c, for example, circular symmetry or, in the case of a square floor plan, fourfold rotational symmetry.

Auf die weiteren Bezugszeichen 201 bis 203 und 200 wird erst im Weiteren unter Bezugnahme auf die 2 und 3 eingegangen werden.The further reference numerals 201 to 203 and 200 will only be referred to below with reference to the 2 and 3 be addressed.

2 illustriert schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Schichtanordnung 200, insbesondere eines Waferstacks, mit einer Mehrzahl von jeweils mehrstrahligen Mikroscannersystemen, z. B. von Mikroscannersystemen 100 nach 1A oder 1B. Die Mikroscannersysteme sind lateral nebeneinander, ähnlich Halbleiterchips auf einem Halbleiterwafer, ausgebildet. Die aufeinander gestapelten Substrate der Schichtanordnung 200 bilden, jeweils anteilig, die Substratschichten jedes der in der Schichtanordnung ausgebildeten Mikroscannersysteme 100 uns somit auch von deren MEMS-Projektoren 100a. Die in 1A und 1b jeweils anteilig für nur einen MEMS-Projektor dargestellten Querschnitte des jeweiligen Mikroscannersystems 100 können beispielsweise an der gestrichelt eingezeichneten Linie A-A gewonnen werden. 2 schematically illustrates an exemplary embodiment of a layer arrangement 200, in particular a wafer stack, with a plurality of multi-beam microscanner systems, e.g., microscanner systems 100 according to 1A or 1B The microscanner systems are arranged laterally next to one another, similar to semiconductor chips on a semiconductor wafer. The stacked substrates of the layer arrangement 200 form, in each case proportionally, the substrate layers of each of the microscanner systems 100 formed in the layer arrangement and thus also of their MEMS projectors 100a. 1A and 1b Cross sections of the respective microscanner system 100, each shown proportionally for only one MEMS projector, can be obtained, for example, from the dashed line AA.

3 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer beispielhaften Ausführungsform 300 eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Mikroscannersystemen, z. B. von Mikroscannersystemen 100 nach 1A oder 1B. 3 shows a flowchart illustrating an exemplary embodiment 300 of a method for manufacturing a plurality of microscanner systems, e.g., microscanner systems 100 according to 1A or 1B .

Bei dem Verfahren 300 wird zunächst in Prozessen 305 bis 320 eine Schichtanordnung 200 gemäß 2 erzeugt. Dabei wird in jedem der Prozesse 305 bis 315 nur ein Teil der Schichtanordnung 200 als eine jeweilige Teil-Schichtanordnung 201, 202 bzw. 203 davon als Vorprodukt erzeugt. Diese Teil-Schichtanordnungen 201, 202 bzw. 203 sind, wie auch die Schichtanordnung 200, jeweils anteilig für einen einzigen MEMS-Projektor 100a in 1A bzw. 1B illustriert. Jeder der Prozesse 305 bis 320 kann beispielsweise in einer eigens dazu vorgesehenen Fertigungsstation oder Fertigungslinie ausgeführt werden. So lassen sich insbesondere die Prozesse 315 und einer oder beide der Prozesse 305 und 310 zeitlich überlappend, d. h. zumindest teilweise simultan, ausführen. Es ist jedoch auch denkbar, die Prozesse sequenziell, insbesondere mittels einer einzigen Fertigungslinie, auszuführen. Dabei ist die Reihenfolge der Prozesse 310 und 315 frei wählbar.In the method 300, a layer arrangement 200 is first produced in processes 305 to 320 according to 2 In each of the processes 305 to 315, only a part of the layer arrangement 200 is produced as a respective partial layer arrangement 201, 202 or 203 thereof as a precursor. These partial layer arrangements 201, 202 or 203, like the layer arrangement 200, are each produced proportionally for a single MEMS projector 100a in 1A or 1B illustrated. Each of the processes 305 to 320 can, for example, be carried out in a dedicated production station or production line. In particular, the processes 315 and one or both of the processes 305 and 310 can be carried out in a temporally overlapping manner, i.e., at least partially simultaneously. However, it is also conceivable to carry out the processes sequentially, in particular by means of a single production line. The order of the processes 310 and 315 can be freely selected.

Konkret wird im Prozess 305 die Teil-Schichtanordnung 201 erzeugt, indem zu den Substratschichten 106 bis 110 korrespondierende Substrate miteinander verbunden werden. Dies kann insbesondere in einer evakuierten oder unter Unterdruck stehenden Kammer erfolgen, sodass später in jedem der entstehenden Mikroscannersysteme 100 je MEMS-Projektor 100a eine jeweilige durch Substratschichten 106 bis 110 hermetisch eingeschlossene Kavität evakuiert ist oder unter Unterdruck steht. Soweit die Substrate nicht bereits fertig zugeliefert werden, kann der Prozess 305 auch die Herstellung dieser Substrate umfassen. die Teil-Schichtanordnung 201 bildet für jeden in der Schichtanordnung 200 auszubildenden MEMS-Projektor 100a jeweils einen Kollimator oder eine Fokussieroptik für die Strahlung 130, wie vorausgehend unter Bezugnahme auf 1A und 1B im Einzelnen erläutert wurde.Specifically, in process 305, the partial layer arrangement 201 is created by connecting substrates corresponding to the substrate layers 106 to 110. This can be done, in particular, in an evacuated or negatively pressurized chamber, so that later, in each of the resulting microscanner systems 100, a respective cavity hermetically enclosed by substrate layers 106 to 110 for each MEMS projector 100a is evacuated or under negative pressure. If the substrates are not already supplied ready-made, the process 305 can also include the production of these substrates. The partial layer arrangement 201 forms a collimator or focusing optics for the radiation 130 for each MEMS projector 100a to be formed in the layer arrangement 200, as previously described with reference to 1A and 1B was explained in detail.

Im Prozess 310 wird die Teil-Schichtanordnung 201 um die zu den Substratschichten 112 mit dem Ablenkelement 112a und der Substratschicht 114 korrespondierenden Substrate zur Teil-Schichtanordnung 202 ergänzt. Falls oder soweit diese Substrate nicht bereits fertig zugeliefert werden, kann der Prozess 310 auch die Herstellung dieser Substrate umfassen.In process 310, the partial layer arrangement 201 is supplemented with the substrates corresponding to the substrate layers 112 with the deflection element 112a and the substrate layer 114 to form the partial layer arrangement 202. If or to the extent that these substrates are not already supplied ready-made, the process 310 may also include the production of these substrates.

Im Prozess 315 wird die Teil-Schichtanordnung 203 erzeugt, wobei insbesondere die bereits als Vorprodukt strukturierte Schicht 104 mit der Strahlungsquelle 120 bestückt wird. Zudem werden zu den Substratschichten 102 und 104 korrespondierende Substrate einschließlich der Anschlussschicht 124 miteinander verbunden. Falls oder soweit diese Substrate nicht bereits als Vorprodukte fertig zugeliefert werden, kann der Prozess 315 auch die Herstellung dieser Substrate (als Vorprodukte) umfassen. Die Strahlungsquelle wird mittels der Anschlussschicht 124 kontaktiert.In process 315, the partial layer arrangement 203 is produced, wherein, in particular, the layer 104, which has already been structured as a precursor, is populated with the radiation source 120. In addition, substrates corresponding to the substrate layers 102 and 104, including the connection layer 124, are connected to one another. If or to the extent that these substrates are not already supplied as precursors, the process 315 can also include the production of these substrates (as precursors). The radiation source is contacted via the connection layer 124.

Im Prozess 320 werden zur Ausbildung der gesamten Schichtanordnung 200 die zuvor hergestellten Teilstapel 202 und 203 zusammengesetzt und durch zu den Substratschichten 116 und 118 korrespondierende Substrate ergänzt. Zum Verbinden der jeweils benachbarten Substrate und darauffolgend auch der Teil-Schichtanordnungen 201, 202 bzw. 203 sowie der Schichtanordnung 200 insgesamt können insbesondere die bereits oben angesprochenen verschiedenen Waferbonding-Verfahren, je nach Art der zu verbindenden Substrate, genutzt werden. Zur vor oder während dem jeweiligen Verbinden erfolgenden relativen Ausrichtung der zu verbindenden Substratschichten der jeweiligen Teilstapel 201 bis 203 untereinander sowie nachfolgend der Teil-Schichtanordnungen 202 und 203 untereinander können Justagemarkierungen 132 auf einer oder mehrerer der Substrate vorgesehen werden. Zusätzlich könne zur Erhöhung der Genauigkeit der Justage und/oder zur späteren Bewertung der erzeugten Schichtanordnung oder der daraus vereinzelten Mikroscannersysteme 100 ein oder mehrere Justagegenauigkeitsmerkmale 134, etwa in Skalenform, auf relevanten Substraten bzw. Substratschichten, z. B. wie illustriert auf Substratschicht 104, ausgebildet werden oder zuvor ausgebildet worden sein.In process 320, to form the entire layer arrangement 200, the previously produced partial stacks 202 and 203 are assembled and supplemented by substrates corresponding to the substrate layers 116 and 118. Depending on the type of substrates to be connected, the various wafer bonding methods already discussed above can be used to connect the adjacent substrates and subsequently also the partial layer arrangements 201, 202, and 203, as well as the layer arrangement 200 as a whole. Alignment markings 132 can be provided on one or more of the substrates for the relative alignment of the substrate layers to be connected of the respective partial stacks 201 to 203 to one another, and subsequently of the partial layer arrangements 202 and 203 to one another, before or during the respective connection. In addition, to increase the accuracy of the alignment and/or for later evaluation of the layer arrangement produced or the microscanner systems 100 separated therefrom, one or more alignment accuracy features 134, for example in scale form, can be provided on relevant substrates or substrate layers, e.g. as illustrated on Sub strat layer 104, are formed or have been formed previously.

Die Justage kann stattdessen oder zusätzlich ein Aktivieren von zumindest zwei in der Schichtanordnung nicht unmittelbar benachbarten Mikroscannersystemen umfassen, wobei das zur ersten Substratschicht korrespondierende („erste“) Substrat und somit die Strahlungsquellen 120 gegenüber zumindest einem, insbesondere sämtlichen, weiteren der Substrate anhand eines durch die aktivierten Strahlungsquellen insgesamt erzeugten Strahlungsmusters ausgerichtet werden. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit der gegenseitigen Ausrichtung von Teilstapeln 201 bis 203 eine vorteilhafte Methode, um eine besonders hohe Präzision der Justage zu erreichen.Instead or additionally, the alignment may comprise activating at least two microscanner systems that are not directly adjacent in the layer arrangement, wherein the substrate corresponding to the first substrate layer ("first") and thus the radiation sources 120 are aligned with respect to at least one, in particular all, of the other substrates based on a radiation pattern generated overall by the activated radiation sources. This is an advantageous method for achieving particularly high alignment precision, particularly in connection with the mutual alignment of partial stacks 201 to 203.

Wenn die Schichtanordnung fertiggestellt ist, kann er in einem Prüfprozess 325 als Ganzes getestet werden. Hierzu wird seine Dicke, insbesondere seine maximale Dicke, gemessen und mit einem zuvor festgelegten Toleranzkriterium, etwa einem erlaubten Toleranzbereich für die Dicke, verglichen. Ist das Toleranzkriterium nicht erfüllt (330 - nein) so wird die Schichtanordnung als Ganzes als defekt ausselektiert (350).Once the layer arrangement is complete, it can be tested as a whole in a test process 325. For this purpose, its thickness, particularly its maximum thickness, is measured and compared with a previously defined tolerance criterion, such as a permissible tolerance range for the thickness. If the tolerance criterion is not met (330 - no), the layer arrangement as a whole is rejected as defective (350).

Andernfalls (330 - ja) wird das Verfahren mit einem Testprozess 335 fortgeführt, bei dem die in der Schichtanordnung ausgebildeten Mikroscannersysteme 100 noch auf Ebene der Schichtanordnung (also im Falle von Wafern auf Wafer-Ebene, engl.: „wafer-level“) individuell, vorzugsweise aber gleichzeitig, getestet werden. Soweit dabei Defekte an bestimmten Mikroscannersystemen 100 festgestellt werden, können diese insbesondere als fehlerhaft markiert und/oder in zugeordneten Datenstrukturen als defekt klassifiziert werden.Otherwise (330 - yes), the method continues with a test process 335, in which the microscanner systems 100 formed in the layer arrangement are individually, but preferably simultaneously, tested at the layer arrangement level (i.e., in the case of wafers, at the wafer level). If defects are detected in certain microscanner systems 100, these can be marked as faulty and/or classified as defective in associated data structures.

Sodann wird in einem Vereinzelungsprozess 340 die fertiggestellte Schichtanordnung 200 in die einzelnen darin enthaltenen und bereits getesteten Mikroscannersysteme 100 vereinzelt. Dies kann insbesondere anhand eines Sägeprozesses erfolgen. Solche Sägeprozesse, z. B. unter Nutzung von diamantbeschichteten Sägen, können insbesondere solchen entsprechen, wie sie aus der Halbleitertechnik zum Vereinzeln von Halbleiterwafern in einzelne Chips bekannt sind.Then, in a singulation process 340, the completed layer arrangement 200 is singulated into the individual, already tested, microscanner systems 100 contained therein. This can be done, in particular, using a sawing process. Such sawing processes, e.g., using diamond-coated saws, can in particular correspond to those known from semiconductor technology for singulating semiconductor wafers into individual chips.

Zuvor als defekt markierte bzw. klassifizierte Mikroscannersystem könne sodann in einem nachfolgenden Selektionsprozess 345 individuell ausselektiert, insbesondere ausgeschleust, werden.Microscanner systems previously marked or classified as defective can then be individually selected, in particular rejected, in a subsequent selection process 345.

In 4 ist schematisch gemäß verschiedener Ausführungsformen (vgl. 5 und 6) eine Bildprojektionsvorrichtung 400 mit einer Projektionseinheit 405 auf Basis einer Mehrzahl mehrstrahliger Mikroscannersysteme 100 illustriert. Neben der Projektionseinheit 405 weist die Bildprojektionsvorrichtung 400 in einem gemeinsamen Gehäuse 410 zusätzlich eine Signalverarbeitungseinheit 415 auf, in der durch die Projektionseinheit in ein Projektionsfeld 420 zu projizierende Bilder, z. B. Standbilder oder bewegte Bilder (z. B. Videos oder Animationen), anhand ihrer zugeordneten Bilddaten verarbeitet werden können, etwa zum Rendern oder noch weiteren Bildverarbeitungsprozessen, wie Filtern, Farbanpassungen, Auflösungsanpassungen usw. Daneben kann die Bildprojektionsvorrichtung 400 noch weitere (in 4 nicht dargestellte) Bestandteile aufweisen, etwa eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfang von die zu projizierenden Bilder repräsentierenden Bilddaten oder eine Energieversorgungseinheit, etwa eine Batterie, zur Versorgung der Bildprojektionsvorrichtung 400 mit Energie.In 4 is schematically shown according to various embodiments (cf. 5 and 6 ) illustrates an image projection device 400 with a projection unit 405 based on a plurality of multi-beam microscanner systems 100. In addition to the projection unit 405, the image projection device 400 additionally has a signal processing unit 415 in a common housing 410, in which images to be projected by the projection unit into a projection field 420, e.g., still images or moving images (e.g., videos or animations), can be processed based on their associated image data, for example for rendering or further image processing processes, such as filtering, color adjustments, resolution adjustments, etc. In addition, the image projection device 400 can also have further (in 4 not shown) components, such as a communication interface for receiving image data representing the images to be projected or a power supply unit, such as a battery, for supplying the image projection device 400 with power.

5 illustriert eine erste Ausführungsform 500 der Projektionseinheit 405 aus 4, bei der je Mikroscannersystem 100 verschiedenfarbige MEMS-Projektoren vorgesehen sind. In der Projektionseinheit 405 sind hierbei mehrere jeweils mehrstrahlige Mikroscannersysteme 100, z. B. gemäß 1A, rasterförmig angeordnet. Jedes der Mikroscannersysteme 100 weist in diesem Beispiel drei verschiedene MEMS-Projektoren 100a auf. Insbesondere können sie so ausgewählt sein, dass sie zusammen einen RGB-Farbraum aufspannen, sodass jedes Mikroscannersystem 100 einen MEMS-Projektor 100a-R für „rote“ Farbe, einen MEMS-Projektor 100a-G für „gelbe“ Farbe sowie einen MEMS-Projektor 100a-B für „blaue“ Farbe aufweist, die zusammen ein farbvariables Pixel (Bildpunkt) projizieren können, dessen Farbe je nach Ansteuerung der einzelnen MEMS-Projektoren variabel durch Überlagerung von deren jeweiligen emittierten Strahlen, insbesondere auch zeitabhängig, bestimmt werden kann. Mittels der Ansteuerung kann hierbei die jeweilige Intensität der von den MEMS-Projektoren emittierten Strahlung eingestellt werden. Die Mikroscannersysteme 100 bilden aufgrund ihrer monolithischen Bauweise jeweils eine „Kachel“, aus denen insgesamt die rasterförmige Anordnung als „Kachelung“ zusammengesetzt ist. Jede Kachel kann somit als Quelle eines farbvariablen „Pixels“ verstanden werden und jeder MEMS-Projektor 100a darin als Quelle eines Subpixels einer der Emissionsfarbe des MEMS-Projektor 100a entsprechenden Subpixelfarbe. Anstelle der in den 5 gezeigten 3 × 3 Kachelung, können auch andere Kachelungen verwendet werden, sodass hier insbesondere matrixförmige n × m Kachelungen mit n, m ∈ ℕ möglich sind. Außerdem sind auch nicht matrixförmige Anordnungen denkbar. Jeder MEMS-Projektor 100a kann eingerichtet sein, nur monochrome Strahlung zu emittieren. Stattdessen ist es auch möglich, dass er Strahlung zumindest überwiegend aus einem auf eine Farbe (z. B. vorliegend Rot, Gelb, oder Blau) begrenzten Wellenlängenbereich emittiert. 5 illustrates a first embodiment 500 of the projection unit 405 from 4 , in which 100 different colored MEMS projectors are provided per microscanner system. In the projection unit 405, several multi-beam microscanner systems 100 are provided, e.g. according to 1A , arranged in a grid pattern. In this example, each of the microscanner systems 100 has three different MEMS projectors 100a. In particular, they can be selected such that together they span an RGB color space, so that each microscanner system 100 has a MEMS projector 100a-R for "red" color, a MEMS projector 100a-G for "yellow" color, and a MEMS projector 100a-B for "blue" color, which together can project a color-variable pixel (image point), the color of which can be variably determined depending on the control of the individual MEMS projectors by superimposing their respective emitted beams, in particular also time-dependently. By means of the control, the respective intensity of the radiation emitted by the MEMS projectors can be adjusted. Due to their monolithic construction, the microscanner systems 100 each form a "tile," from which the grid-like arrangement is composed as a "tiling." Each tile can thus be understood as the source of a color-variable "pixel," and each MEMS projector 100a therein as the source of a subpixel of a subpixel color corresponding to the emission color of the MEMS projector 100a. Instead of the 5 In addition to the 3 × 3 tiling shown, other tilings can also be used, so that matrix-shaped n × m tilings with n, m ∈ ℕ are possible here. Furthermore, non-matrix-shaped arrangements are also conceivable. Each MEMS projector 100a can be configured to emit only monochrome radiation. Instead, it is also possible for it to emit radiation at least predominantly from a single color (e.g., in this case, red, Yellow, or blue) limited wavelength range.

6 illustriert eine zweite Ausführungsform 600 der Projektionseinheit aus 4, bei der jedes Mikroscannersystem 100 für sich nur gleichfarbige MEMS-Projektoren 100a aufweist, welches ansonsten aber der ersten Ausführungsform 500 aus 5 entsprechen kann. Jede Kachel liefert hier somit nur eine „Farbe“. 6 illustrates a second embodiment 600 of the projection unit from 4 , in which each microscanner system 100 has only MEMS projectors 100a of the same color, but which otherwise corresponds to the first embodiment 500 of 5 Each tile therefore only provides one “color”.

In beiden Ausführungsformen 500 und 600 können die einzelnen Mikroscannersysteme 100 als separate Komponenten vorliegen, die zu der Anordnung im Sinne einer Baugruppe kombiniert wurden. Es ist jedoch auch möglich, dass sämtliche oder zumindest eine Untermenge aus zwei oder mehr der Mikroscannersysteme 100 noch monolithisch integriert innerhalb einer Schichtanordnung 200 vorliegen, sie also nicht daraus vereinzelt wurden.In both embodiments 500 and 600, the individual microscanner systems 100 can be present as separate components that have been combined to form the arrangement in the sense of an assembly. However, it is also possible for all or at least a subset of two or more of the microscanner systems 100 to still be monolithically integrated within a layer arrangement 200, i.e., they have not been separated from it.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

100100
MikroscannersystemMicro scanner system
100a100a
MEMS-ProjektorMEMS projector
100a-R100a-R
MEMS-Projektor zur Emission roter StrahlungMEMS projector for emitting red radiation
100a-G100a-G
MEMS-Projektor zur Emission gelber StrahlungMEMS projector for emitting yellow radiation
100a-B100a-B
MEMS-Projektor zur Emission blauer StrahlungMEMS projector for emitting blue radiation
101101
StapelrichtungStacking direction
102102
Substratschicht mit TreiberschaltungenSubstrate layer with driver circuits
102a102a
Treiberschaltung für Antrieb des AblenkelementsDriver circuit for driving the deflection element
102b102b
Treiberschaltung für LaservorrichtungDriver circuit for laser device
104104
„erste“ Substratschicht mit Laservorrichtung“first” substrate layer with laser device
104a104a
Kavität zur Aufnahme der LaservorrichtungCavity for holding the laser device
106106
Substratschicht mit Kollimator für erste SchwingungsachseSubstrate layer with collimator for first oscillation axis
108108
Substratschicht als SpacerschichtSubstrate layer as spacer layer
110110
Substratschicht mit Kollimator für eine zweite SchwingungsachseSubstrate layer with collimator for a second oscillation axis
112112
„zweite“ Substratschicht mit Ablenkelement“second” substrate layer with deflection element
112a112a
Ablenkelementdeflection element
112b112b
Kavität zur Aufnahme des AblenkelementsCavity for accommodating the deflection element
112c112c
Symmetrieachseaxis of symmetry
112d112d
Öffnung im AblenkelementOpening in the deflection element
114114
Substratschicht als Deckel für die Kavität mit AblenkelementSubstrate layer as a lid for the cavity with deflection element
116116
Substratschicht mit erstem und zweiten AxiconSubstrate layer with first and second axicon
118118
Substratschicht mit drittem Axicon oder SammellinseSubstrate layer with third axicon or convex lens
120120
Strahlungsquelle, insbesondere LaservorrichtungRadiation source, in particular laser device
120a120a
Strahlungsemitter, insbesondere LaserdiodenRadiation emitters, especially laser diodes
120b120b
optische Leiteroptical conductors
122122
elektrische Leitung zum Anschluss der Laservorrichtungelectrical cable for connecting the laser device
124a-c124a-c
elektrische Kontakteelectrical contacts
126126
elektrische Leitung zum Anschluss einer Antriebsvorrichtung für das Ablenkelementelectrical cable for connecting a drive device for the deflection element
128128
elektrisch leitende Anschluss-Bondverbindungenelectrically conductive connection bonds
130130
elektromagnetische Strahlung, insbesondere (Laser-)strahlungelectromagnetic radiation, especially (laser) radiation
130-i130-i
elektromagnetischer Strahl der i-ten Strahlungsquelleelectromagnetic beam of the i-th radiation source
132132
JustagemarkierungenAdjustment markings
134134
JustagegenauigkeitsmerkmalAdjustment accuracy feature
136136
KühlelementCooling element
200200
Schichtanordnung, insbesondere Waferstapel (Waferstack)Layer arrangement, in particular wafer stacks
201-203201-203
Teil-SchichtanordnungenPartial layer arrangements
300300
Herstellungsverfahren für Mikroscannersysteme mit einer Schichtanordnung als ZwischenproduktManufacturing process for microscanner systems with a layer arrangement as an intermediate product
305-350305-350
Prozesse im Rahmen des Verfahrens 300Processes under Procedure 300
400400
BildprojektionsvorrichtungImage projection device
405405
ProjektionseinheitProjection unit
405a, b405a, b
verschiedene Ausführungsformen der Projektionseinheit 405various embodiments of the projection unit 405
410410
GehäuseHousing
415415
SignalverarbeitungseinheitSignal processing unit
420420
Projektionsfeld, Überlagerung der Beobachtungsfelder der einzelnen Mikroscannersysteme der BildprojektionsvorrichtungProjection field, superposition of the observation fields of the individual microscanner systems of the image projection device
500500
erste Ausführungsform der Projektionseinheit 405first embodiment of the projection unit 405
600600
zweite Ausführungsform der Projektionseinheit 405second embodiment of the projection unit 405

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN EN ISO 4287:2010 [0016]DIN EN ISO 4287:2010 [0016]

Claims (33)

Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung (130) in ein Beobachtungsfeld, wobei: das Mikroscannersystem (100) einen monolithischen Substratstapel mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung (101) aufeinandergestapelten Substratschichten (102,... ,118) aufweist; in oder an einer ersten Substratschicht (104) des Substratstapels eine Anzahl N von Strahlungsquellen (120) zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung (130) angeordnet ist, wobei N > 1 gilt und die N Strahlungsquellen jeweils eingerichtet sind, einen jeweiligen elektromagnetischen Strahl (130-i) als Strahlungskomponente der elektromagnetischen Strahlung (130) zu emittieren; eine zweite Substratschicht (112) des Substratstapels je Strahlungsquelle (120) ein zugeordnetes MEMS mit zumindest einem im Strahlengang des elektromagnetischen Strahls (130-i) der jeweiligen Strahlungsquelle angeordneten und um zumindest eine Schwingungsachse rotatorisch schwingungsfähig aufgehängten Ablenkelement (112a) zum richtungsvariablen Ablenken eines durch die jeweilige Strahlungsquelle (120) emittierbaren elektromagnetischen Strahls aufweist.A multi-beam microscanner system (100) for projecting electromagnetic radiation (130) into an observation field, wherein: the microscanner system (100) comprises a monolithic substrate stack with a plurality of substrate layers (102,..., 118) stacked one on top of the other along a stacking direction (101); a number N of radiation sources (120) for generating the electromagnetic radiation (130) is arranged in or on a first substrate layer (104) of the substrate stack, where N > 1 and the N radiation sources are each configured to emit a respective electromagnetic beam (130-i) as a radiation component of the electromagnetic radiation (130); a second substrate layer (112) of the substrate stack has, for each radiation source (120), an associated MEMS with at least one deflection element (112a) arranged in the beam path of the electromagnetic beam (130-i) of the respective radiation source and suspended so as to be capable of rotational vibration about at least one vibration axis, for deflecting an electromagnetic beam emitted by the respective radiation source (120) in a directionally variable manner. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach Anspruch 1, wobei zumindest eine der Strahlungsquellen (120) oder das mehrstrahlige Mikroscannersystem (100) insgesamt konfiguriert ist, die von ihr bzw. ihm erzeugte, elektromagnetische Strahlung zumindest überwiegend als gebündelten Strahl mit einer in einem Winkel von maximal 10° von der Stapelrichtung (101) des Substratstapels abweichenden Strahlrichtung auszustrahlen.Multi-beam microscanner system (100) according to Claim 1 , wherein at least one of the radiation sources (120) or the multi-beam microscanner system (100) as a whole is configured to emit the electromagnetic radiation generated by it at least predominantly as a bundled beam with a beam direction deviating by an angle of maximum 10° from the stacking direction (101) of the substrate stack. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine der Strahlungsquellen (120) konfiguriert ist, ihren jeweiligen elektromagnetischen Strahl (130-i) in einem Wellenlängenbereich zu emittieren, der sich von einem Wellenlängenbereich des Strahls (130-i) zumindest einer Strahlungsquelle (120) jedenfalls anteilig unterscheidet.Multi-beam microscanner system (100) according to Claim 1 or 2 , wherein at least one of the radiation sources (120) is configured to emit its respective electromagnetic beam (130-i) in a wavelength range which differs at least proportionally from a wavelength range of the beam (130-i) of at least one radiation source (120). Mehrstrahliges Mikroscannersystem nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei die Strahlungsquellen (120) derart ausgebildet sind, dass die Strahlrichtungen ihrer jeweiligen gebündelten Strahlen parallel und derart benachbart zueinander verlaufen, dass die gebündelten Strahlen der Strahlungsquellen (120) im Beobachtungsfeld als zueinander benachbarte, farbverschiedene Subpixel eines durch die Subpixel insgesamt gebildeten Pixels wahrnehmbar sind.Multi-beam microscanner system according to Claims 2 and 3 , wherein the radiation sources (120) are designed such that the beam directions of their respective bundled beams run parallel and adjacent to one another such that the bundled beams of the radiation sources (120) are perceptible in the observation field as mutually adjacent, differently colored subpixels of a pixel formed by the subpixels as a whole. Mehrstrahliges Mikroscannersystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Mikroscannersystem zumindest zwei monochromatische Strahlungsquellen (120) aufweist, deren Emissionswellenlängen verschieden gewählt sind, sodass sie zusammen einen zumindest zweidimensionalen Farbraum aufspannen.Multi-beam microscanner system according to Claim 3 or 4 , wherein the microscanner system has at least two monochromatic radiation sources (120) whose emission wavelengths are selected differently so that together they span an at least two-dimensional color space. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei alle Strahlungsquellen (120) konfiguriert sind, ihren elektromagnetischen Strahl (130-i) in einem für alle Strahlungsquellen gleichen Wellenlängenbereich einer Breite von maximal 100 nm, insbesondere von maximal 50 nm, oder monochrom bei einer für alle Strahlungsquellen (120) gleichen Wellenlänge zu emittieren.Multi-beam microscanner system (100) according to Claim 1 or 2 , wherein all radiation sources (120) are configured to emit their electromagnetic beam (130-i) in a wavelength range that is the same for all radiation sources and has a width of a maximum of 100 nm, in particular a maximum of 50 nm, or monochromely at a wavelength that is the same for all radiation sources (120). Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Substratstapel zumindest eine weitere Substratschicht (106; 110; 116; 118) aufweist, in oder an welcher je Strahlungsquelle eine ihr zugeordnete Strahlformungsoptik zur Strahlformung ausgebildet ist, die konfiguriert ist, den elektromagnetischen Strahl (130-i) der jeweiligen Strahlungsquelle (120) vor und/oder nach dessen Ablenkung durch das der jeweiligen Strahlungsquelle zugeordnete Ablenkelement (112a) zu formen.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the preceding claims, wherein the substrate stack has at least one further substrate layer (106; 110; 116; 118), in or on which, for each radiation source, an associated beam-shaping optic is formed for beam shaping, which is configured to shape the electromagnetic beam (130-i) of the respective radiation source (120) before and/or after its deflection by the deflection element (112a) associated with the respective radiation source. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach Anspruch 7, wobei der Substratstapel als je eine solche weitere Substratschicht zumindest eine dritte Substratschicht (106; 110) mit je Strahlungsquelle (120) einer darin ausgebildeten ersten Strahlformungsoptik zur Strahlformung aufweist, wobei die ersten Strahlformungsoptiken jeweils konfiguriert sind, den elektromagnetischen Strahl (130-i) der jeweiligen zugeordneten Strahlungsquelle (120) vor dessen Ablenkung durch das der jeweiligen Strahlungsquelle (120) zugeordnete Ablenkelement (112a) zu formen.Multi-beam microscanner system (100) according to Claim 7 , wherein the substrate stack has, as each such further substrate layer, at least one third substrate layer (106; 110), each with a radiation source (120) formed therein and a first beam-shaping optical unit for beam shaping, wherein the first beam-shaping optical units are each configured to shape the electromagnetic beam (130-i) of the respective associated radiation source (120) before it is deflected by the deflection element (112a) associated with the respective radiation source (120). Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Substratstapel als je eine solche weitere Substratschicht zumindest eine vierte Substratschicht (116; 118) mit je Strahlungsquelle (120) einer darin ausgebildeten zweiten Strahlformungsoptik (116a, 118) zur Strahlformung aufweist, wobei die zweiten Strahlformungsoptiken (116a, 118) jeweils konfiguriert sind, den zumindest einen elektromagnetischen Strahl (130) der jeweiligen zugeordneten Strahlungsquelle nach dessen Ablenkung durch das der jeweiligen Strahlungsquelle (120) zugeordnete Ablenkelement (112a) zu formen.Multi-beam microscanner system (100) according to Claim 7 or 8 , wherein the substrate stack has, as each such further substrate layer, at least one fourth substrate layer (116; 118), each with a radiation source (120) and a second beam-shaping optic (116a, 118) formed therein for beam shaping, wherein the second beam-shaping optics (116a, 118) are each configured to shape the at least one electromagnetic beam (130) of the respective associated radiation source after its deflection by the deflection element (112a) associated with the respective radiation source (120). Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei zumindest eine der einer jeweiligen Strahlungsquelle (120) zugeordneten Strahlformungsoptiken jeweils ein Axicon, einen Parabolspiegel, und/oder einen planaren Umlenkspiegel zur zumindest anteiligen Strahlformung des von der zugeordneten Strahlungsquelle (120) emittierten elektromagnetischen Strahls aufweist.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the Claims 7 until 9 , wherein at least one of the beam-forming optics assigned to a respective radiation source (120) comprises an axicon, a parabolic mirror, and/or a planar a deflecting mirror for at least partially shaping the electromagnetic beam emitted by the associated radiation source (120). Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Substratstapel zumindest eine fünfte Substratschicht (102) aufweist, in oder an welcher zumindest eine Treiberschaltung (102b) zur elektrischen Ansteuerung einer oder mehrerer der Strahlungsquellen (120) und/oder zumindest eine Treiberschaltung (102a) zur Ansteuerung einer oder mehrerer Antriebe der rotatorischen Schwingungsbewegungen eines oder mehrerer der Ablenkelemente (112a) um deren jeweilige zumindest eine Schwingungsachse ausgebildet ist.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the preceding claims, wherein the substrate stack has at least one fifth substrate layer (102), in or on which at least one driver circuit (102b) for electrically controlling one or more of the radiation sources (120) and/or at least one driver circuit (102a) for controlling one or more drives of the rotary oscillatory movements of one or more of the deflection elements (112a) about their respective at least one oscillation axis is formed. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach Anspruch 11, wobei entlang der Stapelrichtung (101) betrachtet die erste Substratschicht (104) zwischen der fünften Substratschicht (102) und der zweiten Substratschicht (112) liegend angeordnet ist.Multi-beam microscanner system (100) according to Claim 11 , wherein, viewed along the stacking direction (101), the first substrate layer (104) is arranged lying between the fifth substrate layer (102) and the second substrate layer (112). Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach Anspruch 12, wobei: die fünfte Substratschicht (102) je Ablenkelement die zugeordnete Treiberschaltung (102a) zur Ansteuerung eines Antriebs der Schwingungsbewegung des jeweiligen Ablenkelements (112a) aufweist; die zweite Substratschicht (112) je Ablenkelement zumindest einen Aktuator für den Antrieb der Schwingungsbewegung des jeweiligen Ablenkelements (112a) aufweist; und die erste Substratschicht (104) je Aktuator eine durch sie verlaufende elektrische Leitung zum unmittelbaren oder mittelbaren elektrischen Anschluss des Aktuators an die Treiberschaltung (102a) zur Ansteuerung des Antriebs aufweist.Multi-beam microscanner system (100) according to Claim 12 , wherein: the fifth substrate layer (102) for each deflection element has the associated driver circuit (102a) for controlling a drive of the oscillating movement of the respective deflection element (112a); the second substrate layer (112) for each deflection element has at least one actuator for driving the oscillating movement of the respective deflection element (112a); and the first substrate layer (104) for each actuator has an electrical line running through it for the direct or indirect electrical connection of the actuator to the driver circuit (102a) for controlling the drive. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Substratstapel zumindest eine sechste Substratschicht (114) aufweist, mittels der in dem Substratstapel je Ablenkelement eine ihm zugeordnete erste Kavität (112b) ausgebildet und hermetisch verschlossen ist.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the preceding claims, wherein the substrate stack has at least one sixth substrate layer (114), by means of which a first cavity (112b) associated with each deflection element is formed and hermetically sealed in the substrate stack. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach Anspruch 14, wobei jedes dieser Ablenkelemente in der jeweiligen ihm zugeordneten ersten Kavität (112b) angeordnet und dabei um die zumindest eine Schwingungsachse rotatorisch schwingungsfähig aufgehängt ist.Multi-beam microscanner system (100) according to Claim 14 wherein each of these deflection elements is arranged in the respective first cavity (112b) assigned to it and is suspended so as to be capable of rotational vibration about the at least one vibration axis. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Strahlungsquellen (120) zumindest anteilig innerhalb einer in der ersten Substratschicht (104) je Strahlungsquelle einzeln oder für mehrere der Strahlungsquellen gemeinsam ausgebildeten zweiten Kavität (104a) angeordnet ist.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the radiation sources (120) is arranged at least partially within a second cavity (104a) formed in the first substrate layer (104) individually for each radiation source or jointly for a plurality of the radiation sources. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach Anspruch 16, wobei ein Oberflächenabschnitt einer Seitenwand zumindest einer zweiten Kavität (104a) zumindest eine elektrisch leitfähige Schicht zur Herstellung eines jeweiligen elektrischen Anschlusses zumindest einer in dieser jeweiligen zweiten Kavität zumindest anteilig angeordneten Strahlungsquelle (120) aufweist.Multi-beam microscanner system (100) according to Claim 16 , wherein a surface section of a side wall of at least one second cavity (104a) has at least one electrically conductive layer for producing a respective electrical connection of at least one radiation source (120) arranged at least partially in this respective second cavity. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei zumindest eine erste Kavität (112b) oder zweite Kavität (104a) evakuiert ist oder ein unter einem Gasdruck unterhalb des Normaldrucks stehendes Gas enthält, das zumindest überwiegend aus einem Schutzgas besteht.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the Claims 14 until 17 , wherein at least one first cavity (112b) or second cavity (104a) is evacuated or contains a gas at a gas pressure below normal pressure, which gas consists at least predominantly of a protective gas. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, des Weiteren aufweisend: eine siebte Schicht, die in den jeweiligen Strahlengängen von zumindest zwei der Strahlungsquellen angeordnet und als Streuscheibe oder Mattscheibe derart ausgebildet ist, dass bei ihrer Bestrahlung mit den Strahlen dieser zumindest zwei Strahlungsquellen an der siebten Schicht ein Zwischenbild entsteht; und eine Projektionsoptik zum Abbilden des Zwischenbilds in das Beobachtungsfeld.A multi-beam microscanner system (100) according to any one of the preceding claims, further comprising: a seventh layer arranged in the respective beam paths of at least two of the radiation sources and configured as a diffusing screen or a ground glass such that, upon irradiation with the beams of these at least two radiation sources, an intermediate image is formed on the seventh layer; and projection optics for projecting the intermediate image into the observation field. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Strahlungsquellen (120) zur zumindest anteiligen Erzeugung ihres jeweiligen elektromagnetischen Strahls (130-i) einen oder mehrere der folgenden Strahlungsemitter (120a) aufweist: kanten-emittierender Laser, oberflächenemittierender Laser, Superlumineszenzdiode, Mini-LED, Mikro-LED.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the radiation sources (120) has one or more of the following radiation emitters (120a) for at least partially generating its respective electromagnetic beam (130-i): edge-emitting laser, surface-emitting laser, superluminescent diode, mini-LED, micro-LED. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Ablenkelement (112a) eine Rotationssymmetrie bezüglich einer parallel zur Stapelrichtung (101) verlaufenden Symmetrieachse (112c) aufweist und die dem jeweiligen Ablenkelement zugeordnete Strahlungsquelle (120) derart ausgestaltet ist, dass der bei ihrem Betrieb von ihr erzeugte elektromagnetische Strahl (130) entlang der Symmetrieachse (112c) des zugeordneten Ablenkelements (112a) und durch eine Öffnung (112d) darin verläuft.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the preceding claims, wherein at least one deflection element (112a) has a rotational symmetry with respect to an axis of symmetry (112c) running parallel to the stacking direction (101), and the radiation source (120) associated with the respective deflection element is designed such that the electromagnetic beam (130) generated by it during operation runs along the axis of symmetry (112c) of the associated deflection element (112a) and through an opening (112d) therein. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Substratschichten jeweils zumindest eine Justagemarkierung (132) aufweisen, anhand der zumindest zwei der Substratschichten des Mikroscannersystems (100) in einer quer zu Stapelrichtung (101) verlaufenden Dimension aneinander ausgerichtet sind.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the preceding claims, wherein one or more of the substrate layers each have at least one alignment mark (132) by means of which at least two of the substrate layers of the microscanner system (100) are aligned with one another in a dimension running transversely to the stacking direction (101). Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Substratschichten (102,... ,118) jeweils zumindest ein Justagegenauigkeitsmerkmal (134) aufweisen, anhand dessen die Genauigkeit der relativen Ausrichtung von zumindest zwei der Substratschichten (102,...,118) des Mikroscannersystems (100) bezüglich zumindest einer räumlichen Dimension bestimmbar ist.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the preceding claims, wherein one or more of the substrate layers (102,...,118) each have at least one alignment accuracy feature (134) by means of which the accuracy of the relative alignment of at least two of the substrate layers (102,...,118) of the microscanner system (100) with respect to at least one spatial dimension can be determined. Mehrstrahliges Mikroscannersystem (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, des Weiteren aufweisend ein oder mehrere Kühlelemente (136), die sich jeweils in zumindest zwei der Substratschichten hinein oder durch diese hindurch erstrecken und aus einem Material ausgebildet sind, welches gegenüber seiner jeweiligen unmittelbaren Umgebung im Substratstapel eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweist.Multi-beam microscanner system (100) according to one of the preceding claims, further comprising one or more cooling elements (136) which each extend into or through at least two of the substrate layers and are formed from a material which has an increased thermal conductivity compared to its respective immediate surroundings in the substrate stack. Schichtanordnung (200) mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung (101) aufeinander gestapelten Substraten, die an den jeweiligen Grenzflächen jeweils zueinander benachbarter Substrate mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung aneinander befestigt sind; wobei in der Schichtanordnung (200) mehrere jeweils mehrstrahlige Mikroscannersysteme (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche derart zueinander benachbart ausgebildet sind, dass die mehrstrahligen Mikroscannersysteme jeweils durch Vereinzelung aus der Schichtanordnung (200) gewinnbar sind; und wobei jedes der mehrstrahligen Mikroscannersysteme (100) einen jeweiligen Abschnitt der Schichtanordnung (200) enthält, sodass die in dem jeweiligen Abschnitt enthaltenen, übereinander gestapelten Bereiche der Substrate der Schichtanordnung (200) jeweils eine der Substratschichten des in dem jeweiligen Abschnitt ausgebildeten Mikroscannersystems (100) bilden.A layer arrangement (200) comprising a plurality of substrates stacked one upon another along a stacking direction (101), which are secured to one another at the respective interfaces of adjacent substrates by means of a respective bond connection; wherein, in the layer arrangement (200), a plurality of multi-beam microscanner systems (100) according to one of the preceding claims are formed adjacent to one another in such a way that the multi-beam microscanner systems can each be obtained from the layer arrangement (200) by separation; and wherein each of the multi-beam microscanner systems (100) contains a respective section of the layer arrangement (200), such that the stacked regions of the substrates of the layer arrangement (200) contained in the respective section each form one of the substrate layers of the microscanner system (100) formed in the respective section. Bildprojektionsvorrichtung (400) zur Projektion eines Bildes in ein Projektionsfeld (420), wobei die Bildprojektionsvorrichtung (400) eine Mehrzahl von zur Darstellung jeweils eines Bildpunkts des zu projizierenden Bildes konfigurierten mehrstrahligen Mikroscannersystemen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 24 aufweist.Image projection device (400) for projecting an image into a projection field (420), wherein the image projection device (400) comprises a plurality of multi-beam microscanner systems (100) configured to display one pixel of the image to be projected, according to one of the Claims 1 until 24 has. Bildprojektionsvorrichtung (400) nach Anspruch 26, aufweisend eine oder mehrere Schichtanordnungen (200) nach Anspruch 25, wobei in jeder der Schichtanordnungen (200) eine jeweilige Anzahl von zumindest zwei der Mikroscannersysteme (100) der Bildprojektionsvorrichtung (400) enthalten ist.Image projection device (400) according to Claim 26 , comprising one or more layer arrangements (200) according to Claim 25 wherein each of the layer arrangements (200) contains a respective number of at least two of the microscanner systems (100) of the image projection device (400). Verfahren (300) zum Herstellen einer Mehrzahl von mehrstrahligen Mikroscannersystemen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das Verfahren (300) aufweist: Aufeinanderstapeln (305, ...,320) einer Mehrzahl von Substraten entlang einer Stapelrichtung (101), um eine Schichtanordnung (200) nach Anspruch 25 zu erzeugen, wobei jeweils zueinander benachbarte Substrate in der Schichtanordnung (200) an ihrer dazwischenliegenden Grenzfläche aneinander befestigt werden; und Vereinzeln (330) des Substratstapel zur Gewinnung von zumindest zwei vereinzelten mehrstrahligen Mikroscannersysteme aus der Schichtanordnung.Method (300) for producing a plurality of multi-beam microscanner systems (100) according to one of the Claims 1 until 24 , wherein the method (300) comprises: stacking (305, ...,320) a plurality of substrates along a stacking direction (101) to form a layer arrangement (200) according to Claim 25 to produce, wherein adjacent substrates in the layer arrangement (200) are fastened to one another at their intermediate interface; and singulating (330) the substrate stack to obtain at least two singulated multi-beam microscanner systems from the layer arrangement. Verfahren (300) nach Anspruch 28, wobei das Aufeinanderstapeln (305, ...,320) aufweist: Ausbilden von zumindest zwei Teil-Schichtanordnungen (201, ...,203) durch jeweiliges Aufeinanderstapeln von jeweils zwei oder mehr der Substrate je Teil-Schichtanordnungen (201, ...,203), wobei jeweils zueinander benachbarte Substrate in jeder Teil-Schichtanordnung (200) an ihrer dazwischenliegenden Grenzfläche mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung aneinander befestigt werden; und Aufeinanderstapeln und aneinander Befestigen der Teil-Schichtanordnungen (201, ...,203) und gegebenenfalls weiterer Substrate, um die Schichtanordnung (200) insgesamt auszubilden.Procedure (300) according to Claim 28 , wherein the stacking (305, ..., 320) comprises: forming at least two partial layer arrangements (201, ..., 203) by stacking two or more of the substrates per partial layer arrangement (201, ..., 203) on top of each other, wherein adjacent substrates in each partial layer arrangement (200) are fastened to one another at their interface therebetween by means of a respective bond connection; and stacking and fastening the partial layer arrangements (201, ..., 203) and optionally further substrates to one another in order to form the layer arrangement (200) as a whole. Verfahren (300) nach Anspruch 28 oder 29, wobei in oder auf zumindest einem ausgewählten Substrat jeweils eine Justagemarkierung (132) erzeugt und zumindest ein anderes Substrat beim Ausbilden der Schichtanordnung bezüglich seiner relativen Lage zu dem oder den ausgewählten Substraten mittels der jeweiligen Justagemarkierung (132) justiert wird.Procedure (300) according to Claim 28 or 29 , wherein an alignment mark (132) is produced in or on at least one selected substrate and at least one other substrate is adjusted with respect to its relative position to the selected substrate(s) by means of the respective alignment mark (132) during formation of the layer arrangement. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei vor dem Vereinzeln (340): in oder an einem ersten Substrat der Schichtanordnung (200) jeweils für jedes der in der Schichtanordnung (200) ausgebildeten mehrstrahligen Mikroscannersysteme (100) die ihm jeweils zugeordneten Strahlungsquellen (120), welche jeweils einen oder mehrere Strahlungsemitter (120a) aufweisen, in situ ausgebildet oder individuell oder zusammengefasst als vorgefertigtes Bauteil montiert wird; und im Rahmen der Herstellung des Substratstapels das derart mit den Strahlungsquellen (120) der mehrstrahligen Mikroscannersysteme (100) ausgestattete erste Substrat als Ganzes relativ zu einem zweiten Substrat justiert wird.Method (300) according to one of the Claims 28 until 30 , wherein before the singulation (340): in or on a first substrate of the layer arrangement (200), for each of the multi-beam micro-scanner systems (100) formed in the layer arrangement (200), the radiation sources (120) respectively assigned to it, which each have one or more radiation emitters (120a), are formed in situ or mounted individually or combined as a prefabricated component; and during the production of the substrate stack, the first substrate thus equipped with the radiation sources (120) of the multi-beam micro-scanner systems (100) is adjusted as a whole relative to a second substrate. Verfahren (300) nach Anspruch 31, wobei das Justieren umfasst: Aktivieren der jeweiligen Strahlungsquellen (120) von zumindest zwei in der Schichtanordnung (200) nicht unmittelbar benachbarten mehrstrahligen Mikroscannersystemen; und Ausrichten des ersten Substrats an zumindest einem weiteren der Substrate anhand eines durch die aktivierten Strahlungsquellen (120) insgesamt erzeugten Strahlungsmusters.Procedure (300) according to Claim 31 , wherein the adjustment comprises: activating the respective radiation sources (120) of at least two multi-beam microscanner systems that are not immediately adjacent in the layer arrangement (200); and aligning the first substrate with at least one other of the substrates based on a radiation pattern generated overall by the activated radiation sources (120). Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 28 bis 32, des Weiteren aufweisend: Messen (325) einer Dicke der erzeugten Schichtanordnung (200) vor dem Vereinzeln; Abgleichen (330) der gemessenen Dicke mit einem diesbezüglich definierten Toleranzkriterium; wenn die gemessene Dicke einen jenseits einer durch das Toleranzkriterium als tolerabel eingestuften Wert aufweist, Ausselektieren (350) der Schichtanordnung (200) unter Wegfall des Vereinzelns (340); und andernfalls Ausführen des Vereinzelns (340).Method (300) according to one of the Claims 28 until 32 , further comprising: measuring (325) a thickness of the produced layer arrangement (200) before singulation; comparing (330) the measured thickness with a tolerance criterion defined in this regard; if the measured thickness has a value beyond a value classified as tolerable by the tolerance criterion, selecting (350) the layer arrangement (200) and omitting singulation (340); and otherwise carrying out singulation (340).
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