DE102015222305A1

DE102015222305A1 - Mikromechanisches Bauteil und Verfahren zum Verstellen eines verstellbaren Elements

Info

Publication number: DE102015222305A1
Application number: DE102015222305.1A
Authority: DE
Inventors: Joerg Muchow; Frank Schatz; Stefan Pinter; Thorsten BALSLINK; Mirko Hattass
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2017-05-18
Also published as: CN108351509A; US10627617B2; US20180314056A1; WO2017080762A1; JP2019500638A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil mit einer Aktoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein verstellbares Element (10) in eine erste Verstellbewegung (20a) um eine erste Rotationsachse (20) und in eine zweite Verstellbewegung (28a) um eine geneigt zu der ersten Rotationsachse (20) ausgerichtete zweite Rotationsachse (28) zu versetzen; wobei die Aktoreinrichtung mindestens einen an einem ersten Federelement (12a) angeordneten ersten Permanentmagneten (16a) und mindestens einen an einem zweiten Federelement (12b) angeordneten zweiten Permanentmagneten (16b) umfasst, wobei der mindestens eine erste Permanentmagnet (16a) zu einer ersten Translationsbewegung geneigt zu der ersten Rotationsachse (20) und geneigt zu der zweiten Rotationsachse (28) und der mindestens eine zweite Permanentmagnet (16b) zu einer der ersten Translationsbewegung entgegen gerichteten zweiten Translationsbewegung anregbar sind, wodurch die zweite Verstellbewegung (28a) des verstellbaren Elements (20) um die zweite Rotationsachse (28) bewirkbar ist. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verstellen eines verstellbaren Elements.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verstellen eines verstellbaren Elements.
Stand der Technik
In der US 8,508,098 B2 ist eine Mikrospiegelvorrichtung beschrieben, deren Spiegelelement in Bezug zu einer Halterung quasi-statisch um eine erste Rotationsachse und resonant um eine zweite Rotationsachse verstellbar sein soll. Zum Verstellen des Spiegelelements um die erste Rotationsachse durch Torsion von zwei sich entlang der ersten Rotationsachse erstreckenden äußeren Torsionsfedern umfasst die Mikrospiegelvorrichtung einen elektromagnetischen Aktor mit ortsfesten Elektromagneten und an den beiden äußeren Torsionsfedern angebrachten weiteren Magneten. Zum Bewirken des resonanten Verstellens des Spiegelelements um die zweite Rotationsachse durch Torsion von zwei sich entlang der zweiten Rotationsachse erstreckenden inneren Torsionsfedern umfasst die Mikrospiegelvorrichtung auch einen elektrostatischen Aktor mit mehreren Elektrodenkämmen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Verstellen eines verstellbaren Elements mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft Möglichkeiten zum Verstellen eines verstellbaren Elements, wie beispielsweise eines Mikrospiegels, um zwei zueinander geneigte Rotationsachsen, wobei zum Bewirken beider Verstellbewegungen um die Rotationsachsen keine elektrostatische Aktoreinrichtung benötigt wird. Stattdessen können die Verstellbewegungen um beide Rotationsachsen (lediglich) mittels magnetischer Wechselwirkungen bewirkt werden. Antriebskämme, welche häufig für einen elektrostatischen Aktor einer herkömmlichen Mikrospiegelvorrichtung benötigt werden, werden somit überflüssig.
Zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann deshalb ein verstellbares Element ohne Antriebskämme verwendet werden, so dass zum Verstellen des verstellbaren Elements weder eine unerwünschte Dämpfung durch Antriebskämme noch ein aufgrund der Antriebskämme gesteigertes Trägheitsmoment zu überwinden sind. Die vorliegende Erfindung schafft deshalb Möglichkeiten zum Verstellen des verstellbaren Elements um vergleichsweise große Auslenkungen und mit einer guten Effektivität. Außerdem entfällt bei der vorliegenden Erfindung die Notwendigkeit einer Ausbildung von einer Verdrahtung zur elektrischen Kontaktierung von Antriebskämmen. Damit kann auch eine Anzahl der bei einer Herstellung des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils eingesetzten Maskenebenen deutlich reduziert werden.
Die mittels der vorliegenden Erfindung geschaffenen Möglichkeiten zum Verzicht auf eine elektrostatische Anregung vermeiden Überschläge, die während eines Betriebs einer elektrostatischen Aktoreinrichtung durch Anlegen von Spannungen (von ca. 150 Volt) auftreten können. Solche Überschläge treten herkömmlicher Weise nicht nur aufgrund von Staubkörnern oder Feuchtigkeit auf, sondern können auch bereits durch Ionisierung der Luft hervorgerufen werden. Außerdem kann während eines Betriebs einer elektrostatischen Aktoreinrichtung bei harten Signalpulsen ein Materialabtrag erfolgen. Die hier beschriebenen Nachteile werden jedoch durch die vorliegende Erfindung umgangen.
Bevorzugterweise ist die zweite Verstellbewegung des verstellbaren Elements eine harmonische Schwingung des verstellbaren Elements um die zweite Rotationsachse mit einer Resonanzfrequenz, wobei aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der mindestens eine erste Permanentmagnet zu der ersten Translationsbewegung mit der Resonanzfrequenz und der mindestens eine zweite Permanentmagnet zu der zweiten Translationsbewegung mit der Resonanzfrequenz anregbar sind. Das Anregen der Translationsbewegungen der Permanentmagneten löst damit eine resonante Anregung des verstellbaren Elements in seine harmonische Schwingung unter völligem Verzicht auf eine Nutzung eines elektrostatischen Aktors aus. Während herkömmlicherweise zum elektrostatischen Bewirken einer resonanten Anregung relativ hohe Spannungen, wie z.B. Spannungen von mindestens 150 Volt, an das mikromechanische Bauteil angelegt und beherrscht werden müssen, ist die hier beschriebene Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ohne einen derartigen hohen Aufwand eines Regelsystems betreibbar.
Vorzugsweise ist die erste Drehbewegung des mindestens einen ersten Permanentmagneten um die erste Rotationsachse gleichphasig zu der zweiten Drehbewegung des mindestens einen zweiten Permanentmagneten um die erste Rotationsachse. Somit kann die gewünschte erste Verstellbewegung des verstellbaren Elements um die erste Rotationsachse verlässlich mittels der gleichphasigen Drehbewegungen der Permanentmagneten bewirkt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils weist das mittels der magnetischen Einrichtung bewirkbare Magnetfeld an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten eine senkrecht zu der ersten Rotationsachse ausgerichtete Magnetfeldkomponente und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten die senkrecht zu der ersten Rotationsachse ausgerichtete Magnetfeldkomponente auf. Ein derartiges Magnetfeld eignet sich vorteilhaft zum Bewirken der gleichphasigen Drehbewegungen der Permanentmagneten.
Außerdem kann das mittels der magnetischen Einrichtung bewirkbare Magnetfeld an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten radiale Magnetfeldkomponenten und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten ebenfalls radiale Magnetfeldkomponenten aufweisen. Die radialen Magnetfeldkomponenten eignen sich vorteilhaft zum Bewirken der entgegen gerichteten Translationsbewegungen der Permanentmagneten. Insbesondere kann die magnetische Einrichtung dazu ausgelegt sein, die senkrecht zu der ersten Rotationsachse ausgerichteten Magnetfeldkomponenten mit zumindest einer ersten Frequenz und die radiale Magnetfeldkomponenten mit mindestens einer zweiten Frequenz ungleich der ersten Frequenz zu modulieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen der mindestens eine erste Permanentmagnet eine senkrecht zu der ersten Rotationsachse ausgerichtete erste Polarität und der mindestens eine zweite Permanentmagnet eine zu der ersten Polarität entgegen gerichtete zweite Polarität auf. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das mittels der magnetischen Einrichtung bewirkbare Magnetfeld sowohl an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten als auch an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten einen senkrecht zu der ersten Rotationsachse ausgerichteten Feldstärkegradienten aufweist. Auch auf diese Weise lassen sich die gewünschten entgegen gerichteten Translationsbewegungen der Permanentmagneten zum Auslösen der zweiten Verstellbewegung des verstellbaren Elements um die zweite Rotationsachse bewirken.
Das mikromechanische Bauteil kann eine Zwischenrahmenkomponente umfassen, welche über das sich entlang der ersten Rotationsachse erstreckende erste Federelement und über das sich entlang der ersten Rotationsachse erstreckende zweite Federelement mit der Halterung verbunden ist. Vorzugsweise ist die Zwischenrahmenkomponente zwischen dem ersten Federelement und dem zweiten Federelement an der Halterung aufgehängt. In diesem Fall ist die Zwischenrahmenkomponente zusammen mit dem verstellbaren Element in Bezug zu der Halterung in die erste Verstellbewegung um die erste Rotationsachse versetzbar. Ergänzend kann das mikromechanische Bauteil auch mindestens ein drittes Federelement umfassen, über welches das verstellbare Element mit der Zwischenrahmenkomponente so verbunden ist, dass das verstellbare Element in Bezug zu der Zwischenrahmenkomponente und der Halterung in die zweite Verstellbewegung um die zweite Rotationsachse versetzbar ist. Das Ausbilden des mikromechanischen Bauteils mit der Zwischenrahmenkomponente beeinträchtigt somit nicht/kaum die Resonanzfrequenz des verstellbaren Elements um die zweite Rotationsachse. Außerdem kann die Resonanzfrequenz des verstellbaren Elements um die zweite Rotationsachse mittels einer entsprechenden Ausbildung des mindestens einen dritten Federelements unabhängig von den Federcharakteristiken des ersten Federelements und des zweiten Federelements eingestellt werden.
In einer möglichen Ausbildungsform ist das mikromechanische Bauteil eine Mikrospiegelvorrichtung mit dem einen Mikrospiegel umfassenden verstellbaren Element. Ein derartiges mikromechanisches Bauteil ist vielseitig, z.B. in einem Projektor (Laserprojektor) und in einem (adaptiven) Scheinwerfer (Laserscheinwerfer) für ein Fahrzeug/Kraftfahrzeug einsetzbar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit des mikromechanischen Bauteils nicht auf eine Mikrospiegelvorrichtung oder auf deren Ausstattung mit einem Mikrospiegel limitiert ist.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einem Ausführen des korrespondierenden Verfahren zum Verstellen eines verstellbaren Elements geschaffen. Das Verfahren ist gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils weiterbildbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
1a bis 1e schematische Darstellungen zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils und dessen Funktionsweise;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils; und
4 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Verstellen eines verstellbaren Elements.
Ausführungsformen der Erfindung
1a bis 1e zeigen schematische Darstellungen zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils und dessen Funktionsweise.
Das in 1a und 1c schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil ist lediglich beispielhaft als Mikrospiegelvorrichtung mit einem Mikrospiegel 10 als zumindest Teil seines verstellbaren Elements 10 ausgebildet. Eine Ausbildbarkeit des mikromechanischen Bauteils ist jedoch nicht auf ein derartiges verstellbares Element 10 limitiert.
Das verstellbare Element/der Mikrospiegel 10 ist zumindest mittels eines ersten Federelements 12a und eines zweiten Federelements 12b an einer Halterung 14 des mikromechanischen Bauteils aufgehängt. Außerdem weist das mikromechanische Bauteil mindestens einen an dem ersten Federelement 12a angeordneten/befestigten ersten Permanentmagneten 16a und mindestens einen an dem zweiten Federelement 12b angeordneten/befestigten zweiten Permanentmagneten 16b auf. Des Weiteren hat das mikromechanische Bauteil eine magnetische Einrichtung, welche dazu ausgelegt ist, jeweils an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b ein Magnetfeld 18 zu bewirken. In 1a und 1c ist der besseren Übersichtlichkeit wegen auf eine bildliche Darstellung der magnetischen Einrichtung verzichtet. Mögliche Beispiele für die verwendbare magnetische Einrichtung sind jedoch unten noch beschrieben.
An dem mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b ist mindestens eine Magnetfeldkomponente Bs des Magnetfelds 18 derart bewirkbar, dass der mindestens eine erste Permanentmagnet 16a (aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld 18) in eine erste Drehbewegung um eine erste Rotationsachse 20 des verstellbaren Elements 10 und der mindestens eine zweite Permanentmagnet 16b (aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld 18) in eine zweite Drehbewegung um die erste Rotationsachse 20 versetzbar sind/versetzt werden. Die erste Drehbewegung des mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a und die zweite Drehbewegung des mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b sind in 1a bildlich wiedergegeben.
In 1b ist das Bewirken der Drehbewegungen der Permanentmagneten 16a und 16b bildhaft erläutert. Der mindestens eine erste/zweite Permanentmagnet 16a oder 16b ist in 1b als ein magnetischer Dipol einer Leitungsschleife 22 mit parallel zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichteten Teilabschnitten 24a, senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichteten Teilabschnitten 24b und einer durch die Leitungsschleife 22 fließenden Stromstärke I bildlich wiedergegeben. Eine senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichtete Magnetfeldkomponente Bs bewirkt auf die parallel zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichteten Teilabschnitte 24a der Leitungsschleife 22 entgegen gerichtete Kräfte Fs-1 und Fs-2, welche entsprechend auf die an den beiden Seiten der ersten Rotationsachse 20 liegenden Hälften des mindestens einen ersten/zweiten Permanentmagneten 16a oder 16b einwirken.
Ein resultierendes Drehmoment M ergibt sich gemäß Gleichung (Gl. 1) nach: M = I·B·l·b (Gl. 1) wobei l eine Länge des mindestens einen ersten/zweiten Permanentmagneten 16a oder 16b entlang der ersten Rotationsachse 20 und b eine Breite des mindestens einen ersten/zweiten Permanentmagneten 16a oder 16b senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 sind. Damit lassen sich selbst bei einer kleinen Ausbildung der Permanentmagneten 16a und 16b und einem Magnetfeld 18 mit einer magnetischen Feldstärke von höchstens 10 mT (Millitesla) zum verlässlichen Drehen der Permanentmagnete 16a und 16b ausreichende Drehmomente M bewirken.
Wie in 1a erkennbar ist, bewirken die entgegen gerichteten Kräfte Fs-1 und Fs-2 auf die beiden Hälften des mindestens einen ersten/zweiten Permanentmagneten 16a oder 16b dessen Verkippung um die erste Rotationsachse 20 als die erste/zweite Drehbewegung. Die erste Drehbewegung des mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a und die zweite Drehbewegung des mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b wiederum lösen eine erste Verstellbewegung 20a des ersten verstellbaren Elements 10 um die erste Rotationsachse 20 in Bezug zu der Halterung 14 aus. Die Permanentmagneten 16a und 16b und die damit zusammenwirkende magnetische Einrichtung eignen sich somit als Aktoreinrichtung, mittels welcher das verstellbare Element 10 in Bezug zu der Halterung 14 in die erste Verstellbewegung 20a um die erste Rotationsachse 20 versetzbar ist.
Vorzugsweise ist mittels der magnetische Einrichtung an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b die senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichtete Magnetfeldkomponente Bs mit dem gleichen (zeitlich konstanten oder zeitlich variierenden) Betrag bewirkbar. In diesem Fall sind die erste Drehbewegung des mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a um die erste Rotationsachse 20 und die zweite Drehbewegung des mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b um die erste Rotationsachse 20 zueinander gleichphasig. Darunter kann verstanden werden, dass sich die Drehbewegungen der Permanentmagneten 16a und 16b bezüglich einer (optionalen und nicht-skizzierten) Symmetrieebene des mikromechanischen Bauteils spiegelsymmetrisch verhalten. Insbesondere gleichphasige/spiegelsymmetrische Drehbewegungen der Permanentmagneten 16a und 16b bewirken ein gleichmäßiges Verstellen des verstellbaren Elements 10 um die erste Rotationsachse 20 in Bezug zu der Halterung 14. Insbesondere ein quasi-statisches Verstellen des verstellbaren Elements 10 um die erste Rotationsachse 20 in Bezug zu der Halterung 14 ist auf diese Weise verlässlich bewirkbar.
Vorzugsweise sind die Permanentmagneten 16a und 16b direkt an den Federelementen 12a und 12b angeordnet. Dies ermöglicht eine „Trennung“ einer Trägheit des verstellbaren Elements 10 von einer Trägheit der Permanentmagneten 16a und 16b. Außerdem verhindert die getrennte Anordnung der Permanentmagneten 16a und 16b von dem verstellbaren Element 10 eine unerwünschte Verformung/Verbeulung des verstellbaren Elements 10 aufgrund von auf die Permanentmagneten 16a und 16b ausgeübten Kräften.
Das mittels der magnetischen Einrichtung bewirkbare Magnetfeld 18 regt jedoch auch den mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a (aufgrund seiner magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld 18) zu einer ersten Translationsbewegung entlang einer ersten Translationsachse 26a an (siehe 1c). Außerdem regt das mittels der magnetischen Einrichtung bewirkbare Magnetfeld den mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b (aufgrund seiner magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld 18) zu einer zweiten Translationsbewegung entlang einer zweiten Translationsachse 26b an. Die erste Translationsachse 26a und die zweite Translationsachse 26b sind (nahezu) parallel zueinander. Außerdem sind die Translationsbewegungen der Permanentmagneten 16a und 16b zueinander entgegen gerichtet. Darunter kann verstanden werden, dass sich während einer Translation des mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a entlang der ersten Translationsachse 26a in eine erste Richtung der mindestens eine zweite Permanentmagnet 16b entlang der zweiten Translationsachse 26b in eine zu der ersten Richtung entgegen gerichtete zweite Richtung/Gegenrichtung bewegen würde. Entsprechend würde sich der mindestens eine zweite Permanentmagnet 16b während einer Translation des mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a entlang der ersten Translationsachse 26a in die zweite Richtung entlang der zweiten Translationsachse 26b in die erste Richtung/Gegenrichtung bewegen.
In 1d ist der mindestens eine erste/zweite Permanentmagnet 16a oder 16b erneut als magnetischer Dipol der Leitungsschleife 22 mit den parallel zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichteten Teilabschnitten 24a, den senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichteten Teilabschnitten 24b und der durch die Leitungsschleife 22 fließenden Stromstärke I bildlich wiedergegeben. Wie in 1d bildlich dargestellt ist, bewirken Magnetfeldkomponenten Br-1 bis Br-4, welche von einem Mittelpunkt der Leitungsschleife 22 radial nach außen (bzw. radial nach innen zu dem Mittelpunkt der Leitungsschleife 22) gerichtet sind, eine senkrecht zu der Leitungsschleife 22 ausgerichtete Kraft Fr. Eine Richtung der senkrecht zu der Leitungsschleife 22 ausgerichteten Kraft Fr ist abhängig von einer Ausrichtung der Stromstärke I und der radialen Magnetfeldkomponenten Br-1 bis Br-4. (Die radialen Magnetfeldkomponenten Br-1 bis Br-4 sind radial zu dem mindestens einen ersten/zweiten Permanentmagneten 16a oder 16b ausgerichtet, d.h. von dessen Schwerpunkt weg gerichtet oder zu dessen Schwerpunkt ausgerichtet. Sie können auch als senkrecht zu Oberflächen des mindestens einen ersten/zweiten Permanentmagneten 16a oder 16b ausgerichtete Magnetfeldkomponenten Br-1 bis Br-4 umschrieben werden. Die radialen Magnetfeldkomponenten Br-1 bis Br-4 des Magnetfelds 18 können beispielsweise mittels einer Spule unter dem ersten/zweiten Permanentmagneten 16a und 16b erzeugt werden, wobei eine Hauptrichtung senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 und senkrecht zu der „Springbrunnenform“ der radialen Magnetfeldkomponenten Br-1 bis Br-4 des Magnetfelds 18 ausgerichtet ist.)
Die Kraft Fr ergibt sich aus einem Umfang U der Leitungsschleife 22, den Magnetfeldkomponenten Br-1 bis Br-4 und der Stromstärke I gemäß Gleichung (Gl. 2) mit: F_r = U·I·B_r(Gl. 2)
Die Anregung der Permanentmagneten 16a und 16b zu entgegen gerichteten Translationsbewegungen mittels der Kraft Fr löst eine zweite Verstellbewegung 28a des verstellbaren Elements 10 um eine geneigt zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichtete zweite Rotationsachse 28 in Bezug zu der Halterung 14 aus (siehe 1c). Nimmt man an, dass man ein Magnetfeld 18 mit Magnetfeldkomponenten Br-1 bis Br-4 von einigen mT (Millitesla) realisieren kann, so erhält man nach Gleichung (Gl. 2) für die Kraft Fr etwa 1 mN (Millinewton). Das ist eine zum Anregen der zweiten Verstellbewegung 28a des verstellbaren Elements 10 ausreichende Kraft.
Das mikromechanische Bauteil verfügt somit aufgrund seiner Ausstattung mit den Permanentmagneten 16a und 16b und der zusammenwirkenden magnetischen Einrichtung über eine Aktoreinrichtung, mittels welcher das verstellbare Element 10 in Bezug zu der Halterung 14 nicht nur in die erste Verstellbewegung 20a um die erste Rotationsachse 20, sondern auch in die zweite Verstellbewegung 28a um die geneigt zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichtete zweite Rotationsachse 28 versetzbar ist. Bei dem mikromechanischen Bauteil der 1a bis 1e kann somit auf eine Ausbildung einer eigenen Antriebseinheit zum Verstellen des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28 (zusätzlich zu der zum Verstellen des verstellbaren Elements 10 um die erste Rotationsachse 20 genutzten Antriebseinheit) verzichtet werden. Insbesondere ist keine Ausbildung eines elektrostatischen Antriebs bei dem mikromechanischen Bauteil der 1a bis 1e notwendig. Deshalb benötigt das mikromechanische Bauteil auch keine Antriebselektroden.
Die zweite Rotationsachse 28 des verstellbaren Elements 10 kann insbesondere senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichtet sein. Insbesondere können die erste Rotationsachse 20 und die zweite Rotationsachse 28 in einer gemeinsamen Ebene des mikromechanischen Bauteils liegen, zu welcher die Torsionsachsen 26a und 26b senkrecht ausgerichtet sein können.
Vorzugsweise ist das mikromechanische Bauteil so ausgelegt, dass die zweite Verstellbewegung 28a des verstellbaren Elements 10 als eine harmonische/resonante Schwingung des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28 mit einer Resonanzfrequenz ausgeführt wird. Dies ist erreichbar, indem der mindestens eine erste Permanentmagnet 16a (aufgrund seiner magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld 18) mit der Resonanzfrequenz zu der ersten Translationsbewegung und der mindestens eine zweite Permanentmagnet 16b (aufgrund seiner magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld 18) mit der Resonanzfrequenz zu der zweiten Translationsbewegung angeregt werden. Mittels einer geeigneten Auslegung der magnetischen Einrichtung ist ein zeitliches Variieren der zum Anregen der entgegen gerichteten Translationsbewegungen der Permanentmagneten 16a und 16b genutzten Magnetfeldkomponenten Fr-1 bis Fr-4 erreichbar.
Die als zweite Verstellbewegung 28a realisierte harmonische/resonante Schwingung des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28 (in Bezug zu der Halterung 14) bewirkt große Auslenkungen des verstellbaren Elements 10 aus seiner Ruhelage bei dessen gleichzeitiger schneller Verstellbarkeit. Demgegenüber kann das verstellbare Element 10 um die erste Drehachse 20 quasi-statisch verstellt werden. Das mikromechanische Bauteil eignet sich damit vorteilhaft zum Abscannen/Abrastern einer Fläche mittels des quasi-statischen Verstellens des verstellbaren Elements 10 um die erste Rotationsachse 20 und des gleichzeitigen harmonischen/resonanten Verstellens des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28. Deshalb ist das mikromechanische Bauteil auch vorteilhaft in einem Projektor (Laserprojektor) oder in einem Scheinwerfer (Laserscheinwerfer) für ein Fahrzeug/Kraftfahrzeug verwendbar.
Beispielhaft sind in der Ausführungsform der 1a bis 1e an dem ersten Federelement 12a und an dem zweiten Federelement 12b je ein Paar von zwei Magneten als dem mindestens einen ersten/zweiten Permanentmagneten 16a oder 16b befestigt. Vorzugsweise liegen die zwei Magneten eines Paars an zwei gegenüberliegenden Oberfläche des zugeordneten Federelements 12a und 12b. Die Permanentmagneten 16a und 16b können (alle) eine gemeinsame Polarität (senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 und senkrecht zu der zweiten Rotationsachse 28) haben. Ebenso kann der mindestens eine erste Permanentmagnet 16a eine erste Polarität (senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 und senkrecht zu der zweiten Rotationsachse 28) aufweisen, während der mindestens eine zweite Permanentmagnet 16b mit einer zu der ersten Polarität entgegen gerichteten zweite Polarität ausgerichtet ist. Wie unten genauer erläutert wird, sind in beiden Fällen die gewünschten Drehbewegungen und Translationsbewegungen der Permanentmagneten 16a oder 16b anregbar. Außerdem ist eine Symmetrie der Permanentmagneten 16a oder 16b nicht notwendig.
Das erste Federelement 12a und das zweite Federelement 12b können je eine sich entlang der ersten Rotationsachse 20 erstreckende Torsionsfeder 12a und 12b sein. Somit können leicht ausbildbare Federtypen für das erste Federelement 12a und das zweite Federelement 12b verwendet werden. Wie in 1e schematisch gezeigt ist, können die Federelemente 12a und 12b auch mindestens einen Unterabschnitt 34a und 34b mit einer größeren Steifigkeit (mit den Permanentmagneten 16a oder 16b) und mindestens einen Unterabschnitt 36a und 36b mit einer geringeren Steifigkeit umfassen. Eine Ausbildbarkeit der Federelemente 12a und 12b ist jedoch nicht auf einen bestimmten Federtyp limitiert. Beispielsweise ist eine Steifigkeit des mindestens einen Unterabschnitts 34a und 34b mit dem mindestens einen ersten/zweiten Permanentmagneten 16a oder 16b nicht notwendig. Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass die mittels der Federelemente 12a und 12b geschaffene „Trennung“ der Trägheit des verstellbaren Elements 10 von der Trägheit der Permanentmagneten 16a und 16b eine Optimierung des Gesamtsystems geschaffen ist: Auch mittels geringer Hübe der Permanentmagneten 16a und 16b ist eine große Rotationsbewegung des verstellbaren Elements 10 bewirkbar.
In der Ausführungsform der 1a bis 1e umfasst das mikromechanische Bauteil auch eine Zwischenrahmenkomponente 30. Die Zwischenrahmenkomponente 30 ist über das (sich entlang der ersten Rotationsachse 20 erstreckende) erste Federelement 12a und über das (sich entlang der ersten Rotationsachse 20 erstreckende) zweite Federelement 12b mit der Halterung 14 verbunden. Beispielhaft ist die Zwischenrahmenkomponente 30 zwischen dem ersten Federelement 12a und dem zweiten Federelement 12b an der Halterung 14 aufgehängt. Außerdem ist die Zwischenrahmenkomponente 30 zusammen mit dem verstellbaren Element 10 in Bezug zu der Halterung 14 in die erste Verstellbewegung 20a um die erste Rotationsachse 20 versetzbar. Da die erste Verstellbewegung 20a um die erste Rotationsachse 20 vorzugsweise eine quasi-statische Verstellbewegung ist, ist die um die Zwischenrahmenkomponente 30 gesteigerte Masse, welche dabei um die erste Rotationsachse 20 bewegt wird, ohne wesentliche Bedeutung.
Außerdem umfasst das mikromechanische Bauteil der 1a bis 1b noch mindestens ein drittes Federelement 32a und 32b, über welches das verstellbare Element 10 mit der Zwischenrahmenkomponente 30 verbunden ist. Die Ausstattung des mikromechanischen Bauteils mit dem mindestens einen dritten Federelement 32a und 32b ermöglicht ein Verstellen des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28 durch Biegen des mindestens einen dritten Federelements 32a und 32b. Das in die zweite Verstellbewegung 28a versetzte verstellbare Element 10 ist deshalb nicht nur in Bezug zu der Halterung 14, sondern auch in Bezug zu der Zwischenrahmenkomponente 30 um die zweite Rotationsachse 28 verstellbar. Damit kann die Resonanzfrequenz der harmonischen Schwingung des verstellbaren Elements 10 (unter einer Verformung des mindestens einen dritten Federelements 32a und 32b) in Bezug zu der Zwischenrahmenkomponente 30 um die zweite Rotationsachse 28 unabhängig von Federcharakteristiken des ersten Federelements 12a und des zweiten Federelements 12b mittels der Ausbildung des mindestens einen dritten Federelements 32a und 32b eingestellt werden.
Aufgrund des möglichen Verzichts auf Antriebskämme an dem verstellbaren Element 10 kann dieses eine Trägheit T von etwa 10^–13 kgm^–2 haben. Eine Resonanzfrequenz f (Eigenfrequenz) des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28 ergibt sich gemäß Gleichung (Gl. 3) nach:
wobei k eine Torsions-Federsteifigkeit des mindestens einen dritten Federelements 32a und 32b ist. Das hier beschriebene mikromechanische Bauteil lässt sich somit wegen der geringen Trägheitsmomente bzgl. beider Achsen durch Variation nur der Federsteifigkeiten leicht innerhalb großer Bandbreiten variieren. So kann die quasi-statische Verstellfrequenz von 50 Hz (Hertz) bis zu beispielsweise 500 Hz (Hertz) (da die Eigenfrequenz oberhalb 1 kHz (Kilohertz) bis beispielsweise 2 kHz (Kilohertz) bei vertretbarer Leistungsaufnahme einstellbar ist) für die erste Verstellbewegung 20a des verstellbaren Elements 10 um die erste Rotationsachse 20 variiert werden und gleichzeitig unabhängig davon die resonante Verstellfrequenz von 3 kHz (Kilohertz) bis 30 kHz (Kilohertz) für die zweite Verstellbewegung 28a des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28 variieren. (Da das Trägheitsmoment der Magneten nicht entscheidend ist, so besteht die Frequenz des verstellbaren Elements 10 nur aus dem verstellbaren Element 10 und der mindestens einen Feder.) Die Möglichkeit, das verstellbare Element 10, wie beispielsweise den Mikrospiegel 10, um zwei Achsen quasi-statisch und resonant mit einer derartigen Bandbreite zu verstellen, ist ein wesentlicher Vorteil der hier beschriebenen Anordnung.
Zum Beispiel kann das verstellbare Element 10 über ein drittes Federelement 32a und ein viertes Federelement 32b mit der Zwischenrahmenkomponente 30 verbunden sein, wobei das verstellbare Element 10 zwischen dem (sich entlang der zweiten Rotationsachse 28 erstreckenden) dritten Federelement 32a und dem (sich entlang der zweiten Rotationsachse 28 erstreckenden) vierten Federelement 32b an der Zwischenrahmenkomponente 30 aufgehängt ist. Auch für das dritte Federelement 32a und das vierte Federelement 32b können somit leicht ausbildbare Torsionsfedern eingesetzt werden. Jedoch ist auch eine Ausbildbarkeit der Federelemente 32a und 32b nicht auf einen bestimmten Federtyp limitiert.
Das mit der Zwischenrahmenkomponente 30 ausgebildete mikromechanische Bauteil kann als ein Zwei-Feder-Masse-System bezeichnet werden, wobei das verstellbare Element 10 und das mindestens eine dritte Federelement 32a und 32b eines ersten Feder-Masse-System und die Permanentmagneten 16a und 16b mit dem ersten Federelement 12a und dem zweiten Federelement 12b ein zweites Feder-Masse-System darstellen. Das Zwei-Feder-Masse-System (mit den in 1e eingezeichneten Winkeln θ und Φ) wird gemäß Gleichung (Gl. 4) und (Gl. 5) beschrieben durch:
wobei T_v ein Trägheitsmoment der Permanentmagneten 16a und 16b, T_m ein Trägheitsmoment des verstellbaren Elements 10, d_v eine Dämpfung einer Bewegung der Permanentmagneten 16a und 16b, d_m eine Dämpfung einer Bewegung des verstellbaren Elements 10, k_v eine Biegesteifigkeit der Federelemente 12a und 12b, k_m eine Biegesteifigkeit der Federelemente 32a und 32b, l_v ein Abstand der Permanentmagneten 16a und 16b und F eine auf die Permanentmagneten 16a und 16b senkrecht ausgeübte Kraft sind.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Das mikromechanische Bauteil der 2 weist die oben schon beschriebenen Komponenten der vorausgehenden Ausführungsform auf. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Permanentmagneten 16a und 16b (alle) eine gemeinsame Polarität senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 (und senkrecht zu der zweiten Rotationsachse 28) auf.
Außerdem ist in 2 auch ein als magnetische Einrichtung eingesetzter Elektromagnet 40 eingezeichnet. Der Elektromagnet 40 umfasst zwei um je einen Magnetkern 42a und 42b gewickelte Spulen 44a und 44b. Über ein gegenphasiges Bestromen der zwei Spulen 44a und 44b mit einem harmonisch schwingenden Stromsignal kann das Magnetfeld 18 an den Permanentmagneten 16a und 16b erzeugt werden. Das mittels des Elektromagneten 40 bewirkbare Magnetfeld 18 kann z.B. an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b die radialen Magnetfeldkomponenten Br-1 bis Br-4 aufweisen, wodurch sich die vorteilhaften „Wippbewegungen“ der Permanentmagneten 16a und 16b bewirken lassen. Man kann das mittels des Elektromagneten erzeugte Magnetfeld 18 auch als „springbrunnenförmig“ an zu den Permanentmagneten 16a und 16b ausgerichteten Stirnflächen der Magnetkerne 42 und 42b umschreiben. Aufgrund des gegenphasigen Bestromens der zwei Spulen 44a und 44b mit dem harmonisch schwingenden Stromsignal sind die radial zu dem mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a ausgerichtete Magnetfeldkomponenten Br-1 entgegen der radial zu dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b ausgerichtete Magnetfeldkomponenten Br-2 ausgerichtet. Die (bei gemeinsamer Polarität der Permanentmagneten 16a und 16b) bewirkten Kräfte Fr auf die Permanentmagneten 16a und 16b sind somit ebenfalls entgegen gerichtet, wodurch die Anregung der Permanentmagneten 16a und 16b zu den entgegen gerichteten Translationsbewegungen erreicht wird. Auf diese Weise ist das verstellbare Element 10 in Bezug zu der Halterung 14 um die zweite Rotationsachse 28 verstellbar. Insbesondere sofern das zum Bestromen des Elektromagneten 40 verwendete harmonisch schwingende Stromsignal mit der Resonanzfrequenz (der zweiten Verstellbewegung 28a des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28) fluktuiert, trägt die „wippende“ Bewegung der Permanentmagneten 16a und 16b zum verlässlichen Anregen der harmonischen Schwingung des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28 bei.
Die Magnetkerne 42a und 42b des Elektromagneten 40 können über ein Joch 46 miteinander verbunden sein. Mittels des Jochs 46 können Feldlinien des Magnetfelds 18 entlang einer teilweise durch das Joch verlaufenden Kreisbahn verstärkt werden. In anderen Ausführungsformen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, zwei getrennte Magnetkerne 42a und 42b (ohne das Joch 46) zu verwenden, da in diesem Fall die einzelnen Teilfelder des Magnetfelds symmetrisch sind.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
In der Ausführungsform der 3 umfasst der Elektromagnet 50 lediglich eine um einen Magnetkern 52 gewickelte Spule 54. Mittels einer derartigen magnetischen Einrichtung lässt sich ein starkes Magnetfeld auf einer zu der Spule ausgerichteten Seite der Permanentmagneten 16a und 16b/des verstellbaren Elements 10 und ein deutlich schwächeres Magnetfeld auf einer von der Spule 54 weg gerichteten Seite der Permanentmagneten 16a und 16b/des verstellbaren Elements 10 bewirken. Man kann dies auch damit umschreiben, dass das mittels der magnetischen Einrichtung bewirkbare Magnetfeld 18 sowohl an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a als auch an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b einen senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 (und senkrecht zu der zweiten Rotationsachse 28) ausgerichteten Feldstärkegradienten aufweist. Auch diese Inhomogenität des Magnetfelds 18 kann die entgegen gerichteten Kräfte Fr bewirken. Da die Permanentmagneten 16a und 16b unterschiedliche Polaritäten haben, bewirkt bereits das Feld einer (großen) Spule 54 die entgegen gerichteten Kräfte Fr auf die Permanentmagneten 16a und 16b.
Der mindestens eine erste Permanentmagnet 16a des mikromechanischen Bauteils der 3 weist eine senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 (und senkrecht zu der zweiten Rotationsachse 28) ausgerichtete erste Polarität 56a auf, während der mindestens eine zweite Permanentmagnet 16b eine zu der ersten Polarität 56a entgegen gerichtete zweite Polarität 56b hat. Aufgrund der unterschiedlichen Polaritäten 56a und 56b der Permanentmagneten 16a und 16b bewirkt der ersten Rotationsachse 20 (und senkrecht zu der zweiten Rotationsachse 28) ausgerichtete Feldstärkegradient die gewünschte Anregung der entgegen gerichteten Translationsbewegungen der Permanentmagneten 16a und 16b entlang der Translationsachsen 26a und 26b. Auf diese Weise ist das verstellbare Element 10 in Bezug zu der Halterung 14 um die zweite Rotationsachse 28 verstellbar. Auch zum Bestromen der Spule 54 kann ein harmonisch schwingendes Stromsignal mit der Resonanzfrequenz (der zweiten Verstellbewegung 28a des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28) verwendet werden, wodurch die „wippende“ Bewegung der Permanentmagneten 16a und 16b zum verlässlichen Anregen der harmonischen Schwingung des verstellbaren Elements 10 um die zweite Rotationsachse 28 führt. (Außerdem kann das mittels der magnetischen Einrichtung bewirkbare Magnetfeld 18 auch an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten 16a und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten 16b die senkrecht zu der ersten Rotationsachse 20 ausgerichtete Magnetfeldkomponente Bs aufweisen, wodurch sich die vorteilhaften Drehbewegungen der Permanentmagneten 16a und 16b um die erste Rotationsachse 20 bewirken lassen.)
4 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Verstellen eines verstellbaren Elements.
Das im Weiteren beschreibene Verfahren kann beispielsweise mittels der oben erläuterten mikromechanischen Bauteile ausgeführt werden. Eine Verwendung eines derartigen mikromechanischen Bauteils ist jedoch keine Voraussetzung für eine Ausführbarkeit des Verfahrens. Stattdessen kann das Verfahren mit einer Vielzahl von verstellbaren Elementen, welche jeweils zumindest mittels eines ersten Federelements und eines zweiten Federelements an einer Halterung aufgehängt sind, ausgeführt werden.
In einem Verfahrensschritt S1 wird ein Magnetfeld jeweils an mindestens einem an dem ersten Federelement angeordneten ersten Permanentmagneten und mindestens einem an dem zweiten Federelement angeordneten zweiten Permanentmagneten derart erzeugt, dass aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der mindestens eine erste Permanentmagnet in eine erste Drehbewegung um eine erste Rotationsachse und der mindestens eine zweite Permanentmagnet in eine zweite Drehbewegung um die erste Rotationsachse versetzt werden. Auf diese Weise wird eine erste Verstellbewegung des verstellbaren Elements um die erste Rotationsachse bewirkt.
Gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt S1 wird auch ein Verfahrensschritt S2 ausgeführt. In dem Verfahrensschritt S2 wird durch das Erzeugen des Magnetfelds jeweils an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten zusätzlich der mindestens eine erste Permanentmagnet (aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld) zu einer ersten Translationsbewegung geneigt zu der ersten Rotationsachse und geneigt zu einer geneigt zu der ersten Rotationsachse ausgerichteten zweiten Rotationsachse angeregt und der mindestens eine zweite Permanentmagnet wird (aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld) zu einer der ersten Translationsbewegung entgegen gerichteten zweiten Translationsbewegung angeregt wird. Dadurch wird eine zweite Verstellbewegung des verstellbaren Elements um die zweite Rotationsachse bewirkt. Insbesondere kann das Magnetfeld jeweils an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten so erzeugt werden, dass (aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld) der mindestens eine erste Permanentmagnet zu der ersten Translationsbewegung mit einer Frequenz gleich einer Resonanzfrequenz der zweiten Verstellbewegung des verstellbaren Elements um die zweite Rotationsachse und der mindestens eine zweite Permanentmagnet zu der zweiten Translationsbewegung mit der Resonanzfrequenz angeregt werden. Auf diese Weise wird eine harmonische Schwingung des verstellbaren Elements um die zweite Rotationsachse mit der Resonanzfrequenz als die zweite Verstellbewegung des verstellbaren Elements bewirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8508098 B2 [0002]

Claims

Mikromechanisches Bauteil mit: einem verstellbaren Element (10), welches zumindest mittels eines ersten Federelements (12a) und eines zweiten Federelements (12b) an einer Halterung (14) des mikromechanischen Bauteils aufgehängt ist; und einer Aktoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, das verstellbare Element (10) in Bezug zu der Halterung (14) in eine erste Verstellbewegung (20a) um eine erste Rotationsachse (20) und in eine zweite Verstellbewegung (28a) um eine geneigt zu der ersten Rotationsachse (20) ausgerichtete zweite Rotationsachse (28) zu versetzen; wobei die Aktoreinrichtung umfasst: – mindestens einen an dem ersten Federelement (12a) angeordneten ersten Permanentmagneten (16a) und mindestens einen an dem zweiten Federelement (12b) angeordneten zweiten Permanentmagneten (16b); und – eine magnetische Einrichtung (40, 50), welche dazu ausgelegt ist, jeweils an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten (16a) und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten (16b) ein Magnetfeld (18) derart zu bewirken, dass aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld (18) der mindestens eine erste Permanentmagnet (16a) in eine erste Drehbewegung um die erste Rotationsachse (20) und der mindestens eine zweite Permanentmagnet (16b) in eine zweite Drehbewegung um die erste Rotationsachse (20) versetzbar sind, wodurch die erste Verstellbewegung (20a) des verstellbaren Elements (10) um die erste Rotationsachse (20) bewirkbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld (18) der mindestens eine erste Permanentmagnet (16a) zu einer ersten Translationsbewegung geneigt zu der ersten Rotationsachse (20) und geneigt zu der zweiten Rotationsachse (28) und der mindestens eine zweite Permanentmagnet (16b) zu einer der ersten Translationsbewegung entgegen gerichteten zweiten Translationsbewegung anregbar sind, wodurch die zweite Verstellbewegung (28a) des verstellbaren Elements (10) um die zweite Rotationsachse (28) bewirkbar ist.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei die zweite Verstellbewegung (28a) des verstellbaren Elements (10) eine harmonische Schwingung des verstellbaren Elements (10) um die zweite Rotationsachse (28) mit einer Resonanzfrequenz ist, und wobei aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld (18) der mindestens eine erste Permanentmagnet (16a) zu der ersten Translationsbewegung mit der Resonanzfrequenz und der mindestens eine zweite Permanentmagnet (16b) zu der zweiten Translationsbewegung mit der Resonanzfrequenz anregbar sind.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Drehbewegung des mindestens einen ersten Permanentmagneten (16a) um die erste Rotationsachse (20) gleichphasig zu der zweiten Drehbewegung des mindestens einen zweiten Permanentmagneten (16b) um die erste Rotationsachse (20) ist.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mittels der magnetischen Einrichtung (40, 50) bewirkbare Magnetfeld (18) an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten (16a) eine senkrecht zu der ersten Rotationsachse (20) ausgerichtete Magnetfeldkomponente (Bs) und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten (16b) die senkrecht zu der ersten Rotationsachse (20) ausgerichtete Magnetfeldkomponente (Bs) aufweist.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 4, wobei das mittels der magnetischen Einrichtung (40, 50) bewirkbare Magnetfeld (18) an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten (16a) radiale Magnetfeldkomponenten (Br) und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten (16b) ebenfalls radiale Magnetfeldkomponenten (Br) aufweist.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 5, wobei die magnetische Einrichtung (40, 50) dazu ausgelegt ist, die senkrecht zu der ersten Rotationsachse (20) ausgerichteten Magnetfeldkomponenten (Bs) mit zumindest einer ersten Frequenz und die radiale Magnetfeldkomponenten (Br) mit mindestens einer zweiten Frequenz ungleich der ersten Frequenz zu modulieren.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine erste Permanentmagnet (16a) eine senkrecht zu der ersten Rotationsachse (20) ausgerichtete erste Polarität (56a) und der mindestens eine zweite Permanentmagnet (16b) eine zu der ersten Polarität (56a) entgegen gerichtete zweite Polarität (56b) aufweisen, und wobei das mittels der magnetischen Einrichtung (40, 50) bewirkbare Magnetfeld (18) sowohl an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten (16a) als auch an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten (16b) einen senkrecht zu der ersten Rotationsachse (20) ausgerichteten Feldstärkegradienten aufweist.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mikromechanische Bauteil eine Zwischenrahmenkomponente (30) umfasst, welche über das sich entlang der ersten Rotationsachse (20) erstreckende erste Federelement (12a) und über das sich entlang der ersten Rotationsachse (20) erstreckende zweite Federelement (12b) mit der Halterung (14) verbunden ist, wobei die Zwischenrahmenkomponente (30) zwischen dem ersten Federelement (12a) und dem zweiten Federelement (12b) an der Halterung (14) aufgehängt ist und zusammen mit dem verstellbaren Element (10) in Bezug zu der Halterung (14) in die erste Verstellbewegung (20a) um die erste Rotationsachse (20) versetzbar ist, und wobei das mikromechanische Bauteil mindestens ein drittes Federelement (32a, 32b) umfasst, über welches das verstellbare Element (10) mit der Zwischenrahmenkomponente (30) so verbunden ist, dass das verstellbare Element (10) in Bezug zu der Zwischenrahmenkomponente (30) und der Halterung (14) in die zweite Verstellbewegung (28a) um die zweite Rotationsachse (28) versetzbar ist.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mikromechanische Bauteil eine Mikrospiegelvorrichtung mit dem einen Mikrospiegel (10) umfassenden verstellbaren Element (10) ist.
Verfahren zum Verstellen eines verstellbaren Elements (10), welches zumindest mittels eines ersten Federelements (12a) und eines zweiten Federelements (12b) an einer Halterung (14) aufgehängt ist, mit dem Schritt: Erzeugen eines Magnetfelds (18) jeweils an mindestens einem an dem ersten Federelement (12a) angeordneten ersten Permanentmagneten (16a) und mindestens einem an dem zweiten Federelement (12b) angeordneten zweiten Permanentmagneten (16b) derart, dass aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld (18) der mindestens eine erste Permanentmagnet (16a) in eine erste Drehbewegung um eine erste Rotationsachse (20) und der mindestens eine zweite Permanentmagnet (16b) in eine zweite Drehbewegung um die erste Rotationsachse (20) versetzt werden, wodurch eine erste Verstellbewegung (20a) des verstellbaren Elements (10) um die erste Rotationsachse (20) bewirkt wird (S1); gekennzeichnet dadurch, dass das Magnetfeld (18) jeweils an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten (16a) und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten (16b) so erzeugt wird, dass zusätzlich aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld (18) der mindestens eine erste Permanentmagnet (16a) zu einer ersten Translationsbewegung geneigt zu der ersten Rotationsachse (20) und geneigt zu einer geneigt zu der ersten Rotationsachse (20) ausgerichteten zweiten Rotationsachse (28) und der mindestens eine zweite Permanentmagnet (16b) zu einer der ersten Translationsbewegung entgegen gerichteten zweiten Translationsbewegung angeregt werden, wodurch eine zweite Verstellbewegung (28a) des verstellbaren Elements (10) um die zweite Rotationsachse (28) bewirkt wird (S2).
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Magnetfeld (18) jeweils an dem mindestens einen ersten Permanentmagneten (16a) und an dem mindestens einen zweiten Permanentmagneten (16b) so erzeugt wird, dass aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Magnetfeld (18) der mindestens eine erste Permanentmagnet (16a) zu der ersten Translationsbewegung mit einer Frequenz gleich einer Resonanzfrequenz der zweiten Verstellbewegung (28a) des verstellbaren Elements (10) um die zweite Rotationsachse (28) und der mindestens eine zweite Permanentmagnet (16b) zu der zweiten Translationsbewegung mit der Resonanzfrequenz angeregt werden, wodurch eine harmonische Schwingung des verstellbaren Elements (10) um die zweite Rotationsachse (28) mit der Resonanzfrequenz als die zweite Verstellbewegung (28) des verstellbaren Elements (10) bewirkt wird.