EP3475754A1

EP3475754A1 - Optical scanner

Info

Publication number: EP3475754A1
Application number: EP17732374.8A
Authority: EP
Inventors: Cristian Tulea; Lazar BOCHVAROV; Achim Lenenbach; Georg Meineke
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2019-05-01
Also published as: DE102016111531A1; DE102016111531B4; WO2017220510A1

Abstract

Exemplary embodiments relate to an optical scanner (100) for deflecting a beam, which comprises: a mirror element (110) with a front side and a rear side, wherein the front side is configured to deflect the beam; a first frame (130), which is at least pivotable in relation to a second frame (140) about an axis of rotation (150), which is mechanically coupled with the mirror element (110) and comprises a recess (170); and a Lorentz force drive unit (180), which is partially disposed in the recess (170) of the first frame (130) and is configured to exert torque on the first frame (130) in relation to the axis of rotation (150); wherein the scanner (100) is configured to allow a sensor (420) direct access to at least part of the rear side of the mirror element (110). This can make it possible to improve the trade-off in an optical scanner (100) with respect to the achievable scanning rate, the beam diameter that can be deflected, its precision, its stability, the achievable deflection angle and also the installation space required.

Description

Optischer Scanner Optical scanner

Technisches Gebiet Technical area

Ausführungsbeispiele befassen sich mit einem optischen Scanner und einem optischen Scannersystem, wie sie beispielsweise zur gezielten Ablenkung elektromagnetischer Strahlen verwendet werden können. Hintergrund Embodiments deal with an optical scanner and an optical scanner system, as they can be used for example for the targeted deflection of electromagnetic radiation. background

In vielen Gebieten der Technik besteht ein Bedarf daran, Laserstrahlen oder auch andere elektromagnetische Strahlen kontrolliert abzulenken. Hierzu zählt unter anderem die Materialbearbeitung, bei der mit entsprechend hochenergetischer Strahlung beispielsweise mittels eines gesteuerten Laserstrahls Materialien geschnitten oder verschweißt werden können. Ebenso werden entsprechende optische Scanner bei der Beschriftung oder Gravur von Werkstücken eingesetzt. Aber auch in anderen Fertigungsverfahren besteht beispielsweise zur Ausrichtung, Vermessung oder anderer Zwecke die Notwendigkeit, einen elektromagnetischen Strahl gezielt und kontrolliert veränderbar abzulenken. Andere Beispiele entspre- chender Anwendungen kommen beispielsweise aus der Medizintechnik, wo mit Hilfe der Lasertherapie oder auch -Chirurgie Patienten behandelt werden können. Darüber hinaus werden optische Scanner auch in der Messtechnik eingesetzt, um beispielsweise eine Ober- flächenbeschaffenheit oder auch Abstände von unterschiedlichen Objekten zu bestimmen, um nur einige Beispiele zu nennen. Optische Scanner werden so häufig in Gebieten der Technik eingesetzt, bei denen eindimensionale oder auch zweidimensionale Muster auf ein Werkstück, ein Objekt oder eine andere entsprechende Struktur übertragen werden muss. In many fields of technology there is a need to deflect laser beams or other electromagnetic radiation in a controlled manner. This includes, among other things, material processing, in which materials can be cut or welded with correspondingly high-energy radiation, for example by means of a controlled laser beam. Likewise, corresponding optical scanners are used in the inscription or engraving of workpieces. But also in other manufacturing processes, for example, for alignment, measurement or other purposes, there is the need to deflect a controlled and controllable controlled electromagnetic beam. Other examples of corresponding applications come, for example, from medical technology, where patients can be treated with the aid of laser therapy or surgery. In addition, optical scanners are also used in metrology, for example, to determine a surface condition or distances from different objects, to name just a few examples. Optical scanners are so commonly used in fields of engineering where one-dimensional or even two-dimensional patterns must be transferred to a workpiece, object, or other equivalent structure.

Optische Scanner sind hierbei stark unterschiedlichen Randbedingungen hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit, ihrer Betriebssicherheit und auch ihrer Stabilität unterworfen. So kann es beispielsweise erstrebenswert sein, eine hohe Scangeschwindigkeit zu ermöglichen, um so auch großflächigere und komplexere Muster gezielt ansteuern zu können. Häufig ist es hierbei erstrebenswert, dies mit einer möglichst hohen Genauigkeit zu ermöglichen, was beispielsweise durch das mechanische System negativ beeinflusst werden kann, jedoch auch durch die Qualität der optischen Komponenten. So kann es beispielsweise im Bereich der optischen Komponenten aufgrund mechanischer Vibrationen oder anderer auftretender Kräfte dazu kommen, dass diese dynamischen Verzerrungen unterworfen sind. Ebenso kann es gegebenenfalls passieren, dass die optischen Komponenten bei beispielsweise besonders stark belasteten Komponenten bei einer ungünstigen Auslegung bereits eine statistische Verzerrung des abzulenkenden Strahls hervorrufen. Je nach Anwendung kann es darüber hinaus interessant sein, vergleichsweise große Strahldurchmesser mit Hilfe des entsprechenden optischen Scanners ablenken zu können. Ebenso kann hier ein möglichst großer optischer Ablenkwinkel erstrebenswert sein. Aufgrund der oben bereits beschriebenen, großen Anzahl unterschiedlicher Anwendungsmöglichkeiten und Einsatzgebiete kann es dar- über hinaus ratsam sein, den optischen Scanner hierbei möglichst mechanisch stabil auszulegen, sodass dieser auch unter ungünstigeren Betriebsbedingungen sicher handzuhaben ist. Hierbei kann es ferner erstrebenswert sein, den Bauraum eines solchen optischen Scanners möglichst klein zu halten. Viele von diesen angestrebten Eigenschaften eines optischen Scanners führen konventionell zu unterschiedlichen, anderen Entwicklungszielen widersprechenden Lösungen. Um beispielsweise eine höhere mechanische Stabilität zu erzielen, wird konventionell eine mechanisch stabilere Auslegung des optischen Scanners implementiert. Diese geht jedoch mit einem Massezuwachs einher, der wiederum auf die Scangeschwindigkeit und die Genauigkeit einen negativen Einfluss nehmen kann. Optical scanners are subject to very different boundary conditions in terms of their performance, their reliability and also their stability. For example, it may be desirable to enable a high scanning speed in order to be able to selectively control larger and more complex patterns. Often, it is desirable to enable this with the highest possible accuracy, which can be adversely affected for example by the mechanical system, but also by the quality of the optical components. For example, in the area of Due to mechanical vibrations or other forces occurring, optical components are subject to dynamic distortions. Likewise, it may happen that the optical components in the case of, for example, particularly heavily loaded components already cause a statistical distortion of the beam to be deflected given an unfavorable design. Depending on the application, it may also be interesting to be able to distract comparatively large beam diameters with the aid of the corresponding optical scanner. Likewise, the largest possible optical deflection angle can be desirable here. Due to the large number of different application possibilities and areas of application already described above, it may be advisable in addition to design the optical scanner as mechanically stable as possible, so that it can be handled safely even under unfavorable operating conditions. In this case, it may also be desirable to keep the installation space of such an optical scanner as small as possible. Many of these desirable features of an optical scanner conventionally lead to different solutions that conflict with other development goals. For example, to achieve greater mechanical stability, a more mechanically stable design of the optical scanner is conventionally implemented. However, this is accompanied by an increase in mass, which in turn can have a negative influence on the scanning speed and the accuracy.

Die US 6,982,504 B2 beschreibt beispielsweise einen Galvanometermotor mit einer zusammengesetzten Statoranordnung. Die US 5,430,666 beschreibt ein automatisiertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibration eines Laserscanners in einer Lasersintervor- richtung zur selektiven Bestrahlung. Die DE 10 2006 036 499 B4 beschreibt ein mikromechanisches Bauelement, das ebenso wie der optische Abtastspiegel in dem Dokument EP 2 128 681 AI auf einer Halbleiter-basierten Implementierung beruht. Die WO 2004/061904 A2 beschreibt eine verdrehbar aufgehängte Vorrichtung mit Unterstützungsankern, mit dessen Hilfe beispielsweise spiegelnde Oberflächen aufgehängt werden können. Die US 5,606,477 beschreibt ein viskoelastisch gedämpftes Schlittenaufhängungssystem, welches beispielsweise in der magnetischen Aufzeichnungstechnik bei Festplatten oder anderen Massenspeichern eingesetzt werden kann. Die ID 694 32 250 T2 beschreibt einen planaren Galvanospiegel und dessen Herstellungsverfahren. Die US 7,391,222 B2 beschreibt schließ- lieh einen Deflektor und die US 2012/0194891 AI eine optische Strahlkontrolle basierend auf einer federnd gelagerten Anordnung. For example, US 6,982,504 B2 describes a galvanometer motor with a composite stator assembly. No. 5,430,666 describes an automated method and a device for calibrating a laser scanner in a laser sintering device for selective irradiation. DE 10 2006 036 499 B4 describes a micromechanical component which, like the optical scanning mirror in document EP 2 128 681 A1, is based on a semiconductor-based implementation. WO 2004/061904 A2 describes a rotatably suspended device with support anchors, with the aid of which, for example, reflective surfaces can be suspended. US Pat. No. 5,606,477 describes a viscoelastically damped carriage suspension system which can be used, for example, in hard disk or other mass storage devices in magnetic recording technology. ID 694 32 250 T2 describes a planar galvanomirror and its production method. US 7,391,222 B2 describes closing lent a deflector and US 2012/0194891 AI an optical beam control based on a spring-mounted arrangement.

Zusammenfassung Summary

Es besteht somit ein Bedarf daran, einen Kompromiss eines optischen Scanners hinsichtlich der erzielbaren Scangeschwindigkeit, des durch diesen ablenkbaren Strahldurchmessers, seiner Genauigkeit, seiner Stabilität, der erzielbaren Ablenkwinkel sowie des benötigten Bauraums zu verbessern. There is thus a need to improve a compromise of an optical scanner with regard to the achievable scanning speed, the beam diameter which can be deflected by it, its accuracy, its stability, the achievable deflection angles and the required installation space.

Diesem Bedarf tragen ein optischer Scanner gemäß Patentanspruch 1 Rechnung. This requirement is borne by an optical scanner according to claim 1.

Ein optischer Scanner zum Ablenken eines Strahls gemäß einem Ausführungsbeispiel um- fasst ein Spiegelelement mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei die Vorderseite ausgebildet ist, um den Strahl abzulenken, einen ersten Rahmen, der bezogen auf einen zweiten Rahmen um eine Drehachse wenigstens verschwenkbar ist, der mit dem Spiegelelement mechanisch gekoppelt ist und eine Ausnehmung aufweist, sowie eine Lorentz- kraft- Antriebseinheit, die teilweise in der Ausnehmung des ersten Rahmens angeordnet und ausgebildet ist, um ein Drehmoment auf den ersten Rahmen bezogen auf die Drehachse aus- zuüben, wobei der Scanner ausgebildet ist, um einem Sensor einen unmittelbaren Zugriff auf wenigstens einen Teil der Rückseite des Spiegelelements zu ermöglichen. An optical scanner for deflecting a beam according to an exemplary embodiment comprises a mirror element having a front side and a rear side, wherein the front side is designed to deflect the beam, a first frame, which is at least pivotable relative to a second frame about an axis of rotation, which is mechanically coupled to the mirror element and has a recess, and a Lorentz force drive unit, which is partially arranged in the recess of the first frame and formed to exert a torque on the first frame relative to the axis of rotation, wherein the Scanner is designed to allow a sensor immediate access to at least a portion of the back of the mirror element.

Durch den Einsatz eines solchen optischen Scanners kann es möglich sein, den vorgenannten Kompromiss hinsichtlich der erzielbaren Scangeschwindigkeit, des durch den optischen Scanner ablenkbaren Strahldurchmessers, seiner Genauigkeit, der Stabilität, des erzielbaren Ablenkwinkels sowie des benötigten Bauraums dadurch zu verbessern, dass durch die wenigstens teilweise Anordnung der Lorentzkraft- Antriebseinheit in der Ausnehmung des ersten Rahmens die auf den ersten Rahmen ausübbaren Kräfte verstärkt werden können, sodass entsprechend auch höhere Drehmomente auf den ersten Rahmen und damit das Spiegelele- ment einwirkbar sind. Hierdurch können die dynamischen Eigenschaften des optischen Systems verbessert werden, eine mechanisch stabilere Implementierung des optischen Scanners gewählt werden oder ein Kompromiss hinsichtlich dieser und anderer Aspekte verbessert werden. Eine Lorentzkraft-Antriebseinheit ist hierbei eine Antriebseinheit, bei der die zum Antrieb notwendigen Kräfte und Drehmomente auf Basis der Lorentzkraft erzeugt werden. Fließt ein Strom durch einen Leiter, der sich in einem Magnetfeld einer bestimmten magnetischen Flussdichte befindet, so wirkt die Lorentzkraft auf diesen mit einer Stärke, die proportional zu der Stromstärke des Stroms, der magnetischen Flussdichte und dem Sinus des Winkels zwischen der Richtung des Stroms und der Richtung des magnetischen Felds ist. Die Lorentzkraft steht hierbei sowohl auf dem Magnetfeld wie auch auf der Richtung des Stroms senkrecht. Hierbei umfasst die Möglichkeit der Verschwenkbarkeit neben einer reinen Verschwenk- barkeit um bis zu einem maximalen Drehwinkel ebenfalls auch eine vollständige Drehbarkeit, also eine Rotation um 360°. By using such an optical scanner, it may be possible to improve the aforementioned compromise with regard to the achievable scanning speed, the deflectable by the optical scanner beam diameter, its accuracy, stability, the achievable deflection angle and the required installation space, that at least partially Arrangement of the Lorentz power drive unit in the recess of the first frame which can be amplified forces exerted on the first frame, so that accordingly higher torques on the first frame and thus the mirror element can be acted upon. As a result, the dynamic properties of the optical system can be improved, a more mechanically stable implementation of the optical scanner can be selected or a compromise can be made with regard to these and other aspects. A Lorentz power drive unit here is a drive unit in which the forces and torques necessary for driving are generated on the basis of the Lorentz force. When a current flows through a conductor which is in a magnetic field of a certain magnetic flux density, the Lorentz force acts on it with a magnitude proportional to the current magnitude, the magnetic flux density and the sine of the angle between the direction of current and the direction of the magnetic field. The Lorentz force is perpendicular both on the magnetic field and on the direction of the current. In this case, the possibility of pivotability, in addition to a mere pivotability up to a maximum angle of rotation, also includes complete rotatability, ie a rotation through 360 °.

Die Vorderseite des Spiegelelements ist hierbei typischerweise ausgebildet, um elektromag- netische Strahlung wenigstens einer Frequenz oder eines Frequenzbands zu reflektieren. Der Strahl umfasst so die entsprechende elektromagnetische Strahlung, die hierbei kohärent, teilkohärent oder inkohärent sein kann. Sie kann ferner beispielsweise dem infraroten, dem sichtbaren oder auch dem ultravioletten Spektrum angehören. Ein Strahl kann hierbei wenigstens eine gewisse Ausrichtung aufweisen, also wenigstens teilweise, wenn nicht sogar vollständig gerichtet sein. Die Vorderseite des Spiegelelements wird so auch als Spiegel- oberfläche oder als Spiegelfläche bezeichnet. The front side of the mirror element is hereby typically designed to reflect electromagnetic radiation of at least one frequency or one frequency band. The beam thus comprises the corresponding electromagnetic radiation, which may be coherent, partially coherent or incoherent. It can also belong, for example, to the infrared, the visible or even the ultraviolet spectrum. In this case, a beam can have at least a certain orientation, that is to say be at least partially, if not completely directed. The front side of the mirror element is thus also referred to as a mirror surface or as a mirror surface.

Sowohl die Vorderseite wie auch die Rückseite des Spiegelelements stellen hierbei Oberflächen, also äußere Begrenzungsflächen des Spiegelelements dar. Unabhängig voneinander können die Vorderseite und die Rückseite, die beispielsweise bei einer flachen Ausgestaltung des Spiegelelements einander gegenüber liegen können, vollständige, teilweise oder auch eine rein diffuse Reflexion in dem oder den betreffenden spektralen Bereichen gemäß dem Brechungsgesetz bewirken. Gerade bei der Vorderseite kann eine möglichst gute Re- flexionsgüte gemäß dem Reflexionsgesetz sinnvoll sein, um eine möglichst genaue Ablen- kung und damit eine hohe Ablenkungsgüte zu erreichen. Je nach eingesetztem Sensorkonzept kann dies ebenfalls für die Rückseite des Spiegelelements gelten. Both the front side and the rear side of the mirror element hereby represent surfaces, ie outer boundary surfaces of the mirror element. Independently of one another, the front side and the back side, which can face each other, for example, in a flat configuration of the mirror element, can be complete, partial or purely diffuse Reflection in the one or more spectral regions according to the law of refraction cause. Especially with the front side, the best possible reflection quality according to the law of reflection can be useful in order to achieve the most accurate possible deflection and thus a high quality of deflection. Depending on the sensor concept used, this may also apply to the back of the mirror element.

Das Spiegelelement kann beispielsweise dem Reflexionsgesetz folgend einen reflektierten bzw. ausfallenden Strahl unter einem Winkel senkrecht zu einer Oberfläche des Spiegelele- ments reflektieren, der dem Winkel des einfallenden Strahls bezüglich der Senkrechten auf dem Spiegelelement entspricht. Das Spiegelelement kann so beispielsweise ein metallisches Spiegelelement umfassen, bei dem beispielsweise an seiner Oberfläche eine entsprechende reflektierende Metallschicht angeordnet ist, die beispielsweise aus Gold oder einem anderen entsprechenden Material bestehen kann. Ebenso kann es sich bei dem Spiegelelement jedoch auch um ein dielektrisches Spiegelelement handeln oder ein solches umfassen, bei dem beispielsweise durch eine entsprechende Anordnung dielektrischer Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex ein Bragg-Spiegel gebildet werden kann. Ein metallischer Werkstoff kann beispielsweise ein Metall, das selbstverständlich herstellungsbedingt Verunreinigungen umfassen kann, oder eine Metalllegierung sein. Metalllegierungen umfassen typsicherweise wenigstens eine weitere Legierungskomponente neben einer metallischen Legierungskomponente, also beispielsweise einem metallischen Element. Die weitere Legierungskomponente kann beispielsweise wiederum ein Metall oder metalli- sches Element, jedoch auch ein nichtmetallischer Werkstoff oder nichtmetallisches Element sein, also beispielsweise Kohlenstoff, wie er bei Stahl verwendet wird. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Legierungskomponenten verwendet werden, wie dies beispielsweise im Stahlbereich üblich ist. Auch im Falle von Metalllegierungen kann ferner eine Faserverstärkung implementiert werden. Es können jedoch so auch andere Komponenten einem solchen Werkstoff beigefügt werden, etwa in Form von Fasern, also beispielsweise Kohlefasern oder Glasfasern, Mineralien oder Füllstoffen, um nur ein paar Beispiele zu nennen. Selbstverständlich können all diese Materialien darüber hinaus Verunreinigungen aufweisen. Beispiele für eine Legierung stellen so Stahl und Messung dar. Eine kraftschlüssige oder reibschlüssige Verbindung kommt durch Haftreibung, eine stoffschlüssige Verbindung durch molekulare oder atomare Wechselwirkungen und Kräfte und eine formschlüssige Verbindung durch eine geometrische Verbindung der betreffenden Verbindungspartner zustande. Die Haftreibung setzt somit im Allgemeinen eine Normalkraftkomponente zwischen den beiden Verbindungspartnern voraus. For example, following the law of reflection, the mirror element can emit a reflected or emergent beam at an angle perpendicular to a surface of the mirror element. reflect the angle of the incident beam with respect to the vertical on the mirror element. The mirror element may thus comprise, for example, a metallic mirror element in which, for example, a corresponding reflective metal layer is arranged on its surface, which may consist, for example, of gold or another corresponding material. Likewise, however, the mirror element can also be or comprise a dielectric mirror element in which, for example, a Bragg mirror can be formed by a corresponding arrangement of dielectric layers having a different refractive index. A metallic material may, for example, be a metal, which may of course comprise impurities as a result of the production, or a metal alloy. Metal alloys typically include at least one other alloying component in addition to a metallic alloying component, such as a metallic element. The further alloying component can, for example, again be a metal or metallic element, but also a nonmetallic material or nonmetallic element, that is, for example, carbon, as used in steel. Of course, more than two alloy components can be used, as is common, for example, in the steel sector. Also in the case of metal alloys, fiber reinforcement may be further implemented. However, other components may also be added to such a material, for example in the form of fibers, for example carbon fibers or glass fibers, minerals or fillers, to name just a few examples. Of course, all of these materials may also contain impurities. Examples of an alloy are so steel and measurement. A frictional or frictional connection comes about by stiction, a cohesive connection by molecular or atomic interactions and forces and a positive connection by a geometric connection of the respective connection partners. The static friction thus generally requires a normal force component between the two connection partners.

Eine mechanische Kopplung zweier Komponenten umfasst sowohl eine unmittelbare, wie auch eine mittelbare Kopplung, also beispielsweise eine Kopplung über eine weitere Struktur, ein weiteres Objekt oder eine weitere Komponente. Optional kann ein solcher optischer Scanner ferner den Sensor umfassen, wobei der Sensor ein kapazitiver Sensor sein kann, der eine Elektrode und eine Gegenelektrode umfasst, die so angeordnet sind, dass eine Verdrehung des Spiegelelements zu einer Veränderung eines Abstands der Elektrode von der Gegenelektrode führt, wobei das Spiegelelement an seiner Rückseite die Elektrode umfasst und/oder wenigstens ein Teil des Spiegelelements die Elektrode des Sensors bildet. Ergänzend oder alternativ hierzu kann der Sensor ein magnetischer Sensor sein, der eine ein Magnetfeld erzeugende Struktur und eine magnetische Sensorstruktur umfasst, die so angeordnet sind, dass eine Verdrehung des Spiegelelements zu einer von der Sensorstruktur detektierbaren Veränderung des erzeugten Magnetfeldes führt, wobei die das Magnetfeld erzeugende Struktur oder die Sensorstruktur an der Rückseite des Spiegelelements angeordnet ist. Hierdurch kann es möglich sein, die jeweilige Auslenkung des Spiegelelements zu bestimmen. A mechanical coupling of two components comprises both a direct and an indirect coupling, that is, for example, a coupling via another structure, another object or another component. Optionally, such an optical scanner may further comprise the sensor, wherein the sensor may be a capacitive sensor comprising an electrode and a counter electrode arranged such that rotation of the mirror element results in variation of a distance of the electrode from the counter electrode. wherein the mirror element comprises the electrode on its rear side and / or at least part of the mirror element forms the electrode of the sensor. Additionally or alternatively, the sensor may be a magnetic sensor comprising a magnetic field generating structure and a magnetic sensor structure, which are arranged so that a rotation of the mirror element leads to a detectable from the sensor structure change of the generated magnetic field, wherein the magnetic field generating structure or the sensor structure is arranged on the back of the mirror element. This makes it possible to determine the respective deflection of the mirror element.

Alternativ oder auch ergänzend kann der optischer Scanner ferner den Sensor umfassen, wobei der Sensor ein optischer Sensor sein kann, der eine eine Strahlung bereitstellende Lichtquelle und wenigstens ein optisches Sensorelement umfasst, die so angeordnet sind, dass das wenigstens eine Sensorelement die Strahlung der Lichtquelle nach einer Reflexion unmittelbar an der Rückseite des Spiegelelements empfängt und dass eine Verdrehung des Spiegelelements zu einer von dem wenigstens einen optischen Sensorelement detektierbaren Veränderung der Strahlung führt. Hierdurch kann es möglich sein, die jeweilige Auslenkung des Spiegelelements zu bestimmen, ohne die Masse des Spiegelelements zu erhöhen. Alternatively or additionally, the optical scanner may further comprise the sensor, wherein the sensor may be an optical sensor comprising a light source providing a radiation and at least one optical sensor element arranged such that the at least one sensor element emulates the radiation of the light source a reflection directly on the back of the mirror element receives and that a rotation of the mirror element leads to a detectable by the at least one optical sensor element change in the radiation. This makes it possible to determine the respective deflection of the mirror element without increasing the mass of the mirror element.

Optional kann bei einem solchen optischen Scanner der Sensor eine Autokollimatoranordnung umfassen. Hierdurch kann es möglich sein, eine kompaktere Anordnung zu realisieren und/oder eine genauere Erfassung der Auslenkung des Spiegelelements zu erfassen, wenn in einem nicht ausgelenkten Zustand des Spiegelelements der an dem Spiegelelement reflektierte Strahl im Wesentlichen auf seinem Weg zu dem Spiegelelement zurückläuft. Eine Autokollimatoranordnung umfasst hierbei einen Strahlteiler, der so angeordnet ist, dass die Strahlung der Lichtquelle nach dem Passieren des Strahlteilers und die an der Rückseite des in einer unausgelenkten Lage befindlichen Spiegelelements reflektierten Strahlung im Wesentlichen auf dem gleichen Weg, jedoch in umgekehrte Richtungen laufen. Der Strahlteiler ist hierbei typischerweise derart ausgebildet und ausgerichtet, dass eine auf den Strahlteiler auftreffende Strahlung zu einem vorbestimmten Anteil den Strahlteiler als passierender Anteil passiert und zu einem weiteren vorbestimmten Anteil an diesem als abgelenkter Anteil abgelenkt wird, dass die von der Lichtquelle unmittelbar ausgesendete, also nicht an dem Spiegelelement reflektierten Strahlung zum einen zu dem Spiegelelement gelangt und zum anderen von dem wenigstens einen optischen Sensorelement weggeleitet wird, und dass die an dem Spiegelelement reflektierte Strahlung zu dem wenigstens einen optischen Sensorel- ement gelangt. Hinsichtlich der Leistung entspricht natürlich die Leistung der Summe aus passierendem Anteil und abgelenktem Anteil höchstens der Leistung der auf den Strahlteiler treffenden Strahlung. Optionally, in such an optical scanner, the sensor may include an autocollimator assembly. This makes it possible to realize a more compact arrangement and / or to detect a more accurate detection of the deflection of the mirror element, when, in an undeflected state of the mirror element, the beam reflected at the mirror element substantially returns on its way to the mirror element. An autocollimator arrangement in this case comprises a beam splitter which is arranged such that the radiation of the light source after passing through the beam splitter and the radiation reflected at the back of the mirror element in an undeflected position run essentially in the same way, but in the opposite directions. The beam splitter is in this case typically designed and aligned such that a radiation impinging on the beam splitter to a predetermined proportion of the beam splitter passes as a passing portion and to another predetermined portion of this as a deflected portion is deflected that the light emitted directly from the light source, so not reflected on the mirror element radiation to one passes to the mirror element and on the other away from the at least one optical sensor element, and that the reflected radiation to the mirror element to the at least one optical sensor - ement arrives. In terms of performance, of course, the power of the sum of passing and deflected portions is at most equal to the power of the radiation striking the beam splitter.

Das Leiten der Strahlung kann hier durch ein Passieren, Brechen oder Reflektieren der je- weiligen Strahlung an dem Strahlteiler geschehen. So können beispielsweise die Lichtquelle, der Strahlteiler und das wenigstens eine optische Sensorelement derart ausgebildet angeordnet sein, dass der passierende Anteil der Strahlung der Lichtquelle auf das Spiegelelement gelenkt wird, der abgelenkte Anteil der Strahlung der Lichtquelle weg von dem Spiegelelement und dem wenigstens einen optischen Sensorelement gelenkt wird, und der pas- sierende Anteil der an dem Spiegelelement reflektierten Strahlung zu dem wenigstens einen Sensorelement geleitet wird. Auch eine entsprechend umgekehrte Anordnung kann implementiert werden. Optional kann der abgelenkte Anteil der an dem Spiegelelement reflektierten Strahlung weg von dem Spiegelelement und/oder dem wenigstens einen optischen Sensorelement und/oder der Lichtquelle gelenkt werden. Optional kann so der Strahlteiler bei- spielsweise so ausgerichtet sein, dass der passierende Anteil der Strahlung der Lichtquelle und der abgelenkte Anteil der Strahlung einen rechten Winkel miteinander einschließen. Ebenso kann der an dem unausgelenkten Spiegelelement reflektierte passierende Anteil der Strahlung und der entsprechend abgelenkte Anteil der Strahlung einen rechten Winkel miteinander einschließen. The radiation can be conducted here by passing, breaking or reflecting the respective radiation at the beam splitter. Thus, for example, the light source, the beam splitter and the at least one optical sensor element may be arranged such that the passing portion of the radiation of the light source is directed onto the mirror element, the deflected portion of the radiation of the light source away from the mirror element and the at least one optical sensor element is directed, and the passing portion of the radiation reflected at the mirror element is directed to the at least one sensor element. A correspondingly reverse arrangement can also be implemented. Optionally, the deflected portion of the radiation reflected at the mirror element can be directed away from the mirror element and / or the at least one optical sensor element and / or the light source. Optionally, for example, the beam splitter can be oriented such that the passing portion of the radiation of the light source and the deflected portion of the radiation form a right angle with one another. Likewise, the reflected portion of the radiation reflected by the undeflected mirror element and the correspondingly deflected portion of the radiation may form a right angle with one another.

Optional kann bei einem optischen Scanner das wenigstens eine Sensorelement ein Position Sensing Device (PSD), einen CCD-Sensor, eine Photo-Lateraldiode, einen 2-Quadranten- Photosensor und/oder einen 4-Quadranten-Photosensor umfassen. Hierdurch kann mit Hilfe kompakter Sensorelemente eine genauere Bestimmung der Auslenkung des Spiegelelements erfolgen. Optionally, in an optical scanner, the at least one sensor element may comprise a position sensing device (PSD), a CCD sensor, a photo-lateral diode, a 2-quadrant photosensor, and / or a 4-quadrant photosensor. In this way, a more accurate determination of the deflection of the mirror element can be carried out with the aid of compact sensor elements.

Ergänzend oder alternativ kann bei einem optischen Scanner das wenigstens eine Sensorelement und die Lichtquelle in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Hierdurch kann es möglich sein, den optischen Sensor leichter herstellbar zu machen. So kann gegebenen- falls das wenigstens eine Sensorelement und die Lichtquelle in dem gemeinsamen Gehäuse, das so auch als Sensorkopf bezeichnet werden kann, vormontiert werden. Additionally or alternatively, in an optical scanner, the at least one sensor element and the light source can be arranged in a common housing. This may make it possible to make the optical sensor easier to manufacture. Thus, given if the at least one sensor element and the light source in the common housing, which may also be referred to as the sensor head, are pre-assembled.

Ergänzend oder alternativ kann bei einem optischen Scanner die Lichtquelle und das we- nigstens eine Sensorelement so angeordnet sein, dass die Strahlung schräg zu einer Flächennormalen der Rückseite des Spiegelelements auf das Spiegelelement fällt und dort reflektiert wird. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, eine kompaktere Bauform des optischen Scanners zu implementieren, indem das optische Sensorelement räumlich von der Lichtquelle getrennt wird. Additionally or alternatively, in the case of an optical scanner, the light source and the at least one sensor element may be arranged such that the radiation falls obliquely to a surface normal of the rear side of the mirror element and is reflected there. As a result, it may be possible to implement a more compact design of the optical scanner by spatially separating the optical sensor element from the light source.

Ergänzend oder alternativ können bei einem optischen Scanner der erste Rahmen, der zweite Rahmen und das Spiegelelement derart angeordnet sein, dass die Drehachse auf Höhe der Vorderseite des Spiegelelements liegt. Hierdurch kann es möglich sein, eine genauere Bestimmung der Ablenkung zu ermöglichen. Additionally or alternatively, in the case of an optical scanner, the first frame, the second frame and the mirror element may be arranged such that the axis of rotation lies at the level of the front side of the mirror element. This may make it possible to allow a more accurate determination of the deflection.

Ergänzend oder alternativ kann bei einem optischer Scanner die Ausnehmung des ersten Rahmens ausgebildet sein, um dem Sensor den unmittelbaren Zugriff auf wenigstens den Teil der Rückseite des Spiegelelements zu ermöglichen. Ergänzend oder alternativ kann der erste Rahmen eine weitere Ausnehmung aufweisen, die ausgebildet ist, um dem Sensor den unmittelbaren Zugriff auf wenigstens den Teil der Rückseite des Spiegelelements zu ermöglichen. Additionally or alternatively, in an optical scanner, the recess of the first frame may be formed to allow the sensor immediate access to at least the part of the back of the mirror element. Additionally or alternatively, the first frame can have a further recess, which is designed to allow the sensor to have direct access to at least the part of the rear side of the mirror element.

Optional kann bei einem optischen Scanner der erste Rahmen einen Steg aufweisen, der wenigstens teilweise eine Außenkante des ersten Rahmens bildet und die Außenkante von der Ausnehmung trennt. Die Lorentzkraft-Antriebseinheit kann einen ersten Permanentmagneten und einen zweiten Permanentmagneten aufweisen, wobei der erste Permanentmagnet in der Ausnehmung und der zweite Permanentmagnet gegenüber dem ersten Permanentmagneten außerhalb des Steges angeordnet sind. Der Steg kann ferner eine Leiterbahnstrecke aufweisen, die ausgebildet ist, um einen Strom zu tragen. Durch diese Anordnung wenigstens zweier Permanentmagneten, die durch den Steg des ersten Rahmens getrennt sind, kann es so gegebenenfalls möglich sein, eine hohe magnetische Flussdichte im Bereich der Leiterbahnstrecke auf dem Steg zu erzeugen, um so die von der Lorentzkraft- Antriebseinheit erzeugten Kräfte und Momente weiter zu steigern. Der Steg kann hierbei sowohl gerade wie auch gebogen ausgestaltet sein. Ebenso kann er hinsichtlich einzelner Konturen oder Abschnitte sowohl gerade als auch gebogen ausgestaltet sein. In diesem Zusammenhang bietet es sich an, darauf hinzuweisen, dass - sofern nicht eine klar abweichende Formulierung verwendet wurde oder sich implizit aus der Beschrei- bung etwas anderes ergibt - die Verwendung des Worts„oder" stets im Sinne auch einer Kombinierbarkeit zu verstehen ist. Der Begriff„oder" kann so als„und/oder" verstanden werden, sofern sich nicht aus der expliziten Formulierung oder implizit aus der Beschreibung etwas anderes ergibt. Der erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet können so beispielsweise aus dem gleichen Material gefertigt sein und/oder sich sonst hinsichtlich aller oder einiger ihrer Paramenter nicht unterscheiden. Optionally, in an optical scanner, the first frame may include a ridge that at least partially forms an outer edge of the first frame and separates the outer edge from the recess. The Lorentz power drive unit may have a first permanent magnet and a second permanent magnet, wherein the first permanent magnet in the recess and the second permanent magnet are arranged opposite the first permanent magnet outside the web. The web may further comprise a strip conductor track, which is designed to carry a current. By virtue of this arrangement of at least two permanent magnets which are separated by the web of the first frame, it may thus possibly be possible to generate a high magnetic flux density in the region of the conductor track on the web, thus generating the forces and moments generated by the Lorentz drive unit continue to increase. The web can in this case be designed both straight and curved. Likewise, it may be configured both straight and curved with respect to individual contours or sections. In this context, it may be useful to point out that - unless a clearly different wording has been used or implied by the description implies otherwise - the use of the word "or" should always be understood to mean combinability. The term "or" can thus be understood as "and / or", unless something else results from the explicit formulation or implicitly from the description: The first permanent magnet and the second permanent magnet can thus be made of the same material, for example. or else they do not differ in terms of all or some of their paramenter.

Ein Permanentmagnet kann beispielsweise ein Magnet sein, der aus einem Stück eines hartmagnetischen Materials gefertigt ist. Entsprechende hartmagnetische Materialien können so beispielsweise Legierungen aus Eisen, Kobalt, Nickel oder anderen entsprechenden Substanzen umfassen. So können der erste Permanentmagnet und/oder der zweite Permanentmagnet beispielsweise ein Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagnet (NdFeB) sein. Ein hartmagnetisches Material ist hierbei beispielsweise auch von einem weichmagnetischen Material zu unterscheiden, bei denen Hystereseverluste typischerweise klein gehalten werden. Zu den weichmagnetischen Werkstoffen zählen so Eisen, Stähle mit niedrigem Kohlenstoffanteil, Stähle mit Silizium-Zusatz, Nickel-Eisen-Legierungen (FeNi), Kobalt-Eisen- Legierungen (FeCo) sowie andere Legierungen, wie beispielsweise FeAl und FeAlSi sowie Ferrite. A permanent magnet may be, for example, a magnet made of one piece of a hard magnetic material. Corresponding hard magnetic materials may thus include, for example, alloys of iron, cobalt, nickel or other corresponding substances. For example, the first permanent magnet and / or the second permanent magnet may be a neodymium-iron-boron permanent magnet (NdFeB). For example, a hard magnetic material is also to be distinguished from a soft magnetic material in which hysteresis losses are typically kept small. Soft magnetic materials include iron, low-carbon steels, silicon-added steels, nickel-iron alloys (FeNi), cobalt-iron alloys (FeCo), and other alloys such as FeAl and FeAlSi, and ferrites.

Optional kann bei einem solchen optischen Scanner der erste und der zweite Permanentmagnet in einer Querschnittsebene senkrecht zu der Drehachse jeweils an einer dem Steg zugewandten Seite eine gekrümmte Außenkontur mit einem Krümmungsradius aufweisen, der einem Abstand der jeweiligen Außenkontur von der Drehachse entspricht. Hierdurch kann es möglich sein, auch bei einer Auslenkung des ersten Rahmens aus einer Ruheposition den Winkel zwischen der magnetischen Flussdichte der Permanentmagneten und der Stromrichtung, die durch die Richtung der Leiterbahnstrecke gegeben ist, zu verbessern, sodass die von der Lorentzkraft-Antriebseinheit erzeugte Kraft hinsichtlich ihrer Richtung ein höheres Drehmoment bewirken kann. Der erste Permanentmagnet kann so bezogen auf seine dem Steg zugewandte Kontur eine konvexe Form, der zweite Permanentmagnet eine entsprechende konkave Form aufweisen. Optionally, in such an optical scanner, the first and second permanent magnets in a cross-sectional plane perpendicular to the axis of rotation each have on a side facing the web a curved outer contour having a radius of curvature corresponding to a distance of the respective outer contour from the axis of rotation. This makes it possible to improve the angle between the magnetic flux density of the permanent magnets and the current direction, which is given by the direction of the conductor track, even with a deflection of the first frame from a rest position, so that the force generated by the Lorentz force drive unit their direction can cause a higher torque. The first permanent magnet can be based on its web-facing contour has a convex shape, the second permanent magnet having a corresponding concave shape.

Ergänzend oder alternativ können bei einem optischen Scanner der erste und der zweite Permanentmagnet magnetisch über wenigstens ein Joch miteinander verbunden sein. Hierdurch kann es möglich sein, die magnetische Flussdichte der Permanentmagneten in ihrem Zwischenraum, also im Bereich der Leiterbahnstrecke aufgrund des Hopkinsonschen Gesetz verstärkt werden. Dies kann dazu führen, dass höhere Lorentzkräfte und damit höhere Drehmomente durch die Lorentzkraft-Antriebseinheit erzeugt werden können. Das Joch kann so beispielsweise aus einem weichmagnetischen Material, wie beispielsweise Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni) oder einem Ferrit gefertigt sein. Additionally or alternatively, in an optical scanner, the first and second permanent magnets may be magnetically interconnected via at least one yoke. This makes it possible to increase the magnetic flux density of the permanent magnets in their intermediate space, that is to say in the region of the conductor track, on the basis of Hopkinson's law. This can lead to higher Lorentz forces and thus higher torques being generated by the Lorentz power drive unit. The yoke may thus be made of, for example, a soft magnetic material such as iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) or a ferrite.

Ergänzend oder alternativ kann bei einem optischen Scanner ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten senkrecht zu der Drehachse höchstens einem 1.1 -fachen einer Breite des Stegs senkrecht zu der Drehachse entsprechen. Hierdurch kann es möglich sein, die durch die wenigstens zwei Permanentmagneten hervorgerufene magnetische Flussdichte im Bereich der Leiterbahnstrecke durch eine Verringerung des Abstands des ersten und des zweiten Permanentmagneten zu steigern. Je nach konkreter Implementierung kann auch hier ein geringerer Abstand als das 1.1 -fache der Breite des Stegs zum Ein- satz kommen. So kann beispielsweise der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten senkrecht zu der Drehachse höchstens einem 1.08-fachen oder auch höchstens einem 1.05-fachen der Breite des Stegs senkrecht zu der Drehachse entsprechen. Additionally or alternatively, in an optical scanner, a distance between the first and second permanent magnets perpendicular to the axis of rotation may not exceed 1.1 times a width of the bridge perpendicular to the axis of rotation. This makes it possible to increase the magnetic flux density caused by the at least two permanent magnets in the region of the conductor track section by reducing the spacing of the first and second permanent magnets. Depending on the specific implementation, a distance less than 1.1 times the width of the web can also be used here. Thus, for example, the distance between the first and the second permanent magnet perpendicular to the axis of rotation at most equal to a 1.08 times or even at most 1.05 times the width of the web perpendicular to the axis of rotation correspond.

Ergänzend oder alternativ kann ein optischer Scanner eine weitere Lorentzkraft- Antriebseinheit aufweisen, die bezogen auf die Drehachse an einer der Lorentzkraft- Antriebseinheit gegenüberliegenden Seite des ersten Rahmens angeordnet und ausgebildet ist, um ein Drehmoment gleicher Richtung auf den ersten Rahmen bezogen auf die Drehachse wie die Lorentzkraft-Antriebseinheit auszuüben. Hierdurch kann es möglich sein, das auf den ersten Rahmen wirkende Drehmoment weiter zu steigern. Additionally or alternatively, an optical scanner may comprise a further Lorentz force drive unit, which is arranged and designed with respect to the axis of rotation on a side opposite the Lorentzkraft- drive unit side of the first frame to a torque of the same direction to the first frame relative to the axis of rotation as the Exercise Lorentz power drive unit. This may make it possible to further increase the torque acting on the first frame.

Ergänzend oder alternativ kann bei einem optischen Scanner der erste Rahmen im Wesentlichen spiegelsymmetrisch oder sogar vollständig spiegelsymmetrisch zu der Drehachse sein. Hierdurch kann es möglich sein, Unwuchten und andere Asymmetrien zu reduzieren und so den zuvor genannten Kompromiss beispielsweise hinsichtlich der erzielbaren Genauigkeit, gegebenenfalls jedoch auch hinsichtlich der erzielbaren Ablenkwinkel, der Scangeschwindigkeit oder auch des Strahldurchmessers oder der Stabilität weiter zu verbessern. Hierbei können gegebenenfalls fertigungsbedingt oder auch absichtlich leichte Abweichungen von der Spiegelsymmetrie implementiert sein. Additionally or alternatively, in an optical scanner, the first frame may be substantially mirror-symmetrical or even completely mirror-symmetrical to the axis of rotation. This may make it possible to reduce imbalances and other asymmetries and thus the aforementioned compromise, for example, in terms of achievable accuracy, if appropriate, however, also with regard to the achievable deflection angle, the scanning speed or else the beam diameter or the stability to be further improved. This may possibly be due to manufacturing or deliberately slight deviations from the mirror symmetry implemented.

Ergänzend oder alternativ können bei einem optischen Scanner der erste Rahmen und der zweite Rahmen nicht-monolithisch miteinander gekoppelt sein. Hierdurch kann es möglich sein, durch eine geeignete Materialwahl oder Ausgestaltung der Kopplung des ersten und des zweiten Rahmens den zuvor genannten Kompromiss weiter zu verbessern. So kann es beispielsweise möglich sein, größere Verdrehwinkel oder sogar eine vollständige Drehbarkeit des ersten bezogen auf den zweiten Rahmen zu ermöglichen. Ergänzend oder alternativ hierzu kann es ebenfalls möglich sein, die mechanische Stabilität des optischen Scanners gerade in Bezug auf Erschütterungen zu verbessern, die die Aufhängung bzw. Führung des ersten Rahmens zu dem zweiten Rahmen gefährden könnten. Additionally or alternatively, in an optical scanner, the first frame and the second frame may be non-monolithically coupled together. This makes it possible to further improve the aforementioned compromise by means of a suitable choice of material or design of the coupling of the first and the second frame. For example, it may be possible to allow larger angles of rotation or even complete rotatability of the first relative to the second frame. Additionally or alternatively, it may also be possible to improve the mechanical stability of the optical scanner, especially with respect to vibrations that could jeopardize the suspension or guidance of the first frame to the second frame.

Hierbei werden unter einer monolithischen Struktur, einem monolithischen Bauteil oder einem monolithischen Objekt wird ein solches verstanden, das aus einer einheitlichen, nicht trennbaren Einheit besteht, also aus einem Stück gefertigt ist. Es bildet eine untrennbare Einheit, die beispielsweise zusammenhängend und fugenlos sein kann. Synonym zu dem Begriff „monolithisch" kann so gegebenenfalls auch der Begriff „einstückig" verwendet werden. Eine einstückig ausgebildete Komponente kann beispielsweise eine solche sein, die genau aus einem zusammenhängenden Materialstück gefertigt ist. Im Gegensatz hierzu kann beispielsweise eine einteilig gefertigte, bereitgestellte oder hergestellte Komponente oder Struktur oder auch eine integral mit wenigstens einer weiteren Komponente oder Struktur gefertigte, bereitgestellte oder hergestellte Komponente oder Struktur eine solche sein, die ohne eine Zerstörung oder Beschädigung einer der wenigstens zwei beteiligten Komponenten nicht von der wenigstens einen weiteren Komponente getrennt werden kann. Ein monolithisches oder einstückiges Bauteil oder eine einstückige Komponente stellt so auch wenigstens ein integral mit einer anderen Struktur des betreffenden Bauteils oder der betref- fenden Komponente gefertigtes oder einteiliges Bauteil bzw. gefertigte oder einteilige Komponente dar. Ein Bauteil kann hierbei beispielsweise nahtlos sein, wenn dieses entlang eines geschlossenen Pfads um eine vorbestimmte Richtung, beispielsweise eine axiale Richtung oder eine Symmetrieachse, keine Naht aufweist, an der durch eine entsprechende Ver- bindungstechnik, beispielsweise eine stoffschlüssige Verbindungstechnik, wie Schweißen, Löten oder Verkleben, das Bauteil mit sich selbst oder einem anderen Bauteil verbunden ist. In this case, a monolithic structure, a monolithic component or a monolithic object is understood to mean one which consists of a unitary, non-separable unit, that is, is manufactured from one piece. It forms an inseparable unit that can be coherent and jointless, for example. As a synonym for the term "monolithic", the term "one-piece" can be used as appropriate. An integrally formed component may for example be one that is made exactly from a contiguous piece of material. In contrast, for example, a one-piece fabricated, prepared or fabricated component or structure, or even a component or structure made, prepared, or manufactured integrally with at least one other component or structure may be one that does not damage or damage one of the at least two involved components can not be separated from the at least one other component. A monolithic or one-piece component or a one-piece component thus also represents at least one component or one-piece component manufactured or integrally formed with another structure of the relevant component or component. A component can, for example, be seamless if this component along a closed path around a predetermined direction, for example an axial direction or an axis of symmetry, has no seam at which Binding technology, such as a cohesive connection technology, such as welding, soldering or gluing, the component is connected to itself or another component.

Ergänzend oder alternativ kann bei einem optischen Scanner der erste Rahmen und der zweite Rahmen über wenigstens ein Torsionselement, beispielsweise einen Torsionssteg miteinander verdrehbar gekoppelt sein. Das Torsionselement kann hierbei starr, also insbesondere nicht verdrehbar mit dem ersten und dem zweiten Rahmen verbunden werden. Hierdurch kann es möglich sein, mit konstruktiv einfachen Mitteln einen optischen Scanner zu implementieren, bei dem eine Verdrehung des ersten Rahmens bezogen auf den zweiten Rahmen zu einem rückstellenden Moment führt. Hierdurch kann gegebenenfalls eine An- steuerung und/oder eine Herstellung eines optischen Scanners vereinfachen kann. Beispielsweise im Zusammenhang mit einer nicht-monolithischen Kopplung des ersten und des zweiten Rahmens kann so beispielsweise eine sehr flexible, an die jeweiligen Anwendungsbedingungen anpassbare Implementierung eines optischen Scanners vorgenommen werden. Additionally or alternatively, in an optical scanner, the first frame and the second frame via at least one torsion element, such as a torsion bar to be rotatable coupled to each other. In this case, the torsion element can be rigidly connected to the first and the second frame so that it can not be rotated in particular. This makes it possible to implement with simple design means an optical scanner in which a rotation of the first frame relative to the second frame leads to a restoring moment. As a result, an activation and / or production of an optical scanner can possibly be simplified. For example, in connection with a non-monolithic coupling of the first and the second frame, for example, a very flexible implementation of an optical scanner that can be adapted to the respective application conditions can be undertaken.

Optional kann bei einem solchen optischen Scanner das Torsionselement ein Material, beispielsweise Beryllium (Be), Kupfer (Cu), einen Federstahl oder einen anderen metallischen Werkstoff umfassen, das von dem des ersten Rahmens und/oder dem des zweiten Rahmens verschieden ist. Hierdurch kann es möglich sein, die Torsionseigenschaften des Torsions- elements gezielter an die späteren Einsatzbedingungen anzupassen und so beispielsweise den zuvor genannten Kompromiss hinsichtlich des verwertbaren Auslenkwinkels, der auftretenden Kräfte und Momente oder anderer dynamischer Parameter und/oder der mechanischen Stabilität und Robustheit zu verbessern. Ergänzend oder alternativ können bei einem optischen Scanner der erste Rahmen und der zweite Rahmen über wenigstens ein Lager, beispielsweise ein Wälzlager, ein Gleitlager oder ein Magnetlager, miteinander wenigstens verdrehbar gekoppelt sein. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, auftretende Kräfte und Momente zu reduzieren und so dynamische Eigenschaften des optischen Scanners weiter zu verbessern. Ebenso kann es gegebe- nenfalls möglich sein, größere Verdrehwinkel, wenn nicht sogar eine vollständige Verdreh- barkeit zu realisieren. Auch kann so gegebenenfalls ein optischer Scanner implementiert werden, bei dem gerade keine rückstellenden Kräfte oder Momente hervorgerufen werden. Das Wälzlager kann beispielsweise ein Kugellager, Nadellager, Kegelrollenlager oder Zylinderrollenlager umfassen. Das Gleitlager kann beispielsweise ein schmierstofffreies, ein mit einem Feststoff geschmiertes oder gegebenenfalls auch mit einem flüssigen Schmierstoff geschmiertes Lager umfassen. So kann es sich beispielsweise bei einem schmier- stofffreien Lager um ein Keramiklager handeln, bei dem beispielsweise eine oder mehrere der Gleitflächen einen keramischen Werkstoff und/oder einen Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften, wie beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen), umfassen. Ebenso kann das Lager ein Magnetlager sein, das passiv sein kann oder auch aktiv geregelt sein kann. Je nach konstruktiver Ausgestaltung kann ein solches Lager beispielsweise einen oder mehrere Elektromagneten und/oder einen oder mehrere Permanentmagneten umfassen. Selbstverständlich kann auch eine Kombination verschiedener Lagertechniken sowie eine Kombination eines Lagers und eines Torsionselements im Rahmen eines optischen Scanners eingesetzt werden. Ergänzend oder alternativ kann bei einem optischen Scanner das Spiegelelement mit dem ersten Rahmen entweder nicht-monolithisch steif, monolithisch steif, nicht-monolithisch federnd oder monolithisch federnd mechanisch gekoppelt sein. Im Falle einer monolithischen Kopplung, also einer monolithisch steifen oder monolithisch federnden Kopplung, kann es so möglich sein, die Implementierung des Spiegelelements an dem ersten Rahmen zu vereinfachen. Im Falle einer nicht-monolithischen Kopplung, also einer nichtmonolithisch steifen oder nicht-monolithisch federnden Kopplung, kann es hingegen möglich sein, andere Parameter des zuvor genannten Kompromisses weiter zu verbessern. So kann beispielsweise im Falle einer federnden Kopplung, gleich ob diese monolithisch oder nicht-monolithisch ausgestaltet ist, das Spiegelelement und seine Kopplung gegenüber plötzlich auftretenden Beschleunigungen, Stößen oder anderen schlagartigen mechanischen Belastungen gegebenenfalls verbessert werden. Im Falle einer steifen Kopplung, gleich ob diese monolithisch oder nicht-monolithisch ausgeführt ist, kann hingegen eine Verbesserung der dynamischen Eigenschaften und/oder der erzielbaren Genauigkeiten möglich sein. Die Begriffe„federnd" und„flexibel" können gegebenenfalls synonym verwendet werden. Optionally, in such an optical scanner, the torsion element may comprise a material such as beryllium (Be), copper (Cu), a spring steel or other metallic material different from that of the first frame and / or the second frame. In this way, it may be possible to tailor the torsion properties of the torsion element more specifically to the subsequent conditions of use and thus to improve, for example, the abovementioned compromise with respect to the usable deflection angle, forces and moments or other dynamic parameters and / or mechanical stability and robustness. Additionally or alternatively, in an optical scanner, the first frame and the second frame via at least one bearing, such as a rolling bearing, a sliding bearing or a magnetic bearing, coupled to each other at least rotatable. As a result, it may be possible to reduce occurring forces and moments and thus to further improve dynamic properties of the optical scanner. Likewise, it may possibly be possible to realize larger angles of rotation, if not even complete rotatability. Also, if necessary, an optical scanner can be implemented in which no restoring forces or moments are currently caused. The rolling bearing may include, for example, a ball bearing, needle roller bearings, tapered roller bearings or cylindrical roller bearings. The sliding bearing may comprise, for example, a lubricant-free, a lubricated with a solid or possibly lubricated with a liquid lubricant bearing. For example, a lubricant-free bearing may be a ceramic bearing in which, for example, one or more of the sliding surfaces comprises a ceramic material and / or a plastic with good sliding properties, such as PTFE (polytetrafluoroethylene). Likewise, the bearing may be a magnetic bearing, which may be passive or may be actively regulated. Depending on the structural design, such a bearing may comprise, for example, one or more electromagnets and / or one or more permanent magnets. Of course, a combination of different storage techniques and a combination of a bearing and a torsion element can be used in the context of an optical scanner. Additionally or alternatively, in the case of an optical scanner, the mirror element can be coupled to the first frame either non-monolithically rigid, monolithically rigid, non-monolithically resilient or monolithically resiliently mechanically. In the case of a monolithic coupling, ie a monolithically stiff or monolithically resilient coupling, it may thus be possible to simplify the implementation of the mirror element on the first frame. In the case of a non-monolithic coupling, that is, a non-monolithically stiff or non-monolithically resilient coupling, it may be possible to further improve other parameters of the aforementioned compromise on. For example, in the case of a resilient coupling, whether monolithic or non-monolithic, the mirror element and its coupling can be improved if necessary against suddenly occurring accelerations, impacts or other sudden mechanical loads. In contrast, in the case of a rigid coupling, whether monolithic or non-monolithic, an improvement in the dynamic properties and / or the achievable accuracies may be possible. The terms "resilient" and "flexible" may be used interchangeably if necessary.

Ergänzend oder alternativ können bei einem optischen Scanner der erste Rahmen und das Spiegelelement über wenigstens ein Verbindungselement, also beispielsweise einen Verbindungssteg, miteinander gekoppelt sein. Das wenigstens eine Verbindungselement umfasst hierbei ein Material, das von einem Trägermaterial des Spiegelelementes und/oder einem Material des ersten Rahmens verschieden ist. Hierdurch kann es möglich sein, das Spiegelelement mit dem ersten Rahmen in einer sehr flexiblen, auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogenen Art und Weise zu fixieren. Durch die Gestaltung des Verbindungselements können so unterschiedliche Verbindungscharakteristiken realisiert werden, mit deren Hilfe der vorgenannte Kompromiss hinsichtlich eines oder mehrerer Aspekte verbessert werden kann. So kann es beispielsweise möglich sein, durch eine weniger steife Auslegung die mechanische Stabilität und Robustheit des optischen Scanners zu verbessern, während eine steifere Auslegung gegebenenfalls eine Genauigkeit der Strahlablenkung verbessern kann. Ergänzend oder alternativ kann ein optischer Scanner ferner einen dritten Rahmen aufweisen, der bezogen auf den zweiten Rahmen um eine weitere Drehachse wenigstens verschwenkbar ist. Die weitere Drehachse und die Drehachse können hierbei linear unabhängig voneinander sein, also beispielsweise einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Hierdurch kann es möglich sein, mit konstruktiv einfachen Mitteln nicht nur eine Ablenkung des Strahls in einer Dimension, sondern in zwei Dimensionen zu realisieren. Additionally or alternatively, in an optical scanner, the first frame and the mirror element can be coupled to one another via at least one connecting element, that is, for example, a connecting web. The at least one connecting element in this case comprises a material that is made of a carrier material of the mirror element and / or a Material of the first frame is different. In this way it may be possible to fix the mirror element to the first frame in a very flexible manner related to the particular application. As a result of the design of the connecting element, it is possible to realize connection characteristics of this kind which can be used to improve the aforementioned compromise with regard to one or more aspects. For example, it may be possible to improve the mechanical stability and robustness of the optical scanner by a less rigid design, while a stiffer design may possibly improve accuracy of the beam deflection. Additionally or alternatively, an optical scanner may further comprise a third frame, which is at least pivotable relative to the second frame about a further axis of rotation. The further axis of rotation and the axis of rotation can in this case be linearly independent of one another, ie, for example, enclose an angle of 90 ° with one another. This makes it possible to realize with simple design means not only a deflection of the beam in one dimension, but in two dimensions.

Optional kann ein solcher optischer Scanner eine weitere Lorentzkraft-Antriebseinheit aufweisen, die teilweise in einer Ausnehmung des zweiten Rahmens angeordnet und ausgebildet ist, um ein Drehmoment auf den zweiten Rahmen bezogen auf die weitere Drehachse auszuüben. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, auch im Hinblick auf die weitere Drehachse die zuvor beschriebene Verbesserung des vorgenannten Kompromisses zu erzielen. Optionally, such an optical scanner may comprise a further Lorentz force drive unit, which is partially arranged and formed in a recess of the second frame in order to exert a torque on the second frame with respect to the further axis of rotation. In this way it may possibly be possible to achieve the above-described improvement of the aforementioned compromise, also with regard to the further axis of rotation.

So kann optional bei einem Scanner der zweite Rahmen einen Steg aufweisen, der wenigs- tens teilweise eine Außenkante des zweiten Rahmens bildet und seine Außenkante von der Ausnehmung des zweiten Rahmens trennt, wobei die weitere Lorentzkraft-Antriebseinheit einen ersten Permanentmagneten und einen zweiten Permanentmagneten aufweist, wobei der erste Permanentmagnet der weiteren Lorentzkraft-Antriebseinheit in der Ausnehmung des zweiten Rahmens und der zweite Permanentmagnet der weiteren Lorentzkraft- Antriebseinheit gegenüber dem ersten Permanentmagneten der weiteren Lorentzkraft- Antriebseinheit außerhalb des Stegs des zweiten Rahmens angeordnet ist. Der Steg des zweiten Rahmens kann ferner eine Leiterbahnstrecke aufweisen, die ausgebildet ist, um einen Strom zu tragen. Hierdurch kann es möglich sein, höhere Drehmomente auch auf den zweiten Rahmen auszuüben, um so auch hinsichtlich der weiteren Drehachse die zuvor be- schriebenen Verbesserungen hinsichtlich des vorgenannten Kompromisses zu erzielen. So kann es beispielsweise möglich sein, durch die so höheren Drehmomente die dynamischen Eigenschaften des optischen Scanners bezüglich der weiteren Drehachse zu verbessern, die mechanische Stabilität des optischen Scanners im Hinblick auf die weitere Drehachse und die Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten Rahmen zu verbessern oder einen Kompromiss hinsichtlich dieser und/oder anderer Parameter zu verbessern. Optionally, in the case of a scanner, the second frame may have a web which at least partially forms an outer edge of the second frame and separates its outer edge from the recess of the second frame, wherein the further Lorentz force drive unit has a first permanent magnet and a second permanent magnet, wherein the first permanent magnet of the further Lorentz force drive unit in the recess of the second frame and the second permanent magnet of the further Lorentz force drive unit relative to the first permanent magnet of the further Lorentz force drive unit is arranged outside the web of the second frame. The web of the second frame may further comprise a conductor track formed to carry a current. In this way it may be possible to exert higher torques on the second frame as well, in order thus also with respect to the further axis of rotation the previously described described improvements to achieve the aforementioned compromise. Thus, it may be possible, for example, to improve the dynamic properties of the optical scanner with respect to the further axis of rotation by the higher torques, to improve the mechanical stability of the optical scanner with respect to the further axis of rotation and the connection between the second and the third frame or to improve a compromise on these and / or other parameters.

Darüber hinaus können optional alle implementierungsspezifischen Details, wie sie beispielsweise zuvor beschrieben worden sind oder noch weiter unten für die Lorentzkraft- Antriebseinheit beschrieben werden, ebenso entsprechend auf die weitere Lorentzkraft- Antriebseinheit und ihre Positionierung im optischen Scanner umgesetzt werden. In addition, optionally all implementation-specific details, such as those described above or described below for the Lorentz power drive unit, may also be correspondingly applied to the further Lorentz power drive unit and its positioning in the optical scanner.

Ein optisches Scannersystem kann einen ersten optischen Scanner, wie dieser zuvor beschrieben wurde, und einen zweiten optischen Scanner umfassen, wie dieser zuvor be- schrieben wurde, wobei die Drehachse des ersten optischen Scanners und die Drehachse des zweiten optischen Scanners linear unabhängig voneinander sind, also beispielsweise einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Der erste und der zweite optische Scanner können hierbei derart zueinander angeordnet und ausgerichtet sein, dass bei einem Verschwenken des Spiegelelements des ersten optischen Scanners um seine Drehachse ein auf das Spiegelelement des ersten optischen Scanners einfallender Strahl entlang der Drehachse des zweiten optischen Scanners auf seinem Spiegelelement verschwenkt wird. An optical scanner system may comprise a first optical scanner as described above and a second optical scanner as described above, wherein the axis of rotation of the first optical scanner and the axis of rotation of the second optical scanner are linearly independent of each other, ie For example, include an angle of 90 ° with each other. The first and the second optical scanner can in this case be arranged and aligned relative to one another such that upon pivoting of the mirror element of the first optical scanner about its axis of rotation a beam incident on the mirror element of the first optical scanner is pivoted along its axis of rotation of the second optical scanner on its mirror element becomes.

Hierdurch kann es möglich sein, durch eine einfache Kombination zweier beispielsweise eindimensional ausgestalteter optischer Scanner ebenfalls einen mehrdimensionalen, also beispielsweise zweidimensionalen Scanner zu implementieren. This makes it possible to implement a multi-dimensional, that is, for example, two-dimensional scanner by a simple combination of two, for example, one-dimensionally configured optical scanner.

Optional kann bei einem solchen optischen Scannersystem der erste optische Scanner und der zweite optische Scanner so zueinander ausgerichtet sein, dass ein auf den ersten optischen Scanner einfallender, von dem ersten optischen Scanner reflektierten und auf den zweiten optischen Scanner gelenkter Zwischenstrahl sowie ein von dem zweiten optischen Scanner reflektierter Ausgangsstrahl in einer gemeinsamen Ebene liegen, wenn der erste optische Scanner und der zweite optische Scanner jeweils in ihren jeweiligen Ruhepositionen bzw. Nullpositionen liegen. Hierdurch kann es möglich sein, auch mit Hilfe beispiels- weise eindimensionaler Scanner einen sehr kompakten zweidimensionalen Scanner zu implementieren. Optionally, in such an optical scanner system, the first optical scanner and the second optical scanner may be aligned with each other such that an intermediate beam incident on the first optical scanner, reflected by the first optical scanner and directed onto the second optical scanner, and one of the second optical scanner Scanner reflected output beam lie in a common plane when the first optical scanner and the second optical scanner are each in their respective rest positions or zero positions. This may make it possible, even with the help of For example, one-dimensional scanners implement a very compact two-dimensional scanner.

Die Ruheposition oder Nullposition eines optischen Scanners ist hierbei die Position, bei der ein von der oder den Lorentzkraft-Antriebseinheiten erzeugtes Magnetfeld im Wesentlichen parallel zu einer Hauptoberfläche des ersten Rahmens liegt. In einem solchen Fall kann auch eine reflektierende Oberfläche des Spiegelelements im Falle einer parallelen Ausrichtung der reflektierenden Oberfläche zu der Hauptoberfläche des ersten Rahmens parallel zu dem Magnetfeld der Lorentzkraft-Antriebseinheiten liegen. In der Ruhe- oder Nullposition kann so das Spiegelelement in einem unausgelenkten Zustand vorliegen. Sind die betreffenden Rahmen, also beispielsweise der erste und der zweite Rahmen bzw. auch der zweite und der dritte Rahmen derart miteinander mechanisch gekoppelt, sodass auf den ersten Rahmen bzw. den zweiten Rahmen durch die mechanische Kopplung eine Rückstellkraft oder ein Rückstellmoment ausgeübt wird, so handelt es sich bei der Ruheposition oder Nullposition unter idealen Umständen um eine Position, bei der die Lorentzkraft-Antriebseinheit/-en kein Drehmoment auf den ersten bzw. zweiten Rahmen ausüben. Diese können beispielsweise hinsichtlich ihrer Leiterbahnstrecken stromlos sein. The rest position or zero position of an optical scanner is the position at which a magnetic field generated by the or the Lorentz force drive units is substantially parallel to a main surface of the first frame. In such a case, a reflective surface of the mirror element in the case of a parallel alignment of the reflective surface to the main surface of the first frame may be parallel to the magnetic field of the Lorentz power drive units. In the rest or zero position, the mirror element can thus be in an undeflected state. Are the respective frame, so for example, the first and the second frame or the second and the third frame mechanically coupled to each other so that on the first frame or the second frame by the mechanical coupling a restoring force or a restoring torque is applied, so Under normal circumstances, the rest position or zero position is a position where the Lorentz drive unit (s) do not apply torque to the first and second frames, respectively. These may, for example, be currentless with regard to their conductor paths.

Figurenkurzbeschreibung Brief Description

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen: Embodiments are explained below with reference to the accompanying figures. Show it:

!js! ! Js!

Fig. la zeigt eine schematische Aufsicht auf einen optischen Scanner; Fig. 1a shows a schematic plan view of an optical scanner;

Fig. lb zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch den in Fig. la gezeigten optischen Scanner; Fig. 1b shows a schematic cross-sectional view through the optical scanner shown in Fig la;

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner mit einem differenziellen kapazitiven Sensor; Fig. 2 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner with a differential capacitive sensor;

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner mit einem optischen Sensor auf Basis eines Autokollimators; Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner mit einem optischen Sensor auf Basis eines schrägen Einfallswinkels; Fig. 3 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner with an optical sensor based on an autocollimator; Fig. 4 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner with an optical sensor based on an oblique angle of incidence;

Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner mit einem optischen Sensor auf Basis eines Sensorkopfs; Fig. 5 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner with an optical sensor based on a sensor head;

Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner mit einem magnetischen Sensor; Fig. 7 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner mit einem weiteren magnetischen Sensor; Fig. 6 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner with a magnetic sensor; Fig. 7 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner with another magnetic sensor;

Fig. 8 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen optischen Scanner mit zwei Lorentzkraft- Antriebseinheiten; Fig. 8 shows a schematic plan view of an optical scanner with two Lorentz power drive units;

Fig. 9a zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 8 gezeigten optischen Scanners in seiner Ruheposition; Fig. 9a shows a side view of the optical scanner shown in Fig. 8 in its rest position;

Fig. 9b zeigt eine Querschnittsdarstellung des in den Fig. 8 und 9a gezeigten optischen Scanners in einer ausgelenkten Position; Fig. 9b shows a cross-sectional view of the optical scanner shown in Figs. 8 and 9a in a deflected position;

Fig. 10 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner mit gebogenen Permanentmagneten; Fig. 11 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner, bei dem die Permanentmagneten über ein Joch magnetisch gekoppelt sind; Fig. 10 is a cross-sectional view of an optical scanner with bent permanent magnets; Fig. 11 shows a cross-sectional view through an optical scanner in which the permanent magnets are magnetically coupled via a yoke;

Fig. 12 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines optischen Scanners mit gekrümmten Permanentmagneten, die durch ein magnetisches Joch miteinander magnetisch gekoppelt sind; Fig. 12 is a cross-sectional view of an optical scanner having curved permanent magnets magnetically coupled together by a magnetic yoke;

Fig. 13 zeigt einen zweidimensionalen optischen Scanner; Fig. 13 shows a two-dimensional optical scanner;

Fig. 14 zeigt eine perspektivische Darstellung eines optischen Scannersystems mit zwei optischen Scannern; Fig. 15 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein optisches Scannersystem mit zwei optischen Scannern, bei denen der einfallende Strahl, der Zwischenstrahl und der ausfallende Strahl in den Ruhepositionen der optischen Scanner in einer Ebene verläuft; und Fig. 14 is a perspective view of an optical scanner system having two optical scanners; Fig. 15 is a schematic cross-sectional view of an optical scanner system having two optical scanners in which the incident beam, the intermediate beam and the outgoing beam are in a plane in the rest positions of the optical scanners; and

Fig. 16a zeigt eine schematische Aufsicht auf einen optischen Scanners mit Lagern; Fig. 16a shows a schematic plan view of an optical scanner with bearings;

Fig. 16b zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch den in Fig. 16a gezeigten optischen Scanner; und Fig. 16b shows a schematic cross-sectional view through the optical scanner shown in Fig. 16a; and

Fig. 17 zeigt eine schematische Darstellung einer Lorentzkraft-Antriebseinheit auf Basis eines Halbach- Arrays. 17 shows a schematic representation of a Lorentz power drive unit based on a Halbach array.

Beschreibung description

Verschiedene Beispiele eines optischen Scanners werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein. Various examples of an optical scanner will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which some embodiments are illustrated. In the figures, the thickness dimensions of lines, layers and / or regions may be exaggerated for the sake of clarity.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Beispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt. In the following description of the attached figures, which show only some exemplary examples, like reference characters may designate the same or similar components. Further, summary reference numerals may be used for components and objects that occur multiple times in one embodiment or in a drawing but are described together in terms of one or more features. Components or objects which are described by the same or by the same reference numerals may be the same, but possibly also different, in terms of individual, several or all features, for example their dimensions, unless otherwise explicitly or implicitly stated in the description.

Beispiele können auf verschiedene Weisen modifiziert und abgeändert werden, von denen lediglich einige in den Figuren dargestellt und hier ausführlich beschrieben werden. Beispie- le sind so nicht nur auf die jeweils offenbarten Formen beschränkt, sondern dass Beispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die im Bereich der Erfindung liegen. Zur Vereinfachung der Darstellung bezeichnen gleiche Bezugszeichen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente. Examples may be modified and modified in various ways, only a few of which are illustrated in the figures and described in detail herein. Beispie- Thus, not only are le limited to the particular forms disclosed, but examples are intended to cover all functional and / or structural modifications, equivalents and alternatives that are within the scope of the invention. To simplify the illustration, like reference numerals designate like or similar elements throughout the description of the figures.

Im Folgenden werden Beispiele eines optischen Scanners, der auch als optischer Abtaster oder optischer Ablenker bezeichnet wird, und eines optischen Scannersystems sowie ihre technischen Anwendungsgebiete näher beschrieben. Optische Scanner und optische Scan- Systeme können beispielsweise eine quasistatische Ablenkung hochenergetischer elektromagnetischer Strahlen ermöglichen. Der Aufbau eines solchen optischen Scanners kann dem eines Spiegelgalvanometers ähnlich sein, mit dessen Hilfe jedoch ein Kompromiss hinsichtlich Kompaktheit, Stoßfestigkeit und Dynamik gegebenenfalls verbessert werden kann. Optische Scanner sind Vorrichtungen zur Ablenkung von Laserstrahlung und werden in vielen Bereichen der Technik, beispielsweise in der Lasermaterialbearbeitung, der Laserbeschriftung, Lasergravur, in laserbasierten Fertigungsverfahren, in der Lasertherapie oder - Chirurgie und in der Lasermesstechnik eingesetzt, um die Laserstrahlung gezielt abzulenken und in einem definierten ein- oder zweidimensionalen Muster auf der Werkstück-, Gewebe- Oberfläche oder dem Messobjekt zu bewegen. Mit Ausnahme von akustooptischen und elektrooptischen Deflektoren basieren optische Scanner auf bewegbaren oder aktuierbaren Kippspiegeln, die um eine oder zwei Drehachsen drehbar gelagert sind und durch Auslenkung oder Drehung des Spiegels eine Strahlablenkung bewirken. Hierdurch wird der vom Spiegel umgelenkte oder zurück reflektierte Strahl gescannt. In the following, examples of an optical scanner, which is also referred to as an optical scanner or optical deflector, and an optical scanner system as well as their technical fields of application are described in more detail. For example, optical scanners and optical scanning systems can enable a quasistatic deflection of high-energy electromagnetic radiation. The structure of such an optical scanner may be similar to that of a mirror galvanometer, but with the help of which a compromise in terms of compactness, impact resistance and dynamics can be improved if necessary. Optical scanners are devices for deflecting laser radiation and are used in many areas of technology, for example in laser material processing, laser marking, laser engraving, in laser-based manufacturing processes, in laser therapy or surgery and in laser measurement technology to deflect laser radiation in a targeted manner defined one or two-dimensional pattern on the workpiece, fabric surface or the measurement object to move. With the exception of acousto-optic and electro-optic deflectors, optical scanners are based on movable or actuatable tilting mirrors, which are rotatably mounted about one or two axes of rotation and cause beam deflection by deflection or rotation of the mirror. This scans the beam deflected by the mirror or reflected back.

Quasistatische optische Scanner sind optische Scanner, die gezielt Koordinaten ansteuern können. Das heißt, dass die Kippspiegel um einen definierten Winkel ausgelenkt werden und diese Auslenkung solange beibehalten wird, bis sie ein neues Positionssignal bekommen. Derartige zweidimensionale Scanner, die auch XY-Scanner genannt werden, können beispielsweise beim Beschriften mit Lasern oder in der Lasermaterialbearbeitung eingesetzt werden. Sie können so ausgelegt sein, dass gerade keine rückstellenden Momente oder Kräfte von den Scannern auf ihre Spiegelkomponenten ausgeübt werden. Zur zweidimensionalen Strahlablenkung in der Lasermaterialbearbeitung werden optische Scanner mit einem um zwei Drehachsen auslenkbaren Kippspiegel oder mit zwei eindimensional auslenkbaren Kippspiegeln in geeigneter Anordnung verwendet. Entsprechend der eingesetzten Laserwellenlänge und Laserleistung werden die meist planen Spiegelflächen mit sogenannten Hoch-Reflexions- oder HR-Beschichtungen versehen, deren Reflexions- grad weit über 99% liegt und die typischerweise Zerstörschwellen von einigen 10 J/cm² aufweisen. Quasistatic optical scanners are optical scanners that can selectively drive coordinates. This means that the tilting mirrors are deflected by a defined angle and this deflection is maintained until they receive a new position signal. Such two-dimensional scanners, which are also called XY scanners, can be used, for example, when labeling with lasers or in laser material processing. They can be designed so that no restoring moments or forces are exerted by the scanners on their mirror components. For two-dimensional beam deflection in laser material processing optical scanners are used with a deflectable about two axes of rotation tilt mirror or with two one-dimensional deflectable tilt mirrors in a suitable arrangement. In accordance with the laser wavelength and laser power used, the mostly planar mirror surfaces are provided with so-called high-reflection or HR coatings whose reflectance is well over 99% and which typically have damage thresholds of a few 10 J / cm ² .

Grundsätzlich gibt es drei Typen von optischen Scannern, die auf Kippspiegelanordnungen basieren, jedoch unterschiedliche Antriebsprinzipien nutzen: Basically, there are three types of optical scanners that are based on tilting mirror arrangements, but use different drive principles:

1. Galvanometerscanner mit elektromagnetischem Antrieb, 1. Galvanometer scanner with electromagnetic drive,

2. MOEMS Scanner (Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems; optisch-elektronisches- mechanisches Mikrosystem) mit elektrostatischem oder elektromagnetischem Antrieb, 2. MOEMS scanner (electro-optoelectromechanical system) with electrostatic or electromagnetic drive,

3. Piezoscanner mit piezoelektrischem Antrieb. 3. Piezo scanner with piezoelectric drive.

Einige Parameter, die für optische Scanner im praktischen Einsatz relevant sind, sind: Some parameters that are relevant for optical scanners in practical use are:

der optischer Scanwinkel cpmax,o_Pt, welcher dem doppelten Auslenkwinkel des Spiegels um seine Drehachse entspricht, the optical scanning angle cpmax, o _P t, which corresponds to twice the deflection angle of the mirror about its axis of rotation,

die Scangeschwindigkeit oder Winkelgeschwindigkeit dcp/dt, the scan speed or angular velocity dcp / dt,

• die maximale Scanfrequenz f_sc, welche winkelabhängig sein kann, The maximum scanning frequency f _sc , which can be angle-dependent,

die maximale Scanfrequenz bei Ausnutzung des vollen Scanwinkels fsc((pmax,o_Pt),the maximum scanning frequency when using the full scanning angle fsc ((pmax, o _P t),

• die effektive Apertur d des optischen Scanners, welche dem maximalen Strahldurchmesser eines kollimierten Strahls entspricht, der ohne Vignettierung um den maximalen Scanwinkel in einer oder in zwei Dimensionen gescannt werden kann, The effective aperture d of the optical scanner, which corresponds to the maximum beam diameter of a collimated beam that can be scanned without vignetting by the maximum scanning angle in one or two dimensions,

der Bauraum V des optischen Scanners, welcher dem Volumen entspricht, den die Vorrichtung beim Einbau in ein Gesamtsystem, beispielsweise eine Laserbeschriftungsanlage, einnimmt. the installation space V of the optical scanner, which corresponds to the volume that the device occupies when installed in an overall system, for example a laser marking machine.

Die dynamischen Eigenschaften Scanwinkel φ, Scangeschwindigkeit und Scanfrequenz f_sc bei gegebenen Bauraum V und gegebener Apertur d, werden nicht zu Letzt von folgenden Kenngrößen des Antriebsprinzips wenigstens mitbestimmt: The dynamic properties scan angle φ, scan speed and scan frequency f _sc given space V and given aperture d are not least determined by the following characteristics of the drive principle at least:

Kraft F, die der Antrieb ausübt, Force F, which exercises the drive,

• Drehmoment D, das sich aus der Kraft F ergibt, • torque D, which results from the force F,

Massenträgheitsmoment J der bewegten Teile des optischen Scanners, welche wiederum je nach Antriebsprinzip durch die zur Verfügung stehenden Magnetfelder, Maximalströme, Induktivitäten, Kapazitäten, Materialrichtkonstanten und anderer Parameter bestimmt werden. Wichtig für eine hohe Dynamik ist das Verhältnis R von Drehmoment M zu Trägheitsmoment J (R = D/J). Dieses sollte bei vielen Anwendungen so groß wie möglich sein. Mass moment of inertia J of the moving parts of the optical scanner, which in turn are determined by the available magnetic fields, maximum currents, inductances, capacitances, material constants and other parameters depending on the drive principle. Important for high dynamics is the ratio R of torque M to moment of inertia J (R = D / J). This should be as great as possible in many applications.

Anforderungen aus der Lasermaterialbearbeitung, der Lasertherapie und -Chirurgie sowie der Lasermesstechnik an die Scanner zielen auf eine Miniaturisierung des Bauraums V bei- spielsweise auf werte von weniger als 100cm³ möglichst bei gleichzeitiger Steigerung der Scangeschwindigkeit um mehr als das Vierfache der Geschwindigkeit aktuell verwendeter Scanner auf 2000 7s < dcp/dt < 10000 7s. Dabei sollte eine Mindestgröße für die Scannerapertur von d = 10 mm und den optischen Scanwinkel von (p_max = 10 ° bei einigen Anwendungen nicht unterschritten werden. Requirements from laser material processing, laser therapy and surgery as well as laser measuring technology to the scanners aim at a miniaturization of the installation space V, for example to values of less than 100 cm ^3, if possible with simultaneous increase of the scanning speed by more than four times the speed of currently used scanners 2000 7s <dcp / dt <10000 7s. In doing so, a minimum size for the scanner aperture of d = 10 mm and the optical scanning angle of (p _max = 10 ° should not be undercut for some applications.

Weiterhin werden bei optischen Scannern immer höheren Anforderungen an die Robustheit ausgesetzt. Gefordert wird häufig, dass ein optischer Scanner im Betrieb aus 0.5m bis Im Höhe fallengelassen werden und danach noch funktionstüchtig sein soll. Darüber hinaus wird häufig ein Reflexionsvermögen von über 99% bei typischen mittleren Strahlungsleis- tungen von bis zu 100 W gefordert. Furthermore, in optical scanners increasingly higher demands are placed on the robustness. It is often demanded that an optical scanner should be dropped from 0.5m to the height during operation and then be functional afterwards. In addition, a reflectivity of more than 99% is often required at typical mean radiant powers of up to 100W.

Zur Zeit ist kein Scanner bekannt, der alle vier genannten Spezifikationen, die Robustheits- anforderung sowie die Anforderungen an das Reflexionsvermögen gleichzeitig erfüllt. Dies liegt nicht zu Letzt an den derzeit verfügbaren Antriebstechnologien, bei denen eine Minia- turisierung bei gleichzeitiger Erhöhung der Scangeschwindigkeit ohne Einbußen bei der Größe des Spiegeldurchmessers und des Scanwinkels aufgrund prinzipieller Beschränkungen, insbesondere des erreichbaren Drehmoments bei gegebenem bauartbedingten Trägheitsmoment, nur schwer möglich ist. Mit Hilfe der hier beschriebenen optischen Scanner kann so ein Kompromiss hinsichtlich der zuvor genannten Parameter implementiert werden. Dieser kann beispielsweise als elektromagnetisch angetriebener, quasistatischer optischer 2D-Scanner mit verbessertem Verhältnis R von Drehmoment M zu Trägheitsmoment J, verbesserter Robustheit und kompakterer Bauweise implementiert werden. Bei einem konventionellen elektromagnetischen Galvanometerscanner wird an einem Rotor ein um eine Drehachse drehbarer Spiegel befestigt. Hierbei werden drei Bauweisen unterschieden. Bei allen drei Bauweisen wird ein planer Spiegel auf einem stabförmigen Rotor befestigt und über elektromagnetische Kräfte um die Stabachse gedreht. At the present time, no scanner is known which satisfies all four specifications, the ruggedness requirement, and the reflectance requirements at the same time. This is not least due to the currently available drive technologies in which miniaturization with simultaneous increase in the scan speed without sacrificing the size of the mirror diameter and scan angle due to fundamental limitations, in particular the achievable torque at a given design inertia, is difficult. With the help of the optical scanners described here, a compromise can be implemented with regard to the aforementioned parameters. This can be implemented, for example, as an electromagnetically driven quasi-static optical 2D scanner with improved ratio R of torque M to moment of inertia J, improved robustness, and more compact design. In a conventional electromagnetic galvanometer scanner, a mirror rotatable about an axis of rotation is attached to a rotor. Here are three types of construction. In all three designs, a plane mirror is mounted on a rod-shaped rotor and rotated by electromagnetic forces around the rod axis.

Bei der Bauweise mit bewegtem Eisenkern, wird der plane Spiegel auf einem Rotor aus einem weichmagnetischen Werkstoff befestigt, der mit vier Magnetpolen in Wechselwirkung tritt. Zwei der Pole werden von stromdurchflossen Spulen gebildet, wobei die Größe und Richtung des Stromes die Größe und Richtung des magnetischen Flusses und damit des auf den Rotor wirkenden Moments bestimmt. In the moving iron core design, the planar mirror is mounted on a rotor made of a soft magnetic material that interacts with four magnetic poles. Two of the poles are formed by current-carrying coils, wherein the size and direction of the current determines the magnitude and direction of the magnetic flux and thus the moment acting on the rotor.

Bei der zweiten Bauweise, einer Anordnung mit bewegter Spule, deren grundlegender Aufbau seit dem 19ten Jahrhundert als Drehspulgalvanometer verwendet wird, wird von einem oder maximal zwei Permanentmagneten ein konstantes äußeres Magnetfeld erzeugt. In diesem Magnetfeld befindet sich der Rotor, auf den eine Spule gewickelt ist. Durch Anlegen eines Stromes, kann der Rotor um seine Drehachse gedreht werden. In the second construction, a moving coil arrangement whose basic construction has been used as a moving coil galvanometer since the 19th century, a constant external magnetic field is generated by one or at most two permanent magnets. In this magnetic field is the rotor, on which a coil is wound. By applying a current, the rotor can be rotated about its axis of rotation.

Die dritte Bauweise mit bewegtem Permanentmagneten ist die bei modernen Galvanometer- Scannern am häufigsten anzutreffende Bauweise. Hierbei wird ein stabförmiger Rotor aus einem Permanentmagneten verwendet, welcher orthogonal zu seiner Drehachse magnetisiert ist. Zwei am Stator befestigte stromdurchflossene Spulen erzeugen ein, durch Stromrichtung und Stromstärke variables äußeres Magnetfeld, welches eine Drehung des Rotors bewirkt. Bei einigen Bauarten ist der Rotor mittels Torsionsfedern aufgehängt und besitzt eine Rückstellkraft, andere Bauarten verwenden Lager, vorzugsweise Kugellager ohne Rückstellkonstante. Ein zweidimensionaler Scanner kann basierend auf jeder der drei oben genannten Bauweisen eines eindimensionalen Galvanometerscanners implementiert werden. Allerdings ist eine Verkleinerung des Bauraums einer zweidimensionalen Anordnung auf unter 100 cm³ schon wergen des Platzbedarfs der Rotoren kaum möglich. Der Platzbefarf ergibt sich aus der Mindestlänge der stabförmigen Rotoren, die erforderlich sind, um das notwendige Drehmoment aufzubringen. Kleinere Bauvolumina können basierend auf den Bauformen der MOEMS-Scanner und der Piezoscanner erreicht werden. Piezoscanner erreichen jedoch typischerweise nur Ablenkwinkel von unter 1°, was für die viele Anwendungen der Lasermaterialbearbeitung nicht genügt, weshalb diese hier nicht weiter betrachtet werden. The third design with moving permanent magnet is the most commonly encountered in modern galvanometer scanners. Here, a rod-shaped rotor made of a permanent magnet is used, which is magnetized orthogonal to its axis of rotation. Two current-carrying coils fixed to the stator generate an external magnetic field which is variable by the direction of the current and the current and which causes the rotor to rotate. In some types, the rotor is suspended by means of torsion springs and has a restoring force, other types use bearings, preferably ball bearings without reset constant. A two-dimensional scanner can be implemented based on any of the three above-mentioned designs of a one-dimensional galvanometer scanner. However, a reduction of the space of a two-dimensional arrangement is less than 100 cm ³ already wergengen the space requirement of the rotors hardly possible. The space requirement results from the minimum length of the rod-shaped rotors, which are required to apply the necessary torque. Smaller build volumes can be achieved based on the MOEMS scanner and piezoscanner designs. Piezo scanners, however, typically only achieve deflection angles of less than 1 °, which is not sufficient for many applications in laser material processing, which is why they are not considered here any further.

Bei elektrostatischen MOEMS-Scannern, die aus einkristallinem Silizium mit Halbleiterverfahren hergestellt werden, kommen typischerweise kardanische Aufhängungen zum Einsatz, bei denen eine Spiegelplatte aus Silizium drehbar mittels Torsionsbalken mit einer Rahmenstruktur verbunden ist. Diese ist um mindestens eine, meistens jedoch um zwei, eine innere und eine äußere Drehachse, drehbar aufgehängt. Neben kardanischen Anordnungen, bei denen der Spiegel über zwei orthogonal zueinander angeordnete Drehachsen, eine innere und eine äußere Drehachse, verschwenkbar ist, weisen zwei gegeneinander bewegliche Rahmenstrukturen mit Kammantrieben für jede Drehachse auf. Bei Bauformen, die keine kardanische Anordnung aufweisen, werden zur Erzeugung von zweidimensionalen Scanmustern Anordnungen aus zwei eindimensionalen Scannern verwendet, die denen von Galvanometerscannern gleichen, jedoch deutlich platzsparender sind, weil der Rotor der Siliziumstruktur nicht stabförmig sondern flach ist, und Dicken von typischerweise unter 1 mm aufweisen. Bei der Fertigung der Strukturen mit ihren Spiegel, Tor- sionsfeder und Rahmen kommen meist halbleiterbasierte Fertigungstechniken zum Einsatz, beispielsweise DRIE-Prozess (Depp Reactive Ion Etching; tiefes reaktives Ionenätzen) und/oder Halbleiterlithografieprozesse. Die über die Torsionsfedern mit dem Rahmen verbundenen Spiegel stellen eine monolithische Silizium-Struktur dar. Bei elektromagnetischen MOEMS-Scannern bzw. elektromagnetisch angetriebenen MOEMS-Scannern wird das gleiche Prinzip einer monolithischen Anordnung aus Silizium oder einem metallischen Material verwendet. Der Antrieb basiert jedoch auf magnetischer Anziehung bzw. Abstoßung oder der Lorentzkraft. So werden bei Scannern kleine Permanentmagneten an der Unterseite des Spiegels in einem definierten Abstand zur Drehachse befes- tigt. Unterhalb dieser Permanentmagneten befinden sich Zylinderspulen, die je nach Stromstärke und Stromrichtung ein anziehendes oder abstoßendes externes Magnetfeld variabler Stärke erzeugen, wodurch der Spiegel um die jeweilige Drehachse ausgelenkt werden kann. Das Antriebsprinzip basiert daher auf der Anziehung bzw. Abstoßung zweier Magnetfelder, von denen eines statisch von Permanentmagneten erzeugt wird, und einem variablen Feld, das von Spulen erzeugt wird. In electrochemical MOEMS scanners, which are manufactured from monocrystalline silicon using semiconductor methods, cardanic suspensions are typically used in which a mirror plate made of silicon is rotatably connected by means of torsion bars to a frame structure. This is at least one, but usually two, an inner and an outer axis of rotation, rotatably suspended. In addition to gimbal arrangements in which the mirror is pivotable about two orthogonal axes of rotation, an inner and an outer axis of rotation, have two mutually movable frame structures with comb drives for each axis of rotation. In non-gimbal configurations, arrays of two one-dimensional scanners similar to those of galvanometer scanners are used to produce two-dimensional scans, but are significantly more space efficient because the rotor of the silicon structure is not rod-shaped but flat, and typically less than 1 gauge mm have. Semiconductor-based production techniques, such as, for example, DRIE (Depot Reactive Ion Etching) and / or semiconductor lithography processes, are used in the production of the structures with their mirrors, torsion springs and frames. The mirrors connected to the frame via the torsion springs represent a monolithic silicon structure. In MOEMS electromagnetic scanners or electromagnetically driven MOEMS scanners, the same principle of a monolithic arrangement of silicon or a metallic material is used. However, the drive is based on magnetic attraction or repulsion or Lorentz force. In the case of scanners, small permanent magnets are fastened to the underside of the mirror at a defined distance from the axis of rotation. Underneath these permanent magnets are cylindrical coils which generate an attractive or repulsive external magnetic field of variable strength, depending on the current intensity and current direction, whereby the mirror can be deflected about the respective axis of rotation. The drive principle is therefore based on the attraction or repulsion of two magnetic fields, one of which is generated statically by permanent magnets and a variable field generated by coils.

Ebenso wird eine vertauschte Anordnung von Spule und Permanentmagnet verwendet. Hierbei befinden sich die Permanentmagneten unterhalb des Spiegels, während die Spule in Form einer Leiterbahnschleife an der Spiegelfläche oder im mitbewegten Rahmen befestigt ist oder mittels Halbleiterlithografieprozessen in den Rahmen strukturiert wird. Likewise, a reversed arrangement of coil and permanent magnet is used. Here, the permanent magnets are located below the mirror, while the coil is attached in the form of a conductor loop on the mirror surface or in moving frame or is structured by means of semiconductor lithography processes in the frame.

Bei den oben genannten Bauformen, die auf der Anziehung oder Abstoßung von Magnetfel- dem beruhen, werden inhomogene Magnetfelder erzeugt, welche die von der Spiegelfläche definierte Ebene durchfluten. Ebenso werden Antriebskonzepte eingesetzt, die auf der Lor- entzkraft beruhen. Hier wird ein externes Magnetfeld parallel zur Spiegelfläche angeordnet. Dadurch kann auf Teilstrecken entlang einer Leiterbahnschleifen eine Lorentzkraft erzeugt werden, die orthogonal zur Spiegelfläche wirkt. Elektromagnetische Scanner, deren Antrieb die Lorentzkraft zugrunde liegt, weisen ebenfalls die für MOEMS typischen monolithischen Aufhängungen mit Leiterbahnschleifen oder Spulen auf den Spiegeln oder den mitbewegten Rahmenteilen auf. So wird beispielsweise bei einem Scanner die Siliziumstruktur in einem homogenen Magnetfeld angeordnet, welches parallel zur Spiegelfläche ausgerichtet ist und durch zwei außen angebrachte Permanentmagneten erzeugt wird. In the case of the abovementioned designs, which are based on the attraction or repulsion of magnetic fields, inhomogeneous magnetic fields are generated which flow through the plane defined by the mirror surface. Likewise, drive concepts based on Lorentz force are used. Here, an external magnetic field is arranged parallel to the mirror surface. As a result, a Lorentz force which acts orthogonally to the mirror surface can be generated on partial sections along a conductor track loops. Electromagnetic scanners driven by the Lorentz force also feature the monolithic suspensions typical of MOEMS with traces or coils on the mirrors or moving frame parts. For example, in a scanner, the silicon structure is arranged in a homogeneous magnetic field, which is aligned parallel to the mirror surface and is generated by two externally mounted permanent magnets.

Dennoch ermöglicht keines dieser Konzepte, einen optischen Scanner zu implementieren, der vorgenannten Kompromiss verbessern kann und gegebenenfalls sogar die zuvor angegebenen Spezifikationen hinsichtlich Robustheit und anderer Paramente erfüllen kann. So sind zwar Galvanometerscannern mit zylinderförmigem Rotor robust, erreichen Scange- schwindigkeiten weit über 5000 °/s und können große Spiegelflächen mit Durchmessern bis zu mehreren Zentimetern bewegen, sie sind jedoch bauartbedingt kaum miniaturisierbar, da der Spiegel auf einem zylinderförmigen Rotor befestigt wird. Die Länge des Rotors skaliert mit dem Spiegeldurchmesser, da schon mit steigendem Trägheitsmoment des Spiegels zur Drehmomentsteigerung größere Spulen und Magneten benutzt werden müssen. Dadurch steigt jedoch auch das Trägheitsmoment des Rotors, sodass Verhältnisse von Drehmoment zu Trägheitsmoment typischerweise auf werte von R < 10⁵ s^"2 limitiert sind. Bauartbedingt weisen so Galvanometerscanner mit Spiegeldurchmessern von über 10 mm Rotoren von mehr als 50 mm Länge auf. Darüber hinaus lässt sich ein Galvanometerkippspiegel vom Rotor nur um eine Achse drehen, sodass die Miniaturisierung einer zweidimensionalen Ab- lenkeinheit auf unter 100 cm³ sich mit typischen Galvanometerscannern kaum erreichen lässt. However, none of these concepts allows implementing an optical scanner that can improve the aforementioned trade-off and, where appropriate, even meet the previously specified specifications for robustness and other paraments. Although galvanometer scanners with a cylindrical rotor are robust, scanning speeds reach well above 5000 ° / s and can move large mirror surfaces with diameters of up to several centimeters, but they are hardly miniaturized due to the design, since the mirror is mounted on a cylindrical rotor. The length of the rotor scales with the mirror diameter, since larger coils and magnets have to be used already as the mirror's moment of inertia increases to increase the torque. However, this also increases the moment of inertia of the rotor, so that ratios of torque to moment of inertia are typically limited to values of R <10 ⁵ s ^{"2. As a} result, galvanometer scanners with mirror diameters of more than 10 mm have rotors of more than 50 mm in length a galvanometer tipping mirror can only be rotated about one axis from the rotor so that the miniaturization of a two-dimensional steering unit to less than 100 cm ³ can hardly be achieved with typical galvanometer scanners.

Elektrostatische MOEMS-Scanner können aufgrund der geringen elektrostatischen Kräfte selbst bei hohen Spannungen im Kilovolt-Bereich meist nur resonant betrieben werden, weil das Drehmoment viel geringer ist, als die typischen Richtkonstanten der Silizium- Torsionsfedern. Daher können solche Scanner kaum als XY-Scanner betrieben werden. Das bedeutet, dass sie in einem Scanfeld Koordinaten nicht quasistatisch ansteuern können. Durch Erhöhung der Torsionsfederlänge oder Verringerung des Torsionsfederdurchmessers kann zwar die Richtkonstante erniedrigt werden, jedoch steigt dadurch die Bruchempfindlichkeit deutlich an, da der im Vergleich zur Torsionsfeder große und schwere Spiegel von ihr getragen werden muss. Daher ist konventionell kaum mit einem elektrostatischen 2D- MOEMS. Scannern mit Spiegelaperturen von über 10 mm zu rechnen. MOEMS-Scanner, die auf der Abstoßung und Anziehung von Magnetfeldern beruhen, die von Spulen und Permanentmagneten erzeugt werden, basieren darauf, dass inhomogene Magnetfelder sich gegeneinander bewegen. Das erzeugte Drehmoment hängt also vom jeweiligen Ablenkwinkel ab. Bei Systemen mit mitbewegten Permanentmagneten sind zudem die Trägheitsmomente häufig zu groß, um die anvisierten Scangeschwindigkeiten zu errei- chen. Durch die geringen Drehmomente können nur ferner nur Systeme mit Spiegeldurchmessern von wenigen Millimetern (typischerweise höchstens 5 mm) statisch ausgelenkt werden. Darüber hinaus haben auch elektromagnetische MOEMS-Scanner die zuvor genannten Probleme bezüglich Bruchempfindlichkeit und geringer Spiegelapertur. Auch bei Magnetscannern mit konventionellem Lorentzkraft- Antrieb sind die Drehmomente zu gering, um beispielsweise Spiegelflächen mit einem Durchmesser von 10 mm um 10° hinreichend schnell quasistatisch auszulenken. Due to the low electrostatic forces, electrostatic MOEMS scanners can usually only be operated resonantly, even at high voltages in the kilovolt range, because the torque is much lower than the typical directional constants of the silicon torsion springs. Therefore, such scanners can hardly be operated as an XY scanner. This means that they can not control coordinates in a scan field quasi-statically. By increasing the Torsionsfederlänge or reducing the torsion spring diameter, although the guide constant can be lowered, but this increases the breaking sensitivity significantly, since the large compared to the torsion spring and heavy mirror must be supported by her. Therefore, conventionally, there is hardly any electrostatic 2D MOEMS. Scanners with mirror apertures of more than 10 mm can be expected. MOEMS scanners based on the repulsion and attraction of magnetic fields generated by coils and permanent magnets are based on the fact that inhomogeneous magnetic fields move against each other. The generated torque thus depends on the respective deflection angle. In systems with moving permanent magnets, the moments of inertia are often too large to reach the targeted scan speeds. Due to the low torques, only systems with mirror diameters of a few millimeters (typically at most 5 mm) can only be statically deflected. In addition, MOEMS electromagnetic scanners also have the aforementioned problems of break sensitivity and low mirror aperture. Even with magnetic scanners with conventional Lorentz force drive, the torques are too low, for example, to deflect mirrors with a diameter of 10 mm by 10 ° quasi-statically fast enough.

Bei monolithischen Verbindungen des Spiegels mit dem Rahmen, wie sie bei allen MO- EMS-Scannern verwendet werden, hängen Stegabmessungen und Spiegelabmessung voneinander ab, sodass diese nicht voneinander entkoppelt werden können. Werden die Stege dünner ausgelegt, um zum Beispiel geringere Richtkonstanten zu erreichen, so wird das ganze Substrat also auch die Spiegelfläche dünner. Typischer Weise überschreiten MO- EMS-Scannersubstrate eine Dicke von 100 μιη nicht. Dadurch sind die Trägheitsmomente der MOEMS-Scanner im Vergleich zu denen von Galvanometerscannern um bis zu vier Größenordnungen geringer. Bei schnellen Schwingungen und Scanbewegungen der Kippspiegel kann jedoch es jedoch aufgrund der geringen Dicke zu dynamischen Deformation kommen, wodurch sich das Strahlprofil des reflektierten Laserstrahls auf inakzeptable und unkontrollierbare Weise verändern kann. Dynamische Deformationen sind insbesondere bei Scannern von Bedeutung, bei denen mitbewegte Permanentmagneten direkt an der Unterseite des Spiegels befestigt sind. For monolithic mirror-to-frame connections, as used in all MO-EMS scanners, the bridge dimensions and mirror dimensions are interdependent so that they can not be decoupled from each other. If the webs are designed to be thinner, in order to achieve, for example, lower guide constants, the entire substrate, ie the mirror surface, also becomes thinner. Typically, MO-EMS scanner substrates do not exceed a thickness of 100 μm. As a result, the moments of inertia The MOEMS scanner is up to four orders of magnitude smaller than that of galvanometer scanners. However, rapid oscillations and scanning movements of the tilt mirrors can lead to dynamic deformation due to the small thickness, as a result of which the beam profile of the reflected laser beam can change in an unacceptable and uncontrollable manner. Dynamic deformations are particularly important in scanners in which moving permanent magnets are attached directly to the bottom of the mirror.

Zusätzlich zur dynamischen Deformation können bei MOEMS-Scannern ebenso aufgrund der geringen Dicke statische Deformation auftreten, wenn die Spiegelfläche mit einer hoch reflektierenden dielektrischen Schicht versehen wird. Aus diesem Grund kommen MOEMS- Scanner im Wesentlichen nur in messtechnischen Anwendungen zum Einsatz und nicht in der Lasermaterialbearbeitung oder Lasertherapie mit Laserleistungen von über 50 W. Ferner können MOEMS-Scanner eine deutlich geringere Robustheit aufweisne, die vor allem auf die dünnen Torsionsstege zurückzuführen ist. Derzeit sind keine MOEMS-Scanner bekannt, die ohne spezielle stoßdämpfende Hülle aus 1 m Höhe fallengelassen werden können und danach noch funktionsfähig sind. Meist bricht in einem solchen Fall der Torsionssteg. Je nach Implementierung kann bereits das ganze Substrat nach Fallenlassen aus 10 cm Höhe auf eine Hartholzplatte brechen. In addition to dynamic deformation, MOEMS scanners can also cause static deformation due to the small thickness when the mirror surface is provided with a highly reflective dielectric layer. For this reason, MOEMS scanners are used essentially only in metrological applications and not in laser material processing or laser therapy with laser powers of more than 50 W. Furthermore, MOEMS scanners can demonstrate a significantly lower robustness, which is mainly due to the thin torsion bars. Currently no MOEMS scanners are known, which can be dropped from a height of 1 m without a special shock-absorbing cover and are then still functional. In most cases, the torsion bar breaks in such a case. Depending on the implementation, the entire substrate may break after breaking from a height of 10 cm onto a hardwood board.

Bei elektromagnetischen Kippspiegelvorrichtungen stehen sich so bei den wichtigsten konventionellen Systemen kaum miteinander vereinbare Probleme gegenüber. Bei Galvanometerscanner mit hinreichend großen und hinreichend dicken Kippspiegeln, welche den Ro- bustheitsanforderungen genügen und trotz dielektrischer Beschichtung keine dynamische oder statische Deformation aufweisen, müssen zwangsweise große Trägheitsmomente bewegt werden, sodass diese daher große Rotoren haben. Dadurch ist der Bauraum groß oder die Scangeschwindigkeit zu gering. Bei MOEMS-Scannern hingegen sind zwar die Bauvolumina und die Trägheitsmomente klein, die Scanner sind jedoch sehr bruchempfindlich. Darüber hinaus ist die elektrostatische oder elektromagnetische Energieeinkopplung in das mechanische System so gering, dass kaum hinreichend großen Spiegeldurchmesser beispielsweise für Hochleistungsanwendungen hinreichend schnell quasistatisch bewegt werden können. Scanner mit Piezoantrieben ermöglichen hier nur sehr geringe Ablenkwinkel von typischerweise unter 1° und sind typischerweise ferner langsamer als 1000%. Hierbei ist gleichzeitig eine genaue Bestimmung der Ablenkung des Strahls aufgrund der konventionellen Baukonzepte sehr schwierig. With electromagnetic tilting mirror devices, the most important conventional systems are thus confronted with hardly compatible problems. In the case of galvanometer scanners with sufficiently large and sufficiently thick tilting mirrors, which satisfy the requirements of robustness and, despite dielectric coating, have no dynamic or static deformation, forcibly large moments of inertia must be moved, so that these therefore have large rotors. As a result, the space is large or the scan speed is too low. On the other hand, MOEMS scanners have low build volumes and moment of inertia, but the scanners are very fragile. In addition, the electrostatic or electromagnetic energy coupling into the mechanical system is so low that barely sufficiently large mirror diameters can not be moved quasi-statically fast enough, for example, for high-power applications. Scanners with piezo drives allow only very low deflection angles of typically less than 1 ° and are typically also slower than 1000%. At the same time an accurate determination of the deflection of the beam due to the conventional construction concepts is very difficult.

So besteht ein Bedarf daran, einen optischen Scanner, der auch als Ablenkvorrichtung bezeichnet wird, für Laserstrahlung mit einer elektromagnetisch angetriebenen Kippspiegelan- Ordnung zu schaffen, welcher eine Implementierung der zuvor beschriebenen Spezifikationen und gleichzeitig eine genauere Bestimmung der Ablenkung des Strahls ermöglichen kann. Wie nachfolgend erläutert wird, kann dies dadurch erreicht werden, dass der Scanner bezüglich seiner dynamischen Eigenschaften konventionelle Lösungen aufgrund eines hohen Verhältnisses von Drehmoment zu Trägheitsmoment übertrifft und zudem robust und kompakt ausgelegt werden kann. Thus, there is a need to provide an optical scanner, also referred to as a deflector, for laser radiation having an electromagnetically driven tilt mirror array which may enable implementation of the specifications described above and, at the same time, more accurate determination of the deflection of the beam. As will be explained below, this can be achieved by the scanner outperforming conventional solutions with respect to its dynamic properties due to a high ratio of torque to moment of inertia and, in addition, being able to be designed to be robust and compact.

Fig. la zeigt eine schematische Aufsicht auf und Fig. lb eine schematische Querschnittsdarstellung von der Seite durch einen optischen Scanner 100 mit einem Spiegelelement 110, der so ausgelegt ist, dass wenigstens eine Frequenz oder ein Frequenzbereich eines einfal- lenden elektromagnetischen Strahls reflektiert werden kann. Je nach Anwendung kann es sich bei dem Spiegelelement beispielsweise um einen metallischen Spiegel handeln, bei dem auf eine Spiegeloberfläche eine reflektierende Metallschicht, beispielsweise eine Goldschicht (Au) aufgebracht ist. Die Spiegeloberfläche wird auch als Vorderseite 120 des Spiegelelements 110 bezeichnet. Ihr gegenüber liegt eine Rückseite 125 des Spiegelelements, die identisch zu der Vorderseite 120, jedoch auch abweichend ausgeführt sein kann. Die Rückseite 125 des Spiegelelements kann unter anderem der Bestimmung der Auslenkung des Spiegelelements 110 dienen, wie weiter unten noch erläutert wird. 1a shows a schematic top view and FIG. 1b shows a schematic cross-sectional view from the side through an optical scanner 100 with a mirror element 110 which is designed such that at least one frequency or frequency range of a colliding electromagnetic beam can be reflected. Depending on the application, the mirror element may, for example, be a metallic mirror in which a reflective metal layer, for example a gold layer (Au), is applied to a mirror surface. The mirror surface is also referred to as the front side 120 of the mirror element 110. Opposite is a rear side 125 of the mirror element, which may be identical to the front side 120, but may also be deviating. The rear side 125 of the mirror element can serve inter alia to determine the deflection of the mirror element 110, as will be explained below.

Bei anderen Implementierungen kann es sich bei dem Spiegelelement auch um ein dielektri- sches Spiegelelement, also beispielsweise einen Bragg-Spiegel handeln. Bei diesem sind mehrere dielektrische Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes und Dicken aufeinander aufgetragen. Handelt es sich beispielsweise um Hochreflektivitätsspiegel für hochenergetische Anwendungen, kann es gegebenenfalls ratsam sein, ein entsprechendes dielektrisches Spiegelelement 110 einzusetzen, um so beispielsweise eine Beschädigung oder Zer- Störung des Spiegelelements 110 durch den einfallenden hochenergetischen Strahl zu vermeiden. In other implementations, the mirror element can also be a dielectric mirror element, that is, for example, a Bragg mirror. In this multiple dielectric layers of different refractive indices and thicknesses are applied to each other. For example, if high reflectivity levels are used for high-energy applications, it may be advisable to use a corresponding dielectric mirror element 110 in order, for example, to cause damage or destruction. Disturbance of the mirror element 110 by the incident high-energy beam to avoid.

Der optische Scanner 100 umfasst ferner einen ersten Rahmen 130, der bezogen auf einen zweiten Rahmen 140 um eine Drehachse 150 wenigstens verschwenkbar angeordnet ist. Die Drehachse 150 kann hierbei beispielsweise auf Höhe einer Vorderseite 120 liegen, also in der Ebene der Vorderseite 120, jedoch bei einer anderen Aufhängung auch entfernt von dieser. Der erste und der zweite Rahmen 130, 140 können beispielsweise über ein oder mehrere Torsionselemente 160 miteinander gekoppelt sein, sodass die Torsionselemente 160 bei einer Verdrehung der beiden Rahmen 130, 140 zueinander tordiert werden. Hierdurch kann eine entsprechende Rückstellkraft bzw. ein Rückstellmoment durch die Torsionselemente 160 bezüglich der Drehachse 150 erzeugt werden. Die Torsionselemente 160 können bei- spielsweise als Torsionsstege implementiert sein, die vollständig, abschnittsweise oder auch nur bezüglich einer Kontur gerade oder auch gebogen ausgeführt sein können. Ebenso kann anstelle eines oder mehrerer Torsionselemente 160 ebenso ein Lager, beispielsweise ein Wälzlager, ein Gleitlager oder auch ein Magnetlager zum Einsatz kommen, wie dies später noch erläutert wird. The optical scanner 100 further includes a first frame 130, which is arranged at least pivotable relative to a second frame 140 about a rotation axis 150. In this case, the axis of rotation 150 can lie, for example, at the level of a front side 120, that is to say in the plane of the front side 120, but also in a different suspension from this. The first and the second frame 130, 140 may, for example, be coupled to one another via one or more torsion elements 160, so that the torsion elements 160 are twisted relative to one another during a rotation of the two frames 130, 140. In this way, a corresponding restoring force or a restoring torque can be generated by the torsion elements 160 with respect to the axis of rotation 150. The torsion elements 160 can be implemented as torsion bars, for example, which can be designed to be straight, partially or even straight or curved with respect to a contour. Likewise, instead of one or more torsion elements 160, a bearing, for example a roller bearing, a sliding bearing or a magnetic bearing can also be used, as will be explained later.

Der erste Rahmen 130 ist hierbei mit dem Spiegelelement 110 mechanisch gekoppelt und weist eine Ausnehmung 170 auf, in der teilweise eine Lorentzkraft-Antriebseinheit 180 angeordnet ist. Diese ist so ausgestaltet, dass diese bei dem Betrieb ein Drehmoment auf den ersten Rahmen 130 bezogen auf die Drehachse 150 ausüben kann, sodass der erste Rahmen 130 bezogen auf den zweiten Rahmen 140 wenigstens verschwenkt werden kann, wenn nicht sogar vollständig gedreht werden kann. The first frame 130 is in this case mechanically coupled to the mirror element 110 and has a recess 170, in which a Lorentz force drive unit 180 is partially arranged. This is designed so that it can exert a torque on the first frame 130 with respect to the rotation axis 150 during operation, so that the first frame 130 can be at least pivoted with respect to the second frame 140, if not completely rotated.

Die Lorentzkraft-Antriebseinheit 180 weist hierbei einen ersten Permanentmagneten 190 und einen zweiten Permanentmagneten 200 auf, wobei der erste Permanentmagnet 190 in der Ausnehmung 170 angeordnet ist, wohingegen der zweite Permanentmagnet 200 außerhalb der Ausnehmung 170 angeordnet ist. Der erste Rahmen 130 weist hierbei einen Steg 210 auf, bei dem es sich um einen Abschnitt des ersten Rahmens 130 handelt, der zwischen einer Außenkante des ersten Rahmens 130 und der Ausnehmung 170 angeordnet ist. Auf dem Steg 210 verläuft eine Leiterbahnstrecke 220, über die ein Strom derart geleitet werden kann, sodass ein von den beiden Permanentmagneten 190, 200 erzeugtes Magnetfeld, welches in einer Ruheposition oder Nullposition des optischen Scanners 100 im Wesentlichen parallel zu einer Hauptoberfläche des ersten Rahmens 130 und damit häufig auch parallel zu der Vorderseite 120 des Spiegelelements 110 liegt, eine Lorentzkraft erfahren kann, die zu einem Drehmoment um die Drehachse 150 führt. Die Ruhe- oder Nullposition des optischen Scanners 100 entspricht so einer im Wesentlichen unausgelenkten Lage des Spiegelelements 110. The Lorentz force drive unit 180 in this case has a first permanent magnet 190 and a second permanent magnet 200, wherein the first permanent magnet 190 is disposed in the recess 170, whereas the second permanent magnet 200 is disposed outside of the recess 170. The first frame 130 in this case has a web 210, which is a portion of the first frame 130, which is arranged between an outer edge of the first frame 130 and the recess 170. On the web 210 runs a conductor track 220, over which a current are conducted in such a way Thus, a magnetic field generated by the two permanent magnets 190, 200, which in a rest position or zero position of the optical scanner 100 is substantially parallel to a main surface of the first frame 130, and thus often parallel to the front side 120 of the mirror element 110, a Lorentz force can experience that leads to a torque about the rotation axis 150. The resting or zero position of the optical scanner 100 thus corresponds to a substantially undeflected position of the mirror element 110.

Anders ausgedrückt sind die beiden Permanentmagneten 190, 200 der Lorentzkraft- Antriebseinheit 180 gerade so angeordnet, dass zumindest in der Ruheposition oder Nullposition des optischen Scanners 100 das von diesen erzeugte magnetische Feld im Bereich des Stegs 210 im Wesentlichen in der Ebene der Leiterbahnstrecke 220 auf dem Steg 210, jedoch senkrecht zu der Streckung der Leiterbahnstrecke 220 verläuft. Hierbei ist in den Fig. la und lb die Leiterbahnstrecke 220 als geschlossene Leiterschleife gezeichnet, kann jedoch bei anderen Beispielen eines optischen Scanners auch anders ausgestaltet sein. Zur Vereinfachung der Darstellung sind hier elektrische Kontaktierungsstel- len und andere elektrische Schaltungsteile nicht in den Figuren gezeigt. Um möglichst hohe Lorentzkräfte und damit ein möglichst hohes Drehmoment erzielen zu können, kann es gegebenenfalls ratsam sein, einen Abstand zwischen den beiden Permanentmagneten 190, 200 nur gering zu halten. So kann es beispielsweise möglich sein, den Abstand zwischen den beiden Permanentmagneten 190, 200 senkrecht zu der Drehachse 150 in der Ebene des Magnetfeldes beispielsweise derart zu beschränken, dass dieser höchs- tens 110 % einer Breite des Stegs 210 senkrecht zu der Drehachse 150 in der betreffenden Ebene entspricht. Bei anderen Beispielen kann der betreffende Wert gegebenenfalls weiter reduziert werden, beispielsweise auf höchstens 108 % oder auch auf höchstens 105 %. So kann bei einem Scanner 100 mit einem beschränkten Verschwenkwinkel der Abstand der beiden Permanentmagneten 190, 200 beispielsweise so gewählt werden, dass bei einer leich- ten Überschreitung des maximalen Verschwenkwinkels oder bereits bei seinem Erreichen der Steg 210 in Anlage zu einem oder beiden Magneten gerät. In other words, the two permanent magnets 190, 200 of the Lorentz force drive unit 180 are just arranged so that at least in the rest position or zero position of the optical scanner 100, the magnetic field generated by these in the region of the web 210 substantially in the plane of the conductor track 220 on the Bridge 210, but perpendicular to the extension of the conductor track 220 runs. Here, in FIGS. 1 a and 1 b, the conductor track 220 is drawn as a closed conductor loop, but in other examples of an optical scanner it can also be designed differently. For ease of illustration here electrical Kontaktierungsstel- len and other electrical circuit parts are not shown in the figures. In order to achieve the highest possible Lorentz forces and thus the highest possible torque, it may be advisable to keep a distance between the two permanent magnets 190, 200 only small. Thus, it may be possible, for example, to limit the distance between the two permanent magnets 190, 200 perpendicular to the axis of rotation 150 in the plane of the magnetic field, for example, such that it is at most 110% of a width of the web 210 perpendicular to the axis of rotation 150 in FIG corresponding level. In other examples, the value in question may optionally be further reduced, for example to at most 108% or even at most 105%. Thus, in the case of a scanner 100 with a limited pivoting angle, the distance of the two permanent magnets 190, 200 can be selected, for example, such that, if the maximum pivoting angle is slightly exceeded or the bar 210 is already reached, the bar 210 comes into contact with one or both magnets.

Grundsätzlich kann der erste Rahmen 130 ebenso wie der zweite Rahmen 140 aus jedem beliebigen Material gefertigt werden. So kann beispielsweise Quarzglas, epitaktisches Sili- zium oder ein Verbundmaterial für den ersten Rahmen 130 und/oder für den zweiten Rahmen 140 verwendet werden. Im Falle einer Implementierung eines oder mehrerer Torsionselemente 160 kann dieses beispielsweise aus einem Material gefertigt sein, welches eine gewisse Torsionsfähigkeit aufweist. So kann das Torsionselement 160 beispielsweise aus Beryllium (Be), Kupfer (Cu), einem Federstahl oder einem anderen metallischen Werkstoff gefertigt sein. Selbstverständlich können auch entsprechende Werkstoffe eingesetzt werden, die beispielsweise Beryllium oder Kupfer umfassen. Das Material des Torsionselements 160 kann sich hierbei wenigstens von dem Material des ersten Rahmens 130 oder dem Material des zweiten Rahmens 140 unterscheiden. Es ist jedoch möglich, wie bereits die zuvor be- schriebene Materialaufzählung gezeigt hat, dass das Material des Torsionselements 160 sowohl von dem Material des ersten wie auch von dem Material des zweiten Rahmens 130, 140 verschieden ist. Basically, the first frame 130 as well as the second frame 140 may be made of any material. For example, quartz glass, epitaxial silicon zium or a composite material for the first frame 130 and / or for the second frame 140 are used. In the case of an implementation of one or more torsion elements 160, this may for example be made of a material which has a certain torsional capability. For example, the torsion element 160 may be made of beryllium (Be), copper (Cu), spring steel, or other metallic material. Of course, appropriate materials can be used, which include, for example, beryllium or copper. The material of the torsion element 160 may in this case differ at least from the material of the first frame 130 or the material of the second frame 140. However, it is possible, as the previously described material listing has shown, that the material of the torsion element 160 is different from both the material of the first and the material of the second frame 130, 140.

Wie Fig. lb darüber hinaus zeigt, ist bei dem optischen Scanner 100 ein unmittelbarer Zu- griff auf wenigstens einen Teil der Rückseite 125 des Spiegelelements 110 möglich. Zu diesem Zweck weist der erste Rahmen 130 eine weitere Ausnehmung 230 auf, über die wenigstens ein Teil der Rückseite des Spiegelelements 110 zugänglich ist. Bei anderen Ausführungen eines entsprechenden optischen Scanner 100 kann auch die Ausnehmung 170 hierfür verwendet werden. In addition, as FIG. 1b shows, in the case of the optical scanner 100, direct access to at least a part of the rear side 125 of the mirror element 110 is possible. For this purpose, the first frame 130 has a further recess 230, via which at least a part of the rear side of the mirror element 110 is accessible. In other embodiments of a corresponding optical scanner 100, the recess 170 can also be used for this purpose.

So weist der optische Scanner 100 einen Sensor 240 auf, der so angeordnet ist, dass er mit der Rückseite 125 des Spiegelelements 110 in Wechselwirkung zu treten vermag. Der Sensor 240 ist beispielsweise so angeordnet, dass dieser entlang einer Senkrechten auf der Vorderseite 120 des Spiegelelements durch die Drehachse 150 mit der Rückseite 125 in Wech- selwirkung treten kann. Der Sensor 240 kann beispielsweise einen kapazitiven, einen magnetischen und/oder einen optischen Sensor 240' umfassen und von einem solchen gebildet sein. Im Zusammenhang mit den weiteren Figuren 2 bis 5 werden einige beschrieben. Thus, the optical scanner 100 has a sensor 240 which is arranged so that it is able to interact with the rear side 125 of the mirror element 110. By way of example, the sensor 240 is arranged such that it can interact with the rear side 125 along a vertical line on the front side 120 of the mirror element through the axis of rotation 150. The sensor 240 may, for example, comprise and be formed by a capacitive, a magnetic and / or an optical sensor 240 '. In connection with the further figures 2 to 5 some will be described.

Fig. la und Fig. lb zeigen so einen optischen Scanner 100, bei dem der erste Rahmen 130 und der zweite Rahmen 140 nicht-monolithisch miteinander gekoppelt sind. Um dennoch eine starre oder fixe Verbindung des oder der Torsionselemente 160 mit den beiden Rahmen 130, 140 zu ermöglichen, können diese beispielsweise stoffschlüssig miteinander verbunden werden. So können die betreffenden Elemente beispielsweise verklebt, verschweißt, gesintert oder aneinander angeschmolzen werden. So kann beispielsweise als Klebstoff ein mit- tels UV-Strahlung (ultravioletter Strahlung) aushärtbarer Kleber zum Einsatz kommen. Ebenso ist ein Verschweißen mittels Laserstrahlung möglich. Neben diesen stoffschlüssigen Verbindungstechniken können jedoch auch formschlüssige Verbindungstechniken eingesetzt werden. So können beispielsweise nicht vollständig rotationssymmetrische Ausneh- mungen in die beiden Rahmen 130, 140 eingebracht werden, sodass ein entsprechend geformtes Torsionselement 160 deinen entsprechenden Formschluss mit den beiden Rahmen 130, 140 verbunden wird. 1 a and 1 b thus show an optical scanner 100 in which the first frame 130 and the second frame 140 are non-monolithically coupled to one another. In order nevertheless to enable a rigid or fixed connection of the torsion element or elements 160 with the two frames 130, 140, they can be connected to one another, for example, by material engagement. For example, the elements in question can be glued, welded, sintered or melted together. For example, an adhesive can be a UV radiation (ultraviolet radiation) curable adhesive are used. Likewise, welding by means of laser radiation is possible. In addition to these cohesive bonding techniques, however, positive connection techniques can also be used. Thus, for example, incompletely rotationally symmetrical recesses can not be introduced into the two frames 130, 140, so that a correspondingly shaped torsion element 160 connects the corresponding positive connection with the two frames 130, 140.

Im Falle des Einsatzes von Torsionselementen 160 können diese so im Wesentlichen starr oder fix mit den beiden Rahmen 130, 140 verbunden werden, sodass bei einer Verdrehung der beiden Rahmen 130, 140 ein rückstellendes Moment von dem oder den Torsionselementen 160 aufgebracht wird. In the case of the use of torsion elements 160, these can thus be connected essentially rigidly or fixedly to the two frames 130, 140, so that upon a rotation of the two frames 130, 140, a restoring moment is applied by the torsion element or elements 160.

Der erste Rahmen 130 weist bei dem hier gezeigten Beispiel eine im Wesentlichen recht- eckige äußere Form auf. Bei anderen Ausführungsbeispielen können jedoch auch andere Formen, beispielsweise polygonale oder auch quadratische Außenkonturen zum Einsatz kommen. Auch kann, wie beispielsweise Fig. 8 noch zeigen wird, eine im Wesentlichen ringförmige Struktur mit einer einzigen zentralen Ausnehmung 170 verwendet werden. Auch diese kann polygonal, rechteckig oder quadratisch ausgestaltet sein. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich, wenn auch entsprechenden Permanentmagneten 190, 200 beispielsweise eine entsprechende Krümmung in der in Fig. la gezeigten Ebene aufweisen. In einem solchen Fall können auch ovale, kreisförmige oder anders gebogene Außenkonturen für die Rahmen 130, 140 zum Einsatz kommen. Das Spiegelelement 110 kann über verschiedene Verbindungstechniken mit dem ersten Rahmen 130 mechanisch verbunden sein. So kann das Spiegelelement 110 beispielsweise wenigstens teilweise als Teil des ersten Rahmens 130 ausgeführt sein. Dies ist beispielsweise möglich, wenn der erste Rahmen unmittelbar als Träger für die Vorderseite 120 (Spiegel- oberfläche) des Spiegelelements 1 10 dient. Handelt es sich bei dem ersten Rahmen 130 bei- spielsweise um einen aus epitaktischem Silizium, kann so gegebenenfalls unter Verwendung von Pufferschichten die metallische Schicht oder auch das Schichtpaket der dielektrischen Schichten unmittelbar auf das Silizium (Si) des ersten Rahmens 130 aufgebracht werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe physikalischer und/oder chemischer Verfahren geschehen. Ebenso kann es jedoch möglich sein, das Spiegelelement 110 beispielsweise in einer Ausnehmung in dem Rahmen 130 einzusetzen, um beispielsweise im Falle einer separaten Herstellung des Spiegelelements 110 trotzdem eine möglichst gute Zentrierung auf dem ersten Rahmen 130 zu erreichen. Auch hier können wiederum bereits zuvor genannten stoffschlüssigen Verbindungstechniken, also beispielsweise Kleben oder auch Schweißen zur Befestigung des Spiegelelements 110 herangezogen werden. Auch können, wie später noch erläutert werden wird, ein oder mehrere Stege zur Verbindung des Spiegelelements 1 10 mit dem ersten Rahmen 130 verwendet werden. Bei der Verwendung mehrerer Verbindungsstege können diese beispielsweise unterhalb des Spiegelelements verlaufen, jedoch auch in einem Randbereich des Spiegelelements 110 enden und so lediglich eine mechanische Fixierung von jeweils einer Seite her bewirken. The first frame 130 has a substantially rectangular outer shape in the example shown here. In other embodiments, however, other shapes, such as polygonal or square outer contours can be used. Also, as Fig. 8 will show, for example, a substantially annular structure having a single central recess 170 may be used. These can also be configured polygonal, rectangular or square. In principle, however, other embodiments are possible, although corresponding permanent magnets 190, 200, for example, have a corresponding curvature in the plane shown in Fig. La. In such a case, oval, circular or other curved outer contours for the frame 130, 140 can be used. The mirror element 110 may be mechanically connected to the first frame 130 by various joining techniques. For example, the mirror element 110 may be at least partially embodied as part of the first frame 130. This is possible, for example, if the first frame serves directly as a carrier for the front side 120 (mirror surface) of the mirror element 110. If the first frame 130 is, for example, one made of epitaxial silicon, the metallic layer or even the layer package of the dielectric layers may optionally be applied directly to the silicon (Si) of the first frame 130 using buffer layers. This can be done, for example, by means of physical and / or chemical methods. However, it may also be possible to insert the mirror element 110, for example in a recess in the frame 130, in order nevertheless to achieve the best possible centering on the first frame 130 in the case of a separate production of the mirror element 110. Again, previously mentioned cohesive bonding techniques, so for example gluing or welding for attaching the mirror element 110 can be used. Also, as will be explained later, one or more webs for connecting the mirror element 110 to the first frame 130 may be used. When using a plurality of connecting webs, for example, these can run below the mirror element, but also end in an edge region of the mirror element 110 and thus effect only a mechanical fixation of one side in each case.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner 100 mit einem differenziellen kapazitiven Sensor 240. Der Sensor 240 umfasst so eine Elektrode 250, die von dem Spiegelelement 1 10 gebildet wird. Die Elektrode 250 ist so über eine entsprechende Zuleitung 260 elektrisch kontaktierbar. Bei anderen Ausführungsformen kann die Elektrode 250 auch auf der Rückseite 125 des Spiegelelements 110 aufgebracht sein, sodass dieses die Elektrode 250 umfasst. FIG. 2 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner 100 with a differential capacitive sensor 240. The sensor 240 thus comprises an electrode 250 which is formed by the mirror element 110. The electrode 250 is thus electrically contacted via a corresponding feed line 260. In other embodiments, the electrode 250 may also be applied to the back side 125 of the mirror element 110 so that it includes the electrode 250.

Der kapazitive Sensor 240 umfasst ferner wenigstens eine Gegenelektrode 270, die über eine entsprechende Zuleitung 280 ebenfalls elektrisch kontaktierbar ist. Da es sich bei dem hier gezeigten Sensor 240 um einen differenziellen Sensor handelt, weist dieser wenigstens zwei Gegenelektroden 270-1, 270-2 auf, die symmetrisch bezogen auf die Drehachse 150 angeordnet sind. Über diese kann eine Abstandsänderung der Elektrode 250, also des Spiegelelements 110 mit Hilfe einer entsprechenden Messschaltung erfasst werden. Diese kann beispielsweise eine Veränderung der Eigenfrequenz eines entsprechenden Schwingkreises verwenden, um nur ein Beispiel zu nennen. Anstelle der differenziellen Anordnung kann auch ein einfacher kapazitiver Sensor verwendet 240 werden. The capacitive sensor 240 further comprises at least one counter electrode 270, which is also electrically contacted via a corresponding feed line 280. Since the sensor 240 shown here is a differential sensor, it has at least two counterelectrodes 270-1, 270-2, which are arranged symmetrically with respect to the axis of rotation 150. A distance change of the electrode 250, ie of the mirror element 110, can be detected by means of a corresponding measuring circuit. This can for example use a change in the natural frequency of a corresponding resonant circuit, to give just one example. Instead of the differential arrangement, a simple capacitive sensor can also be used.

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner 100 mit einem optischen Sensor 240 auf Basis einer Autokollimatoranordnung 270. Der Sensor 240 umfasst hier eine Lichtquelle 280, bei der es sich beispielsweise um eine Laserdiode, eine Leuchtdiode oder auch um einen Lichtwellenleiter (Glasfaser) handeln kann, über die eine Strahlung 290 bereitgestellt wird, die auf die Rückseite 125 des Spiegelelements 110 geleitet wird. Von dort aus wird die an der Rückseite 125 reflektierte Strahlung dann auf wenigstens ein optisches Sensorelement 300 geleitet. Die Strahlung 290 der Lichtquelle 280 sowie die an der Rückseite 125 des Spiegelelements 110 reflektierte Strahlung passieren hierbei einen Strahlteiler 310, der die jeweils auf ihn einfallende Strahlung in wenigstens einen passierenden Anteil und einen abgelenkten Anteil aufteilt, die hinsichtlich ihrer Gesamtleistung natürlich nicht über der Leistung der einfallenden Strahlung liegt. 3 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner 100 with an optical sensor 240 based on an autocollimator arrangement 270. The sensor 240 here comprises a light source 280, which may be, for example, a laser diode, a light-emitting diode or else an optical waveguide (glass fiber ) can act over the a radiation 290 is provided, which is directed to the back 125 of the mirror element 110. From there, the radiation reflected on the rear side 125 is then directed onto at least one optical sensor element 300. The radiation 290 of the light source 280 as well as the radiation reflected at the rear side 125 of the mirror element 110 pass through a beam splitter 310 which splits the radiation incident thereto onto at least one passing component and one deflected component, which, of course, does not exceed the power in terms of their overall performance the incident radiation is located.

In der hier gezeigten Anordnung von Lichtquelle 280 und dem wenigstens einen Sensorel- ement 300 wird die Strahlung 290 der Lichtquelle 280 zunächst von dem Strahlteiler 310 in einen abgelenkten Anteil aufgeteilt, der - über eine optionale Linse 320 - auf die Rückseite 125 des Spiegelelements 110 abgelenkt bzw. durch die Linse 320 fokussiert wird. Der passierende Anteil der Strahlung 290 von der Lichtquelle 280 geht verloren. Die an der Rückseite 125 reflektierte Strahlung trifft dann - erneut über die optionale Linse 320 - auf den Strahlteiler 310, wo die Strahlung erneut in einen passierenden Anteil, der auf das wenigstens eine optische Sensorelement 300 fällt, und einen abgelenkten Anteil aufgeteilt wird. Dieser wird wieder in Richtung Lichtquelle 280 abgelenkt. Bei der hier gezeigten Anordnung 270 sind die Lichtquelle 280 und das wenigstens eine Sensorelement 300 in einer rechtwinkligen Anordnung angeordnet. Eine aktive Fläche des Strahlteilers 310 wird, die die eigentliche Aufteilung der Strahlung bewirkt, wird hier von jeweils einer unter 45° verlaufenden Fläche zweier Prismen 330-1, 330-2 gebildet. Hierdurch weisen die jeweils passierenden Anteile im Wesentlichen die gleiche Richtung wie die einfallende Strahlung auf, während die abgelenkten Anteile um jeweils etwa 90° abgelenkt werden. Es können jedoch auch andere Autokollimatoranordnungen 270 verwendet werden, bei denen beispielsweise Lichtquelle 280 und Sensorelemente 300 vertauscht sind. Ebenso können andere Winkelverhältnisse verwendet werden. In the arrangement of light source 280 and the at least one sensor element 300 shown here, the radiation 290 of the light source 280 is first split by the beam splitter 310 into a deflected portion which-via an optional lens 320-deflects onto the rear side 125 of the mirror element 110 or is focused by the lens 320. The passing portion of the radiation 290 from the light source 280 is lost. The radiation reflected on the backside 125 then hits the beam splitter 310, again via the optional lens 320, where the radiation is again split into a passing fraction incident on the at least one optical sensor element 300 and a deflected portion. This is deflected again in the direction of the light source 280. In the arrangement 270 shown here, the light source 280 and the at least one sensor element 300 are arranged in a rectangular arrangement. An active surface of the beam splitter 310, which effects the actual splitting of the radiation, is formed here by a respective surface of two prisms 330 - 1, 330 - 2 extending at 45 °. In this way, the respective passing portions have substantially the same direction as the incident radiation, while the deflected portions are deflected by about 90 °. However, other autocollimator arrangements 270 may also be used in which, for example, light source 280 and sensor elements 300 are reversed. Likewise, other angular relationships can be used.

Bei der hier gezeigten Autokollimatoranordnung 270 kommen zwei optische Sensorelemen- te 300-1, 300-2 zum Einsatz. Bei diesen kann es sich beispielsweise um Photodioden handeln. Durch die Verwendung von wenigstens zwei Photodioden kann so ein 2-Quadranten- Sensor implementiert werden, bei dem die Position der auf ihn fallenden Strahlung aus einem Intensitätsquotienten der beiden Photodioden bestimmt werden kann. Neben einer solchen Implementierung können aber auch Position Sensing Devices (PSD; Optischer Positi- onssensor), 4-Quadranten-Sensoren oder ähnliche Sensoren und Detektoren zum Einsatz kommen. PSDs können beispielsweise auf Basis von Lateralphotodioden als kontinuierliche Bauteile oder Strukturen, jedoch auch als Array von photosensitiven Bauteilen oder Strukturen implementiert werden. 4-Quadranten-Sensoren können beispielsweise auf Basis von drei, vier oder mehr Photodioden realisiert werden. In the case of the autocollimator arrangement 270 shown here, two optical sensor elements 300-1, 300-2 are used. These may, for example, be photodiodes. By using at least two photodiodes, a 2-quadrant sensor can thus be implemented in which the position of the radiation incident on it can be determined from an intensity quotient of the two photodiodes. In addition to such an implementation, however, Position Sensing Devices (PSD) can also be used. onssensor), 4-quadrant sensors or similar sensors and detectors are used. For example, PSDs may be implemented based on lateral photodiodes as continuous devices or structures, but also as an array of photosensitive devices or structures. 4-quadrant sensors can be realized, for example, based on three, four or more photodiodes.

Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner 100 mit einem optischen Sensor 240 auf Basis eines schrägen Einfallswinkels. Auch dieser Sensor 240 umfasst wieder eine Lichtquelle 280, die hier als Lichtwellenleiter umgesetzt ist und die Strahlung 290 direkt auf die Rückseite 125 des Spiegelelements 110 richtet. Hierbei können weitere, in Fig. 4 nicht dargestellte optische Bauteile und Elemente zum Einsatz kommen, wie etwa Linsen oder Filter. 4 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner 100 with an optical sensor 240 based on an oblique angle of incidence. This sensor 240 again comprises a light source 280, which is implemented here as an optical waveguide and directs the radiation 290 directly onto the rear side 125 of the mirror element 110. In this case, further, not shown in Fig. 4 optical components and elements may be used, such as lenses or filters.

Die Strahlung wird dann im Wesentlichen dem Brechungsgesetz folgend an der Rückseite 125 des Spiegelelements 110 reflektiert und gelangt von dort aus zu dem wenigstens einen optischen Sensorelement 300. In der in Fig. 4 gezeigten Implementierung sind wiederum zwei Sensorelemente 300-1, 300-2 gezeigt, die einen 2-Quadranten-Sensor bilden. Aber auch andere Sensorelemente und deren Anordnung oder Verschaltung können hier zum Einsatz kommen, wie dies zuvor bereits beschrieben wurde. The radiation is then reflected substantially at the rear side 125 of the mirror element 110, following the law of refraction, and passes from there to the at least one optical sensor element 300. In the implementation shown in FIG. 4, two sensor elements 300-1, 300-2 are again shown that form a 2-quadrant sensor. But other sensor elements and their arrangement or interconnection can be used here, as previously described.

Bei der hier gezeigten Ausführungsform liegt die Drehachse 150 auf Höhe der Rückseite 125 des Spiegelelements 110. Je nach konkreter Implementierung kann diese so auf verschiedenen Höhen liegen und ist hierbei nicht auf die beiden bisher im Rahmen der vorliegenden Beschreibung genannten Stellen beschränkt. In the embodiment shown here, the axis of rotation 150 is at the level of the rear side 125 of the mirror element 110. Depending on the specific implementation, this may thus be at different heights and is not limited to the two points previously mentioned in the present description.

Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner 100 mit einem optischen Sensor 240 auf Basis eines Sensorkopfs 340. Der Sensorkopf 340 stellt ein gemeinsames Gehäuse dar, in dem bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel über Lichtwellenleiter 350-1, 350-2, 350-3 zwei Photodioden 360-1 , 360-2 sowie eine Lichtquel- le 370 angeschlossen sind. Die Lichtwellenleiter 350-1, 350-3 bilden über ihre im Sensorkopf umfassten Eintrittsöffnungen somit zusammen mit den beiden Photodioden 360-1, 360-2 die beiden optischen Sensorelemente 300-1, 300-2 bei dieser Ausgestaltung. Es können anstelle der Photodioden 360 auch andere photosensitive Sensorelemente oder Sensoranordnungen verwendet werden. Ebenso kann die Zahl der photosensitiven Sensorelemente und - unabhängig hiervon - gegebenenfalls auch die Anzahl der Lichtwellenleiter abweichen. FIG. 5 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner 100 with an optical sensor 240 based on a sensor head 340. The sensor head 340 represents a common housing in which, in the exemplary embodiment shown here, optical fibers 350-1, 350-2, 350 -3 two photodiodes 360-1, 360-2 and a light source 370 are connected. The optical waveguides 350-1, 350-3 thus form, together with the two photodiodes 360-1, 360-2, the two optical sensor elements 300-1, 300-2 in this design via their inlet openings included in the sensor head. It is also possible to use other photosensitive sensor elements or sensor arrangements instead of the photodiodes 360. Likewise, the number of photosensitive sensor elements and - independently of this - possibly also the number of optical fibers deviate.

Der Scanner 100 umfasst ferner die Lichtquelle 370, die über den Lichtwellenleiter 350-2 mit dem Sensorkopf 340 verbunden und dort über die Austrittsfläche des Lichtwellenleiters 350-2 die Lichtquelle 280 bildet. Diese sendet die Strahlung 290 auf die Rückseite 125 des Spiegelelements 110, von wo das Licht zum Sensorkopf 340 und seinen Sensorelementen 300 zurückkehrt. Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner 100 mit einem magnetischen Sensor 240. Bei diesem ist in einem Abstand senkrecht zur Drehachse 150 der magnetische Sensor 240 angeordnet. Dieser umfasst eine ein Magnetfeld erzeugende Struktur 380, beispielsweise einen Permanentmagneten, eine Spule mit oder ohne Kern, eine Kombination dieser Optionen. Ihr gegenüber liegt eine magnetische Sensorstruk- tur 390, die an der Rückseite 125 des Spiegelelements 110 angeordnet ist. Die magnetische Sensorstruktur kann beispielsweise ein oder mehrere magnetoresistive Sensorelemente umfassen, die auch als xMR- Sensorelemente bezeichnet werden. Die Abkürzung„MR" steht hierbei für„Magnetwiderstand" (engl, magnetic resistor), während das„x" ein Platzhalter für die verschiedenen Typen von magnetoresistiven Sensorelementen bzw. die diesen zu- gründe liegenden Effekten steht. So kann das oder die Sensorelemente beispielsweise auf Basis des anisotropen magnetoresistiven Effekts (AMR), des gigantischen magnetoresistiven Effekts (GMR) oder auch des außergewöhnlichen magnetoresistiven Effekts (EMR; extraordinary magneto resitance) arbeiten. Ebenso können jedoch Hall- Sensorelemente oder andere hinsichtlich der Richtung des Magnetfelds und/oder seiner Stärke empfindliche Sen- sorelemente zum Einsatz kommen. Ebenso können Sensorelemente zum Einsatz kommen, die auf eine entsprechende zeitliche Änderung einer oder beider Größen reagieren und so eine Bestimmung der Änderung der Auslenkung des Spiegelelements 110 ermöglicht. The scanner 100 further includes the light source 370, which is connected to the sensor head 340 via the optical waveguide 350-2 and forms there the light source 280 via the exit surface of the optical waveguide 350-2. This transmits the radiation 290 to the rear side 125 of the mirror element 110, from where the light returns to the sensor head 340 and its sensor elements 300. 6 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner 100 with a magnetic sensor 240. In this case, the magnetic sensor 240 is arranged at a distance perpendicular to the axis of rotation 150. This includes a magnetic field generating structure 380, such as a permanent magnet, a coil with or without a core, a combination of these options. Opposite is a magnetic sensor structure 390, which is arranged on the rear side 125 of the mirror element 110. The magnetic sensor structure may comprise, for example, one or more magnetoresistive sensor elements, which are also referred to as xMR sensor elements. The abbreviation "MR" stands for "magnetic resistance", while the "x" stands for a placeholder for the various types of magnetoresistive sensor elements or the effects underlying these, for example, the sensor element (s) based on the anisotropic magnetoresistive effect (AMR), the gigantic magnetoresistive effect (GMR), or the extraordinary magnetoresistance effect (EMR), but also Hall sensor elements or others with respect to the direction of the magnetic field and / or its strength Likewise, sensor elements can be used which react to a corresponding temporal change of one or both variables and thus enable a determination of the change in the deflection of the mirror element 110.

Fig. 7 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung durch einen optischen Scanner 100 mit einem magnetischen Sensor 240, bei der die Anordnungen von Magnetfeld erzeugende Struktur 380 und magnetische Sensorstruktur 390 vertauscht sind. Hier ist die Magnetfeld erzeugende Struktur 380 auf der Rückseite 150 des Spiegelelements 110 angeordnet, während die magnetische Sensorstruktur 390 nicht mit dem Spiegelelement 110 mechanisch verbunden ist, sodass eine Auslenkung des Spiegelelements 110 zu einer von der magneti- sehen Sensorstruktur 390 erfassbaren Änderung des auf sie einwirkenden Magnetfelds führt. Die das Magnetfeld erzeugende Struktur 380 kann beispielsweise wiederum eine permanentmagnetische Struktur oder auch eine komplexere Struktur umfassen, die ein entsprechendes Magnetfeld hervorruft. Eine solche Magnetfeld erzeugende Struktur 380 kann bei- spielsweise eine entsprechende Dünnschichtstruktur umfassen oder aus einer solchen gebildet sein, die auf der Rückseite 125 des Spiegelelements angeordnet ist. FIG. 7 shows a simplified cross-sectional view through an optical scanner 100 having a magnetic sensor 240 in which the arrays of magnetic field generating structure 380 and magnetic sensor structure 390 are reversed. Here, the magnetic field generating structure 380 is arranged on the rear side 150 of the mirror element 110, while the magnetic sensor structure 390 is not mechanically connected to the mirror element 110, so that a deflection of the mirror element 110 to one of the magnetic field. see sensor structure 390 detectable change in the magnetic field acting on them leads. For example, the magnetic field generating structure 380 may again comprise a permanent magnetic structure or a more complex structure that generates a corresponding magnetic field. Such a magnetic field generating structure 380 may, for example, comprise or be formed from a corresponding thin-film structure, which is arranged on the rear side 125 of the mirror element.

Fig. 8 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein weiteres Beispiel eines optischen Scanners 100, anhand dessen schematisch das Funktionsprinzip weiter dargestellt werden soll. Fig. 9a zeigt eine entsprechende Seitenansicht mit Blickrichtung entlang seiner Drehachse 150. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird hier auf die Beschreibung der Fig. la und lb verwiesen, wobei im Weiteren nicht zuletzt die Unterschiede der beiden Beispiele hervorgehoben werden. Bei dem optischen Scanner 100 aus den Fig. 8 und 9a handelt es sich um einen, bei dem zwei Lorentzkraft-Antriebseinheiten 180-1, 180-2 zum Einsatz kommen. Entsprechend weist der optische Scanner 100 auch jeweils einen ersten Permanentmagneten 190 und einen zweiten Permanentmagneten 200 für jede der beiden Lorentzkraft-Antriebseinheiten 180 auf. Im Unterschied zu den Fig. la und lb sind in den Fig. 8 und 9a die Feldrichtungen mit eingezeichnet, wobei„N" den magnetischen Nordpol und„S" den magnetischen Südpol der betreffenden Permanentmagnete 190, 200 bezeichnet. In Fig. 8 ist hierbei das Magnetfeld auch mit B bezeichnet, obwohl B typischerweise das Formelzeichen der magnetischen Flussdichte ist. Die Lorentzkraft-Antriebseinheit 180-2 ist so aufgrund der spiegelsymmetrischen Ausgestaltung des ersten Rahmens 130 bezogen auf die Drehachse 150 an einer der Lorentzkraft- Antriebseinheit 180-1 gegenüberliegenden Seite des ersten Rahmens 130 angeordnet. Selbstverständlich können alle Implementierungsdetails hinsichtlich der Lorentzkraft- Antriebseinheit 180-1 auch im Rahmen der Lorentzkraft-Antriebseinheit 180-2 implemen- tiert werden. FIG. 8 shows a schematic plan view of a further example of an optical scanner 100, by means of which the functional principle is to be further illustrated schematically. 9a shows a corresponding side view with a viewing direction along its axis of rotation 150. To avoid unnecessary repetition, reference is made here to the description of FIGS. 1a and 1b, wherein not least the differences of the two examples are emphasized below. The optical scanner 100 of Figs. 8 and 9a is one in which two Lorentz force drive units 180-1, 180-2 are used. Accordingly, the optical scanner 100 also has a first permanent magnet 190 and a second permanent magnet 200 for each of the two Lorentz power drive units 180, respectively. In contrast to FIGS. 1 a and 1 b, the field directions are also shown in FIGS. 8 and 9 a, where "N" denotes the magnetic north pole and "S" denotes the magnetic south pole of the relevant permanent magnets 190, 200. In FIG. 8, the magnetic field is also designated B, although B is typically the symbol of magnetic flux density. The Lorentz force drive unit 180-2 is so arranged on the Lorentzkraft- drive unit 180-1 opposite side of the first frame 130 due to the mirror-symmetrical configuration of the first frame 130 with respect to the axis of rotation 150. Of course, all implementation details regarding the Lorentz power drive unit 180-1 can also be implemented within the Lorentz power drive unit 180-2.

Darüber hinaus handelt es sich bei dem ersten Rahmen 130 um einen rechteckigen, jedoch ringförmigen Rahmen, auf dem umlaufende Leiterbahnen 220 aufgebracht sind, über die ein in Fig. 8 auch eingezeichneter Strom eingebracht werden kann, sodass eine entsprechende Lorentzkraft durch die beiden Lorentzkraft- Antriebseinheiten 180 hervorgerufen werden kann, die aufgrund der Versetzung von der Drehachse 150 zu einem entsprechenden Drehmoment und somit zu einer entsprechenden Verdrehung um die Drehachse 150 führt. Wie bereits im Zusammenhang mit den Fig. la und lb ist auch hier ein optischer Scanner 100 gezeigt, bei dem der erste Rahmen 130 und der zweite Rahmen 140 über Torsionselemente 160 miteinander verbunden sind. Diese sind über entsprechende Fügestellen 400 mit dem ersten und zweiten Rahmen 130, 140 verbunden. In addition, the first frame 130 is a rectangular, but annular frame, on which circumferential conductor tracks 220 are applied, via which a current drawn in FIG. 8 can also be introduced, so that a corresponding one can be introduced Lorentz force can be caused by the two Lorentz power drive units 180, which leads due to the displacement of the rotation axis 150 to a corresponding torque and thus to a corresponding rotation about the rotation axis 150. As already described in connection with FIGS. 1 a and 1 b, an optical scanner 100 is also shown, in which the first frame 130 and the second frame 140 are connected to one another via torsion elements 160. These are connected via corresponding joints 400 with the first and second frames 130, 140.

Bei dem hier gezeigten Beispiel ist das auch als Spiegelplatte bezeichnete Spiegelelement 110 über eine feste Verbindung in Form eines Verbindungselements 410 mit dem ersten Rahmen 130 verbunden. Zu diesem Zweck sind die Verbindungselemente 410 breit ausgestaltet, sodass schon aufgrund ihrer Geometrie eine Verwindung und damit eine zusätzliche Torsion um die Drehachse 150 reduziert werden. Die Verbindungselemente 410 können hierbei monolithisch bzw. einstückig mit dem ersten Rahmen 130 gefertigt sein, wie dies in Fig. 8 auch gezeigt ist, es kann jedoch bei anderen Beispielen ebenso nicht-monolithisch ausgestaltet sein und beispielsweise als separates Bauteil über eine entsprechende Fügestelle mit dem ersten Rahmen 130 verbunden sein. Auch hier können wiederum stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindungstechniken zum Einsatz kommen. Je nach geometrischer Ausgestaltung des oder der Verbindungselemente 410 werden diese auch als Verbin- dungsstege bezeichnet. In the example shown here, the mirror element 110, which is also referred to as a mirror plate, is connected to the first frame 130 via a fixed connection in the form of a connecting element 410. For this purpose, the connecting elements 410 are designed broad, so that even due to their geometry, a distortion and thus an additional torsion about the axis of rotation 150 are reduced. The connecting elements 410 may in this case be made monolithically or in one piece with the first frame 130, as also shown in FIG. 8, but in other examples it may also be non-monolithic and, for example, as a separate component via a corresponding joint with the first frame first frame 130 may be connected. Again, cohesive and / or positive connection techniques can again be used. Depending on the geometric configuration of the connecting element or elements 410, these are also referred to as connecting webs.

Handelt es sich um ein monolithisches Verbindungselement, kann so der erste Rahmen 130 auch als ein Rahmen betrachtet werden, der zwei durch das Verbindungselement 410 voneinander getrennte Ausnehmungen 170-1, 170-2 aufweist, in denen jeweils der erste Perma- nentmagnet 190 der beiden Lorentzkraft- Antriebseinheiten 180-1, 180-2 angeordnet ist. If it is a monolithic connecting element, so the first frame 130 may also be considered as a frame having two recesses 170-1, 170-2 separated by the connecting element 410, in each of which the first permanent magnet 190 of the two Lorentzkraft- drive units 180-1, 180-2 is arranged.

Bei anderen Beispielen eines optischen Scanners können jedoch auch andere Verbindungselemente 410 zum Einsatz kommen, beispielsweise einer oder mehrere Verbindungsstege, die die mechanische Verbindung zwischen dem Spiegelelement 110 und dem ersten Rah- men 130 herstellen. Auch hier können diese gegebenenfalls aus einem anderen Material gefertigt sein, als das Trägermaterial des Spiegelelements 110 und/oder das Material des ersten Rahmens 130. Je nach konkreter Ausgestaltung des Verbindungselements bzw. des oder der Verbindungsstege kann so die Verbindung zwischen dem Spiegelelement 110 und dem ersten Rahmen 130 auch federnd bzw. flexibel ausgestaltet sein, um beispielsweise starke, kurzzeitig auftretende mechanische Beschleunigungen abfangen zu können, ohne eine Zerstörung des optischen Scanners befürchten zu müssen. In other examples of an optical scanner, however, other connecting elements 410 may also be used, for example one or more connecting webs which establish the mechanical connection between the mirror element 110 and the first frame 130. Again, these may optionally be made of a different material, as the substrate of the mirror element 110 and / or the material of the first frame 130. Depending on the specific configuration of the connecting element or of the connecting webs so the connection between the mirror element 110 and first frame 130 also be designed to be resilient or flexible, for example to be able to intercept strong, short-term mechanical accelerations without having to fear destruction of the optical scanner.

Der optische Scanner 100 umfasst so das Spiegelelement 110, das auch als Spiegelsubstrat bezeichnet wird und ein beliebiges Material aufweisen kann. Das Material kann beispielsweise das zuvor schon erwähnte Silizium oder Quarzglas sein. Das Spiegelelement 110 ist hier über die Verbindung in Form des Verbindungselements 410 flexibel oder starr, in monolithischer Ausgestaltung oder nicht-monolithisch Ausgestaltung mit dem inneren rechteckigen ersten Rahmen 130 verbunden. Dieser ist verdrehbar über runde oder eckige Torsi- onsstege als Torsionselemente 160, die entlang einer Drehachse 150 angeordnet sind, mit dem äußeren, unbeweglichen zweiten Rahmen 140 verbunden. Die Torsionselemente 160 sind an den Fügestellen 400 am inneren ersten Rahmen 130 und am äußeren unbeweglichen zweiten Rahmen 140 befestigt. An der Unterseite, wahlweise auch an der Oberseite des ersten drehbaren Rahmens 130, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, ist eine plane Leiterbahnschleife angebracht, die die Leiterbahnstrecken der beiden Lorentzkraft-Antriebseinheiten 180 bildet. Die Leiterbahnschleife kann beispielsweise über eine Gasabscheidung, beispielsweise einen PVD-Prozess (Physical Vapor Deposition; Physikalische Gasabscheidung) oder auch galvanisch auf den ersten Rahmen 130 aufgebracht werden. Ebenso kann sie jedoch auch als Luftspule aus Draht realisiert werden, die an dem Rahmen 130 angebracht ist. Weiterhin zeigt Fig. 8 eine Anordnung von wenigstens vier planen scheibenförmigen Permanentmagneten 190, 200, die senkrecht zur Scheibenfläche magnetisiert sind. Die Permanentmagneten 190, 200 können aus einem hartmagnetischen Material gefertigt sein, beispielsweise NdFeB, um nur ein Beispiel zu nennen. Die Permanentmagneten 190, 200 sind bei dem hier gezeigten optischen Scanner 100 jeweils paarweise an gegenüberliegenden Kanten des ersten Rahmens 130 angeordnet. Die Anordnung ist so gewählt, dass die Permanentmagneten 190, 200 in ihrem jeweiligen Zwischenraum ein näherungsweise ho- mogenes Magnetfeld B erzeugen, welches zumindest in der Ruheposition des ersten Rahmens 130 parallel zu seiner Rahmenebene und senkrecht zu den Leiterbahnen 220 verläuft. Die linke Kante des ersten Rahmens 130 befindet sich im Zwischenraum von dem von den Permanentmagneten 190, 200 gebildeten Magnetpaar der Lorentzkraft- Antriebseinheit 180- 1, während die rechte Kante im Zwischenraum des Magnetpaars 190, 200 der weiteren Lor- entzkraft-Antriebseinheit 180-2 liegt. Durch diese Anordnung kann es möglich sein, dass sich jede der beiden Leiterbahnteilstrecken 220 in jeweils einem homogenen Magnetfeld befindet, welches von jeweils zwei Permanentmagneten 190, 200 erzeugt wird. Selbstverständlich können aber auch mehrere Permanentmagneten zum Einsatz kommen. The optical scanner 100 thus comprises the mirror element 110, which is also referred to as a mirror substrate and may have any desired material. The material may be, for example, the previously mentioned silicon or quartz glass. The mirror element 110 is connected here via the connection in the form of the connecting element 410 flexibly or rigidly, in monolithic configuration or non-monolithic configuration with the inner rectangular first frame 130. This is rotatable about round or angular Torsi- onsstege as torsion elements 160 which are arranged along a rotation axis 150, connected to the outer, immovable second frame 140. The torsion members 160 are attached to the joints 400 on the inner first frame 130 and the outer stationary second frame 140. At the bottom, optionally also at the top of the first rotatable frame 130, as shown in Fig. 8, a planar trace loop is attached, which forms the conductor paths of the two Lorentz force drive units 180. The conductor loop can be applied, for example, via a gas separation, for example a PVD process (Physical Vapor Deposition) or also galvanically to the first frame 130. However, it can also be realized as an air coil made of wire, which is attached to the frame 130. Furthermore, FIG. 8 shows an arrangement of at least four flat disk-shaped permanent magnets 190, 200, which are magnetized perpendicular to the disk surface. The permanent magnets 190, 200 may be made of a hard magnetic material, such as NdFeB, to name just one example. In the optical scanner 100 shown here, the permanent magnets 190, 200 are arranged in pairs on opposite edges of the first frame 130. The arrangement is selected such that the permanent magnets 190, 200 generate in their respective intermediate space an approximately homogeneous magnetic field B which, at least in the rest position of the first frame 130, runs parallel to its frame plane and perpendicular to the conductor tracks 220. The left edge of the first frame 130 is located in the space of the magnet pair of the Lorentz force drive unit 180-1 formed by the permanent magnets 190, 200, while the right edge in the space of the magnet pair 190, 200 of the other Lor de-energizing drive unit 180-2 is located. By this arrangement, it may be possible that each of the two conductor track sections 220 is in each case in a homogeneous magnetic field, which is generated by two permanent magnets 190, 200. Of course, however, it is also possible to use a plurality of permanent magnets.

Der Abstand der beiden Magneten 190, 200 eines Magnetpaares kann beispielsweise nur geringfügig größer gewählt ist als die Breite des ersten Rahmens 130. Die Flussdichte B des Magnetfeldes B im Zwischenraum eines Magnetpaares 190, 200 kann hierdurch sehr viel größer sein, als bei konventionellen Anordnungen mit insgesamt lediglich zwei Magneten, die außen am Rahmen angebracht sind und deren Abstand der Kantenlänge des Rahmens entspricht. The distance between the two magnets 190, 200 of a pair of magnets, for example, is only slightly larger than the width of the first frame 130. The flux density B of the magnetic field B in the interspace of a pair of magnets 190, 200 can thereby be much larger than in conventional arrangements with a total of only two magnets which are mounted on the outside of the frame and whose distance corresponds to the edge length of the frame.

Bei dem hier gezeigten optischen Scanner wird ferner eine nicht-monolithische Verbindung zwischen dem bewegten inneren ersten Rahmen 130 und dem statischen zweiten Rahmen 140, der auch als Halterahmen bezeichnet wird, über die Torsionselemente 160 in Form der Torsionsstege aus einem beliebigen Material umgesetzt. Das Material kann beispielsweise ein gut federndes Material mit hoher Bruchfestigkeit und Torsionsfestigkeit sein, also beispielsweise Kupfer-Beryllium oder Federstahl. Der zweite Rahmen 140 kann beispielsweise im Falle eines eindimensionalen optischen Scanners 100, der also lediglich eine Ablenkung eines einfallenden Strahls 420 entlang einer Raumrichtung als ausfallender oder reflektierter Strahl 430 ermöglicht, auch als statischer Halterahmen bezeichnet werden. Bei dem in den Fig. 8 und 9a gezeigten optischen Scanner 100 ist dies der Fall. Der zweite Rahmen 140 wird hier über ein Gehäuse oder eine Halte- rung 440 mechanisch fixiert. Die Halterung 440 kann zur Vermeidung oder zumindest zur Reduzierung einer magnetischen Beeinflussung der Magnetfelder des optischen Scanners 100 aus einem paramagnetischen oder einem diamagnetischen Material gefertigt sein. Die Halterung 440 kann so beispielsweise aus Aluminium (AI), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Quarzglas, um nur einige Beispiele zu nennen. Unabhängig von dem ver- wendeten Material kann es gegebenenfalls ratsam sein, den ersten Rahmen 130 im Vergleich zum Abstand der Permanentmagneten 190, 200 voneinander von der Halterung 440 weiter weg anzuordnen. Die Vorderseite 120 des Spiegelelements 110 ist bei dem hier gezeigten optischen Scanner 100 derart beschaffen, sodass sie hochreflektierend für die zu scannende Strahlung ist. Dies kann beispielsweise durch eine dielektrische Hochleistungsbeschichtung erreicht werden. In der Seitenansicht der Fig. 9a ist so der einfallende (Licht-) Strahl 420 gezeigt, der gemäß dem Reflexionsgesetz von der Vorderseite 120 des Spiegelelements 110 in der Einfallsebene umgelenkt wird und als reflektierter Lichtstrahl 430 weiterläuft. In the optical scanner shown here, furthermore, a non-monolithic connection between the moving inner first frame 130 and the static second frame 140, which is also referred to as a holding frame, is converted via the torsion elements 160 in the form of the torsion webs of any desired material. The material may for example be a good resilient material with high breaking strength and torsional strength, so for example copper beryllium or spring steel. For example, in the case of a one-dimensional optical scanner 100, which thus only permits a deflection of an incident beam 420 along a spatial direction as a falling or reflected beam 430, the second frame 140 may also be referred to as a static holding frame. This is the case with the optical scanner 100 shown in Figs. 8 and 9a. The second frame 140 is mechanically fixed here via a housing or a holder 440. The holder 440 may be made of a paramagnetic or a diamagnetic material to avoid or at least reduce the magnetic influence of the magnetic fields of the optical scanner 100. The holder 440 may be made of, for example, aluminum (Al), polymethylmethacrylate (PMMA) or quartz glass, to name just a few examples. Regardless of the material used, it may be advisable to place the first frame 130 farther away from the support 440 as compared to the spacing of the permanent magnets 190, 200 from each other. The front side 120 of the mirror element 110 in the optical scanner 100 shown here is made such that it is highly reflective of the radiation to be scanned. This can be achieved for example by a high performance dielectric coating. In the side view of FIG. 9a, the incident (light) beam 420 is shown, which is deflected in accordance with the law of reflection of the front side 120 of the mirror element 110 in the plane of incidence and continues as a reflected light beam 430.

Fig. 9b zeigt die Fig. 9a entsprechende Seitenansicht des optischen Scanners 100, dessen Spiegelelement 110 in Ruhelage (durchgezogene Linie) und in einem ausgelenkten Zustand (punktierte Linie) eingezeichnet ist. Werden die Leiterbahnen 220 mit einem Strom beaufschlagt, so wirkt auf diese aufgrund des Magnetfelds B der Permanentmagneten 190, 200 die Lorentzkraft. Die Richtung der Lorentzkraft ist im Zwischenraum des Magnetpaars 190, 200 der Lorentzkraft-Antriebseinheit 180-1 der Richtung der Lorentzkraft entgegengesetzt, die im Zwischenraum des Magnetpaars 190, 200 der weiteren Lorentzkraft-Antriebseinheit 180-2 wirkt. In Fig. 9b wirkt so das Drehmoment auf der linken Seite nach oben und das Drehmoment auf der rechten Seite nach unten. Beide Drehmomente addieren sich zu einem gemeinsamen Drehmoment, welches den ersten Rahmen 130 um die Drehachse 150 in Rotation versetzt. Das links von der Drehachse befindliche Teilstück des ersten Rahmens 130 bewegt sich nach oben und das rechte Teilstück nach unten. Der aus der Ruhelage ausge- lenkte erste Rahmen ist in Fig. 9a mit dem Bezugszeichen 130' bezeichnet. Entsprechend ist das mit dem ersten Rahmen 130 verbundene Spiegelelement 110' um denselben Winkel wie der erste Rahmen 130 rotiert, sodass der ausgelenkte Spiegel 110' zum ausgelenkten ersten Rahmen 130' zu jedem Zeitpunkt denselben Winkel aufweist wie das nicht ausgelenkte Spiegelelement 110 zum nicht ausgelenkten ersten Rahmen 130. FIG. 9b shows the side view of the optical scanner 100 corresponding to FIG. 9a, whose mirror element 110 is shown at rest (solid line) and in a deflected state (dotted line). If the printed conductors 220 are subjected to a current, the Lorentz force acts on them because of the magnetic field B of the permanent magnets 190, 200. The direction of the Lorentz force is opposite to the direction of the Lorentz force in the space of the magnet pair 190, 200 of the Lorentz force drive unit 180-1 acting in the space of the magnet pair 190, 200 of the further Lorentz drive unit 180-2. In Fig. 9b so acts on the torque on the left side up and the torque on the right side down. Both torques add up to a common torque, which sets the first frame 130 about the rotation axis 150 in rotation. The left of the axis of rotation located portion of the first frame 130 moves upward and the right portion down. The first frame, which is deflected out of the rest position, is designated in FIG. 9a by the reference numeral 130 '. Correspondingly, the mirror element 110 'connected to the first frame 130 is rotated by the same angle as the first frame 130, so that the deflected mirror 110' to the deflected first frame 130 'at all times has the same angle as the non-deflected mirror element 110 to the undeflected first Frame 130.

Die Torsionselemente 160 in Form der Torsionsstege bewirken hier ein rückstellendes Drehmoment, welches dem auslenkenden Drehmoment entgegengerichtet ist. Der Betrag des rückstellenden Drehmoments hängt von den Richtkonstanten der Torsionselemente 160 ab, die wiederum vom Schubmodul des Materials und den Abmessungen der Elemente 160, also beispielsweise der Stege abhängig sind. Der maximale Auslenkwinkel des ersten Rahmens 130 ist dann erreicht, wenn die Rückstellkraft und das maximal auslenkende Drehmoment im Gleichgewicht sind. Der bei ausgelenktem Spiegelelement 110' reflektierte Lichtstrahl 430' erfährt gegenüber dem bei nicht ausgelenktem Spiegel 110 reflektierten Lichtstrahl 430 eine Ablenkung. Dieser Ablenkwinkel entspricht dem doppelten Auslenkwinkel des Rahmens 130'. Der Ablenkwinkel kann durch Wahl der Stromstärke und Stromrichtung gesteuert werden. The torsion elements 160 in the form of the torsion bars cause here a restoring torque, which is opposite to the deflecting torque. The amount of the restoring torque depends on the guide constants of the torsion elements 160, which in turn depend on the shear modulus of the material and the dimensions of the elements 160, that is, for example, the webs. The maximum deflection angle of the first frame 130 is reached when the restoring force and the maximum deflecting torque are in equilibrium. The light beam 430 'reflected by deflected mirror element 110' undergoes a deflection in relation to the light beam 430 reflected when the mirror 110 is not deflected. This deflection angle corresponds to twice the deflection angle of the frame 130 '. The deflection angle can be controlled by selecting the current and current direction.

Mit dem in den Fig. 8, 9a und 9b gezeigten optischen Scanner 100 ist somit ein quasistatisches wie auch eine resonantes eindimensionales Scannen bzw. kontrolliertes Ablenken des Lichtstrahls 420 möglich, um den reflektierten Lichtstrahl 430, 430' zu erhalten. Bei einem solchen oder auch einem anderen optischen Scanner 100, wie er hier beschrieben ist, können so die Torsionselemente 160 aus einem anderen Material als der erste Rahmen 130 gefertigt sein. Sie können so beispielsweise nicht-monolithisch mit dem zweiten Rahmen 140 über die Fügestellen 400 verbunden sein. Die Abmessungen der Torsionselemente 160 können daher von den Abmessungen des ersten und/oder des zweiten Rahmens 130, 140 entkoppelt werden. Insbesondere kann so die Dicke der Torsionselemente 160 senkrecht zu der Ebene des ersten Rahmens 130 (Ebene des Magnetfelds in der Ruheposition) unabhängig von der Dicke des ersten und/oder zweiten Rahmens 130, 140 gewählt werden. Auch können runde Torsionselemente 160 mit eckigen Rahmen 130, 140 verbunden werden. Die Richtkonstante wird von den Stegabmessungen beeinflusst, während das Träg- heitsmoment durchaus entscheidend von der Dicke des ersten Rahmens 130 und des Spiegelelements 110 beeinflusst werden kann. Diese beiden Größen sind nun nicht mehr aneinander gekoppelt. With the optical scanner 100 shown in FIGS. 8, 9a and 9b, a quasi-static as well as a resonant one-dimensional scanning or controlled deflection of the light beam 420 is thus possible in order to obtain the reflected light beam 430, 430 '. In such or also another optical scanner 100, as described here, the torsion elements 160 can thus be made of a different material than the first frame 130. For example, they may be connected non-monolithically to the second frame 140 via the joints 400. The dimensions of the torsion elements 160 can therefore be decoupled from the dimensions of the first and / or the second frame 130, 140. In particular, so the thickness of the torsion elements 160 perpendicular to the plane of the first frame 130 (magnetic field in the rest position) regardless of the thickness of the first and / or second frame 130, 140 can be selected. Also, round torsion elements 160 can be connected to square frames 130, 140. The directional constant is influenced by the web dimensions, while the moment of inertia can definitely be decisively influenced by the thickness of the first frame 130 and the mirror element 110. These two sizes are no longer linked together.

Durch eine solche nicht-monolithische Verbindung können auch die Abmessungen, insbe- sondere die Dicken des inneren, beweglichen ersten Rahmens 130 und des Spiegelelements 110 sowie des äußeren, unbeweglichen zweiten Rahmens 140 voneinander unabhängig gewählt werden. As a result of such a non-monolithic connection, the dimensions, in particular the thicknesses of the inner, movable first frame 130 and the mirror element 110 and of the outer, stationary second frame 140 can also be selected independently of one another.

Der optische Scanner 100 weist so eine Anordnung mit je wenigstens zwei Permanentmag- neten 190, 200 je Leiterbahnteilstrecke 220 bzw. je Lorentzkraft-Antriebseinheiten 180 auf, wobei der Abstand der Magneten 190, 200 hierdurch ungefähr der Rahmenbreite des ersten Rahmens 130 und nicht etwa der Kantenlänge des Rahmens entspricht. In dieser Anordnung werden im Wesentlichen zwei homogene Magnetfelder erzeugt, die aufgrund des geringeren Abstandes jeweils eine höhere magnetische Flussdichte B haben als bei konventionellen Anordnungen. The optical scanner 100 thus has an arrangement with at least two permanent magnets 190, 200 per conductor track segment 220 or Lorentz force drive units 180, the spacing of the magnets 190, 200 thereby being approximately equal to the frame width of the first frame 130 and not the Edge length of the frame corresponds. In this arrangement, substantially two homogeneous magnetic fields are generated, due to the lower Distance each have a higher magnetic flux density B than in conventional arrangements.

Durch die Verwendung von jeweils wenigstens zwei Permanentmagneten 190, 200 je Lei- terbahnteilstrecke 200 bzw. . je Lorentzkraft- Antriebseinheiten 180 mit einem Abstand, der nur geringfügig größer als die Rahmenbreite des ersten Rahmens 130 ist, kann gegebenenfalls eine Erhöhung des maximalen Drehmoments um einen Faktor 2 oder darüber erzielt werden. Dadurch können größere maximale Ablenkwinkel und/oder höhere Beschleunigungen und Winkelgeschwindigkeiten erreicht werden. By using in each case at least two permanent magnets 190, 200 per conductor track section 200 or. each Lorentzkraft- drive units 180 with a distance which is only slightly larger than the frame width of the first frame 130, an increase in the maximum torque can be achieved by a factor of 2 or more, if necessary. This allows greater maximum deflection angles and / or higher accelerations and angular velocities to be achieved.

Die Entkopplung der Abmessungen der Torsionselemente 160 von den Rahmenabmessungen des ersten Rahmens 130 kann dazu verwendet werden, dass dünnere Stege oder Elemente 160 verwendet werden, die geringere Richtkonstanten haben, wobei dennoch dicken Rahmen 130 und Spiegel 110 zum Einsatz kommen können. Dem Effekt der dynamischen Deformation, der besonders bei dünnen Rahmen und Spiegeln auftritt, kann somit entgegengewirkt werden, was die Genauigkeit verbessern kann. Auch die statische Deformation bei dielektrischer Beschichtung kann dadurch verringert werden. The decoupling of the dimensions of the torsion members 160 from the frame dimensions of the first frame 130 may be used to use thinner lands or elements 160 that have lower guide constants, although thick frames 130 and mirrors 110 may still be used. The effect of the dynamic deformation, which occurs especially with thin frames and mirrors, can thus be counteracted, which can improve the accuracy. Also, the static deformation in dielectric coating can be reduced.

Ebenso ist eine freiere Wahl des Materials der verwendeten Torsionselemente 160 möglich. Hierdurch kann es möglich sein, für das Spiegelelement 110 und den Rahmen 130 besonders steife Materialien zu wählen, während die Torsionselemente 160 aus besonders elastischem Material gefertigt werden können. Auch dies kann zur Folge haben, dass die dynamischen Eigenschaften des optischen Scanners 100 verbessert werden, während die dynamische Deformation verringerbar ist. Likewise, a freer selection of the material of the torsion elements 160 used is possible. As a result, it may be possible to select particularly stiff materials for the mirror element 110 and the frame 130, while the torsion elements 160 can be made of particularly elastic material. This too may result in that the dynamic characteristics of the optical scanner 100 are improved while the dynamic deformation is reducible.

Auch kann die Robustheit des optischen Scanners 100 dadurch verbessert, dass die Torsionselemente 160 aus besonders elastischem Material gefertigt werden. Bei monolithischen Siliziumstrukturen stellen die dünnen Siliziumstege häufig den bruchempfindlichsten Teil dar. Diese wesentliche Schwachstelle von konventionellen elektromagnetischen MOEMS- Scannern kann so beseitigt, zumindest jedoch reduziert werden. So kann das Verhältnis R von erzielbarem Drehmoment M zu vorherrschendem Trägheitsmoment J durch die Magnetfeldanordnung der Lorentzkraft- Antriebseinheit 180, gegebenenfalls unterstützt durch die Entkopplung der Abmessungen der Torsionselemente 160 verbessert werden. Im weiteren Verlauf der vorliegenden Beschreibung werden weitere Ausgestaltungen von optischen Scannern 100 beschrieben, bei denen jedoch der Fokus auf den Veränderungen gegenüber den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen liegt. Ebenso werden bauraumsparende Anordnungen zweier eindimensionaler optischer Scanner zu einem zweidimensionalen optische Scanner bzw. Scannersystem gezeigt. Hierbei wird auch ein zweidimensionaler optischer Scanner mit einem einzigen Pivot- oder Drehpunkt beschrieben. Also, the robustness of the optical scanner 100 can be improved by making the torsion elements 160 of particularly elastic material. In monolithic silicon structures, the thin silicon bridges often represent the most fracture-sensitive part. This essential weak point of conventional electromagnetic MOEMS scanners can thus be eliminated, or at least reduced, however. Thus, the ratio R of recoverable torque M to prevailing moment of inertia J can be improved by the magnetic field arrangement of the Lorentz drive unit 180, possibly assisted by the decoupling of the dimensions of the torsion elements 160. In the further course of the present description, further embodiments of optical scanners 100 will be described, but the focus is on the changes from the previously described embodiments. Likewise, space-saving arrangements of two one-dimensional optical scanner are shown to a two-dimensional optical scanner or scanner system. This also describes a two-dimensional optical scanner with a single pivot point.

Fig. 10 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht eines optischen Scanners 100 mit einem radialen Magnetfeld. Wie bereits zuvor in Fig. 9b beziehen sich hier die gestrichenen Bezugszei- chen (z.B. 110') auf das jeweilige Objekt (z.B. Spiegelelement 110) in ihrem verkippten bzw. verdrehten Zustand. 10 shows a simplified side view of an optical scanner 100 with a radial magnetic field. As previously discussed in Figure 9b, the primed reference characters (e.g., 110 ') refer to the respective object (e.g., mirror element 110) in its tilted state.

Während bei der in den Fig. 8, 9a und 9b gezeigten Implementierung ein Magnetpaar 190, 200 ein im Wesentlichen homogenes Magnetfeld erzeugt, kommt bei der in Fig. 10 gezeig- ten Implementierung eines optischen Scanners 100 ein im Wesentlichen radiales Magnetfeld B zum Einsatz. Im Fall des homogenen Magnetfeldes ist dieses für einen nicht ausgelenkten ersten Rahmen 130, also die Ruheposition, parallel zur Rahmenebene des ersten Rahmens 130 angeordnet. Wenn sich der Rahmen allerdings aus der Ruhelage bewegt, also ausgelenkt wird, schließen die Feldlinien und die Rahmenebene einen Winkel ein, der dem Aus- lenkwinkel entspricht. Die Lorentzkraft ist dann nicht mehr senkrecht zur Rahmenfläche gerichtet, sondern schließt ebenfalls den Auslenkwinkel mit dieser ein. Der effektive Betrag der Lorentzkraft, welcher das Drehmoment bewirkt, verringert sich so durch den Cosinus des Auslenkwinkels. Mit der in Fig. 10 dargestellten Ausgestaltung, kann dies ausgeglichen werden. While in the implementation shown in FIGS. 8, 9a and 9b, a magnet pair 190, 200 generates a substantially homogeneous magnetic field, in the implementation of an optical scanner 100 shown in FIG. 10, a substantially radial magnetic field B is used. In the case of the homogeneous magnetic field, this is arranged parallel to the frame plane of the first frame 130 for a non-deflected first frame 130, ie the rest position. However, if the frame moves out of the rest position, ie, deflects, the field lines and the frame plane enclose an angle that corresponds to the angle of deflection. The Lorentz force is then no longer directed perpendicular to the frame surface, but also includes the deflection angle with this one. The effective amount of Lorentz force, which causes the torque, is thus reduced by the cosine of the deflection angle. With the embodiment shown in Fig. 10, this can be compensated.

Bei der in Fig. 10 dargestellten Form sind die Permanentmagneten 190, 200 in Richtung zu der Drehachse 150 hin gekrümmt sind. Die ersten Permanentmagneten 190 weisen so je eine der Drehachse 150 abgewandte Außenkontur auf, die zu einer konvexen Form der ersten Permanentmagneten 190 an der dem Steg 210 zugewandten Seite führt. Entsprechend weist der zweite Permanentmagnet 200 an der dem Steg 210 und der Drehachse 150 zugewandten Seite eine konkave Außenkontur auf. Der Krümmungsradius an den dem Steg 210 zugewandten Seite entspricht bei jedem der Magneten 190, 200 im Wesentlichen seinem Abstand zur Drehachse 150. Ein Magnetpaar 190, 200 in dieser Anordnung erzeugt ein im Wesentlichen radiales Magnetfeld im Zwischenbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten 190, 200, welches unabhängig vom Auslenkwinkel stets parallel zur Rahmenfläche ausgerichtet ist. Somit ist der Beitrag der Lorentzkraft, der das Drehmoment bewirkt, konstant und insbesondere für jeden Auslenkwinkel maximal. In the form shown in FIG. 10, the permanent magnets 190, 200 are curved in the direction of the rotation axis 150. The first permanent magnets 190 thus each have an outer contour facing away from the axis of rotation 150, which leads to a convex shape of the first permanent magnet 190 on the side facing the web 210. Accordingly, the second permanent magnet 200 on the web 210 and the rotation axis 150 side facing a concave outer contour. The radius of curvature on the side facing the web 210 in each of the magnets 190, 200 substantially corresponds to its distance from the axis of rotation 150. A magnet pair 190, 200 in this arrangement generates a substantially radial magnetic field in the intermediate region between the first and the second permanent magnet 190, 200, which is always aligned parallel to the frame surface regardless of the deflection angle. Thus, the contribution of the Lorentz force, which causes the torque, constant and in particular for each deflection angle maximum.

Fig. 11 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht eines optischen Scanners 100 mit einem Joch zur Verstärkung der magnetischen Flussdichte B. Im Unterschied zu dem in den Fig. 8, 9a und 9b gezeigten optischen Scanner 100 sind bei diesem Scanner 100 die ersten und zweiten Permanentmagneten jeweils auf einem Schenkel 460 bzw. 470 angeordnet, die über das Joch 450 magnetisch miteinander verbunden bzw. gekoppelt sind. Das Joch 450 und die Schenkel 460, 470 können beispielsweise aus einem weichmagnetischen Material, wie etwa Eisen (Fe), gefertigt sein, weshalb das Joch auch als Eisenjoch bezeichnet wird, obwohl auch andere Materialien als Eisen zum Einsatz kommen können. Die Schenkel 460, 470 und das Joch 450 können hierbei einteilig oder auch integral geformt sein. Sie können jedoch auch aus mehreren, beispielsweise U-förmigen Blechen gefertigt sein. 11 shows a simplified side view of an optical scanner 100 having a yoke for enhancing the magnetic flux density B. Unlike the optical scanner 100 shown in FIGS. 8, 9a and 9b, in this scanner 100, the first and second permanent magnets are respectively a leg 460 and 470, which are magnetically connected or coupled to each other via the yoke 450. For example, the yoke 450 and the legs 460, 470 may be made of a soft magnetic material such as iron (Fe), which is why the yoke is also referred to as an iron yoke, although materials other than iron may be used. The legs 460, 470 and the yoke 450 may be formed in one piece or integrally. However, they can also be made of several, for example U-shaped sheets.

Die von dem Zwischenraum abgewandten Flächen der Permanentmagnete 190, 200 sind so über das Eisenjoch 450 magnetisch kurzgeschlossen sind. Die Magnetfeldlinien B' im inne- ren des Eisenjochs 450 sind dichter als im entsprechenden Luftvolumen ohne Eisenjoch 450. Dies hat zur Folge, dass auch die Flussdichte des Magnetfeldes B im Zwischenraum höher ist. Dieser Effekt kann durch das Hopkinsonsche Gesetz erklärt werden, das besagt, dass der magnetische Fluss B umgekehrt proportional zum magnetischen Widerstand ist. Das Eisenjoch 450 verringert den Widerstand im Außenraum. Da die magnetischen Wider- stände im Zwischenraum und im Außenraum eines Magnetpaares 190, 200 einer Reihenschaltung von Widerständen entsprechen, verringert sich dadurch der Gesamtwiderstand, was zur Erhöhung der Flussdichte B im Zwischenraum führt. Damit kann die Lorentzkraft vergrößert werden, was letztlich zu größeren Scanwinkeln und größeren Scangeschwindigkeiten führt. The faces of the permanent magnets 190, 200 facing away from the intermediate space are magnetically short-circuited via the iron yoke 450. The magnetic field lines B 'in the interior of the iron yoke 450 are denser than in the corresponding air volume without iron yoke 450. This has the consequence that the flux density of the magnetic field B in the intermediate space is higher. This effect can be explained by Hopkinson's law, which states that the magnetic flux B is inversely proportional to the magnetic resistance. The Eisenjoch 450 reduces the resistance in the outer space. Since the magnetic resistances in the intermediate space and in the outer space of a magnet pair 190, 200 correspond to a series connection of resistors, the total resistance thereby decreases, which leads to an increase in the flux density B in the intermediate space. Thus, the Lorentz force can be increased, which ultimately leads to larger scanning angles and higher scanning speeds.

Fig. 12 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht eines optischen Scanners 100 mit einer Kombination eines Jochs 450 mit gekrümmten Permanentmagneten 190, 200. Hierbei ist das Joch 450 ebenfalls entsprechend gekrümmt, um das radiale Magnetfeld B zu verstärken. Genauer gesagt sind die Schenkel 460, 470 so ausgeformt, dass diese das Magnetfeld B über das Joch 450 effektiv kurzschließen können, also hinsichtlich ihrer Form an die Form der Permanentmagnete 190, 200 an den dem Steg 210 abgewandten Seiten angelehnt bzw. entsprechend ausgeformt. Während zuvor im Wesentlichen optische Scanner 100 mit einer festen Verbindung zwischen dem ersten Rahmen 130 und dem Spiegelelement 110 beschrieben wurden, kann diese Verbindung nicht zuletzt auch flexibel ausgebildet werden. Die beispielsweise in Fig. 8 gezeigten Verbindungselemente 410 zwischen dem Spiegelelement 110 und Rahmen 130 können so ebenfalls nicht steif, sondern flexibel oder federnd ausgelegt werden, was ein leichtes Überschwingen bzw. Ausschwingen des ausgelenkten Spiegelelements 110 gegenüber dem ausgelenkten Rahmen 130 bei einem abrupten Abbremsen oder einer abrupten Richtungsänderung erlaubt. Dieses Ausschwingen erlaubt die Durchführung von Richtungsänderungen mit besonders großer Beschleunigung, ohne Beschädigungen beispielsweise in Form von Mikrorissen oder dynamische Deformation zu verursachen. 12 shows a simplified side view of an optical scanner 100 having a combination of a yoke 450 with curved permanent magnets 190, 200. Here, the yoke 450 is also correspondingly curved to enhance the radial magnetic field B. More specifically, the legs 460, 470 are formed so that they form the magnetic field B via the yoke 450 can effectively short circuit, so ajar in terms of their shape to the shape of the permanent magnets 190, 200 on the webs 210 facing away from or formed accordingly. While previously essentially optical scanners 100 with a fixed connection between the first frame 130 and the mirror element 110 have been described, this connection can not least be made flexible. The connecting elements 410 between the mirror element 110 and the frame 130, which are shown for example in FIG. 8, can likewise be designed to be flexible or resilient, which results in a slight overshoot or swinging out of the deflected mirror element 110 relative to the deflected frame 130 during an abrupt deceleration or an abrupt change of direction allowed. This decoupling allows the implementation of changes in direction with particularly high acceleration, without causing damage, for example in the form of microcracks or dynamic deformation.

Fig. 13 zeigt eine vereinfachte Aufsicht auf einen optischen Scanner 100 für zweidimensionale Ablenkungen. Sie weist eine kardanische Aufhängung auf, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Auch hier ist der innere bewegliche erste Rahmen 130, der um eine Drehachse 150 wenigstens verdreh- oder verkippbar über die Torsionselemente 160 in Form von Torsionsstegen in Bezug auf den äußeren beweglichen zweiten Rahmen 140 verbunden. Die Torsionselemente 160 sind auch hier entlang der Drehachse 150 angebracht. FIG. 13 shows a simplified plan view of an optical scanner 100 for two-dimensional deflections. It has a gimbal, as will be described in more detail below. Again, the inner movable first frame 130, which is at least rotationally or tiltably connected about an axis of rotation 150 via the torsion elements 160 in the form of torsion bars with respect to the outer movable second frame 140. The torsion elements 160 are also mounted along the axis of rotation 150 here.

Allerdings umfasst der optische Scanner einen dritten Rahmen 480, der beispielsweise mit einem hier nicht dargestellten Gehäuse oder einem nicht dargestellten Halter gekoppelt sein kann und so bezüglich dieser als fest oder unbeweglich angesehene werden kann. Der äußere bewegliche zweite Rahmen 140 kann so um eine zweite oder weitere Drehachse 490 wenigstens verdreh- oder verschwenkbar gelagert oder verbunden sein. Die erste Drehachse 150 und die zweite Drehachse 490 können hierbei - als Vektoren aufgefasst - voneinander linear unabhängig, also beispielsweise orthogonal (90°) zueinander angeordneten sein. Die weitere Drehachse 490 kann über weitere Torsionselemente 500, beispielsweise in Form von Torsionsstegen, die mit dem äußeren unbeweglichen dritten Rahmen 480 und dem zweiten Rahmen 140 verbunden sind, gebildet werden. Auf dem zweiten Rahmen 140 sind ebenfalls Leiterbahnen 220 strukturiert, die als Teil weiterer Lorentzkraft-Antriebseinheiten 180-3, 180-6 implementiert sind. Auch diese weisen entsprechend erste und zweite Permanentmagneten 190, 200 auf, von denen die ersten Permanentmagneten 190 in einer oder mehreren Ausnehmungen 510 des zweiten Rahmens 140 angeordnet sind. Die zugehörigen zweiten Permanentmagneten 200 sind entsprechend an einer Außenkontur des zweiten Rahmens angebracht, wie dies bereits im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen optischen Scannern 100 hervorgehoben wurde. Auch hier kann so über die entsprechenden Stege des zweiten Rahmens eine Lorentzkraft-Antriebseinheit 180 gebildet werden, wie diese bereits im Zusammenhang mit den eindimensionalen opti- sehen Scannern 100 beschrieben wurde. Bei anderen optischen Scannern 100 kann natürlich sowohl die Anzahl der Lorentzkraft-Antriebseinheiten 180 zur Ausübung eines Drehmoments um die Drehachse 150 auf den ersten Rahmen 130 wie auch die Anzahl der Lorentzkraft-Antriebseinheiten 180 zur Ausübung eines Drehmoments um die weitere Drehachse 490 auf den zweiten Rahmen 140 geändert werden. Anstelle von zwei bzw. vier entspre- chender Antriebseinheiten 180 kann so jede beliebige Anzahl, beispielsweise auch lediglich eine einzige je Drehachse 150, 490 implementiert werden. However, the optical scanner comprises a third frame 480, which may be coupled, for example, with a housing, not shown here, or a holder, not shown, and thus may be regarded as fixed or immovable with respect thereto. The outer movable second frame 140 may thus be at least rotatably or pivotally mounted or connected about a second or further axis of rotation 490. The first axis of rotation 150 and the second axis of rotation 490 can here - as vectors understood - from each other linearly independent, so for example orthogonal (90 °) to each other. The further axis of rotation 490 can be formed via further torsion elements 500, for example in the form of torsion bars, which are connected to the outer immovable third frame 480 and the second frame 140. On the second frame 140, conductor tracks 220 are also structured, which are implemented as part of further Lorentz force drive units 180-3, 180-6. These likewise have first and second permanent magnets 190, 200, of which the first permanent magnets 190 are arranged in one or more recesses 510 of the second frame 140. The associated second permanent magnets 200 are correspondingly attached to an outer contour of the second frame, as has already been emphasized in connection with the optical scanners 100 described above. Here, too, a Lorentz force drive unit 180 can be formed via the corresponding webs of the second frame, as has already been described in connection with the one-dimensional optical scanners 100. Of course, in other optical scanners 100, both the number of Lorentz force drive units 180 for applying a torque about the rotation axis 150 to the first frame 130 and the number of Lorentz force drive units 180 for applying a torque about the further rotation axis 490 to the second frame 140 to be changed. Instead of two or four corresponding drive units 180, any desired number, for example only a single one per rotation axis 150, 490, can be implemented.

Die Teilstrecken der Leiterbahnen 220 sowie paarweisen Permanentmagneten 190, 200 sind gerade derart angebracht, dass sie in ihrem Zwischenraum ein homogenes Magnetfeld er- zeugen. Die Ströme in den Leiterbahnen 220 auf dem inneren ersten Rahmen 130 und auf dem mittleren zweiten Rahmen 140 können von unterschiedlichen Stromquellen bereitgestellt werden. Damit können die Ablenkwinkel für beide Achsen unabhängig voneinander gesteuert werden. Mit dieser platzsparenden Bauweise kann eine zweidimensionale Strahlablenkung auf einem Pivot-Punkt erfolgen. The partial sections of the interconnects 220 and paired permanent magnets 190, 200 are just mounted in such a way that they generate a homogeneous magnetic field in their intermediate space. The currents in the tracks 220 on the inner first frame 130 and on the middle second frame 140 may be provided by different power sources. This allows the deflection angles for both axes to be controlled independently of each other. With this space-saving design, a two-dimensional beam deflection can be done on a pivot point.

Ebenso können sowohl für die eine oder mehreren Antriebseinheiten 180 bezogen auf die Drehachse 150, wie auch auf die eine oder mehreren Antriebseinheiten 180 der weiteren Drehachse 490 andere Ausgestaltungen hinsichtlich der Permanentmagnete 190, 200 oder auch eines entsprechenden Jochs 450 unabhängig von den anderen Antriebseinheiten 180 implementiert werden. Likewise, for the one or more drive units 180 with respect to the rotation axis 150 as well as the one or more drive units 180 of the further rotation axis 490, other configurations with respect to the permanent magnets 190, 200 or even a corresponding yoke 450 can be implemented independently of the other drive units 180 become.

Auch auf Basis eindimensionaler optischer Scanner 100 kann eine zweidimensionale Scannereinheit oder Scannersystem 570 implementiert werden. Ein solches kann beispielsweise zwei optische Scanner 100-1, 100-2, wie sie zuvor beschrieben wurden, umfassen. So wer- den im Folgenden weitere Möglichkeiten zur zweidimensionalen Strahlablenkung basierend auf zwei eindimensionalen optischen Scanner 100 kurz vorgestellt. Also based on one-dimensional optical scanner 100, a two-dimensional scanner unit or scanner system 570 can be implemented. Such may include, for example, two optical scanners 100-1, 100-2 as previously described. How to in the following further possibilities for two-dimensional beam deflection based on two one-dimensional optical scanner 100 briefly presented.

Fig. 14 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Scannersystems 570, das ei- nen ersten optischen Scanner 100-1 und einen zweiten optischen Scanner 100-2 in einer 90°-Umlenkungsanordnung umfasst. Entsprechend sind die Komponenten der beiden Scanner 100 auch durch nachgestellte Nummerierungen in Fig. 14 bezeichnet. 14 shows a schematic perspective view of a scanner system 570 comprising a first optical scanner 100-1 and a second optical scanner 100-2 in a 90 ° deflection arrangement. Correspondingly, the components of the two scanners 100 are also designated by numbered numbers in FIG. 14.

So zeigt Fig. 14 eine für Galvano meterscanner typische Anordnung, die unter Verwendung der optischen Scanner 100 implementiert ist, wie sie oben beschrieben wurde. Die beiden Drehachsen 150-1, 150-2 der beiden optischen Scanner 100-1, 100-2 stehen hierbei wiederum senkrecht aufeinander, können jedoch ebenso auf andere Art und Weise voneinander linear unabhängig sein. Wegen der fehlenden Stabrotoren im Vergleich zu konventionellen Anordnungen kann das Scannersystem 570 deutlich platzsparender implementiert werden. Der erste Scanner 100-1 erzeugt so aus dem einfallenden Strahl 420 einen Zwischenstrahl 580 als von dem Scanner 100-1 reflektierten Strahl, der dann wiederum von dem zweiten Scanner 100-2 als reflektierter Strahl 430 auf ein Scanfeld 590 abgelenkt wird, bei dem es sich beispielsweise um die Bearbeitungsebene im Falle einer Werkzeugmaschine handeln kann. Hierbei erfährt der einfallende Lichtstrahl 420 eine 90°-Umlenkung nach Durchlaufen der zweidimensionalen Anordnung 570. Das Scanfeld 20 liegt daher nicht in der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung des einfallenden Lichtstrahls 420. Fig. 15 zeigt eine weitere mögliche Anordnung zweier optischer Scanner 100-1, 100-2, die ein optisches Scannersystem 570 bilden. Bei diesem liegen der einfallende Strahl 420, der Zwischenstrahl 580 und der reflektierte Strahl in einer Ebene, wenn die beiden optischen Scanner in ihrer Ruheposition sind. Bei dieser Anordnung der beiden optischen Scanner erfolgt keine Richtungsänderung, sondern lediglich ein Strahlversatz. Das Scannersystem 570 kann so beispielsweise in einem sehr kompakten Gehäuse 600 angeordnet sein, welches die zwei eindimensionalen optischen Scanner 100-1, 100-2 umschließt. Diese Anordnung ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise mit Strahlversatz, aber ohne Richtungsänderung des Strahls. Ein Scannersystem 570 kann bei Verwendung dieser Anordnung, im Vergleich zu der in Bild 14 gezeigten Anordnung, noch platzsparender gebaut werden. Auch eine Strahlquelle 610, also beispielsweise ein Laser, Laserdiode oder eine Diode, kann als Teil des Gehäuses 600 ausgeführt sein, auch wenn dies in Fig. 15 anders dargestellt ist. Thus, FIG. 14 shows an assembly typical of galvano scanner implemented using the optical scanner 100 as described above. The two axes of rotation 150-1, 150-2 of the two optical scanners 100-1, 100-2 are again perpendicular to each other, but may also be linearly independent of one another in a different manner. Because of the lack of rod rotors compared to conventional arrangements, the scanner system 570 can be implemented much more space-saving. The first scanner 100-1 thus generates from the incident beam 420 an intermediate beam 580 as a beam reflected by the scanner 100-1, which in turn is then deflected by the second scanner 100-2 as a reflected beam 430 onto a scan field 590 at which it For example, it may be about the working plane in the case of a machine tool. In this case, the incident light beam 420 experiences a 90 ° deflection after passing through the two-dimensional arrangement 570. The scan field 20 therefore does not lie in the original propagation direction of the incident light beam 420. FIG. 15 shows a further possible arrangement of two optical scanners 100-1, 100- 2, which form an optical scanner system 570. In this case, the incident beam 420, the intermediate beam 580 and the reflected beam lie in one plane when the two optical scanners are in their rest position. In this arrangement, the two optical scanner is no change in direction, but only a beam offset. The scanner system 570 may thus be arranged, for example, in a very compact housing 600, which encloses the two one-dimensional optical scanners 100-1, 100-2. This arrangement allows a very compact design with beam offset, but without changing the direction of the beam. A scanner system 570 can be built even more compactly using this arrangement compared to the arrangement shown in Figure 14. Also one Beam source 610, such as a laser, laser diode or a diode, may be embodied as part of the housing 600, although this is shown differently in FIG.

Fig. 16 zeigt eine Fig. 1 vergleichbare Darstellung eines optischen Scanners 100 mit zwei Lorentzkraft- Antriebseinheiten 180-1, 180-2, die teilweise - genauer gesagt über ihre ersten Permanentmagneten 190 - in zwei Ausnehmungen 170-1, 170-2 des ersten Rahmens 130 angeordnet sind. 16 shows a representation comparable to FIG. 1 of an optical scanner 100 with two Lorentz force drive units 180 - 1, 180 - 2, which in part - more precisely via their first permanent magnets 190 - in two recesses 170 - 1, 170 - 2 of the first Frame 130 are arranged.

Darüber hinaus zeigt Fig. 16 einen optischen Scanner 100, bei dem der erst und der zweite Rahmen 130, 140 über Lager 670 miteinander wenigstens verdrehbar, wenn nicht sogar frei rotierbar gelagert sind. Als Lager 670 können beispielsweise Wälzlager, also beispielsweise Kugellager, Nadellager oder Zylinderrollenlager zum Einsatz kommen. Ebenso können jedoch auch Gleitlager, die schmierungsfrei, feststoffgeschmiert oder auch flüssig geschmiert sein können. So können beispielsweise Gleitlager auf PTFE- und/oder Keramikbasis ver- wendet werden. Es können aber auch Magnetlager als Lager 670 zum Einsatz kommen, die gesteuert oder geregelt, jedoch auch völlig ungesteuert sein können. In addition, FIG. 16 shows an optical scanner 100, in which the first and the second frame 130, 140 are supported by bearings 670 at least rotatable, if not freely rotatable, with each other. For example, roller bearings, that is, for example, ball bearings, needle roller bearings or cylindrical roller bearings can be used as bearing 670. Likewise, however, plain bearings, which may be lubrication-free, solid lubricated or liquid lubricated. For example, plain bearings based on PTFE and / or ceramics can be used. However, it is also possible to use magnetic bearings as bearings 670 which may be controlled or regulated, but may also be completely uncontrolled.

Fig. 16 zeigt so einen weiteren optischen Scanner 100, bei dem die Torsionsstege bzw. Torsionselemente 160 durch ein oder mehrere Lager 670 ersetzt wurden. Dadurch entfällt das rücktreibende Drehmoment, wodurch im Prinzip beliebig große Winkel oder eine freie Ro- tierbarkeit des ersten Rahmens 130 erzielt werden kann. Die Geschwindigkeit wird in diesem Fall durch das Trägheitsmoment der bewegten Struktur und durch die Reibung der Lager 670 begrenzt. Statische Auslenkungen mit konstantem Winkel können beispielsweise durch Bremsen des oder der Lager 670 oder durch schnelles Umpolen des elektrischen Stroms erreicht werden. Selbstverständlich kann auch eine Kombination aus Lager 670 und Torsionselement 160 implementiert werden. FIG. 16 thus shows another optical scanner 100 in which the torsion bars or torsion elements 160 have been replaced by one or more bearings 670. This eliminates the restoring torque, which in principle allows arbitrarily large angles or free roability of the first frame 130 to be achieved. The speed is limited in this case by the moment of inertia of the moving structure and by the friction of the bearings 670. Constant angle static excursions can be achieved, for example, by braking the bearing or bearings 670 or by rapidly reversing the electrical current. Of course, a combination of bearing 670 and torsion element 160 may also be implemented.

Durch den Einsatz eines oder mehrerer optischer Scanner 100 kann so ein miniaturisierter, stoßfester optischer Scanner 100 mit verbesserter Dynamik implementierbar sein. Scanner 100 können so bei einem Spiegeldurchmesser von 10-20 mm einen Gesamtaußendurchmesser von 25 mm aufweisen. Im Falle von Torsionsstegen 160 können diese eine Breite von beispielsweise 0.1 bis 0.2 mm aufweisen. Diese Werte stellen aber nur Beispiele dar. Eine Skalierung oder Veränderung der Abmessungen nach oben oder unten ist problemlos möglich und abhängig von der jeweiligen Anwendung. Fig. 17 zeigt noch eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit einer Lorentzkraft- Antriebseinheit 180, die als Halbach- Array ausgeführt ist. Diese ähnelt den in den Fig. 11 und 12 dargestellten Lorentzkraft- Antriebseinheiten 180. Allerdings sind die dort dargestell- ten und beschriebenen Joche 450 aus Permanentmagneten gefertigt, wodurch eine Implementierung von Schenkeln 460, 470 entfallen konnte. Allerdings weist das Hallbach- Array hier zusätzliche Eckmagnete 680 auf, die eine magnetische Umlenkung der Feldlinien bewirken und eine um 90° gedrehte Anordnung bezüglich der Nord- und Südpole im Vergleich zu dem Joch 450 und den Permanentmagneten 190, 200 aufweist. Das Joch 450 ist hierbei hinsichtlich seiner magnetischen Pole so angeordnet, dass es in seinem Inneren Magnetfeldlinien aufweist, die den Feldlinien im Bereich zwischen den beiden Magneten 190, 200 entgegengesetzt sind. Eine solche Hallbach- Array- Anordnung kann sowohl bei planaren Magneten 190, 200 wie auch den zuvor beschriebenen gekrümmten Magneten 190, 200 eingesetzt werden. By using one or more optical scanners 100, a miniaturized, impact-resistant optical scanner 100 with improved dynamics can thus be implemented. Scanner 100 can thus have a total outer diameter of 25 mm with a mirror diameter of 10-20 mm. In the case of torsion bars 160, these may have a width of, for example, 0.1 to 0.2 mm. However, these values are only examples. Scaling or changing the dimensions up or down is easily possible and depends on the particular application. FIG. 17 shows a further embodiment possibility of a Lorentz force drive unit 180, which is designed as a Halbach array. This is similar to the Lorentz force drive units 180 shown in FIGS. 11 and 12. However, the yokes 450 shown and described there are made of permanent magnets, which means that an implementation of legs 460, 470 could be dispensed with. However, the Hallbach array here has additional corner magnets 680, which cause a magnetic deflection of the field lines and a 90 ° rotated arrangement with respect to the north and south poles compared to the yoke 450 and the permanent magnet 190, 200 has. The yoke 450 is arranged with respect to its magnetic poles so that it has in its interior magnetic field lines, which are opposite to the field lines in the region between the two magnets 190, 200. Such Hallbach array arrangement can be used both in planar magnets 190, 200 as well as the previously described curved magnets 190, 200.

Durch den Einsatz eines optischen Scanners 100 oder eines optischen Scannersystems 570 kann es möglich sein, einen Kompromiss des optischen Scanners 100 hinsichtlich der erzielbaren Scangeschwindigkeit, des durch diesen ablenkbaren Strahldurchmessers, seiner Genauigkeit, seiner Stabilität, der erzielbaren Ablenkwinkel sowie des benötigten Bauraums zu verbessern. By using an optical scanner 100 or an optical scanner system 570, it may be possible to improve the compromise of the optical scanner 100 with regard to the achievable scanning speed, the deflectable beam diameter, its accuracy, its stability, the achievable deflection angle and the required installation space.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden. The features disclosed in the foregoing description, the appended claims and the appended figures may be taken to be and effect both individually and in any combination for the realization of an embodiment in its various forms.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten ein- leuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others skilled in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims

Patentansprüche claims

1. Optischer Scanner (100) zum Ablenken eines Strahls (420) mit folgenden Merkmalen: einem Spiegelelement (110) mit einer Vorderseite (120) und einer Rückseite (125), wobei die Vorderseite (120) ausgebildet ist, um den Strahl abzulenken; einem ersten Rahmen (130), der bezogen auf einen zweiten Rahmen (140) um eine Drehachse (150) wenigstens verschwenkbar ist, der mit dem Spiegelelement (110) mechanisch gekoppelt ist und eine Ausnehmung (170) aufweist; und einer Lorentzkraft- Antriebseinheit (180), die teilweise in der Ausnehmung (170) des ersten Rahmens (130) angeordnet und ausgebildet ist, um ein Drehmoment auf den ersten Rahmen (130) bezogen auf die Drehachse (150) auszuüben, wobei der Scanner (100) ausgebildet ist, um einem Sensor (420) einen unmittelbaren Zugriff auf wenigstens einen Teil der Rückseite (125) des Spiegelelements (110) zu ermöglichen. An optical scanner (100) for deflecting a beam (420) comprising: a mirror element (110) having a front side (120) and a back side (125), the front side (120) being configured to deflect the beam; a first frame (130) which is at least pivotable relative to a second frame (140) about an axis of rotation (150), which is mechanically coupled to the mirror element (110) and has a recess (170); and a Lorentz force drive unit (180) partially disposed in the recess (170) of the first frame (130) and configured to apply torque to the first frame (130) relative to the rotation axis (150), the scanner (100) is adapted to allow a sensor (420) immediate access to at least a portion of the back (125) of the mirror element (110).

2. Optischer Scanner (100) nach Anspruch 1, der ferner den Sensor (420) umfasst, wobei der Sensor (420) ein kapazitiver Sensor ist, der eine Elektrode (250) und eine Gegenelektrode (260) umfasst, die so angeordnet sind, dass eine Verdrehung des Spiegelelements (110) zu einer Veränderung eines Abstands der Elektrode (250) von der Gegenelektrode (260) führt, wobei das Spiegelelement (110) an seiner Rückseite (125) die Elektrode (250) umfasst und/oder wenigstens ein Teil des Spiegelelements (110) die Elektrode (250) des Sensors (420) bildet; und/oder wobei der Sensor (420) ein magnetischer Sensor ist, der eine ein Magnetfeld erzeugende Struktur (380) und eine magnetische Sensorstruktur (390) umfasst, die so angeordnet sind, dass eine Verdrehung des Spiegelelements (110) zu einer von der Sensorstruktur (390) detektierbaren Veränderung des erzeugten Magnetfeldes führt, wobei die das Magnetfeld erzeugende Struktur (380) oder die Sensorstruktur (390) an der Rückseite (125) des Spiegelelements (110) angeordnet ist. The optical scanner (100) of claim 1, further comprising the sensor (420), wherein the sensor (420) is a capacitive sensor comprising an electrode (250) and a counter electrode (260) arranged a rotation of the mirror element (110) leads to a change in a spacing of the electrode (250) from the counterelectrode (260), wherein the mirror element (110) comprises the electrode (250) on its rear side (125) and / or at least one part the mirror element (110) forms the electrode (250) of the sensor (420); and / or wherein the sensor (420) is a magnetic sensor comprising a magnetic field generating structure (380) and a magnetic sensor structure (390) arranged to cause rotation of the mirror element (110) to one of the sensor structure (390) causes detectable change in the generated magnetic field, wherein the magnetic field generating structure (380) or the sensor structure (390) on the back (125) of the mirror element (110) is arranged.

3. Optischer Scanner (100) nach Anspruch 1, der ferner den Sensor (420) umfasst, wobei der Sensor (420) ein optischer Sensor ist, der eine eine Strahlung (290) bereitstellende Lichtquelle (280) und wenigstens ein optisches Sensorelement (300) umfasst, die so angeordnet sind, dass das wenigstens eine Sensorelement (300) die Strahlung (290) der Lichtquelle nach einer Reflexion an der Rückseite (125) des Spiegelelements (110) empfängt und dass eine Verdrehung des Spiegelelements (110) zu einer von dem wenigstens einen optischen Sensorelement (300) detektierbaren Veränderung der Strahlung (290) führt. The optical scanner (100) of claim 1, further comprising the sensor (420), wherein the sensor (420) is an optical sensor having a light source (280) providing radiation (290) and at least one optical sensor element (300) ) arranged such that the at least one sensor element (300) receives the radiation (290) of the light source after reflection on the back side (125) of the mirror element (110) and that rotation of the mirror element (110) to one of the at least one optical sensor element (300) detectable change of the radiation (290) leads.

4. Optischer Scanner (100) nach Anspruch 3, bei dem der Sensor (420) eine Autokollimatoranordnung (270) umfasst. The optical scanner (100) of claim 3, wherein the sensor (420) comprises an autocollimator assembly (270).

5. Optischer Scanner (100) nach Anspruch 4, bei dem das wenigstens eine Sensorelement (300) ein Position Sensing Device, einen CCD-Sensor, eine Photo-Lateraldiode, einen 2-Quadranten-Photosensor und/oder einen 4-Quadranten-Photosensor umfasst. The optical scanner (100) of claim 4, wherein the at least one sensor element (300) comprises a position sensing device, a CCD sensor, a photo-lateral diode, a 2-quadrant photosensor, and / or a 4-quadrant photosensor includes.

6. Optischer Scanner (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem das wenigstens eine Sensorelement (300) und die Lichtquelle (280) in einem gemeinsamen Gehäuse (340) angeordnet sind. 6. An optical scanner (100) according to any one of claims 3 to 5, wherein the at least one sensor element (300) and the light source (280) are arranged in a common housing (340).

7. Optischer Scanner (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem die Lichtquelle (280) und das wenigstens eine Sensorelement (300) so angeordnet sind, dass die Strahlung (290) schräg zu einer Flächennormalen der Rückseite (125) des Spiegelelements (110) auf das Spiegelelement (110) fällt und dort reflektiert wird. The optical scanner (100) according to claim 3, wherein the light source (280) and the at least one sensor element (300) are arranged so that the radiation (290) is inclined to a surface normal of the rear side (125) of the Mirror element (110) falls on the mirror element (110) and is reflected there.

8. Optischer Scanner (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Rahmen (130), der zweite Rahmen (140) und das Spiegelelement (110) derart angeordnet sind, dass die Drehachse (150) auf Höhe der Vorderseite des Spiegelelements (110) liegt. 8. Optical scanner (100) according to one of the preceding claims, wherein the first frame (130), the second frame (140) and the mirror element (110) are arranged such that the axis of rotation (150) at the level of the front side of the mirror element (110) lies.

9. Optischer Scanner (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ausnehmung (170) des ersten Rahmens (130) ausgebildet ist, um dem Sensor den unmittelbaren Zugriff auf wenigstens den Teil der Rückseite (125) des Spiegelelements (110) zu ermöglichen, und/oder bei dem der erste Rahmen (130) eine weitere Ausnehmung (230) aufweist, die ausgebildet ist, um dem Sensor (420) den unmittelbaren Zugriff auf wenigstens den Teil der Rückseite des Spiegelelements (110) zu ermöglichen. The optical scanner (100) of any one of the preceding claims, wherein the recess (170) of the first frame (130) is adapted to provide the sensor with immediate access to at least the portion of the back surface (125) of the mirror element (110) allow, and / or wherein the first frame (130) another Recess (230) adapted to allow the sensor (420) immediate access to at least the portion of the back surface of the mirror element (110).

10. Optischer Scanner (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Rahmen (130) einen Steg (210) aufweist, der wenigstens teilweise eine Außenkante des ersten Rahmens (130) bildet und die Außenkante von der Ausnehmung (170) trennt, wobei die Lorentzkraft-Antriebseinheit (180) einen ersten Permanentmagneten (190) und einen zweiten Permanentmagneten (200) aufweist, wobei der erste Permanentmagnet (190) in der Ausnehmung (170) und der zweite Permanentmagnet (200) gegenüber dem ersten Permanentmagnet (190) außerhalb des Steges (210) angeordnet ist, und wobei der Steg (210) eine Leiterbahnstrecke (220) aufweist, die ausgebildet ist, um einen Strom zu tragen. The optical scanner (100) of any one of the preceding claims, wherein the first frame (130) includes a ridge (210) at least partially forming an outer edge of the first frame (130) and separating the outer edge from the recess (170) wherein the Lorentz force drive unit (180) comprises a first permanent magnet (190) and a second permanent magnet (200), wherein the first permanent magnet (190) in the recess (170) and the second permanent magnet (200) opposite the first permanent magnet (190 ) is arranged outside the web (210), and wherein the web (210) has a conductor track (220) which is designed to carry a current.

11. Optischer Scanner (100) nach Anspruch 10, bei dem der erste (130) und der zweite Permanentmagnet (140) in einer Querschnittsebene senkrecht zu der Drehachse (150) jeweils an einer dem Steg (210) zugewandten Seite eine gekrümmte Außenkontur mit einem Krümmungsradius aufweist, der einem Abstand der jeweiligen Außenkontur von der Drehachse (150) entspricht. 11. An optical scanner (100) according to claim 10, wherein the first (130) and the second permanent magnet (140) in a cross-sectional plane perpendicular to the axis of rotation (150) each on a web (210) side facing a curved outer contour with a Has a radius of curvature corresponding to a distance of the respective outer contour of the rotation axis (150).

12. Optischer Scanner (100) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem der erste (190) und der zweite Permanentmagnet (200) magnetisch über wenigstens ein Joch (450) verbunden sind. 12. An optical scanner (100) according to any one of claims 10 or 11, wherein the first (190) and the second permanent magnet (200) are magnetically connected via at least one yoke (450).

13. Optischer Scanner (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Rahmen (130) und der zweite Rahmen (140) nicht-monolithisch miteinander gekoppelt sind. The optical scanner (100) of any one of the preceding claims, wherein the first frame (130) and the second frame (140) are non-monolithically coupled together.

14. Optischer Scanner (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Rahmen (130) und der zweite Rahmen (140) über wenigstens ein Lager (670), beispielsweise ein Wälzlager, ein Kugellager, ein Gleitlager oder ein Magnetlager, miteinander wenigstens verdrehbar gekoppelt sind. Optischer Scanner (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner einen dritten Rahmen (480) aufweist, der bezogen auf den zweiten Rahmen (140) um eine weitere Drehachse (490) wenigstens verschwenkbar ist, wobei die weitere Drehachse (490) und die Drehachse (150) linear unabhängig voneinander sind, also beispielsweise einen Winkel von 90° miteinander einschließen. 14. Optical scanner (100) according to any one of the preceding claims, wherein the first frame (130) and the second frame (140) via at least one bearing (670), for example a rolling bearing, a ball bearing, a sliding bearing or a magnetic bearing with each other coupled at least rotatable. Optical scanner (100) according to one of the preceding claims, further comprising a third frame (480) which is at least pivotable relative to the second frame (140) about a further axis of rotation (490), wherein the further axis of rotation (490) and the Rotary axis (150) are linearly independent of each other, so for example, enclose an angle of 90 ° with each other.