投影MEMS设备、投影MEMS系统、便携式电子设备和便携式电子装置的利记博彩app

本发明涉及一种可以例如用于形成所谓的飞点(flying spot)类型的微型投影仪的投影MEMS设备；进一步地，本发明涉及相关制造方法。

背景技术：

如所已知的，目前可以获得无数光电MEMS系统，其被设计成生成图像(例如，在对应的屏幕上)并且特征是非常小的体积；这些光电MEMS系统还被称为“微型投影仪(picoprojector)”。一般而言，当前微型投影仪的体积如此之小以使得内部能够包括微型投影仪，例如，蜂窝电话。因此，微型投影仪可以形成便携式电子设备的所谓的嵌入式模块，诸如例如，便携式PC、平板电脑、手机等。

微型投影仪通常包括对应的投影设备，其包括一个或多个光源，并且可以实现不同的光学技术。

比如，Dawei Rui等人在Optical Engineering 51(1)(2012年1月)发表的论文“Optical design in illumination system of digital light processing projector using laser and gradient-index lens”描述了一种微型投影仪，其实现所谓的数字光处理(DLP)并且包括多个微反射镜。

同样已知的是飞点类型的微型投影仪，其被配置成在使用中生成对应的光束，其传播方向和光谱组成分别由反射镜和一个或多个驱动电路而动态变化，以使光束可以周期性地扫描布置在一距离的屏幕，从而在其上生成图像。Masafumi Ide等人在论文“Compact multiple laser beam scanning module for high-resolution picoprojector applications using a fibre bundle combiner”，Advances in Display Technologies IV，Proceedings of SPIE，第9005卷，90050F-1-12中提供了飞点类型的微型投影仪的示例。

技术实现要素：

一般而言，飞点类型的投影系统特征在于总体尺寸小于DLP类型的投影系统的总体尺寸，这要归功于较低复杂性。

这已经表示，在飞点类型的投影系统的领域中，感到特别需要提高所生成的光束的光学特点，无需降低总体尺寸。至于光束的光学特点，除其它之外，它们包括功率和发散。特别地，关于发散，并且假设正交参考系xyz，而轴线z与所发射的光束的轴线重合，已知的是，在存在平面xz中的光束的发散和yz平面中的光束的发散之间的差异的情况下，出现所谓的像散的现象；即，光束的不同成分聚焦在不同的点上，从而降低了所生成的图像的质量。

因此，本发明的目的要提供飞点类型的微型投影仪的投影设备，其将使得能够至少部分改善光束的光学特点的一个或多个光学特点。

本公开提供了一种投影MEMS设备，包括：-固定支撑结构(17)，至少部分地由半导体材料制成；以及-若干个投影模块(M1，M2，M3)，每个投影模块包括：-光源(2)，固定到所述固定支撑结构(17)；-微机电致动器(19，36，37)，包括移动结构(19)，所述微机电致动器被配置成改变所述移动结构相对于所述固定支撑结构(17)的位置；以及-初始光纤(20)，机械地耦合至所述移动结构(19)并且被配置成根据所述移动结构(19)的所述位置光学地耦合至所述光源(2)。

根据本公开的一个实施例，其中，每个投影模块(M1，M2，M3)的所述初始光纤(20，120，220)是单模类型的。

根据本公开的一个实施例，其中，每个投影模块(M1，M2，M3)还包括具有梯度折射率的多模类型的后续光纤(22)，所述后 续光纤被布置在对应的初始光纤(20)的下游，所述后续光纤还被光学耦合至所述对应的初始光纤(20)并且被机械地耦合至对应的移动结构(19)。

根据本公开的一个实施例，其中，所述后续光纤(22)被配置成作为自聚焦透镜操作。

根据本公开的一个实施例，其中，所述后续光纤(22)具有节距长度P；并且其中，所述后续光纤(22)具有等于P/4+k·P的长度，其中，k为正整数或零整数。

根据本公开的一个实施例，其中，所述投影模块(M1，M2，M3)中的每个投影模块的所述光源是裸芯片类型的。

根据本公开的一个实施例，其中，每个投影模块(M1，M2，M3)的微机电致动器(19，36，37)还包括半导体材料的固定区域(36，37)，所述固定区域由所述固定支撑结构(17)形成；并且其中，每个微机电致动器(19，36，37)的所述移动结构(19)包括半导体材料的移动区域(38)，所述移动区域通过至少一个弹性可变形元件(100)被机械地耦合至所述固定支撑结构(17)；并且其中，每个投影模块(M1，M2，M3)的所述固定区域(36，37)和所述移动区域(38)能够被电性控制，以便改变所述移动区域(38)相对于所述固定区域(36，37)的位置。

根据本公开的一个实施例，其中，每个微机电致动器(19，36，37)的所述移动结构(19)还包括：-半导体材料的前部区域(54)，被配置成承载对应的所述初始光纤(20)；和-中间区域(42，48，63)，被布置在所述前部区域(54)和所述移动区域(38)之间，并且被配置成保持所述前部区域(54)和所述移动区域(38)固定在一起。

根据本公开的一个实施例，其中，每个微机电致动器(19，36，37)的所述移动结构(19)还包括：-半导体材料的前部区域(54)，被配置成承载对应的初始光纤(20)和对应的后续光纤(22)；和-中间区域(42，48，63)，被布置在所述前部区域(54)和所述移 动区域(38)之间并且被配置成保持所述前部区域(54)和所述移动区域(38)固定在一起。

根据本公开的一个实施例，其中，所述中间区域(42，48，63)包括介电材料的内部部分(42，48)、以及横向地围绕所述内部部分(42，48)的多晶硅或氮化硅的外部部分(63)。

根据本公开的一个实施例，其中，每个微机电致动器(19，36，37)的所述固定区域(36，37)和所述移动区域(38)包括对应的梳指状细长元件(81-84，101-102)。

根据本公开的一个实施例，该投影MEMS设备还包括：半导体材料的帽(30)；并且其中，每个微机电致动器(19，36，37)的所述移动区域(38)以一距离覆盖所述帽(30)，并且能够在与所述帽的电压不同的电压下偏置。

根据本公开的一个实施例，其中，所述若干个投影模块(M1，M2，M3)的所述光源被配置成生成对应的输入光束(B₁，B₂，B₃)，以使所述输入光束(B₁，B₂，B₃)在空间上相隔一距离布置，所述设备还包括分色光学结构(130)，所述分色光学结构(130)机械地耦合至所述固定支撑结构(17)并且被配置成在输入处接收所述输入光束(B₁，B₂，B₃)并且被配置成在空间上叠加所述输入光束(B₁，B₂，B₃)用于形成基本上单一输出光束(B₄)。

根据本公开的一个实施例，其中，所述初始光纤(20)具有的刻面(F₁)面对对应的光源(2)，所述刻面(F₁)形成透镜，所述透镜被配置成增加所述对应的光源(2)和所述初始光纤(20)之间的耦合系数。

根据本公开的一个实施例，其中，所述若干个光源等于三，所述三个光源被配置成分别生成在红色、绿色和蓝色中可见的电磁辐射。

根据本公开的一个实施例，其中，每个投影模块(M1，M2，M3)包括至少一个阻挡区域(72)，所述阻挡区域被配置成固定相应的微机电致动器(19，36，37)的所述移动结构(19)相对于所 述固定支撑结构(17)的位置。

本公开提供了一种投影MEMS系统(300)，包括根据以上所述的投影MEMS设备和至少一个反射镜(302)。

本公开提供了一种便携式电子设备，包括根据以上所述的投影MEMS系统(300)，并且其中，所述投影MEMS系统(300)是具有可释放地耦合至所述便携式电子设备(400)的外壳(403)的外壳(303)的独立附件。

本公开提供了一种便携式电子装置，包括根据以上所述的投影MEMS系统(300)，并且其中，所述投影MEMS系统(300)以集成方式形成在所述便携式电子装置(400)的外壳(403)内。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在仅通过非限制性示例并且参照附图描述其优选实施例，其中：

-图1是光源的一部分的示意性透视图；

-图2是本投影MEMS设备的实施例的一部分的示意性俯视图；

-图3是本投影MEMS设备的实施例的一部分的示意性剖视图；

-图4是本投影MEMS设备的实施例的一部分的示意性俯视图；

-图5是本投影MEMS设备的实施例的一部分的示意性俯视图；

-图6是本投影MEMS设备的实施例的示意性俯视图；

-图7和图8是包括本投影MEMS设备的便携式装置的示意透视图；和

-图9至图18是在制造过程的连续步骤期间的本投影MEMS设备的实施例的部分的示意剖视图。

具体实施方式

图1示出了本身已知类型的第一光源，其由第一激光二极管2形成，被配置成发射具有第一波长λ₁(例如，在蓝色中，即λ₁≈440nm)的电磁辐射，以下被称为第一光束B₁。在本身已知方式中，第一激 光二极管2由半导体材料的管芯(die)4形成，其包括例如由半导体III-V或II-VI族的二元、三元或四元合金(例如，AlGaAs或InGaN)形成的半导体本体3。半导体本体3是本身已知类型的，并且除其它之外，还包括光学活性层6，该光学活性层6具有厚度小于(例如)0.1μm的平行六面体形状并且可以用作内部发生激光生成现象的光导。纯粹通过示例，在下文中假设正交参考系xyz，被布置成使得光学活性层6平行于平面xz。进一步地，管芯4由被布置成垂直于轴线z的前刻面(facet)F_a和后刻面F_b界定。

在本身已知方式中，第一激光二极管2发射从前刻面F_a开始的第一光束B₁。为了简单起见，在下文中假设第一光束B₁的传播轴线(由H₁表示)与轴线z重合。更进一步地，在前刻面F_a上，第一光束B₁形成光点SP，其在不失任何一般性的情况下，例如具有近似椭圆形，其轴线分别平行于轴线x和y并且范围可能例如介于0.5μm和3μm之间；在图1所图示的示例中，光点SP的几何中心O沿着轴线z布置。另外，在来自前刻面F_a的输出处，平面xz和yz中的第一光束B₁的发散彼此明显不同，如先前所提及的，事实是可能会导致所谓的像散现象。

更详细地并且在不失任何一般性的情况下，第一激光二极管2是所谓的裸芯片，即，没有封装的芯片。在这方面，再次在不失任何一般性的情况下，管芯4可以是在各自底部外延的类型的并且包括由焊料合金形成的底部区域(未图示)，该焊料合金包括例如金并且被设计成使得能够以本身已知方式将第一激光二极管2固定于外部结构的金属垫。因此，该底部区域还可以使得能够热耗散第一激光二极管2，而后者的性能随之改善。所述底部区域具有的厚度可以例如为3μm。

图2(未按比例)示出了包括所谓的硅光具座(silicon optical bench，SiOB)的投影MEMS设备10的部分，其至少部分地由半导体材料制成(例如，但不一定是硅)并且用作支撑。出于这个原因，在下文中，光具座被称为半导体支撑16。另外，半导体支撑16包括 固定结构17和第一移动结构19，在图2中后者以纯粹定性方式表示(用虚线)。关于固定结构17的细节和与第一移动结构19的操作关系均未在图2中示出。

投影MEMS设备10还包括第一单模光纤20和第一多模光纤22。

如在下文中更详细所描述的，第一激光二极管2、第一单模光纤20和第一多模光纤22被耦合至半导体支撑16，并且光学地耦合在一起，以使第一单模光纤20被光学地布置在第一激光二极管2和第一多模光纤22之间。由此，第一光束B₁相继横穿第一单模光纤20和第一多模光纤22。换言之，从第一光束B₁的立场出发，第一单模光纤20和第一多模光纤22分别用作初始(initial)光纤和后续(subsequent)光纤。

第一单模光纤20由第一刻面F₁和第二刻面F₂界定并且具有直径例如包括在2μm和8μm之间的所谓的芯(core)。进一步地，第一单模光纤20具有的长度例如包括在300μm和700μm之间。第一刻面F₁面对第一激光二极管2的前刻面F_a，以使第一光束B₁的至少一部分通过第一刻面F₁耦合至第一单模光纤20。在这方面，为了简化起见，在下文中，耦合至第一单模光纤20的第一光束B₁的一部分还被称为第一光束B₁。更一般地，假定将第一激光二极管2连接至共同输出(下文所描述的)的光学路径的点，随后是第一光束B₁，在这点上，要到达共同输出的第一光束B₁的部分将被称为第一光束B₁。换言之，光学损耗忽略不计。

更详细地，在本身已知方式中，第一单模光纤20的第一刻面F₁可以形成已知类型的对应的透镜，其被设计成增加第一激光二极管2和第一单模光纤20之间的光耦合效率。换言之，第一单模光纤20可以是所谓的“透镜光纤(lensed fibre)”。相反，第二刻面F₂是平面类型的。

至于第一多模光纤22，它是所谓的渐变折射率或梯度折射率光纤(GIF)，即，多模光纤，其上的芯的折射率除了大于包层(cladding)的折射率外还遵循渐变曲线，并且特别地，是抛物线类型的。第一 多模光纤22的外径可以大于或等于第一单模光纤20的外径。

更详细地，第一多模光纤22由另一对刻面界定，以下分别被称为第三刻面F₃和第四刻面F₄。第三刻面F₃被布置成与第一单模光纤20的第二刻面F₂接触。另外，在图2所图示的实施例中，第一单模光纤20和第一多模光纤22的轴线重合，从而形成单一轴线H_F，以下被称为光纤的轴线H_F。

甚至更详细地，在垂直于第一多模光纤22的轴线的横截面中，第一多模光纤22的芯的折射率例如与1-(d/R)²成正比，其中，R是第一多模光纤22的芯的半径，并且d是距离光纤的轴线的距离。

在实践中，第一多模光纤22用作所谓的“自聚焦透镜(selfoc lens)”，并且特征是对应的节距长度。根据其自身长度和节距长度(或在任何情况下，节距长度的整数倍)之间存在的比率，第一多模光纤22可以在输出处生成聚焦的、准直的或发散的射束，并且还可以在输入处放大或缩小该射束。比如，假设在第一多模光纤22中进入具有圆柱对称性的通用射束，分别由P和L表示第一多模光纤22的节距长度和长度，并且将我们的注意局限于考虑到情况L≤P，我们发现：如果1/4P<L<1/2P，则输出处的射束是聚焦的；如果L＝1/4P，则输出处的射束是准直的；并且如果L<1/4P，则输出处的射束是发散的。

在实践中，暂时忽略第一激光二极管2和第一单模光纤20之间的耦合的问题，可以发现第一单模光纤20的长度使得在来自第二刻面F₂的输出处，第一光束B₁具有圆柱对称性，这是由于其中已经传播的第一单模光纤20的对称性。这样，在来自第一单模光纤20的输出处，第一光束B₁基本上免除像散现象。从定量的角度来看，在第一单模光纤20的第二刻面F₂上，第一光束B₁具有的直径和发散取决于第一单模光纤20。比如，第一光束B₁在第一单模光纤20的第二刻面F₂上具有的直径(以1/e²)可以包括在3μm和8μm之间；进一步地，第一光束B₁的高斯类型的空间轮廓第一近似于包括在例如1.5μm和4μm之间的第二刻面F₂上的光束束腰(beam waist，高 斯光束的半径为1/e²)。然后，第一光束B₁与第一多模光纤22交互，其例如使得它被准直。

如先前所提及的，投影MEMS设备10还包括第一移动结构19，该第一移动结构19相对于固定结构17是移动的，该移动结构通过使用半导体材料的可变形弹性元件(图2中未图示的)耦合至该固定结构。

更详细地，鉴于第一激光二极管2被固定于固定结构17，相反，第一单模光纤20和第一多模光纤22均耦合至第一移动结构19，其可以相对于固定结构17在平行于轴线x，y和z的任何一个轴线的方向上移动。特别地，第一单模光纤20、第一多模光纤22和第一移动结构19相对于彼此基本上是固定的，并且相对于固定结构17以及因此相对于第一激光二极管2是移动的。

如在下文中更详细地所描述的，第一移动结构19可以被电性控制以便改变第一激光二极管2和第一单模光纤20之间的(特别地，第一激光二极管2的前刻面F_a和第一单模光纤20的第一刻面F₁之间的)光学耦合。在这方面中，第一激光二极管2例如使用没有设想接通第一激光二极管2的自动对准的技术以本身已知方式被固定于固定结构17。比如，固定结构17可以包括第一金属垫18(例如，由金制成、或由锡和金的合金制成)，例如通过牵涉到第一激光二极管2的管芯4的底部区域(未图示)的焊接过程而固定在其上的是第一激光二极管2。这样，第一激光二极管2平行于轴线x和y以±5μm的公差被定位在区域中，以及平行于轴线z以±3μm的公差被定位在该区域中。在任何情况下，可以通过使用备选技术(诸如例如通过使用自动图像识别系统、或使用三维机械耦合结构)将第一激光二极管2固定于固定结构17。在后一种情况下，例如对于固定结构17，可能形成被设计成机械地耦合至第一激光二极管2的三维耦合元件，以便以±1μm的公差约束它。

如下文所阐明的，通过适当地移动第一移动结构19，因此可以减少第一激光二极管2和第一单模光纤20之间的耦合损耗，以使它 们落在1.5dB之内。比如，可以使光点SP的几何中心O沿着光纤的轴线H_F放置。

如图3所示，投影MEMS设备10的固定结构17包括半导体材料的帽(cap)30(例如，硅)、玻璃烧结区域32、以及由半导体材料制成并且又包括第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37和移动外延子区域38的外延区域34。

外延区域34界定腔室C，在其内部延伸的是移动外延子区域38，该移动外延子区域38被布置在第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37之间。如先前所提及的并且如下文更详细地所描述的，移动外延子区域38形成悬挂质量，该悬挂质量通过一个或多个弹性半导体元件(由图4中的100标示)连接至半导体支撑16的固定结构17(并且因此还连接至第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37)，该弹性半导体元件用作弹簧并且使得在没有下文所描述的阻挡区域的情况下，移动外延子区域38以及因此的第一移动结构19能够相对于第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37并且更一般相对于固定结构17移动。

玻璃烧结区域32被布置在外延区域34和帽30之间，以便将它们接合在一起。

固定结构17还包括例如由TEOS氧化物制成的第一介电区域40和第二介电区域44。

第一介电区域40包括第一固定介电区域41和第一移动介电区域42。第一固定介电区域41覆盖第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37，而该第一固定介电区域41与第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37直接接触。第一移动介电区域42覆盖移动外延子区域38，而该第一移动介电区域42与该移动外延子区域38直接接触。

第二介电区域44包括第二固定介电区域46和第二移动介电区域48。第二固定介电区域46覆盖第一固定介电区域41，而该第二固定介电区域46与该第一固定介电区域41直接接触。第二移动介 电区域48覆盖第一移动介电区域42，而该第二移动介电区域48与该第一移动介电区域42直接接触。

投影MEMS设备10还包括半导体材料(例如，硅)的衬底(substrate)50，其包括固定部分52和移动部分54。该固定部分52在第二固定介电区域46上方延伸，而该固定部分52与第二固定介电区域46直接接触，而移动部分54在第二移动介电区域48上方延伸，而移动部分54与第二移动介电区域48直接接触。更进一步地，移动部分54与固定部分52由沟槽T分开，其与下面的腔室C流体连通并且具有环形形状。在下文中，沟槽T被称为绝缘沟槽T；进一步地，一般而言，假设术语“环形”或“环”并不一定意味着圆形对称性。

投影MEMS设备10还包括第一电连接区域60和第二电连接区域62，其由导电材料(例如，多晶硅)制成并且延伸通过第一固定介电区域41和第二固定介电区域46直至它们分别与第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37接触为止。投影MEMS设备10还包括环形区域63，该环形区域63包围(直接接触)第一移动介电区域42和第二移动介电区域48、并且在物理上与第一介电区域40和第二介电区域44分开。比如，环形区域63由多晶硅或硅氮化物制成。衬底50的移动部分54还覆盖环形区域63，而该移动部分54与该环形区域63直接接触。如先前所提及的，在俯视图中，环形区域63不一定具有圆形对称性，并且因此可以具有例如多边形形状。

投影MEMS设备10还包括用于提供电连接的第一穿硅过孔(TSV)和第二穿硅过孔。特别地，图3所图示的实施例包括分别接触第一电连接区域60和第二电连接区域62的第一TSV 65和第二TSV 67。更进一步地，存在导电材料制成的第二垫68和第三垫70，其分别覆盖(直接接触)第一TSV 65和第二TSV 67以使得投影MEMS设备10能够例如通过所谓的引线接合而电性连接至外界，以便偏置第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37。

另外，投影MEMS设备10包括在沟槽T的对应的分开部分中 延伸的第一阻挡区域72和第二阻挡区域74。出于以下所描述的原因，第一阻挡区域72和第二阻挡区域74由例如经热处理的低收缩粘合材料(例如，可以被光学地处理的低应力低收缩粘合剂)。

至于帽30，它具有帽表面，该帽表面面对外延区域34并且被成形成以便使得第一移动结构19能够平行于轴线y移动。例如，帽30可以在顶部处由以下来界定：玻璃烧结区域32搁在其上的第一帽表面(由S_30a标示)、以及被布置在高度小于第一帽表面S_30a的高度处以使(如以下所阐明的)移动外延子区域38可以位于高度小于第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37的高度处的第二帽表面S_30b。

更详细地，衬底50的移动部分54的顶部部分形成凹槽G，该凹槽G例如在平行于平面yx的平面中是V形的，并且被设计成容纳第一单模光纤20的至少一部分、以及第一多模光纤22的一部分。换言之，凹槽G用作被设计成承载第一单模光纤20和第一多模光纤22的凹部；进一步地，凹槽G具有的纵向轴线平行于光纤的轴线H_F。另外，如先前所提及的，由于在没有第一阻挡区域72和第二阻挡区域74的情况下，第一移动结构19实际上相对于固定结构17是移动的，所以在没有第一阻断区域72和第二阻断区域74的情况下，第一移动结构19可以相对于固定到固定结构17的第一激光二极管2来移动第一单模光纤20和第一多模光纤22。

如图4更详细地所图示的并且在不失任何一般性的情况下，第一固定外延子区域36形成第一定子(stator)ST1和第二定子ST2。反过来，第一定子ST1形成平行于方向x的多个细长元件，被称为第一定子元件81，并且第二定子ST2形成平行于方向x的多个相应的细长元件，被称为第二定子元件82。同样，第二固定外延子区域37形成第三定子ST3和第四定子ST4。反过来，第三定子ST3形成平行于方向x的多个相应的细长元件，被称为第三定子元件83，并且第四定子ST4形成平行于方向x的多个相应的细长元件，被称为第四定子元件84。另外，在不失任何一般性的情况下，移动外延子 区域38在俯视图中具有平行六面体的形状。从平行六面体的两侧分支出来的、彼此相对的并且面对第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37的分别是平行于轴线x的相应的第一多个对应的细长元件和第二多个对应的细长元件，以下被称为第一转子元件101和第二转子元件102。

更详细地，第一定子元件81和第二定子元件82彼此间隔开并且以交替方式平行于轴线z布置。同样，第三定子元件83和第四定子元件84彼此间隔开并且以交替方式平行于轴线z布置。更进一步地，第一转子元件101梳指(comb-fingered)具有第一固定外延子区域36的细长元件，而第二转子元件102梳指具有第二固定外延子区域37的细长元件。更特别地，存在至少一组第一转子元件101，其中每个第一转子元件101被布置在由彼此相邻的第一定子元件81和第二定子元件82形成的对应的配对之间。同样，存在至少一组第二转子元件102，其中每个第二转子元件102被布置在由彼此相邻的第三定子元件83和第四定子元件84形成的对应的配对之间。

再次参照弹性半导体元件100，在不失任何一般性的情况下并且在本身已知方式中，它们被间接地连接至第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37，即，它们被机械地连接至后者，以使它们可以被设置在与第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37的电位不同的电位处。

在使用中，移动外延子区域38可以被设置在接地处。另外，如果正电压被施加到第三定子元件83和第四定子元件84，则该移动外延子区域38经受在与轴线x平行并且相对的方向上引起其平移的静电力的动作；同样，如果正电压被施加到第一定子元件81和第二定子元件82，则移动外延子区域38在与轴线z平行并且一致的方向上平移。相反，如果正电压被施加到第一定子元件81和第三定子元件83，则移动外延子区域38在与轴线z平行并且一致的方向上平移。另外，通过对第二定子元件82和第四定子元件84施加正电压，移动外延子区域38在相对于轴线z不一致的方向上平行于轴线z平移。

相反，至于移动外延子区域38平行于轴线y的可能平移，可以例如将移动外延子区域38连接至接地并且对帽30施加正或负电压，在这种情况下，移动外延子区域38在帽的方向上平行于轴线y平移。

在实践中，第一外延子区域36和第二外延子区域37和第一移动结构19形成对应的微机电致动器，该微机电致动器被设计成改变第一单模光纤20相对于固定结构17并因此相对于第一激光二极管2的位置、以及第一多模光纤22相对于固定结构17并因此相对于第一激光二极管2的位置。更进一步地，可以示出的是第一移动结构19可以用0.1μm的精度相对于固定结构17平行于轴线x，y，z中的每个轴线移动。因此，第一单模光纤22的第一刻面F₁可以用前述精度相对于前刻面F_a移位。

因此，第一激光二极管2、第一移动结构19、第一单模光纤20和第一多模光纤22形成第一种投影模块M1，其轴线与光纤的轴线H_F重合。另外，在没有第一阻挡区域72和第二阻挡区域73的情况下，可以将第一激光二极管2的发射中心(即，光点SP的几何中心O)与该光纤的轴线H_F对准，公差为±0.1μm，从而优化了光学耦合的有效性。更进一步地，在来自第一投影模块的输出处，第一光束B₁基本上免除像散并且具有所需的准直特点。

如图5所图示的，投影MEMS设备10包括第二投影模块M2和第三投影模块M3，其可以例如等于第一投影模块M1，而以下将提及不同之处。因此，除其它之外，第二投影模块M2还包括第二激光二极管104、第二单模光纤120、第二多模光纤122和第二移动结构119。同样，除其它之外，第三投影模块M3还包括第三激光二极管204、第三单模光纤220、第三多模光纤222和第三移动结构219。固定结构17与第二移动结构119和第三移动结构219之间机械耦合以与至于第一移动结构19(特别地，结合移动外延子区域38和第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37)已经得以描述的相同方式来获得。更进一步地，第一投影模块M1，第二投影模块M2和第三投影模块M3的每一个投影模块，以及因此对应的移动外延子 区域的每一个移动外延子区域可以独立于其它移动外延子区域而进行控制。比如，由第一投影模块M1，第二投影模块M2和第三投影模块M3的每一个投影模块的第一固定外延子区域和第二固定外延子区域形成的配对可以独立于其它两个配对而被电性渲染。

至于前面提及的差异，第二激光二极管104以第二波长λ₂(例如，在红色中，即，λ₂≈638nm)发射电磁辐射，以下被称为第二光束B₂。第三激光二极管204以第三波长λ₃(例如，在绿色中，即，λ₃≈530nm)发射电磁辐射，以下被称为第三光束B₃。

第一投影模块M1，第二投影模块M2和第三投影模块M3并且更精确地，相应的多模光纤分别发射第一光束B1，第二光束B2和第三光束B3，以使它们的传播轴线基本上平行。

因此，在实践中并且在不失任何一般性的情况下，投影MEMS设备10适于形成RGB类型的微型投影仪。

如图6所示，投影MEMS设备10还包括具有分色行为的光学设备，以下被称为光学耦合器130。

光学耦合器130是本身已知类型的并且被机械地固定于半导体支撑16的固定结构17。更进一步地，光学耦合器130被设计成在输入处接收在空间上分开的第一光束B1，第二光束B2和第三光束B3，并且在输出处生成第四光束B₄。特别地，第四光束B₄由第一光束B1，第二光束B2和第三光束B3的空间叠加而给定，它们的轴线在来自光学耦合器130的输出处基本上重合。因此，光学耦合器130的输出形成前面提及的公共输出。

在实践中，光学耦合器130用作所谓的“波分多路复用器”(WDM)；进一步地，在照射到光学耦合器130上之前，第一光束B1，第二光束B2和第三光束B3在空气中传播。

再次如图6所示，投影MEMS设备10还包括第四多模光纤132和第五多模光纤134、以及透镜136。然而，存在其中没有第四多模光纤132、第五多模光纤134和透镜136中的一个或多个的可能的实施例。

第四多模光纤132具有折射率恒定(即，不渐变)的芯，并且被设计成接收第四光束B₄，在后者已经通过光学耦合器130发射并且已经在空气中传播用于拉伸之后。更进一步地，第四多模光纤132执行以下任务：进一步对准光束的传播、并且减少存在来自光学耦合器130的输出处的第一光束B1，第二光束B2和第三光束B3之间减少可能的残余未对准。比如，第四多模光纤132的长度包括在300μm和1000μm之间。

第五多模光纤134具有折射率渐变的芯；特别地，折射率具有抛物线轮廓。比如，第五多模光纤134的长度包括在200μm和1000μm之间；进一步地，第五多模光纤134的输入刻面例如被布置成与第四多模光纤132的输出刻面接触。根据并入投影MEMS设备10的微型投影仪的光学部件(例如，用于执行扫描的反射镜，这些光学部件被布置在投影MEMS设备10的下游)，第五多模光纤134执行适应第四光束B₄的发散的功能。

透镜136被布置在第五多模光纤134下游并且可以形成投影MEMS设备10的透镜，或者形成并入投影MEMS设备10的微型投影仪的透镜。

一般而言，不考虑布置在光学耦合器130下游的部件，可以例如在布置在给定距离处的屏幕上的所需光束束腰的基础上，确定第一投影模块M1，第二投影模块M2和第三投影模块M3中的每一个投影模块的多模光纤的长度。在这种情况下，可以计算微型投影仪的反射镜上的对应的光束束腰(例如，包括在500μm和1000μm之间)。然后，根据每个多模光纤距离反射镜的距离和对应的光束所跟随的光学路径，来确定由每个投影模块生成的每个光束的发散和大小。对于标准应用，光束可能会退出与对应的投影模块的多模光纤的基本准直。

如图7所图示的，投影MEMS设备10实际上可以形成投影MEMS系统(即，微型投影仪)300，其还包括至少一个反射镜302(例如，MEMS类型的)，该反射镜302被设计成接收第四光束B₄ 并且改变其传播方向用于扫描区域。尽管未示出，但是投影MEMS系统300还可以包括驱动电路，该驱动电路被设计成改变第一光束B1，第二光束B2和第三光束B3的强度。

投影MEMS系统300可以是单独的附件，其可以被机械地和电性地耦合至便携式电子设备400，诸如例如，蜂窝电话或智能电话(或者例如，PDA、平板电脑、数字音频播放器、或视频游戏控制器)。在这种情况下，投影MEMS系统300设有自己的外壳303，其具有对于由反射镜302反射的第四光束B₄而言是透明的至少一个部分306。投影MEMS系统300的外壳303可释放地耦合至便携式电子装置400的壳体403。

可替代地，如图8所图示的，投影MEMS系统300可以集成在便携式电子装置400内，被布置在便携式电子设备400本身的壳体403内部，其在这种情况下具有对于由反射镜302反射的第四光束B₄而言是透明的相应部分406。在这种情况下，投影MEMS系统300例如耦合至便携式电子装置400的壳体403内存在的印刷电路。

本投影MEMS设备可以通过进行以下所描述的过程来制造，该过程是指与图3所示的实施例略有不同的实施例，如过程的描述的末尾处所指出的。另外，随后的描述仅限于制造位于微电子结构500的一部分中的第一投影模块M1的步骤；这些步骤还牵涉到微电子结构500的其它部分，还用于导致形成第二投影模块M2和第三投影模块M3。

详细地，如图9所图示的，以本身已知方式提供了微电子结构500，其包括半导体材料的衬底50以及第一介电区域40和第二介电区域44，该衬底的厚度例如为400μm；第一介电区域40和第二介电区域44各自厚度例如为2μm和1.5μm。在下文中，被称为衬底50的底部表面S_inf和顶部表面S_sup是在制造过程的该步骤中分别在底部和顶部界定衬底50的表面，即使然后，一旦投影MEMS设备10被完成，这些表面就被颠倒。这已经表示，第二介电区域44被布置在顶部表面S_sup的顶部上。

第一介电区域40被布置在第二介电区域44上方。更进一步地，第一介电区域40包括第一固定介电区域41和第一移动介电区域42。第二介电区域44包括第二固定介电区域46和第二移动介电区域48。更进一步地，微电子结构500包括第一电连接区域60和第二电连接区域62和环形区域63。另外，微电子结构500包括分别由第一介电区域40和第二介电区域44形成的第一牺牲(sacrificial)区域502和第二牺牲区域504。因此，第一牺牲区域502被布置在第二牺牲区域504的顶部上并且与之直接接触。特别地，第一牺牲区域502和第二牺牲区域504具有环形形状并且被布置在它们与之直接接触的环状区域63与第一电连接区域60和第二电连接区域62之间。

微电子结构500还包括外延区域34，该外延区域34的厚度包括在例如20μm和30μm之间。特别地，微电子结构500包括第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37。第一固定外延子区域36覆盖第一固定介电区域41、第一电连接区域60和第一牺牲部分502的第一周缘部。第二固定外延子区域37覆盖第一固定介电区域41、第二电连接区域62和第一牺牲部分502的第二周缘部。

微电子结构500还包括移动外延子区域38，其通过对应配对的沟槽(分别由506和508标示，以下被分别称为第一图案化沟槽506和第二图案化沟槽508)与第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37分开。尽管在图9中不可见，但是弹性半导体元件100已经存在。然而，考虑到存在将移动外延子区38刚性地连接至第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37的第一牺牲区域502和第二牺牲区域504，移动外延子区域38相对于该衬底50并且相对于第一固定外延子区域36和第二固定外延子区域37是固定的。

接着，如图10所图示的，使用例如氢氟酸(HF)进行湿蚀刻，用于除去布置在第一图案化沟槽506和第二图案化沟槽508下方的第一牺牲区域502和第二牺牲区域504的部分，而基本上不影响外延区域34。在蚀刻期间，环形区域63保护第一移动介电区域42和第二移动介电区域48，并且与后者一起形成一种永久连接区域，该 永久连接区域将移动外延子区域38连接至衬底50的下层部分。在图10所图示的示例中，该蚀刻使得环形区域63被暴露，而布置成分别与第一电连接区域60和第二电连接区域62接触的第一牺牲区域502和第二牺牲区域504的残余部分保持并且分别同时形成第一固定介电区域41和第二固定介电区域46。

在图10所图示的操作结尾处，环形区域63由腔室510(以下称为过程腔室510)包围。该过程腔室510在俯视图中具有封闭形状。

接着，如图11所示，进行晶片-晶片键合的操作以用于通过插入玻璃烧结区域32而将帽30固定于第一固定介电区域36和第二固定介电区域37。

接着，如图12所示，微电子结构500被翻过来，并且形成在底部表面S_inf上的是第一垫(图12中未图示)和第二垫68和第三垫70。

接着，如图13所图示的，进行光刻的过程，随后对衬底50的底部表面S_inf进行湿蚀刻(例如，使用氢氧化钾，KOH)用于选择性地除去后者的部分。这样，在底部表面S_inf上形成多个凹部。

在图13所图示的示例中，形成第一凹部531，平行于轴线z加长并且在垂直于轴线z的平面中具有等腰梯形的形状，而小基部(minor base)和侧面由衬底50形成。更特别地，小基部平行于底部表面S_inf，而侧面相对于底部表面S_inf是横向的，但不垂直。

另外，形成第二凹部532，其在俯视图中具有环形(因此，封闭的和中空的)形状并且包围第一凹部531。同样形成的是第三凹部533和第四凹部534，其中每个凹部在俯视图中具有环形形状并且分别包围第二垫68和第三垫70。在图13所图示的示例中，第二凹部532，第三凹部533和第四凹部534还局部具有等于第一凹部531的上述梯形横截面的横截面，即使这不一定用于本发明的目的。更一般地，第一凹部531，第二凹部532，第三凹部533和第四凹部534的一个或多个凹部可以具有不同的形状；例如，第一凹部531可以具有三角形横截面。一般而言，这些凹部可以具有彼此不同的形状 和深度。

接着，如图14所图示的，形成在底部表面S_inf上的并且在凹部内的是适形类型的保护层550，因此具有均匀厚度。例如由抗蚀剂(resist)形成该保护层550，该抗蚀剂被喷射在微电子结构500上，从而还涂覆第一凹部531，第二凹部532，第三凹部533和第四凹部534的底壁和侧壁。

接着，如图15所示，用光刻技术选择性地除去布置在第二凹部532，第三凹部533和第四凹部534的底壁上的保护层550的部分。这样，在第二凹部532，第三凹部533和第四凹部534的底部上，分别形成通过保护层550的第一窗口542、第二窗口543和第三窗口544，从而暴露衬底50的对应的部分。还有，第一窗口542，第二窗口543和第三窗口544在俯视图中具有环形形状。更进一步地，第一窗口542可以使得第一图案化沟槽506和第二图案化沟槽508的部分相对于覆盖的第一窗口542的部分垂直地对准。

接着，如图16所图示的，通过第一窗口542，第二窗口543和第三窗口544进行DRIE(深反应离子蚀刻)用于完全除去衬底50的下层部分。更详细地，该操作导致形成第一TSV 65和第二TSV 67，以及绝缘沟槽T，该绝缘沟槽T与过程腔室510流体连通并且与第一图案化沟槽506和第二图案化沟槽508流体连通。另外，这种操作导致形成衬底50的固定部分52和移动部分54。特别地，绝缘沟槽T将衬底50的移动部分与固定部分52绝缘，该移动部分54由除其它之外通过第一移动介电区域42和第二移动介电区域48连接至移动外延子区域38的衬底50的部分而形成。

在实践中，图16所图示的操作使得第一移动结构19能够相对于固定结构17释放，该第一移动结构19通过前面描述的弹性半导体元件100而连接到固定结构17，并且更精确地使其相对于彼此移动。进一步地，由于第二凹部532，第三凹部533和第四凹部534具有相同的深度，所以便于DRIE的校准和执行；由于在第一窗口542，第二窗口543和第三窗口544下方，所以总是除去相同厚度的 半导体材料。

接着，如图17所示，保护层550的其余部分被除去，并且第一单模光纤20和第一多模光纤22(其在图17中不可见)被布置在第一凹部531中。在这方面，图17中所图示的实施例与图3中所图示的实施例不同之处在于在功能上等效于图3所示的沟槽G的第一凹部531具有梯形横截面，而不是三角形横截面。

接着，在固定之后，第一激光二极管2已经被固定于固定结构17，如先前所描述的移动第一移动结构19，以便定位其中第一光束B₄在来自第一多模光学光纤22的输出处具有最大强度的点。该条件在图18中纯粹通过示例示出。然后，在未图示的方式中，第一阻挡区域72和第二阻挡区域74形成在绝缘沟槽T内。第一阻挡区域72和第二阻挡区域74将衬底52的移动部分54固定于固定部分52，从而防止第一移动结构19相对于固定结构17的任何进一步移动。在实践中，第一阻挡区域72和第二阻挡区域74使其能够维持保证第一激光二极管2和第一单模光纤20之间的最大耦合效率的布置。

一般而言，移动第一移动结构19，第二移动结构119和第三移动结构219以便优化光学耦合的操作可以在不同的时间进行，同样形成对应的配对的阻挡区域。

从先前已经描述和图示的得出的优点是，本方案得到清晰地显现。

特别地，本投影MEMS设备使得能够生成光束用于的飞点类型的应用，其基本上免除像散现象并且强度得以优化，同时维持小的总体尺寸。可能的话，准直特点还可以被优化。

总之，应当清楚，如在所附权利要求中所限定的，在不偏离本发明的范围的情况下，可以对已经描述和图示的做出修改和变型。

比如，每个激光二极管的结构可以不同于已经描述的。特别地，每个激光二极管并且因此对应的管芯的层的数目、布置、形状和组成(未详细描述的，至于它们与本发明的目的无关的情况)可以是任何类型的。更进一步地，每个激光二极管的刻面的一个或两个刻 面可以由被设计成保证刻面具有所需反射率值的对应的结构来形成；例如，每个激光二极管的前刻面F_a可以由使用对应的管芯来集成的抗反射结构形成。

进一步地，激光二极管和/或它们各自的波长的数目可能不同于已经描述的。

另外，投影模块的一个或多个投影模块可能没有对应的多模光纤。更进一步地，所提及的光纤的一个或多个光纤可能(例如)是具有多个包层的类型的。

至于轴线的对准条件(例如，相同投影模块的单模光纤和多模光纤的轴线)，有限的不对准可能是微米的量级，如介于不同投影模块的光纤的轴线之间(在这种情况下，量级为微米)。另一方面，鉴于所提及的光纤的小长度，一个或多个光纤同样可以局部具有非无限曲率半径。在这种情况下，假设例如存在弯曲的单模光纤，与对应的激光二极管的耦合可以通过以下来获得：试图将对应的激光的发射中心与由将光纤的对称的(弯曲)轴线和面对该对应的激光的光纤的刻面相交而给出的点进行对准。

进一步可能的是包括附加到已经描述的元件的实施例。比如，所描述的光纤的刻面的一个或多个刻面(例如，第一单模光纤20的第一刻面F₁)可以涂覆有抗反射层。一个或多个光纤可以部分地金属化，以使得能够进行其焊接。更进一步地，至于至少一个投影模块的第一单模光纤，它可能是非透镜的类型的，在这种情况下，第一刻面F₁是平面的。在这种情况下，对应的管芯的第一刻面F₁和前刻面F_a之间可以插入透镜(例如，半球形透镜)，以便在任何情况下保证良好的光学耦合。更一般地，这样的实施例是可能的(未示出)，其中，在每个投影模块中，替代对应的单模光纤，存在例如是阶跃折射率类型的对应的多模光纤。这些实施例适合于LIDAR类型的应用，由于在这些应用中，所传送的功率的最大化优先于像素的分辨率或减少像散。

至于环形区域63和所指的具有环形形状的元件的每个元件，该形状可以是任何类型的(例如，在俯视图中，圆形或多边形)。

至于第一转子元件101、第二转子元件102、以及第一定子元件81，第二定子元件82，第三定子元件83和第四定子元件84，它们的形状和布置可以与已经得以描述的不同。

最后，至于制造过程，如先前所提及的，对于所获得的凹部(例如，图13中所图示的)，所有的形状或深度可能不同。

另外，其中不存在环形区域63的实施例是可能的。在这种情况下，参照图10所提及的湿蚀刻被执行多次，诸如以防止完全除去第一移动介电区域42和第二移动介电区域48，以便防止移动外延子区域38与衬底50机械地去耦合。