CN1115856A - 具有改进光学效率的薄膜驱动反射镜阵列 - Google Patents
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Abstract
用在投影系统中的M×N薄膜驱动反射镜阵列，包括一有源基体、M×N个驱动结构的阵列、M×N个反射镜层的阵列，及M×N个支承件的阵列。各驱动结构包括第一和第二驱动部分，各驱动部分至少具有一由运动感生材料制成的薄膜层及第一和第二电极。两驱动部分的第一电极是相连的，用作共用偏压电极，其第二电极则用作信号电极。各反射镜层被划分为第一和第二反射器。各反射器又配置有第一表面及第二表面和其间的中央接头部分。该各中央接头部分是直接固定在各驱动部分顶部的。
Description
本发明涉及光学投影系统，更确切地说，涉及用于具有改进光学效率系统中的M×N个薄膜驱动反射镜构成的阵列。
在技术上可获得的各种视频显示系统中，光学投影系统是公知的能够以大比例提供的高质量显示。在这种光学投影系统中，来自光源的光均匀地照射在由驱动反射镜(例如M×N个)构成的阵列上面，从而使每一块反射镜均同每一个驱动器耦合。该驱动器可以由电致移位材料制做，例如能够响应随施加电场产生变形的压电材料或者电致伸缩材料制做。
来自每一块反射镜的反射光束，被入射在反光板(baffle)的孔径上面。通过将电信号加在每一个驱动器上，使每一块反射镜相对于入射光束的位置被改变，从而引起来自每一块反射镜的反射光束的光路偏向。当每一反射光束的光路发生变化时，来自每一反射镜的通过该孔径的反射光总量将发生改变，从而使光束的强度受到调制。通过该孔径的调制光束经过适当的光学装置(如投影透镜)被传送到投影屏上，从而在其上显示出图象。
图1中表示的是用在光学投影系统中的由M×N块薄膜驱动反射镜5构成的阵列10的截面图，已公开在题目为“薄膜驱动的反射镜阵列及其制造方法”的美国专利申请中。该阵列包括：有源基体11，其中包括基片12、M×N个晶体管(未表示)构成的阵列，以及M×N个连接端子14组成的阵列13；由M×N个薄膜驱动结构16组成的阵列15，其中每一驱动结构16至少有一个由运动感生材料制做的薄膜层17以及第一电极18和第二电极19，而且第一和第二电极分别位于该薄膜运动感生层17的顶部和底部；一个由M×N个支承件21组成的阵列20，其中每一支承件21被用来通过让每一驱动结构16悬臂伸出而将其固定在应有的位置，而且也用于使每一个驱动结构16与有源基件11电连接；以及用于反射光束的由M×N块反射镜23组成的阵列22，其中每一块反射镜均放在每一驱动结构16的顶部。在薄膜驱动反射镜阵列10中，每一驱动结构16中的电信号是通过位于一对电极18，19之间的由运动感生材料制成的薄膜层17施加的，以便引起其变形，接下去使位于其顶部的反射镜23变形，从而改变入射光束的光路。
与上述薄膜驱动反射镜阵列相关的主要问题之一，是阵列10的总体光学效率。当每一个驱动结构16响应通过其薄膜运动感生层17施加的电场发生变形时，固定其上的反射镜23也发生变形。然而在阵列10中，固定在支承件21上面的反射镜23的那一部分并不响应该电场发生变形，而保持在原有位置固定。其结果是，反射镜23的有效长度将由于驱动结构16的一部分长度被固定在支承件21上而减小，从而使阵列10的总体光学效率受到限制。
因此，本发明的主要目的在于提供具有光学效率得到提高的M×N个驱动反射镜阵列。
根据本发明的一个方面，提供一个用在光学投影系统中的由M×N个薄膜驱动反射镜组成的阵列，该阵列包括有：有源基体，它包括一个基片、一个由M×N个晶体管组成的阵列，以及由M×N个连接端子组成的阵列；由M×N个薄膜驱动结构组成的阵列，其中每一驱动结构又包括同样结构的第一和第二驱动部分，每一驱动部分都配备有上表面、下表面、侧表面和近端及远端，其中每一驱动部分至少带有由运动感生材料制成的一层薄膜，包括上、下表面，每一驱动部分进一步配备有第一和第二电极，并使第一电极位于运动感生薄膜层的上表面，第二电极位于其下表面，而且每一驱动结构中每个驱动部分的侧面彼此物理接触，每一驱动结构中每个驱动部分的第一电极对于两个驱动部分是共用的，从而作为共用的偏压电极，每一驱动结构中每个驱动部分的第二电极则作为相应驱动部分的信号电极，其中的电信号是通过每一驱动部分中第一和第二电极间的运动感生薄膜层施加的，以引起该薄膜层变形，继之引起上述每一驱动部分变形；由M×N个支承件组成的阵列，其中每一驱动结构中每个驱动部分的近端被固定在相应的支承件上面；以及由M×N个反射镜层组成的阵列，其中每一反射镜层又包括一块用于反射光束的反射镜和支撑层，每一反射镜层又划分为第一和第二反射器，而且两个反射器是彼此对称的，每个反射器又配备有第一表面、与之相对的第二表面以及位于其间的中央接头部分，第一表面和中央接头部分之间，与之相对的第二表面和中央接头之间，都是靠其间的分离缝分开的，其中每一反射器的中央接头部分都是直接固定在每一驱动结构中的每个驱动部分顶部的，以便当每一反射器中的中央接头部分响应电信号产生变形时，每个反射器中的第一及第二表面产生倾斜而仍保持为平面，从而使所有的第一及第二表面均能反射光束，其结果是使光学效率提高。
本发明的上述以及其它一些目的和性能，从以下结合附图对最佳实施例所作描述中，将变得很明白，其中，
图1表示早期公开的M×N个薄膜驱动的反射镜阵列横截面图；
图2表示根据本发明的最佳实施例的M×N个薄膜驱动的反射镜阵列横截面图；
图3表示图2中所示的本发明的薄膜驱动反射镜详细截面图，以及
图4表示说明图3中所示的薄膜驱动反射镜的顶视图。
现在参见图2至4，在此提供的是根据本发明最佳实施例的用在光学投影系统中的本发明M×N个薄膜驱动反射镜阵列的两个示意截面图和顶视图，其中M和N为整数。应当指出的是，在图2至4中出现的相同部分，用相同的标号表示。
在图2中表示的M×N个薄膜驱动的反射镜51构成的阵列50截面图，包括有源基体52、M×N个薄膜驱动结构54构成的阵列53、M×N个支承件56构成的阵列55，以及M×N个反射镜层58构成的阵列57。
图3给出图2中表示的薄膜驱动反射镜阵列50的详细截面图。有源基体52包括基片59、由M×N个晶体管(未表示)构成的阵列，以及由M×N个连接端子61构成的阵列。每一个薄膜驱动结构54包括有同样结构的第一和第二驱动部分62和63，其中每一驱动部分62及63配备有上表面64、下表面65和侧表面66，以及远端67和近端68。第一和第二驱动部分62及63中的每一个，进一步配备有由运动感生材料(例如压电材料或电致伸缩材料)制成的薄膜层69，它设置在上表面70和下表面71上面；特定厚度的第一电极72和第二电极73，以其第一电极72配备在运动感生材料薄膜层69的上表面70上面，以其第二电极73配备在其下表面71上面。如果运动感生薄膜层69是由压电材料制做的，例如钛锆酸铅(Pzt)，那么它们必须是沿用一方向接入的。第一和第二电极72及73是由导电材料(例如银Ag或金Au)制做的。在薄膜驱动结构54中，第一和第二驱动部分62及63中的每一个侧表面66，相互处在物理接触状态。此外，来自第一及第二驱动部分62及63中每一个的第一电极72是彼此物理接触的，从而起着共用偏压电极的作用，而且第二个电极73的作用是作为与驱动部分62及63对应的信号电极。在每一驱动部分62及63中，通过运动感生薄膜层69施加在第一及第二电极72及73之间的电信号，能够引起运动感生薄膜层69变形，从而引起驱动部分62及63的变形。
提供在上表面74和下表面75上的M×N个支承件56中的每一个，被用来支撑每一驱动部分62及63在应有位置，而且也是用于每一个驱动结构54与有源基体52上面对应连接端子61的电连接。
在本发明的由M×N个薄膜驱动反射镜51构成的阵列50中，每一个驱动结构54中的第一及第二驱动部分62及63中的每一个，都是通过安装在每一支承件56的上表面74而由该支承件56悬臂伸出的，即以其近端68底面装在上表面74上面，而且每一支承件56的下表面75放在有源基体52的顶部。来自第一及第二驱动部分62及63中每一驱动部分的第二电极，是和相应的连接端子61相连的。支承件系由陶瓷材料制做。
每一个反射镜层58都包括一块用于反射光束的反射镜83及一个支撑层76，其中每一个反射镜58又可分为第一块反射器77和第二块反射器78。这两块反射器77和78相对于图4中表示的虚线A-A是彼此对称的，而图4则表示本发明阵列50中薄膜驱动反射镜51的顶视图。每一块反射器77和78都具有第一表面79、与其相对的第二表面80以及位于两者之间的中央接头部分81，而且第一表面79和中央接头部分81以及相对的第二表面80和中央接头部分81，都是靠其间的分离缝82分开的。反射器77和78的中央接头部分80是直接固定在每个驱动结构54中每一驱动部分63及64顶部的，从而使每一反射器77及78中的中央接头部分81响应电信号产生变形时，每一反射器77和78中的第二表面79和与之相对的第二表面80倾斜，但保持平面，其结果是，反射镜层58的有效长度变成每一反射器中第一表面79和与之相对的第二表面80的整个长度，从而造成光学效率比早期公开的阵列10的净增加。每一反射镜层58中第一和第二反射器77和78的中央接头部分可以是物理上连成一体的，或者是彼此不相连的。
尽管本发明只是相对某些最佳实施例作出描述，然而其它一些改进和变化也可以作出，而不离开下述权利要求阐述的本发明的范围。
Claims (8)
1.一个用在光学投影系统中的由M×N个薄膜驱动反射镜组成的阵列，其中M及N为整数，它包括有：
有源基体，该基体包括一个基片、一个由M×N个晶体管组成的阵列，以及由M×N个连接端子组成的阵列；
由M×N个薄膜驱动结构组成的阵列，其中每一驱动结构又包括同样结构的第一和第二驱动部分，而且每一驱动部分配置有上表面、下表面、侧表面以及近端和远端，其中每一驱动部分至少带有由运动感生材料制成的一层薄膜，包括上、下表面，每一驱动部分进一步配置有第一和第二电极，且使第一电极位于运动感生薄膜层的上表面，第二电极位于其下表面，而且每一驱动结构中每个驱动部分的侧表面相互物理接触，同时每一驱动结构中每一个驱动部分的第一电极对于两驱动部分是共用的，从而作为共用的偏压电极，每一驱动结构中每个驱动部分的第二电极则作为相应驱动部分的信号电极，其中的电信号是通过每一部分中第一和第二电极间的运动感生薄膜层施加的，以引起该薄膜层变形，继之以引起上述每一驱动部分变形；
由M×N个支承件组成的阵列，其中每一驱动结构中每个驱动部分的近端被固定在相应的支承件上面，以及
由M×N个反射镜层组成的阵列，其中每一反射镜层又包括一块用于反射光束的反射镜和一支撑层，每一反射镜层又拟分为第一反射器和第二反射器，并且两个反射器是相互对称的，每个反射器又配置有第一表面、与之相对的第二表面以及位于两者之间的中央接头部分，而且第一表面和中央接头部分之间，第二表面和中央接头部分之间，都是靠其间的分离缝分开的，其中每一反射器的中央接头部分都是直接固定在每一驱动结构中的每个驱动部分顶部的，以便当每一反射器中的中央接头部分响应于电信号产生变形时，每个反射器中的第一和第二表面发生倾斜而仍保持为平面，从而使所有的第一及第二表面均能反射光束，其结果是使光学效率提高。
2.如权利要求1的薄膜驱动反射镜阵列，其中每一支承件是由陶瓷材料制做的。
3.如权利要求1的薄膜驱动反射镜阵列，其中第一和第二电极是由导电材料制做的。
4.如权利要求1的薄膜驱动反射镜阵列，其中每一支撑层是由陶瓷制做的。
5.如权利要求1的薄膜驱动反射镜阵列，其中运动感生薄膜层是由电致伸缩或压电材料制做的。
6.如权利要求1的薄膜驱动反射镜阵列，其中每一反射镜层中的第一和第二反射器的中央接头部分，是物理上连成一体的。
7.如权利要求1的薄膜驱动反射镜阵列，其中每一反射镜层中的第一和第二反射器的中央接头部分，是物理上不相连的。
8.一种光学投影系统，包括具有权利要求1至7中任一权利要求所述结构的M×N个薄膜驱动反射镜的阵列。
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