CN213903953U - 一种微镜器件及投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微镜器件及投影设备，涉及微镜技术领域，为解决相关技术中的微镜器件中的微反射镜单元占用空间较大的问题而发明。该微镜器件，包括安装面、支架、微反射镜以及驱动装置。所述安装座包括安装面，所述支架设置于所述安装面上，所述微反射镜相对所述安装面倾斜设置，且通过转轴与所述支架可转动连接，所述转轴设置于所述微反射镜的中心处，且与所述安装面相垂直，所述驱动装置被配置为驱动所述微反射镜相对所述支架旋转。本申请可用于投影设备中。

Description

一种微镜器件及投影设备

技术领域

本申请涉及微镜技术领域，尤其涉及一种微镜器件及投影设备。

背景技术

微镜器件是一种MEMS(微机电系统)器件，其基本原理是通过驱动力使可以活动的微镜面发生转动，从而改变输入光的传播方向或相位。微镜器件已经广泛用于光通讯中的光交换、光谱分析仪器和投影成像等各种领域。

实用新型内容

本申请的实施例提供一种微镜器件及投影设备，用于解决相关技术中的微镜器件中的微反射镜单元占用空间较大的问题。

为达到上述目的，第一方面，本申请实施例提供了一种微镜器件，包括安装面、支架、微反射镜以及驱动装置。所述安装座包括安装面。所述支架设置于所述安装面上。所述微反射镜相对所述安装面倾斜设置，且通过转轴与所述支架可转动连接，所述转轴设置于所述微反射镜的中心处，且与所述安装面相垂直。所述驱动装置被配置为驱动所述微反射镜相对所述支架旋转。

第二方面，本申请实施例提供了一种投影设备，包括投影镜头、投影光源以及第一方面中所述的微镜器件，所述微镜器件的微反射镜被配置为将所述投影光源所发出的光束反射至所述投影镜头中或者反射至所述投影镜头之外。

本申请实施例提供的微镜器件及投影设备，由于微反射镜通过转轴可转动设置于支架上，转轴设置于微反射镜的中心处，且与安装面相垂直，也就是：支架是位于微反射镜与安装面之间，这样支架就可以充分地利用微反射镜与安装面之间的空间，大大减少了对微反射镜外围空间的占用，从而有利于减小微反射镜单元在安装面上的占用空间，进而就可以增加安装座上微反射镜单元的设置的数目，而微反射镜单元数目的增加，则有利于提高投影设备所投射画面的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一些实施例中的投影设备的原理图；

图2为相关技术中的一种微镜器件的结构示意图；

图3为本申请一些实施例中的微镜器件的结构示意图；

图4为图3所示的微镜器件的侧视图；

图5为本申请一些实施例中的微反射镜单元的结构示意图；

图6为图5的纵向剖面视图；

图7为本申请一些实施例中支架的结构的示意图；

图8为本申请一些实施例中驱动装置在安装座以及微反射镜上设置位置示意图；

图9为本申请一些实施例中微镜电极、安装座电极结构示意图；

图10为本申请另一些实施例中微镜电极、安装座电极结构示意图；

图11为本申请另一些实施例中微镜电极、安装座电极结构示意图；

图12为本申请另一些实施例中微镜电极、安装座电极结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，图1为本申请一些实施例中的投影设备的原理图。该投影设备，包括投影光源100、色轮200、集光棒300、中继光学系统400、反射镜500、TIR(Total InternalReflection，全内反射)棱镜组600、微镜器件700、以及投影镜头800。其中，中继光学系统400包括两个凸透镜。

该投影设备的工作原理是：投影光源100产生的白光经过色轮200分成红绿蓝三基色光，三基色光经过集光棒300、中继光学系统400、反射镜500和TIR棱镜组600后，投射到微镜器件700上，微镜器件700包括多个微反射镜，一个微反射镜相当于一个像素单元，每个微反射镜均可旋转一定角度，信号输入经过处理后作用于微镜器件700，从而控制微反射镜的旋转，随着微反射镜的旋转角度的不同，光束可能会反射至投影镜头800中或反射至投影镜头800之外，具体而言：当微反射镜处于开态时，光束被微反射镜反射至投影镜头800中；当微反射镜处于关态时，光束被微反射镜反射到别处，不进入投影镜头800中，光束在经过微镜器件700的微反射镜的选择性地反射后并由投影镜头800投影成像。

上述投影光源100可以是激光光源，也可以是其它类型的光源，在此不做具体限定。上述微镜器件700除了可以用在投影设备中，也可以用在其它光学系统中，在此不做具体限定。

在一种可能的实现方式中，投影光源100可以为红、绿、蓝三色激光管组成的光源，这样三基色可以经合光系统混合后，进入集光棒300，通过此种方式，可以取消色轮200的使用，从而节省投影设备体积，并且避免色轮对光源的衰减作用；另一方面，激光管具有较长的发光寿命，可以延长投影设备使用寿命。

如图2所示，图2为相关技术中的一种微镜器件700的结构示意图。该微镜器件700包括安装座1以及多个微反射镜单元2，安装座1呈板状，且包括安装面11，多个微反射镜单元2设置于安装面11上，且呈阵列排布。

微反射镜单元2包括支架3、微反射镜4以及转轴5。支架3呈筒状，微反射镜4通过转轴5可转动设置于支架3上，转轴5与安装面11相平行。微反射镜4可通过翻转来控制光束的反射路径。

该微镜器件700中，由于转轴5与安装面11相平行，要保证转轴5与支架3的可转动连接，支架3需要设置在微反射镜4的外围，这样支架3需要占用一部分微反射镜4外围的空间，使得每个微反射镜单元2的占用空间较大，从而限制了安装座1上所安装微反射镜4的数目(也就是微镜器件700的“像素”数目变少了)，进而影响了投影设备所投射画面的质量。

如图3和图4所示，图3为本申请一些实施例中的微镜器件700的结构示意图，图4为图3所示的微镜器件700的侧视图。该微镜器件700，包括安装座1、以及多个微反射镜单元2，安装座1呈板状，安装座1包括安装面11，多个微反射镜单元2设置于安装面11上，且呈3×5(行×列)阵列排布(也就是微反射镜4呈3×5阵列排布)。

其中，微反射镜单元2的数目可根据实际情况而定，微反射镜单元2也不限于排布成3×5阵列，也可以排布成环形阵列等，在此不做具体限定；安装座1除了可以为板状之外，也可以设计成其它的形状，在此不做具体限定。

如图5和图6所示，图5为本申请一些实施例中的微反射镜单元2的结构示意图，图6为图5的纵向剖面视图。微反射镜单元2包括支架3、微反射镜4以及驱动装置6，支架3呈杆状，且设置于安装面11上。微反射镜4相对安装面11倾斜设置，且通过转轴5与支架3可转动连接。转轴5设置于微反射镜4的中心处，且与安装面11相垂直。驱动装置6被配置为驱动微反射镜4绕转轴5旋转。

其中，转轴5与安装面11相垂直中的“垂直”不仅包括绝对垂直，也包括由于安装误差所造成的近似垂直；微反射镜4相对安装面11倾斜角度可以在15度。

在工作时，驱动装置6可根据实际情况驱动微反射镜4旋转，由于转轴5与安装面11相垂直，微反射镜4相对安装面11倾斜设置，这样当微反射镜4绕转轴5旋转时，微反射镜4的反射面就会发生位置变化，从而可以改变光线的反射路径。

在上述微镜器件700中，由于微反射镜4通过转轴5可转动设置于支架3上，转轴5设置于微反射镜4的中心处，且与安装面11相垂直，也就是：支架3是位于微反射镜4与安装面11之间，这样支架3就可以充分地利用微反射镜4与安装面11之间的空间，大大减少了对微反射镜4外围空间的占用，从而有利于减小微反射镜单元2在安装面11上的占用空间，进而就可以增加安装座1上微反射镜单元2的设置的数目，而微反射镜单元2数目的增加(相当于增加了微镜器件700的“像素”)，则有利于提高投影设备所投射画面的质量。

在一些实施例中，如图7所示，图7为支架3的另一种结构的示意图。支架3包括呈杆状的第一子架31和呈杆状的第二子架32，第一子架31设置与安装面11上，第二子架32设置于第一子架31上，微反射镜4通过转轴5与第二子架32可转动连接。第一子架31的横截面积大于第二子架32的横截面接。通过将第一子架31的横截面积的横截面积设计的大一些，这样可以提高与安装面11的连接强度，保证微反射镜4的稳固性。

在一些实施例中，如图3和图4所示，相邻的两个微反射镜4在安装面11上的正投影有一部分相重叠。这样可以避免光线从相邻的两个微反射镜4的缝隙间漏出，从而增加该微镜器件700对光线的反射率，进而增加了该微镜器件700对光强或光源亮度的利用率。

在一些实施例中，如图3和图4所示，在相邻的两个微反射镜4中，一个微反射镜4所连接的支架3的高度大于另一个微反射镜4所连接的支架3的高度。通过这样设置，可以使相邻的两个微反射镜4在支架3的高度方向上错开，以避免相邻的两个微反射镜4在转动时发生运动干涉。

其中，如图3和图4所示，位于同一行或者同一列的微反射镜4可以采用一高一低的方式交错排布。另外，也可以采用逐渐升高或降低的方式排布，在此不做具体限定。

上述驱动装置6的结构不唯一，在一些实施例中，驱动装置6可以为设置于支架3上的微型电机，微型电机的输出轴与转轴5连接。

在另一些实施例中，如图6和图8所示，图8为驱动装置6在安装座1以及微反射镜4上设置位置示意图，图8中安装面11上的虚线为微反射镜4在安装面11上投影的轮廓线。

驱动装置6包括微镜电极61以及安装座电极62，微镜电极61设置于微反射镜4上，具体地，微镜电极61设置于微反射镜4的背面上。安装座电极62设置于安装面11上，且安装座电极62与微镜电极61之间可产生吸引力，以驱动微反射镜4相对支架3旋转。相较于微型电机，将驱动装置6设置成微镜电极61以及安装座电极62，这样无需在每个支架3上安装微型电机，从而有利于降低微镜器件700的成本。

在一些实施例中，如图9所示，图9中的(a)为微镜电极61在微反射镜4上布置位置的示意图，图9中的(b)为微反射镜4在安装面11上的正投影61a与安装座电极62之间的关系，虚线为微反射镜4以及微镜电极61在安装面11上投影。

安装座电极62设置于微镜投影区12内，微镜投影区12为微反射镜4在安装面11上的正投影。沿微镜投影区12的周向，微镜电极61在安装面11上的正投影61a与安装座电极62错开设置。

其中，微反射镜4在安装面11上的正投影是微反射镜4在初始状态下在安装面11上的正投影。微镜电极61在安装面11上的正投影61a是微反射镜4在初始状态下，微镜电极61在安装面11上的正投影。上述“初始状态”可以是微反射镜4的开态，也可以使关态，也可以是其它中间状态，在此不做具体限定。

在微镜投影区12的周向上，通过将微镜电极61在安装面11上的正投影61a与安装座电极62错开设置，这样安装座电极62与微镜电极61之间的吸引力在微反射镜4的切向上的分力更大，从而可以更加容易驱动微反射镜4绕转轴5旋转。

在一些实施例中，如图6和图8所示，微镜电极61设置于微反射镜4的边缘处。这样在驱动微反射镜4转动时，微镜电极61与安装座电极62之间的吸引力是作用在微反射镜4的边缘处，这样产生的转动力矩更大，从而使微反射镜4的转动更加容易。

其中，如图6和图8所示，安装座电极62可以设置于微镜投影区12的边缘处。这样可以使得安装座电极62更加靠近微镜电极61，从而使得微镜电极61与安装座电极62之间的吸引力更大，以使微反射镜4的转动更加容易。

在一些实施例中，如图9所示，微镜电极61的数目为多个，且多个微镜电极61沿微反射镜4的周向相隔且均匀排布。安装座电极62的数目为多个，且多个安装座电极62沿微镜投影区12的周向相隔且均匀排布。沿微镜投影区12的周向，每个微镜电极61在安装面11上的正投影61a与对应的安装座电极62错开设置。通过设置多个微镜电极61以及多个安装座电极62，这样在工作时，微镜电极61和安装座电极62之间的吸引力可以沿周向均匀地作用于微反射镜4上，从而可以使微反射镜4的转动更加平稳。

其中，安装座电极62和微镜电极61的数目可以为2个、3个、4个等，在此不做具体限定。

微镜电极61、安装座电极62的形状不唯一，在一些实施例中，如图9所示，微镜电极61、安装座电极62均为线状电极。将微镜电极61、安装座电极62设置成线状电极，这样可以使微镜电极61、安装座电极62的占用空间小，方便微镜电极61、安装座电极62的布置。

在另一些实施例中，如图10所示，微镜电极61、安装座电极62为块状电极。将微镜电极61、安装座电极62设置成块状电极，这样可以使微镜电极61、安装座电极62的体积较大，微镜电极61、安装座电极62上可以存储更多的电荷，从而可以使微镜电极61、安装座电极62之间的吸引力更大，以更加容易驱动微反射镜4的转动。

在另一些实施例中，如图11所示，微镜电极61、安装座电极62为电磁线圈，通过将微镜电极61、安装座电极62设置成电磁线圈，那么就可以通过控制微镜电极61、安装座电极62通入电流的方向来控制两者之间相吸引或者相排斥，这样微反射镜4的旋转既可以由吸引力驱动，也可以由排斥力驱动，从而使得微反射镜4的控制更加灵活。

上述微反射镜4可以呈圆形，正方形，菱形等，在此不做具体限定。

其中，当微反射镜4呈圆形时，如图8、图9和图11所示，微镜电极61、安装座电极62均呈圆弧状。这样微镜电极61、安装座电极62可以更好地与微反射镜4的形状相匹配，当工作时，微镜电极61、安装座电极62产生的吸引力可以沿微反射镜4的周向作用于微反射镜4上，从而更加有利于驱动微反射镜4转动。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种微镜器件，其特征在于，包括：

安装座，所述安装座包括安装面；

支架，所述支架设置于所述安装面上；

微反射镜，所述微反射镜相对所述安装面倾斜设置，且通过转轴与所述支架可转动连接，所述转轴设置于所述微反射镜的中心处，且与所述安装面相垂直；

驱动装置，所述驱动装置被配置为驱动所述微反射镜相对所述支架旋转。

2.根据权利要求1所述的微镜器件，其特征在于，

所述驱动装置包括：

微镜电极，所述微镜电极设置于所述微反射镜上；

安装座电极，所述安装座电极设置于所述安装面上，且所述安装座电极与所述微镜电极之间可产生吸引力，以驱动所述微反射镜相对所述支架旋转。

3.根据权利要求2所述的微镜器件，其特征在于，

所述安装座电极设置于微镜投影区内，所述微镜投影区为所述微反射镜在所述安装面上的正投影；

沿所述微镜投影区的周向，所述微镜电极在所述安装面上的正投影与所述安装座电极错开设置。

4.根据权利要求3所述的微镜器件，其特征在于，

所述微镜电极的数目为多个，且多个所述微镜电极沿所述微反射镜的周向相隔且均匀排布；

所述安装座电极的数目为多个，且多个所述安装座电极沿所述微镜投影区的周向相隔且均匀排布；

沿所述微镜投影区的周向，每个所述微镜电极在所述安装面上的正投影与对应的所述安装座电极错开设置。

5.根据权利要求2所述的微镜器件，其特征在于，

所述微镜电极、所述安装座电极分别为电磁线圈、线状电极、块状电极中的一个。

6.根据权利要求2所述的微镜器件，其特征在于，

所述微反射镜呈圆形；

所述微镜电极、所述安装座电极均呈圆弧状。

7.根据权利要求2所述的微镜器件，其特征在于，

所述微镜电极设置于所述微反射镜的边缘处。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的微镜器件，其特征在于，

所述微反射镜的数目为多个，多个所述微反射镜呈阵列排布，且相邻的两个所述微反射镜在所述安装面上的正投影有一部分相重叠。

9.根据权利要求8所述的微镜器件，其特征在于，

在相邻的两个所述微反射镜中，一个所述微反射镜所连接的支架的高度，大于另一个所述微反射镜所连接的支架的高度。

10.一种投影设备，其特征在于，包括：

投影镜头；

投影光源；

权利要求1～9中任一项所述的微镜器件，所述微镜器件的微反射镜被配置为将所述投影光源所发出的光束反射至所述投影镜头中或者反射至所述投影镜头之外。

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