TW201443479A - 微機電系統鏡片及微機電系統反射裝置 - Google Patents

Abstract

一種微機電系統鏡片，包括反射微鏡及複數微機電驅動模塊。該反射微鏡包括鏡片本體及複數制動軸，該複數制動軸分別從鏡片本體的側面向外延伸。該微機電驅動模塊與制動軸一一對應，每一微機電驅動模塊包括液體收容盒、光纖及光源。該液體收容盒包括槽體部及將槽體部的開口密封的撓性的密封膜，該密封膜與制動軸相對，該密封膜與液體收容盒內的液體材料的液面相接觸，該槽體部開設有收容孔。光纖的光出射端從液體收容盒的外側插入該收容孔。光源與光纖的光入射端相對。本發明進一步包括採用上述微機電系統鏡片的微機電系統反射裝置。

Description

微機電系統鏡片及微機電系統反射裝置

本發明涉及一種微機電系統鏡片及微機電系統反射裝置。

隨著微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技術的快速發展與不斷完善，微機電系統鏡片得到越來越廣泛的應用，如應用於條碼讀取器、鐳射印刷機、共焦顯微鏡、投影顯示器和背投電視等。

傳統的靜電式微機電系統鏡片包括反射微鏡(mirror)、轉向電極及復原電極，通過向復原電極或是轉向電極施加電壓，使轉向電極或復原電極與反射微鏡之間産生靜電吸引力，從而使反射微鏡朝轉向電極或復原電極作動，進而實現反射微鏡的反射表面的旋轉。

有鑒於此，提供一種結構簡單的微機電系統鏡片及微機電系統反射裝置實為必要。

一種微機電系統鏡片，包括反射微鏡及複數微機電驅動模塊。該反射微鏡包括鏡片本體及複數制動軸，該鏡片本體具有相對的反射面和底面及連接該反射面和底面的側面，該複數制動軸分別從該側面向外延伸，且以該鏡片本體的中心軸等角度排列。該複數微機電驅動模塊與該複數制動軸一一對應，每一微機電驅動模塊包括液體收容盒、光纖及光源。該液體收容盒包括一端開口的剛性的槽體部及將該槽體部的開口密封的撓性的密封膜，該密封膜與對應的制動軸鄰近於該底面的一側相對，該液體收容盒內收容有液體材料，該密封膜與該液體材料的液面相接觸，該槽體部開設有貫穿其內壁的收容孔。該光纖具有相對的光入射端和光出射端，該光出射端從該液體收容盒的外側插入該收容孔。該光源與該光纖的光入射端相對，用於發出光線並入射至光入射端，進而傳輸至該光出射端並出射，使該液體收容盒內的液體材料遇光變熱而膨脹。

一種微機電系統反射裝置，包括複數陣列排佈的如上所述的微機電系統鏡片。

與習知技術相比，本實施例的微機電系統鏡片通過液體材料的熱脹冷縮來推動制動軸使鏡片本體發生傾斜，結構及操作原理更加簡單。

100．．．微機電系統反射裝置

10．．．微機電系統鏡片

12．．．反射微鏡

14．．．微機電驅動模塊

121．．．鏡片本體

122．．．制動軸

123．．．反射面

124．．．底面

125．．．側面

141．．．液體收容盒

142．．．光纖

143．．．光源

144．．．接觸部

1411．．．槽體部

1412．．．密封膜

1414．．．收容腔體

15．．．液體材料

1413．．．收容孔

1421．．．光入射端

1422．．．光出射端

1423．．．出射端面

145．．．光開關

圖1是本發明實施例的微機電系統反射裝置的平面示意圖。

圖2是圖1微機電系統反射裝置中的微機電系統鏡片的平面示意圖。

圖3是沿圖2中III-III方向的截面示意圖。

請參閱圖1，本發明實施例提供一種微機電系統反射裝置100，包括陣列排佈的複數微機電系統鏡片10，其中行方向和列方向均包括複數微機電系統鏡片10。

請進一步參閱圖2和圖3，該微機電系統鏡片10包括反射微鏡12及用於驅動該反射微鏡12的四個微機電驅動模塊14。

該反射微鏡12包括鏡片本體121及四個制動軸122。本實施例中，該鏡片本體121為正方形，其具相對的反射面123和底面124、以及垂直連接該反射面123和底面124的首尾相連的四個側面125，該反射面123用於反射光線。該四個制動軸122分別從該四個側面125延伸出，本實施例中，該四個制動軸122分別垂為直於對應側面125的條形支撐桿，橫截面為長方形。可以理解，該制動軸122也可以為圓柱狀等。

該四個微機電驅動模塊14與該四個制動軸122一一對應，本實施例以其中一個微機電驅動模塊14為例進行說明。該微機電驅動模塊14包括液體收容盒141、光纖142、光源143及接觸部144。該液體收容盒141包括一端開口的槽體部1411及將該槽體部1411的開口端密封的密封膜1412，該密封膜1412與該制動軸122鄰近於底面124的一側相對。該槽體部1411為剛性材料，該密封膜1412為撓性材料。該槽體部1411及該密封膜1412構成該液體收容盒141的收容腔體1414，該收容腔體1414收容有液體材料15，密封膜1412與液體材料15的液面相接觸，由於槽體部1411為剛性材料，密封膜1412為撓性材料，因此，液體材料15在熱脹冷縮時，該槽體部1411不會發生變形，而密封膜1412會隨著液體材料15的體積變化而發生變形。該槽體部1411開設有貫穿其內壁的收容孔1413，本實施例中，該收容孔1413為開設於該槽體部1411相對於該密封膜1412的底部，用於收容光纖142的光出射端。可以理解，該收容孔1413也可以開設於該槽體部1411的側壁，並不以本實施例為限。優選地，該槽體部1411和密封膜1412均為遮光材料。

該光纖142具有相對的光入射端1421和光出射端1422。該光出射端1422自該收容孔1413的外側開口插入該槽體部1411的內壁，該光出射端1422的出射端面1423可以伸入該液體收容盒141的收容腔體1414內，也可以位於收容孔1413內，本實施例中，該出射端面1423位於該收容孔1413內。該光源143與該光入射端1421相對設置，用於發出光線至該光入射端1421並經光纖142內部傳輸至該光出射端1422，最後經該出射端面1423出射。該光源143與光入射端1421之間可進一步包括光開關145，通過控制光開關145的打開和關閉來控制光源143的光線是否進入該光入射端1421。該光源143優選為點光源，如發光二極體（LED）。當未設置開關145時，可以控制光源143的發光與熄滅。

本實施例中，該接觸部144為橢圓柱體且為剛性材料，其相對兩側分別與該密封膜1412和制動軸122的底面124相接觸，本實施例中，該接觸部144的橫截面橢圓的長軸方向平行於該底面124和側面125。該接觸部144可以與該制動軸122固定連接或一體成型，或者與該密封膜1412固定連接如相黏接。可以理解的是，該接觸部144也可以其他形狀，如圓柱、多棱柱、橢球形、球形等。該接觸部144用於使該制動軸122與密封膜1412之間具有較小的接觸面積，以利於在密封膜1412變形時更好地推動該制動軸122作動。當然，該接觸部144也可以省略，也可以直接使該制動軸122與該密封膜1412相接觸，並不以本實施例為限。

可以理解的是，該四個微機電驅動模塊14也可以共用同一個光源143，只需在光源143與各個光纖142的光入射端1421設置光開關即可。同樣可以理解，該複數微機電系統鏡片10中的多個也可以共用同一個光源143，此時僅需設置少於微機電系統鏡片10的數量的光源143即可，當然，該複數微機電系統鏡片10也可共用同一個光源143，此時，只需設置一個光源。該微機電系統鏡片10還可進一步包括與該鏡片本體121的底面124相連的支撐體（圖未示），該支撐體用於與微機電系統反射裝置的其他結構可多方向旋轉地連接。

另外，每個反射微鏡12所對應的制動軸122的個數也可以為三個或多於四個，只要該複數制動軸122的延伸方向以鏡片本體121的中心軸等角度排列，優選地，該複數制動軸122的延伸方向經過並垂直於該鏡片本體121的中心軸，且在垂直於該鏡片本體的中心軸的圓形面上等角度排列。

該微機電系統鏡片10的工作原理如下：當鏡片本體121需要傾斜時，將一驅動信號施加於對應微機電系統鏡片10的對應微機電驅動模塊14，一般為其中一個微機電驅動模塊14或相鄰的兩個微機電驅動模塊14；微機電驅動模塊14的光開關145打開，使光源143的光線自該光纖142的光入射端1421進入該光纖142，並由光纖142的出射端面1423出射，由該出射端面1423出射的光線經由該收容孔1413照射該收容腔體1414內的液體材料15，使液體材料15遇光發熱而使其自身體積膨脹，液體材料15的膨脹帶動撓性的密封膜1412向外擴張，從而帶動接觸部144向遠離液體收容盒141的方向推動對應的制動軸122，進而使鏡片本體121發生傾斜；當光開關145關閉時，液體又恢復至原來的體積。因為微機電系統的體積一般較小，因此微小的壓力場即本實施例的液體遇光熱脹對密封膜1412的壓力即可産生機械力即向上推動制動軸122的力。

微機電系統反射裝置100在使用時，如應用於微型投影儀時，一驅動信號傳送至該微機電系統反射裝置100，使部分微機電系統鏡片10的鏡片本體121發生傾斜，進而可以産生預定的投影畫面。

與習知技術相比，本實施例的微機電系統鏡片10通過液體材料15的熱脹冷縮來推動制動軸122使鏡片本體121發生傾斜，結構及操作原理更加簡單。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

14．．．微機電驅動模塊

121．．．鏡片本體

122．．．制動軸

123．．．反射面

124．．．底面

125．．．側面

141．．．液體收容盒

142．．．光纖

143．．．光源

144．．．接觸部

1411．．．槽體部

1412．．．密封膜

1414．．．收容腔體

15．．．液體材料

1413．．．收容孔

1421．．．光入射端

1422．．．光出射端

1423．．．出射端面

145．．．光開關

Claims (10)

1. 一種微機電系統鏡片，包括：
   反射微鏡，包括鏡片本體及複數制動軸，該鏡片本體具有相對的反射面和底面及連接該反射面和底面的側面，該複數制動軸分別從該側面向外延伸，且以該鏡片本體的中心軸等角度排列；及
   複數微機電驅動模塊，與該複數制動軸一一對應，每一微機電驅動模塊包括：
   液體收容盒，該液體收容盒包括一端開口的剛性的槽體部及將該槽體部的開口密封的撓性的密封膜，該密封膜與對應的制動軸鄰近於該底面的一側相對，該液體收容盒內收容有液體材料，該密封膜與該液體材料的液面相接觸，該槽體部開設有貫穿其內壁的收容孔；
   光纖，具有相對的光入射端和光出射端，該光出射端從該液體收容盒的外側插入該收容孔；及
   光源，與該光纖的光入射端相對，用於發出光線並入射至光入射端，進而傳輸至該光出射端並出射，使該液體收容盒內的液體材料遇光變熱而膨脹。
2. 如請求項1所述的微機電系統鏡片，其中，該微機電系統鏡片進一步包括光開關，設置於該光源與對應的該光纖的光入射端之間，用於根據驅動信號控制該光源發出的光線是否進入該光入射端。
3. 如請求項2所述的微機電系統鏡片，其中，該複數微機電驅動模塊共用同一個光源。
4. 如請求項1所述的微機電系統鏡片，其中，每個微機電驅動模塊進一步包括接觸部，設置於對應的密封膜與制動軸之間且與對應的密封膜與制動軸分別相接觸。
5. 如請求項4所述的微機電系統鏡片，其中，該接觸部為剛性材料。
6. 如請求項5所述的微機電系統鏡片，其中，該接觸部的形狀為橢圓柱、圓柱、多棱柱、橢球形或球形。
7. 如請求項4所述的微機電系統鏡片，其中，該接觸部固定連接於該密封膜或制動軸。
8. 如請求項1所述的微機電系統鏡片，其中，該鏡片本體為正方形，具有四個側面，該複數制動軸包括四個制動軸，分別由該四個側面垂直向外延伸。
9. 一種微機電系統反射裝置，包括複數陣列排佈的如請求項1至8任一項所述的微機電系統鏡片。
10. 如請求項9所述的微機電系統反射裝置，其中，每一該微機電系統鏡片進一步包括光開關，設置於該光源與對應的該光纖的光入射端之間，用於根據驅動信號控制該光源發出的光線是否進入該光入射端，且該複數微機電系統鏡片的複數微機電驅動模塊共用同一個光源。