【技术实现步骤摘要】
本申请涉及数字微镜领域，尤其涉及一种微镜单元及相关设备。
技术介绍
1、数字微镜可广泛应用于投影仪、背投电视等工业化场景，以及近年来发展中的增强现实等领域。数字微镜的典型的应用实例是用作图像投影系统中的核心组件，数字微镜可以包括多个微镜单元。数字微镜中各微镜单元有两个方向相反的最大偏转角度。微镜单元中镜面的最大偏转角度决定了入射光的偏转方向。
2、在微镜单元中，镜面下方设置有用于支撑镜面的支撑柱，镜面通过支撑柱与悬臂梁连接。随着镜面的转动，悬臂梁会发生弯曲形变，从而导致悬臂梁与支撑柱连接处容易产生应力集中，悬臂梁的损坏风险较高。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种微镜单元及相关设备，降低了悬臂梁和镜面的损坏风险，并降低了镜面切换转动方向的时长。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种微镜单元。该微镜单元包括：第一电极、第二电极、悬臂梁、梁支撑柱和镜面支撑柱，悬臂梁的第一端形成有第一静弹性体。梁支撑柱分别与第一电极的上表面和悬臂梁的下表面连接，镜面支撑柱分别与悬臂梁的上表面和镜面的下表面连接。第一电极、悬臂梁和镜面电连接，第二电极位于镜面的下方，第一电极与第二电极电隔离。镜面的上表面用于对入射光进行反射，第一电极和第二电极用于驱动镜面绕转轴转动，转轴与所述悬臂梁之间有夹角，梁支撑柱和镜面支撑柱分别位于转轴的两侧。在镜面绕转轴向第一方向转动的过程中，第一静弹性体与镜面接触以储存第一弹性势能。当镜面切换到绕转轴向第二方向转动时，第一弹性势能用于转换为镜面的第一
3、在该实施方式中，梁支撑柱和镜面支撑柱分别位于镜面的转轴两侧，当悬臂梁由于镜面转动发生弯曲形变时，使得悬臂梁上的应力分布更均匀，降低了悬臂梁的损坏风险。在镜面转动的过程中，镜面与第一静弹性体会形成接触，避免了镜面转动到最大转角附近时因过冲导致的刚性碰撞，降低了镜面的损坏风险。另外，第一静弹性体与镜面接触可以储存第一弹性势能，在镜面切换转动方向时，第一弹性势能可以转换为镜面的转动动能，降低了镜面切换转动方向的时长。
4、在一种可能的实施方式中，悬臂梁的第二端形成有动弹性体。在镜面绕转轴向第二方向转动的过程中，动弹性体与第一电极接触以储存第二弹性势能；当镜面切换到绕转轴向第一方向转动时，第二弹性势能用于转换为镜面的第二转动动能。
5、在该实施方式中，由于动弹性体与第一电极接触可以储存第二弹性势能，在镜面切换转动方向时，第二弹性势能也可以转换为镜面的转动动能，进一步降低了镜面切换转动方向的时长。
6、在一种可能的实施方式中，微镜单元还包括第二静弹性体，第二静弹性体固定在第一电极上，第一静弹性体和第二静弹性体分别位于转轴的同侧。在镜面绕转轴向第二方向转动的过程中，第二静弹性体与镜面接触以储存第三弹性势能。当镜面切换到绕转轴向第一方向转动时，第三弹性势能用于转换为镜面的第三转动动能。
7、在该实施方式中，悬臂梁上只保留其中一端的第一静弹性体，悬臂梁的另一端也可以不设置动弹性体。在此基础上，还可以设置与悬臂梁相互独立的第二静弹性体，第二静弹性体固定在第一电极上，通过第二静弹性体来代替动弹性体的作用，增强了本方案的灵活性。
8、在一种可能的实施方式中，第一电极、第二电极、悬臂梁、梁支撑柱和镜面支撑柱的数量均为两个。两个第二电极分别位于转轴的两侧，两个第一电极分别位于每个第二电极的两侧。两个悬臂梁相互平行，两个悬臂梁上形成的两个第一静弹性体分别位于转轴的两侧。在镜面绕转轴向第一方向转动的过程中，其中一个悬臂梁上的第一静弹性体与镜面接触以储存第一弹性势能。在镜面绕转轴向第二方向转动的过程中，另一个悬臂梁上的第一静弹性体与镜面接触以储存第一弹性势能。
9、在该实施方式中，第一电极、第二电极、悬臂梁、镜面支撑柱和梁支撑柱都是成对设置的，通过这种成对的设计方式，可以保证镜面根据实际需要绕转轴朝第一方向或第二方向转动，所适用的场景更广。
10、在一种可能的实施方式中，分别与两个悬臂梁连接的两个梁支撑柱位于转轴的两侧，分别与两个悬臂梁连接的两个镜面支撑柱位于转轴的两侧，提高了微镜单元整体结构的稳定性。
11、在一种可能的实施方式中，微镜单元相对于目标轴呈180°旋转对称，目标轴垂直于位于水平位置的镜面，进一步提高了微镜单元整体结构的稳定性。
12、在一种可能的实施方式中，悬臂梁的两个端部之间的中间区域的宽度与悬臂梁的两个端部的宽度不同。
13、在一种可能的实施方式中，悬臂梁的两个端部之间的中间区域的宽度小于悬臂梁的两个端部的宽度，且中间区域的宽度从中间向两端逐渐变大。在该实施方式中，悬臂梁的应力通常集中在中间区域，那么为了避免应力集中可以考虑降低中间区域的宽度，从而实现更好地效果。并且，中间区域的宽度从中间向两端是逐渐变化的，有助于实现应力分布更均匀。
14、在一种可能的实施方式中，微镜单元还包括第三电极，第三电极固定在第二电极上，第三电极与第二电极电连接，第三电极位于镜面下方。也就是说，通过在第二电极上叠加第三电极，抬升了电极的高度，使得电极与镜面之间的距离更近，便于增加静电驱动力。
15、在一种可能的实施方式中，微镜单元还包括第四电极，第四电极位于镜面的下方，第四电极与第二电极电隔离，第一电极和第四电极用于驱动镜面绕转轴转动。也就是说，在实际应用中，可以独立控制第二电极和第四电极上加载的电压，增强控制的灵活性，提升控制精度。
16、在一种可能的实施方式中，微镜单元还包括第五电极，第五电极固定在第四电极上，第五电极与第四电极电连接，第五电极位于镜面下方。也就是说，通过在第四电极上叠加第五电极，抬升了电极的高度，使得电极与镜面之间的距离更近，便于增加静电驱动力。
17、在一种可能的实施方式中，微镜单元还包括第六电极，第一电极包括第一子电极和第二子电极，第一子电极与第二子电极电隔离，第一子电极的上表面与梁支撑柱连接，第六电极位于第一子电极与第二子电极之间，第六电极分别与第一子电极和第二子电极电隔离，第六电极位于悬臂梁下方，第六电极与第一电极存在电势差，第一电极和第六电极用于驱动镜面绕转轴转动。
18、在该实施方式中，第六电极可以与第二电极一起配合第一电极驱动镜面转动，可以增加驱动面积并降低驱动电压。应理解，第六电极可以与第二电极电互联。此外，通过独立的第六电极，可以利用施加的电势差灵活调整悬臂梁的刚度，即所谓静电刚度效应，从而调整微镜单元的谐振频率和切换时间。
19、在一种可能的实施方式中，梁支撑柱和镜面支撑柱为内部镂空结构，或者，梁支撑柱的内部和镜面支撑柱的内部为实心结构。应理解，由于内部镂空的梁支撑柱和镜面支撑柱的刚度稍低，局域可以发生一定程度的变形，有助于缓解梁支撑柱和镜面支撑柱连接处应力集中的问题，提升了微镜单元的使用寿命。另外，可以采用与悬臂梁相同的材料来制备梁支撑柱和镜面支撑柱，有助于降低材料热膨胀系数不匹配带来本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微镜单元，其特征在于，包括：镜面、第一电极、第二电极、悬臂梁、梁支撑柱和镜面支撑柱，所述悬臂梁的第一端形成有第一静弹性体；
2.根据权利要求1所述的微镜单元，其特征在于，所述悬臂梁的第二端形成有动弹性体；
3.根据权利要求1或2所述的微镜单元，其特征在于，所述微镜单元还包括第二静弹性体，所述第二静弹性体固定在所述第一电极上，所述第一静弹性体和所述第二静弹性体分别位于所述转轴的同侧；
4.根据权利要求1至3中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极、所述悬臂梁、所述梁支撑柱和所述镜面支撑柱的数量均为两个，两个所述第二电极分别位于所述转轴的两侧，两个所述第一电极分别位于每个所述第二电极的两侧，两个所述悬臂梁相互平行，两个所述悬臂梁上形成的两个所述第一静弹性体分别位于所述转轴的两侧。
5.根据权利要求4所述的微镜单元，其特征在于，分别与两个所述悬臂梁连接的两个所述梁支撑柱位于所述转轴的两侧，分别与两个所述悬臂梁连接的两个所述镜面支撑柱位于所述转轴的两侧。
6.根据权利要求4或5所述的微镜单元，其特征
7.根据权利要求1至6中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述悬臂梁的两个端部之间的中间区域的宽度与所述悬臂梁的两个端部的宽度不同。
8.根据权利要求7所述的微镜单元，其特征在于，所述悬臂梁的两个端部之间的中间区域的宽度小于所述悬臂梁的两个端部的宽度，且所述中间区域的宽度从中间向两端逐渐变大。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述微镜单元还包括第三电极，所述第三电极固定在所述第二电极上，所述第三电极与所述第二电极电连接，所述第三电极位于所述镜面下方。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述微镜单元还包括第四电极，所述第四电极位于所述镜面的下方，所述第四电极与所述第二电极电隔离，所述第一电极和所述第四电极用于驱动所述镜面绕所述转轴转动。
11.根据权利要求10所述的微镜单元，其特征在于，所述微镜单元还包括第五电极，所述第五电极固定在所述第四电极上，所述第五电极与所述第四电极电连接，所述第五电极位于所述镜面下方。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述微镜单元还包括第六电极，所述第一电极包括第一子电极和第二子电极，所述第一子电极与所述第二子电极电隔离，所述第一子电极的上表面与所述梁支撑柱连接，所述第六电极位于所述第一子电极与所述第二子电极之间，所述第六电极分别与所述第一子电极和所述第二子电极电隔离，所述第六电极位于所述悬臂梁下方，所述第六电极与所述第一电极存在电势差，所述第一电极和所述第六电极用于驱动所述镜面绕转轴转动。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述梁支撑柱和所述镜面支撑柱为内部镂空结构，或者，所述梁支撑柱的内部和所述镜面支撑柱的内部为实心结构。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述悬臂梁连接所述梁支撑柱的位置和所述悬臂梁连接所述镜面支撑柱的位置相对于所述转轴对称。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述悬臂梁与所述转轴垂直。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述镜面为矩形，所述镜面的其中一组对边与所述转轴平行，所述镜面的另一组对边与所述转轴垂直。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述镜面为矩形，所述镜面的对角线与所述转轴平行。
18.一种微镜阵列，其特征在于，包括多个如权利要求1至17中任一项所述的微镜单元。
19.根据权利要求18所述的微镜阵列，其特征在于，所述微镜阵列还包括驱动阵列；所述驱动阵列用于控制每个所述微镜单元中的电极，以驱动每个所述微镜单元中的镜面转动。
20.一种投影显示系统，其特征在于，包括：光源、屏幕和如权利要求18或19所述的微镜阵列；
21.一种光交叉OXC系统，其特征在于，包括：控制器、第一光纤阵列、第二光纤阵列、第一微镜阵列和第二微镜阵列，所述第一微镜阵列和所述第二微镜阵列为如权利要求18或19所述的微镜阵列；
...【技术特征摘要】
1.一种微镜单元，其特征在于，包括：镜面、第一电极、第二电极、悬臂梁、梁支撑柱和镜面支撑柱，所述悬臂梁的第一端形成有第一静弹性体；
2.根据权利要求1所述的微镜单元，其特征在于，所述悬臂梁的第二端形成有动弹性体；
3.根据权利要求1或2所述的微镜单元，其特征在于，所述微镜单元还包括第二静弹性体，所述第二静弹性体固定在所述第一电极上，所述第一静弹性体和所述第二静弹性体分别位于所述转轴的同侧；
4.根据权利要求1至3中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极、所述悬臂梁、所述梁支撑柱和所述镜面支撑柱的数量均为两个，两个所述第二电极分别位于所述转轴的两侧，两个所述第一电极分别位于每个所述第二电极的两侧，两个所述悬臂梁相互平行，两个所述悬臂梁上形成的两个所述第一静弹性体分别位于所述转轴的两侧。
5.根据权利要求4所述的微镜单元，其特征在于，分别与两个所述悬臂梁连接的两个所述梁支撑柱位于所述转轴的两侧，分别与两个所述悬臂梁连接的两个所述镜面支撑柱位于所述转轴的两侧。
6.根据权利要求4或5所述的微镜单元，其特征在于，所述微镜单元相对于目标轴呈180°旋转对称，所述目标轴垂直于位于水平位置的镜面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述悬臂梁的两个端部之间的中间区域的宽度与所述悬臂梁的两个端部的宽度不同。
8.根据权利要求7所述的微镜单元，其特征在于，所述悬臂梁的两个端部之间的中间区域的宽度小于所述悬臂梁的两个端部的宽度，且所述中间区域的宽度从中间向两端逐渐变大。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述微镜单元还包括第三电极，所述第三电极固定在所述第二电极上，所述第三电极与所述第二电极电连接，所述第三电极位于所述镜面下方。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的微镜单元，其特征在于，所述微镜单元还包括第四电极，所述第四电极位于所述镜面的下方，所述第四电极与所述第二电极电隔离，所述第一电极和所述第四电极用于驱动所述镜面绕所述转轴转动。
11.根据权利要求10所述的微镜单元，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔大勇，黎永前，孙丰沛，冯志宏，董晓诗，徐景辉，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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