專利名稱：具有非對稱剛性結構的改變光線路徑的調節(jié)器及驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有非對稱剛性結構的改變光線路徑的調節(jié)器及其驅動方法。更特別的是，本發(fā)明涉及具有非對稱剛性結構的改變光線路徑的調節(jié)器及其驅動方法，用此調節(jié)器可以容易地調整入射光線的路徑和反射光線與入射光線的傾斜角，其變化范圍從銳角到鈍角。
通常，光源發(fā)出的入射光線靠反射鏡反射，再投射到屏幕上，使其長寬比達到16∶9。
在一種驅動用來反射入射光線的反射板的傳統(tǒng)調節(jié)器中，如

圖1所示，投影透鏡4裝在機箱里(未示)，把來自圖像投影部分的入射光線投射到屏幕2上。
圖像投影部分包括裝在機殼22里面的光源10，用于發(fā)射彩色光線如紅、綠、藍；裝在光源10前面的透鏡12，用于聚焦光源10發(fā)射的彩色光線；分色鏡14，用于反射通過透鏡12的入射光線。
投影透鏡4與分色鏡相傾斜，它安裝在某一位置用于接收來自分色鏡14的光線。用調節(jié)器20調整雙色透鏡14的傾斜角和位移，如圖2a所示，使透過透鏡12的光線沿預定的路徑投射到屏幕2上面。
調節(jié)器20包括安裝在機殼22上的支承板24；懸臂桿26，有一個與支承板24相連的固定端和一個自由端；壓電元件28粘貼在桿26上表面的中心以產(chǎn)生壓電現(xiàn)象。分色鏡14安裝在桿26的自由端。
在具有上述結構的傳統(tǒng)調節(jié)器中，紅、綠、藍彩色入射光線是由光源10連續(xù)發(fā)出的，通過透鏡12投射到分色鏡14上。然后，調節(jié)器20驅動分色鏡14使得入射光線按預定傾斜角和路徑傳輸。這樣，分色鏡14把光線反射到屏幕2上。
當壓電元件28加上電壓時，桿26的自由端受到彎曲應力而彎曲，如圖2b所示，由此根據(jù)入射到分色鏡14的入射光線調整分色鏡14的傾斜角。
由上所述，根據(jù)加在壓電元件28上的電位差來調節(jié)分色鏡14的傾斜角。入射光線的路徑以及反射光線與入射光線的傾斜角隨分色鏡14的傾斜角而改變。反射光線投射到屏幕2上，因此產(chǎn)生有預定長寬比的彩色圖像。
然而，因為入射光線的入射路徑以及反射光線與入射光線的傾斜角依靠桿來改變，加在壓電元件上的電位差不同而使桿彎曲，當調節(jié)器長期使用時桿會有滯后現(xiàn)象。因此，入射光線路徑以及反射光線與入射光線的傾斜角不能精確調節(jié)，由此，也難于精確地把反射光線投射到屏幕上。
為了解決以上問題，提出了另一種傳統(tǒng)的調節(jié)器40來改變光線路徑。如圖3所示，調節(jié)器40包括一對安裝在機殼22內的支承板42，組成了圖像投影部分，并且互相分開預定的距離。支承板42連接在基板41上。分色鏡44安裝于支承板42之間，用于反射從光源10透過透鏡12的入射光線。金屬板46兩側與每個扭桿48的一端相連接，反光鏡44裝在此金屬板上。扭桿48的另一端鉸接在各自的支承板42上。
金屬板46下面安裝有第一驅動電極50和第二驅動電極52，它們形成了一個垂直于扭桿48的軸線。驅動電極50和52安裝在基板41上，使其能根據(jù)入射光線射到反光鏡44的位置來調整反射光線與入射光線的入射路徑的傾斜角，使得反射光線能夠射入透鏡4。
在具有以上結構的改變光線路徑的調節(jié)器中，當光源10發(fā)出的入射光線通過透鏡12射到分色鏡44時，分色鏡44靠反射入射光線使得入射光線達到預定的傾斜角和路徑，并使光線反射在屏幕2上面。
當需要改變反射光線投射到屏幕2上的傾斜角和入射路徑時，在第一和第二驅動電極50和52中的至少一個電極上加上電壓，例如加在第一驅動電極50。那么，如圖4a所示，由于靜電感應，金屬板46和第一電極50的電勢差產(chǎn)生靜電吸引力，使得金屬板46向第一驅動電極50傾斜。
從而，由傾斜的分色鏡44反射入射光線并且按預定的入射路徑和傾斜角(銳角)投射到屏幕2上。這時固定在金屬板46兩端上的扭桿48還加上了一個扭矩。
另外，當需要分色鏡44恢復到初始位置時，或如圖4b所示，需要在反方向傾斜金屬板46以產(chǎn)生鈍角的傾斜角時，關掉加在第一驅動電極50上的電壓以便去除第一驅動電極50和金屬板46的電勢差。然后，如果在第二驅動電極52和金屬板46之間加上一個電勢差，那么依靠扭桿48儲存的扭矩和第二驅動電極52上的電壓金屬板46恢復到初始位置。同時，金屬板46和電極52之間產(chǎn)生靜電吸引力，裝在金屬板46上的分色鏡44向相反方向傾斜，因此反射光線與入射光線形成了的鈍角傾斜角。
然而，由于調節(jié)器靠靜電力來改變入射光線路徑和反射光線與入射光線的傾斜角，上面裝有分色鏡44的金屬板會粘在第一或第二驅動電極上而不易分離。另外，由于當金屬板傾向某一方向時扭桿承受扭矩，與承受彎曲應力相比扭桿容易疲勞。此外，調節(jié)器需要第一和第二兩個驅動電極，因此電能被無謂的消耗而且電路結構也復雜。
本發(fā)明克服了上述的早期技術的問題。因此本發(fā)明的一個目的是提供一個具有非對稱剛性結構的改變光線路徑的調節(jié)器及其驅動方法，其中用于調整反射光線與入射光線傾斜角的平板是非對稱傾斜的。此結構不僅防止分色鏡粘附到驅動電極上，而且電路結構簡單。
本發(fā)明的另一目的是提供具有承受彎曲應力的非對稱剛性結構的調節(jié)器，從而改善調節(jié)器操作的可靠性和驅動調節(jié)器的方法。
為了達到以上目的，本發(fā)明包含非對稱剛性結構的改變光線路徑的調節(jié)器。調節(jié)器包括安裝在機殼內的基板；用蒸發(fā)工藝安裝在基板上表面的第一電極；排列在第一電極之間的驅動電極；一對支承板，安裝在第一電極上以接收第一電極的電壓；反射板，用于反射光源發(fā)出的入射光線，安裝在支承板之間；非對稱元件，分別與支承板和反射板連接，用于調整入射光線路徑和反射光線與入射光線的傾斜角。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，非對稱元件包括第一和第二彈簧，分別連接在反射板的兩個相對的邊上，并且它們的剛性系數(shù)各自不同。
由于第一彈簧的形狀及剛性系數(shù)與第二彈簧的不同，當驅動電極和反射板產(chǎn)生靜電時，能夠任意調整入射光線的入射路徑和反射光線的傾斜角。
為了更好地達到本發(fā)明達目的，本發(fā)明提供了驅動非對稱剛性結構調節(jié)器的方法，以調整入射光線的路徑和反射光線與入射光線的傾斜角，此方法包括幾個步驟在第一電極施加電壓，第一電極是用蒸發(fā)工藝安裝在基板上的，因此電壓被傳送到用于反射入射光線的反射板上；在排列于第一電極間的驅動電極上加上電壓時，在反射板和驅動電極之間產(chǎn)生了靜電力；反射板向第一非對稱元件傾斜從而產(chǎn)生了傾斜角，第一非對稱元件比第二非對稱元件有更大的變形量；由于入射光線從反射板與第一非對稱元件相連接觸的一側照射反射板上，從而以銳角投射反射光線；去除加在電極和驅動電極上的電壓，消除了驅動電極和反射板之間的電勢差；靠非對稱元件的回復力使反射板恢復到水平位置。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，產(chǎn)生鈍角傾斜角時包括一個子步驟來改變與反射板相連接的非對稱元件的相對位置，以便于使得光線從反射板和第二非對稱元件相連接一側入射，從而把反射板的傾斜角調整到鈍角。
參照附圖詳細描述一個優(yōu)選實施例，使本發(fā)明的以上目的和優(yōu)點將更顯然，附圖為圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術的光線投射到屏幕的光線路徑；圖2a是一前視圖，表示改變光線路徑的傳統(tǒng)調節(jié)器；圖2b是一前視圖，表示圖2a的調節(jié)器，其中的壓電元件由于電勢差而彎曲；圖3是透視圖，表示改變光線路徑的另一傳統(tǒng)調節(jié)器；圖4a和4b是側視圖，表示圖3所示調節(jié)器的分色鏡，由驅動電極使其傾斜；圖5是透視圖，表示本發(fā)明的調節(jié)器，它具有非對稱剛性結構以改變光線路徑；圖6a到6e表示根據(jù)本發(fā)明的改變光線路徑的調節(jié)器的制造過程；圖7a和7b是調節(jié)器的工作圖，它靠本發(fā)明的方法來驅動以改變光線路徑。
下面，參照附圖將詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在圖紙中，相同元件有相同的標號。
圖5表示本發(fā)明的改變光線路徑的調節(jié)器70。調節(jié)器70安裝在一個類似于圖1所示的圖象投射部件內，用來改變入射光線路徑和反射光線相對于入射光線傾斜角，使光源(類似圖1中的10)發(fā)出的彩色光線(紅、綠、藍)投向屏幕。
調節(jié)器70包括一塊安裝在機殼上(相似于圖1中的22)的基板72；一對安裝在基板72上表面并且隔開預定間距的支撐板74。調節(jié)器70還包括布置在一對支撐板74之間的反射板76，用來按預定角度反射入射光線。反射板76由高反射率的金屬制造。非對稱元件與支撐板74和反射板76相連，以支撐反射板76。電極78安裝在基板72的上表面，驅動電極80安在電極78之間。非對稱元件包括第一彈簧82和第二彈簧84，分別與反射板的兩側相連，并且各自有不同的剛性系數(shù)。
調節(jié)器70根據(jù)圖6a到6e所示的制造過程進行制造。如圖6a所示，金屬電極78安放在支撐板72的上表面，驅動電極80安在電極78之間。接著用離心涂敷的方法在基板72的上表面形成一層光致抗蝕劑或聚合物的掩膜層86。在此狀態(tài)下，采用反應離子刻蝕或照相制板技術在掩膜層86中形成插入孔86a，支撐板74被插入在孔中。
然后，將支撐板74插入到插入孔86a中。把第一彈簧82、第二彈簧84以及用多晶硅或金屬制成的反射板76安裝在掩膜層86上。此后，固化掩膜層并且如圖6e所示去除。以上元件的安裝采用蒸發(fā)或濺射方法。第一彈簧82是平板形狀，為的是具有比第二彈簧84更高的剛性系數(shù)，而第二彈簧84是波浪形，以便得到較低的剛性系數(shù)。
下面，參照圖7a和7b說明改變光線路徑調節(jié)器的驅動方法。
首先，連續(xù)從光源(相似于圖1中的10)發(fā)出紅、綠、藍彩色光線，以便把彩色圖象投射到屏幕(相似于圖1中的2)上。然后彩色光線入射到透鏡(相似于圖1中的12)，同時，用反射板76將彩色光線按預定傾斜角反射。接著彩色光線通過投影透鏡(如圖1中的4)投射到屏幕上。因為電壓不加在驅動電極80上，所以在驅動電極80和反射板76之間不產(chǎn)生電勢差。因為沒有電勢差，所以與第一彈簧82和第二彈簧84相連的反射板76保持水平位置，如圖6e所示。因此，照射到反射板76上的入射光線以直角反射。
另外，當需要把光線以銳角投射到屏幕上時，在電極78和驅動電極80上都加上電壓，如圖7a所示。然后，電壓通過支撐板74、第一彈簧82、第二彈簧84傳輸?shù)椒瓷浒?6上，從而在驅動電極80和反射板76之間產(chǎn)生了電勢差。其結果是，產(chǎn)生的靜電力使得反射板76向第二彈簧84傾斜，這是因為第二彈簧84的變形比具有較大剛性系數(shù)的第一彈簧82的變形更大，由此來調整入射光線的反射路徑。依靠改變加在驅動電極80上的電壓和改變第二彈簧84的形狀和剛性，就能夠調整反射板76的傾斜角。
當需要使傾斜的反射板76恢復到初始位置時，關閉加在驅動電極80上的電壓，使得驅動電極80和反射板76之間的電壓消除。結果，靠第一彈簧82和第二彈簧84的回復力，使反射板76恢復到水平位置。從而可以防止非對稱元件的損壞并且減少了電力損耗。
另外，當需要把光線以鈍角投射到屏幕(相似于圖1中的2)上時，如圖7b所示，與反射板76相連的第一彈簧82和第二彈簧84的位置和圖7a所示的位置相反。那么，如果電壓加在驅動電極80上時，由電勢差產(chǎn)生的靜電力使得第二彈簧84的變形比具有高剛性系數(shù)的第一彈簧82的變形更大。從而反射板76向下傾斜，使入射光線路徑和傾斜角變大。這時，如果反射板76的傾斜角比預定的傾斜角大，那么投射到屏幕(如圖1中的2)上反射光線就消失。
為了能以銳角或以鈍角反射入射光線，具有不同剛性系數(shù)的第一彈簧82和第二彈簧84相對于反射板光線入射一側的位置能夠改變，如圖7a和7b所示。
如上所述，本發(fā)明的調節(jié)器具有用于改變光線路徑的非對稱剛性結構和包括驅動調節(jié)器的方法，使得用于調整入射光線路徑和調整反射光線相對于入射光線傾斜角的反射板有非對稱的傾斜，所以使電路結構簡化。另外，由于調節(jié)器采用承受彎曲應力的剛性結構，因此調節(jié)器的操作可靠。
雖然參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)詳細描述和說明了本發(fā)明，但是本領域技術人員會理解在形式和細節(jié)上的各種變化并不超出附加的權利要求書所確定的本發(fā)明的思想和范圍。
權利要求
1．一種具有非對稱剛性結構的改變光線路徑的調節(jié)器，其特征在于，包括安裝在機殼內的一塊基板；用蒸發(fā)工藝安裝在基板上表面的一對第一電極；安裝在第一電極對之間的一個驅動電極；一對支撐板，分別安裝在每個第一電極上以得到第一電極的電壓；用于反射光源發(fā)出的入射光線的反射板，反射板安裝在支撐板對之間；非對稱元件，分別與支承板和反射板連接，用于調整入射光線路徑和反射光線相對于入射光線的傾斜角。
2．根據(jù)權利要求1所述的調節(jié)器，所述非對稱元件包括第一和第二彈簧，分別與支撐板和反射板連接，以調整入射光線的入射路徑和反射光線相對于入射光線的傾斜角，第一和第二彈簧有不同的剛性系數(shù)。
3．根據(jù)權利要求2所述的調節(jié)器，其特征在于，其中第一和第二彈簧的形狀各自不同，使得在驅動電極和反射板之間產(chǎn)生靜電力，能夠反復調整入射光線的入射路徑和反射光線的傾斜角。
4．根據(jù)權利要求2所述的調節(jié)器，其特征在于，反射板有接收入射光線的入射點，此入射點到所述的第一彈簧的距離比到所述的第二彈簧的更近。
5．根據(jù)權利要求4所述的調節(jié)器，其特征在于，所述第一彈簧的剛性系數(shù)比所述第二彈簧的高。
6．根據(jù)權利要求4所述的調節(jié)器，其特征在于，所述第二彈簧的剛性系數(shù)比所述第一彈簧的高。
7．一種驅動具有非對稱剛性結構的調節(jié)器以改變入射光線路徑和反射光線相對于入射光線的傾斜角的方法，此方法包括幾個步驟(a)給用蒸發(fā)工藝安裝在基板上的第一電極加上電壓，用此法使電壓傳到用于反射入射光線的反射板上；(b)給安放在第一電極之間的驅動電極施加電壓，在反射板和驅動電極之間產(chǎn)生靜電力；(c)用將反射板向與反射板相連的非對稱元件對中的一個元件傾斜的方法產(chǎn)生一個傾斜角，該非對稱元件一個的變形比另一個的大；(d)通過將入射光線照射到反射板上，以某一角度投射反射光線；(e)關閉加在第一電極和驅動電極上的電壓，從而消除驅動電極和反射板之間的電勢差；(f)靠非對稱元件的回復力使反射板恢復到水平位置。
8．根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(c)還包括一個步驟來改變與反射板相連的非對稱元件彼此間的位置從而調整反射板的傾斜角。
9．根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(d)還包括把入射光線從更靠近于大彎曲量的非對稱元件的反射板一側入射到反射板，從而以銳角投射反射光線。
10．根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(d)還包括把入射光線從更靠近于有小彎曲量的非對稱元件的反射板一側入射到反射板，從而以鈍角投射反射光線。
全文摘要
具有非對稱剛性結構的改變光線路徑的調節(jié)器,包括:安裝在機殼內的基板;用蒸發(fā)工藝安裝在基板上表面的第一電極;安裝于第一電極之間的驅動電極;分別安裝在第一電極上的一對支撐板,用來得到第一電極的電壓;安裝在支撐板對之間的反射板,用于反射光源發(fā)出的入射光線;與反射板相連的非對稱元件,用于調整入射光線的入射路徑和反射光線相對于入射光線的傾斜角。本調節(jié)器僅有一個驅動電極,使得驅動電路簡單、操作可靠。
文檔編號G02B7/00GK1209562SQ9811679
公開日1999年3月3日 申請日期1998年8月3日 優(yōu)先權日1997年8月26日
發(fā)明者尹容燮 申請人:三星電子株式會社