镜子组件及其控制方法、调光板与流程

文档序号:17939279发布日期:2019-06-18 22:55阅读:304来源:国知局
镜子组件及其控制方法、调光板与流程

本公开至少一实施例涉及一种镜子组件及其控制方法以及调光板。



背景技术:

微机电系统(mems,micro-electro-mechanicalsystem)其内部结构的尺寸通常在微米量级甚至纳米量级,是一个独立的智能系统,通常包括传感器、执行器和微能源三部分。目前,可通过微机电系统对尺寸在微米量级或纳米量级的微镜施加机械力或静电力以使微镜绕某一方向上的轴转动,从而对入射至微镜的激光进形调整而用于成像。该微镜例如可应用于激光雷达、3d摄像头、条形码扫描、激光打印机、医疗成像,还可以应用于数字显示,例如高清电视、激光微投影、数字影院、汽车抬头显示(hud)、激光键盘、增强现实(ar)等方面。



技术实现要素:

本公开至少一实施例提供一种镜子组件,包括:镜片、第一旋转电极和第二旋转电极、第一电极和第二电极、第三电极和第四电极。镜片包括镜面和位于镜面内的旋转轴;第一旋转电极和第二旋转电极在镜面所在平面上的正投影分别位于旋转轴的两侧,且第一旋转电极和第二旋转电极的连线与旋转轴垂直;第一电极和第二电极彼此相对设置以形成第一电场,第一旋转电极位于第一电极和第二电极之间以使第一旋转电极位于第一电场中;第三电极和第四电极彼此相对设置以形成第二电场,第二旋转电极位于第三电极和第四电极之间以使第二旋转电极位于第二电场中;第一旋转电极和第二旋转电极配置为在第一电场和第二电场的作用下旋转以驱动镜片绕旋转轴旋转。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件还包括:彼此相对设置的第一基板和第二基板;所述第一电极和所述第三电极位于所述第一基板上,所述第二电极和所述第四电极位于所述第二基板上;所述镜片、所述第一旋转电极、所述第二旋转电极位于所述第一基板和所述第二基板之间。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述第一旋转电极在所述第一基板上的正投影与所述第一电极至少部分重叠且与所述第二电极在所述第一基板上的正投影至少部分重叠;所述第二旋转电极在所述第一基板上的正投影与所述第三电极至少部分重叠且与所述第四电极在所述第一基板上的正投影至少部分重叠。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件,还包括平台,具有旋转轴和第一表面;所述平台的旋转轴在所述镜面所在平面上的正投影与所述镜片的旋转轴重合;所述第一表面是所述平台的朝向所述第一旋转电极、所述第二旋转电极和所述镜片的表面,所述镜片、所述第一旋转电极和所述第二旋转电极位于所述平台的第一表面上,所述第一旋转电极和所述第二旋转电极旋转以带动所述平台旋转从而驱动所述镜片旋转。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件还包括支撑旋转结构,与所述平台转动连接且位于所述平台的旋转轴上。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述平台的与第一表面相对的第二表面上具有凹槽,所述凹槽的内壁构成第一球面;所述支撑旋转结构包括支撑部分和与所述支撑部分连接的旋转部分,所述旋转部分的形状为球形,所述球形具有第二球面,所述第二球面的至少部分位于所述凹槽中;所述第二球面配置为可相对于所述第一球面转动。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述第一球面大于半球形,所述第二球面大于半球形。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述第一球面具有开口,所述开口的尺寸小于球形的所述旋转部分的直径。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述平台包括彼此连接的第一部分和第二部分;所述第一部分包括第一子凹槽,所述第一子凹槽的内壁构成第一子球面;所述第二部分包括第二子凹槽,所述第二子凹槽的内壁构成第二子球面;所述第一子凹槽与所述第二子凹槽组合为所述凹槽。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述第一子球面小于半球面且大于1/4球面,所述第二子球面小于半球面且大于1/4球面。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述平台还包括:第三部分,连接所述第一部分和所述第二部分。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述平台的平面形状为圆形,所述支撑旋转结构位于所述圆形的圆心。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述第一旋转电极、所述第二旋转电极和所述镜片同层设置,所述镜面基本平行于所述平台的第一表面;或者,镜子组件还包括:平坦层,覆盖所述第一旋转电极和所述第二旋转电极,其中,所述镜片位于所述平坦层上,所述镜面基本平行于所述平台的第一表面;或者,所述第一旋转电极和所述第二旋转电极位于所述镜片上。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件包括多个所述旋转轴,其中,多个所述旋转轴彼此相交,并且针对多个所述旋转轴的每个相应地设置所述第一旋转电极、所述第二旋转电极、所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述镜片的平面形状为圆形,多个所述第一旋转电极和多个所述第二旋转电极沿所述圆形的同心圆环排列。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件中,所述第一电场与所述第二电场的方向相反,所述第一旋转电极在所述第一电场中所受的电场力与所述第二旋转电极在所述第二电场中所受的电场力的方向相同、大小不同以使所述第一旋转电极和所述第二旋转电极旋转以驱动所述镜片绕所述旋转轴旋转;或者,所述第一电场的方向与所述第二电场的方向相同,所述第一旋转电极在所述第一电场中所受的电场力与所述第二旋转电极在所述第二电场中所受的电场力的方向相反以使所述第一旋转电极和所述第二旋转电极旋转以驱动所述镜片绕所述旋转轴旋转。

本公开至少一实施例还提供一种调光板,包括多个本公开实施例提供的任意一种镜子组件,多个所述镜子组件呈阵列排布且分别被独立控制。

例如,本公开一实施例提供的调光板还包括:微机电系统(mems,micro-electro-mechanicalsystem),配置为控制施加给所述第一旋转电极、所述第二旋转电极、所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极的电信号。

本公开至少一实施例还提供一种镜子组件的控制方法,该控制方法适用于本公开实施例提供的任意一种镜子组件,所述控制方法包括:对所述第一旋转电极和所述第二旋转电极施加电压以使所述第一旋转电极和所述第二旋转电极分别带正电荷和负电荷;以及对所述第一电极施加第一电压,对所述第二电极施加第二电压,以形成所述第一电场;对所述第三电极施加第三电压,对所述第四电极施加第四电压,以形成所述第二电场,以使所述第一旋转电极和所述第二旋转电极旋转以驱动所述镜片绕其旋转轴旋转。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件的控制方法中,通过调节所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压和所述第四电压以使所述第一电场与所述第二电场的方向相反且所述第一旋转电极在所述第一电场中所受的电场力与所述第二旋转电极在所述第二电场中所受的电场力的方向相同、大小不同,以使所述第一旋转电极和所述第二旋转电极绕所述镜片的旋转轴转动,从而带动所述镜片绕其旋转轴转动;或者,通过调节所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压和所述第四电压以使所述第一电场的方向与所述第二电场的方向相同,所述第一旋转电极在所述第一电场中所受的电场力与所述第二旋转电极在所述第二电场中所受的电场力的方向相反,以使所述第一旋转电极和所述第二旋转电极绕所述镜片的旋转轴转动,从而带动所述镜片绕其旋转轴转动。

例如,本公开一实施例提供的镜子组件的控制方法中,在所述第一电场的方向与所述第二电场的方向相反的情形下,当所述镜片旋转到预设位置时,通过调节所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压和所述第四电压以保持所述第一电场和所述第二电场的方向相反以保持所述第一旋转电极在所述第一电场中所受的电场力与所述第二旋转电极在所述第二电场中所受的电场力的方向相反,并调节所述第一旋转电极在所述第一电场中所受的电场力和/或所述第二旋转电极在所述第二电场中所受的电场力的大小以使所述镜片保持在所述预设位置;或者,在所述第一电场的方向与所述第二电场的方向相同的情形下,当所述镜片旋转到预设位置时,通过调节所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压和所述第四电压使所述第一电场的方向与所述第二电场的方向相反以使所述第一旋转电极在所述第一电场中所受的电场力与所述第二旋转电极在所述第二电场中所受的电场力的方向相反,并调节所述第一旋转电极在所述第一电场中所受的电场力和/或所述第二旋转电极在所述第二电场中所受的电场力的大小以使所述镜片保持在所述预设位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例,而非对本发明的限制。

图1a为本公开一实施例提供的一种镜子组件的结构示意图;

图1b为图1a所示的镜子组件的平面示意图;

图2a为本公开一实施例提供的另一种镜子组件的结构示意图;

图2b为图2a所示的镜子组件的平面示意图;

图2c为图2a所示的镜子组件的平台的示意图;

图2d为图2a所示的镜子组件的支撑旋转结构的示意图;

图3a为本公开一实施例提供的又一种镜子组件的结构示意图;

图3b为图3a所示的镜子组件的平台的示意图;

图4a-4d、图5a-5b为本公开实施例提供的一种镜子组件的工作过程示意图;

图6a为本公开一实施例提供的又一种镜子组件的结构示意图;

图6b为图6a所示的镜子组件的平面示意图;

图6c为本公开一实施例提供的又一种镜子组件的结构示意图;

图6d为本公开一实施例提供的又一种镜子组件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。

本公开中的附图并不是严格按实际比例绘制,镜子组件中第一旋转电极、第二旋转电极、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的个数也不是限定为图中所示的数量,各个结构的具体地尺寸和数量可根据实际需要进行确定。本公开中所描述的附图仅是结构示意图。

本公开至少一实施例提供一种镜子组件,包括:镜片、第一旋转电极和第二旋转电极、第一电极和第二电极、第三电极和第四电极。镜片包括镜面和位于镜面内的旋转轴;第一旋转电极和第二旋转电极在镜面所在平面上的正投影分别位于旋转轴的两侧,且第一旋转电极和第二旋转电极的连线与旋转轴垂直;第一电极和第二电极彼此相对设置以形成第一电场,第一旋转电极位于第一电极和第二电极之间以使第一旋转电极位于第一电场中;第三电极和第四电极彼此相对设置以形成第二电场,第二旋转电极位于第三电极和第四电极之间以使第二旋转电极位于第二电场中;第一旋转电极和第二旋转电极配置为在第一电场和第二电场的作用下旋转以驱动镜片绕旋转轴旋转。

示例性地,图1a为本公开一实施例提供的一种镜子组件的结构示意图,图1b为图1a所示的镜子组件的平面示意图。如图1a和图1b所示,镜子组件包括镜片1、第一旋转电极21和第二旋转电极22、第一电极31和第二电极32、第三电极33和第四电极34。镜片1包括镜面101和位于镜面101内的旋转轴11。如图1b所示,第一旋转电极21和第二旋转电极22在镜面101所在的平面上的正投影分别位于旋转轴11的两侧,且第一旋转电极21和第二旋转电极22的连线13与旋转轴11垂直。第一电极31和第二电极32彼此相对设置以形成第一电场,第一旋转电极21位于第一电极31和第二电极32之间以使第一旋转电极21位于第一电场中;第三电极33和第四电极34彼此相对设置以形成第二电场,第二旋转电极22位于第三电极33和第四电极34之间以使第二旋转电极22位于第二电场中。第一旋转电极21和第二旋转电极22配置为在第一电场和第二电场的作用下旋转以驱动镜片1绕旋转轴11旋转。当第一旋转电极21和第二旋转电极22被施加不同的电信号而带电时,第一旋转电极21和第二旋转电极22分别在第一电场和第二电场中受电场力作用。该电场力例如为图1b所示的第一电场力f1和第二电场力f2,第一电场力f1和第二电场力f2产生使第一旋转电极21和第二旋转电极22绕旋转轴11转动的力矩,从而驱动镜片1绕旋转轴11旋转,即沿图1a中所示的顺时针方向或逆时针方向旋转。从而,镜片1可以在电场力的作用下旋转以对入射至镜面101上的光进行调节,例如用于成像。本公开实施例提供的微镜组件例如可应用于激光雷达、3d摄像头、条形码扫描、激光打印机、医疗成像,还可以应用于数字显示,例如高清电视、激光微投影、数字影院、汽车抬头显示(hud)、激光键盘、增强现实(ar)等方面。

例如,镜子组件还包括彼此相对设置的第一基板41和第二基板42,第一电极31和第三电极33位于第一基板41上,第二电极32和第四电极34位于第二基板42上。镜片1、第一旋转电极21、第二旋转电极22位于第一基板41和第二基板42之间。从而,镜片1能够在第一基板41和第二基板42之间的空间发生旋转。例如,第一电极31和第三电极33位于第一基板41的面向镜片1的表面上,第二电极32和第四电极34位于第二基板42的面向镜片1的表面上。当然,在其他实施例中,第一电极31和第三电极33也可以位于第一基板41的背离镜片1的表面上,第二电极32和第四电极34也可以位于第二基板42的背离镜片1的表面上。

例如,第一旋转电极21在第一基板41上的正投影与第一电极31至少部分重叠且与第二电极32在第一基板41上的正投影至少部分重叠。第二旋转电极22在第一基板41上的正投影与第三电极33至少部分重叠且与第四电极34在第一基板41上的正投影至少部分重叠。从而能够保证第一电极31和第二电极32产生的第一电场作用于第一旋转电极21,保证第三电极33和第四电极34产生的第二电场作用于第二旋转电极22。

例如,镜子组件还包括支撑旋转结构6,撑旋转结构6与镜片1转动连接且位于镜片1的旋转轴11上,撑旋转结构6使得镜片1距第一基板41具有第一预设距离,距第二基板42具有第二预设距离且使镜片1能够绕旋转轴11旋转。例如支撑旋转结构6的靠近镜片1的一端配置为镜片1的支点。例如,参考图1b,镜子组件包括两个所述支撑旋转结构6,均位于旋转轴11上且分别位于第一旋转电极21和第二旋转电极22的连线13的两侧,从而有利于增强镜面的稳定性。

例如,第一旋转电极21和第二旋转电极22位于镜片1的边缘,以实现第一旋转电极21和第二旋转电极22到旋转轴11的距离最大话,从而实现使镜片1围绕旋转轴11旋转的第一电场力f1的力臂l1和第二电场力f2的力臂l2最大化,从而在其他条件相同的情况下,产生较小的第一电场力f1或第一电场力f2即可使得第一旋转电极21和第二旋转电极22绕旋转轴11转动,从而驱动镜片1绕旋转轴11转动,即第一电场的电场强度e1和第二电场的电场强度e2可以较小,使得镜片1的旋转容易实现且能耗较小。例如,在本公开的其他实施例中,第一旋转电极21和第二旋转电极22也可以不设置于镜片1的边缘或平台5的边缘。

例如,镜片1的平面形状为规则图形或不规则图形,本公开实施例对此不作限定。例如,如图1b所示,镜片1的平面形状为圆形,支撑旋转结构6位于该圆形的圆心o。例如,在其他实施例中,镜片1的平面形状也可以为矩形、椭圆形等形状。

图2a为本公开一实施例提供的另一种镜子组件的结构示意图,图2b为图2a所示的镜子组件的平面示意图。图2a和图2b所示的镜子组件与图1a和图1b所示的镜子组件具有以下区别。例如,镜子组件还包括平台5,平台5具有旋转轴和第一表面,平台5的旋转轴在镜面101所在平面上的正投影与镜片1的旋转轴11重合。第一表面是平台5的朝向第一旋转电极21、第二旋转电极22和镜片1的表面,镜片1、第一旋转电极21和第二旋转电极22位于平台5的第一表面上,第一旋转电极21和第二旋转电极22旋转以带动平台5绕其旋转轴旋转从而使镜片1绕其旋转轴11旋转。

例如,如图2a所示,镜子组件还包括支撑旋转结构6,撑旋转结构6与平台5转动连接且位于平台5的旋转轴上,以实现平台5的旋转。支撑旋转结构6距第一基板41具有第一预设距离,距第二基板42具有第二预设距离且使平台5能够沿其旋转轴旋转,即使平台5能够在第一基板41与第二基板42之间的空间旋转。

例如,平台5的平面形状为圆形,支撑旋转结构6位于该圆形的圆心o’。在平台5的平面形状为圆形情况下,在镜片1围绕旋转轴11旋转的过程中,起到使得镜片1围绕旋转轴11旋转作用的电场力的力臂固定,从而能够简化镜片1旋转过程中力矩的计算以方便调控所需的第一电场的电场强度e1和第二电场的电场强度e2。当然,平台5的平面形状也可以为矩形、椭圆形或不规则图形等。

图2c为图2a所示的镜子组件的平台的示意图,图2d为图2a所示的镜子组件的支撑旋转结构的示意图。例如,平台5的与第一表面相对的第二表面上具有凹槽50,凹槽壁构成第一球面501。支撑旋转结构6包括支撑部分61和与支撑部分61连接的旋转部分62,旋转部分62的形状为球形,该球形具有第二球面621,第二球面621的至少部分位于凹槽50中。第二球面621配置为可相对于第一球面501转动,从而平台5可绕其旋转轴转动。通过该支撑旋转结构6可实现平台5的360°旋转,从而实现平台5绕多个方向上的旋转轴旋转,从而实现镜片1绕镜面101所在的平面内的多个方向上的旋转轴旋转。

例如,旋转部分62的形状可以为整个球形,也可以是球形的一部分。例如,支撑部分61为柱状,其与旋转部分62一体成型以简化结构,当然也可以不是一体成型。本公开实施例对此不作限定。

例如,第一球面501大于半球形,第二球面621大于半球形。如此,能够防止平台5从支撑旋转结构6上滑落。例如,第一球面501具有开口,该开口的尺寸l小于球形的旋转部分62的直径d。例如该开口为圆形,该圆形的直径小于旋转部分62的直径d。

例如,如图2a所示,第一旋转电极21、第二旋转电极22和镜片1同层设置,镜面101基本平行于平台5的第一表面。需要说明的是,第二旋转电极22和镜片1同层设置是指在垂直于平台5的方向上,第二旋转电极22和镜片1之间没有其他的层,例如,第二旋转电极22的面向平台5的表面与和镜片1的面向平台5的表面均与平台5的第一表面直接接触。

图2a和图2b所示的镜子组件的其他特征及技术效果与图1a和图1b所示的相同,请参考之前实施例中的描述。

图3a为本公开一实施例提供的又一种镜子组件的结构示意图,图3b为图3a所示的镜子组件的平台的示意图。图3a和图3b所示的镜子组件与图2a和图2b所示的镜子组件具有以下区别。例如,平台5包括彼此连接的第一部分51和第二部分52;第一部分51包括第一子凹槽510,第一子凹槽510的内壁构成第一子球面511;第二部分52包括第二子凹槽520,第二子凹槽520的内壁构成第二子球面521。第一子凹槽510与第二子凹槽520组合为所述凹槽50。例如,第一子球面511小于半球面且大于1/4球面,第二子球面521小于半球面且大于1/4球面,例如,第一子球面511与第二子球面521大小和形状相同,以使得第一子球面511与第二子球面521彼此对称,如此,平台是的设置有第一旋转电极21和第二旋转电极22的两端是对称的,平台两端的受力情况相同,从而在平坦转动的过程中便于计算各个电场以及施加给各个电极的电信号的大小,并且,便于第一子球面511与第二子球面521的制作。

例如,平台5还包括第三部分53,连接第一部分51和第二部分52。例如,第三部分53可以为任意能够连接第一部分51和第二部分52的结构,且第三部分53为刚性的,有利于在镜片1的旋转过程中维持镜片1的位置的精准性。例如,第三部分53为将第一部分51和第二部分52粘结的粘结剂,或者为将第一部分51和第二部分52焊接在一起的焊接部分,本公开实施例对第三部分53的具体类型不作限定。

图3a和图3b所示的镜子组件的其他特征及技术效果与图2a和图2b所示的相同,请参考之前实施例中的描述。

图4a-4d、图5a-5b为本公开实施例提供的一种镜子组件的工作过程示意图。以图2a所示的镜子组件为例,对镜子组件的工作过程进行说明。对第一旋转电极21和第二旋转电极22施加电压以使第一旋转电极21和第二旋转电极22分别带正电荷和负电荷,本公开实施例以第一旋转电极21带正电荷和第二旋转电极22带负电荷的情况进行说明。在其他实施例中,也可以使第一旋转电极21带负电荷和第二旋转电极22带正电荷。

例如,如图4a和图4b所示,第一电场e1与第二电场e2的方向相反,第一旋转电极21在第一电场e1中所受的第一电场力f1与第二旋转电极22在第二电场e2中所受的第二电场力f2的方向相同、大小不同以使第一旋转电极21和第二旋转电极22旋转以驱动镜片1绕所述转轴旋转。

在图4a所示的实施例中,例如,对第一电极31施加第一电压,对第二电极32施加第二电压,以形成第一电场e1;对第三电极施加第三电压,对第四电极施加第四电压,以形成第二电场e2,以使第一旋转电极21和第二旋转电极22旋转以驱动平台5绕其旋转轴旋转,从而带动镜片1绕其旋转轴旋转。第一电场e1的方向和第二电场e2的方向如图4a中箭头所示。

如图4a所示,第一旋转电极21所受到的第一电场力f1和第二旋转电极22所受到的第二电场力f2的方向朝向第二基板42。第一电场力f1在垂直于镜片1的旋转轴的方向上的分力为f1┴,分力f1┴产生使得镜片1围绕旋转轴沿逆时针旋转的力矩;第二电场力f2在垂直于镜片1的旋转轴的方向上的分力为f2┴,分力f2┴产生使得镜片1围绕旋转轴沿顺时针旋转的力矩。分力f1┴的第一力臂为l1,分力f2┴的第二力臂为l2。第一电场力f1起到使得镜片1围绕旋转轴11绕逆时针旋转作用的第一力矩为:f1┴×l1,第二电场力f2起到使得镜片1围绕旋转轴11绕顺时针旋转作用的第二力矩为:f2┴×l2。例如,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以调节第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度,以使第一力矩和第二力矩不同,从而使得镜片1绕顺时针或逆时针转动。例如,当第一旋转电极21和第二旋转电极22的其他条件相同(第一旋转电极21的重力与第二旋转电极22的重力相等、平台5为轴对称的且以上述旋转轴11为对称轴)时,令第一力矩小于第二力矩,平台5和镜片2可沿如图4a所示的顺时针旋转;当第一力矩大于第二力矩时,平台5和镜片2可沿逆时针旋转。此时,例如,当l1=l2时,使第一电场力f1与第二电场力f2大小不同即可。例如,此时,当第一旋转电极21所带的正电荷量与第二旋转电极22所带的负电荷量也相等时,第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度不同即可。在这种情况下,当镜片1转动到预设位置,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以调节第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度使得第一力矩和第二力矩相等,可以将镜片1保持在预设位置,实现对入射至镜面101上的光(例如激光)的调节。例如,镜子组件还包括传感器,该传感器配置为获取镜片1旋转的角度数据,并将该角度数据发送给控制器,控制器对角度数据进行处理,并控制第一电压、第二电压、第三电压和第四电压。如此,可实现对镜片1的调节。

例如,当平台5的平面形状为圆形时,平台5和镜片1在旋转过程中,第一力臂为l1和第二力臂为l2均保持不变,从而简化第一力矩和第二力矩的计算,简化镜片组件的控制方法。

例如,图4b所示的镜子组件的工作过程与图4a所示的不同之处为:第一电场e1和第二电场e2的方向分别与图4a中所示的相反。第一旋转电极21所受到的第一电场力f1的方向和第二旋转电极22所受到的第二电场力f2的方向均朝向第一基板41。第一电场力f1在垂直于镜片1的旋转轴的方向上的分力为f1┴,分力f1┴产生使得镜片1围绕旋转轴沿顺时针旋转的力矩;第二电场力f2在垂直于镜片1的旋转轴的方向上的分力为f2┴,分力f2┴产生使得镜片1围绕旋转轴沿逆时针旋转的力矩。例如,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以调节第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度,以使第一力矩和第二力矩不同,从而使得镜片1绕顺时针或逆时针转动。例如,当第一旋转电极21和第二旋转电极22的其他条件相同(第一旋转电极21的重力与第二旋转电极22的重力相等、平台5为轴对称的且以上述旋转轴11为对称轴)时,令第一力矩大于第二力矩,平台5和镜片2可沿如图4b所示的顺时针旋转;当第一力矩小于第二力矩时,平台5和镜片2可沿逆时针旋转。此时,例如,当l1=l2时,使第一电场力f1与第二电场力f2大小不同即可。例如,此时,当第一旋转电极21所带的正电荷量与第二旋转电极22所带的负电荷量也相等时,第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度不同即可。在这种情况下,当镜片1转动到预设位置,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以调节第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度使得第一力矩和第二力矩相等,可以将镜片1保持在预设位置,实现对入射至镜面101上的光(例如激光)的调节。

例如,图4c所示,第一电场e1的方向与第二电场e2的方向相同,第一旋转电极21在第一电场e1中所受的第一电场力f1与第二旋转电极在第二电场中所受的第二电场力f2的方向相反以使第一旋转电极21和第二旋转电极22旋转以驱动镜片1绕其旋转轴旋转。

如图4c所示,第一旋转电极21所受到的第一电场力f1的方向朝向第一基板41,第二旋转电极22所受到的第二电场力f2的方向朝向第二基板42。第一电场力f1在垂直于镜片1的旋转轴的方向上的分力为f1┴,分力f1┴产生使得镜片1围绕旋转轴沿顺时针旋转的力矩;第二电场力f2在垂直于镜片1的旋转轴的方向上的分力为f2┴,分力f2┴也产生使得镜片1围绕旋转轴沿顺时针旋转的力矩。分力f1┴的第一力臂为l1,分力f2┴的第二力臂为l2。第一电场力f1起到使得镜片1围绕旋转轴11绕顺时针旋转作用的第一力矩为:f1┴×l1,第二电场力f2起到使得镜片1围绕旋转轴11绕顺时针旋转作用的第二力矩为:f2┴×l2。例如,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以调节第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度而调节第一力矩和第二力矩,从而使得镜片1绕顺时针转动。当镜片1转动到预设位置,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以使得第一电场e1的方向与第二电场e2的方向相反,即将第一电场e1的方向与第二电场e2的方向由图4c所示的情形转换为图4a或图4b所示的情形,并且调节第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度使得第一力矩和第二力矩相等,以将镜片1保持在预设位置,实现对入射至镜面101上的光(例如激光)的调节。例如,镜子组件还包括传感器,该传感器配置为获取镜片1旋转的角度数据,并将该角度数据发送给控制器,控制器对角度数据进行处理,并控制第一电压、第二电压、第三电压和第四电压。如此,可实现对镜片1的调节。

同理,如图4d所示,第一旋转电极21所受到的第一电场力f1的方向朝向第二基板42,第二旋转电极22所受到的第二电场力f2的方向朝向第一基板41。第一电场力f1在垂直于镜片1的旋转轴的方向上的分力为f1┴,分力f1┴产生使得镜片1围绕旋转轴沿逆时针旋转的力矩;第二电场力f2在垂直于镜片1的旋转轴的方向上的分力为f2┴,分力f2┴也产生使得镜片1围绕旋转轴沿逆时针旋转的力矩。分力f1┴的第一力臂为l1,分力f2┴的第二力臂为l2。第一电场力f1起到使得镜片1围绕旋转轴11绕逆时针旋转作用的第一力矩为:f1┴×l1,第二电场力f2起到使得镜片1围绕旋转轴11绕逆时针旋转作用的第二力矩为:f2┴×l2。例如,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以调节第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度而调节第一力矩和第二力矩,从而使得镜片1绕逆时针转动。当镜片1转动到预设位置,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以使得第一电场e1的方向与第二电场e2的方向相反,即将第一电场e1的方向与第二电场e2的方向由图4d所示的情形转换为图4a或图4b所示的情形,并且调节第一电场e1的电场强度和第二电场e2的电场强度使得第一力矩和第二力矩相等,以将镜片1保持在预设位置,实现对入射至镜面101上的光(例如激光)的调节。

图5a所示的是在本公开一实施例中镜片1沿顺时针旋转的旋转角度最大的情形,最大旋转角度为角θ1;图5b所示的是在本公开一实施例中镜片1沿逆时针旋转的旋转角度最大的情形,最大旋转角度为角θ2。例如,可以通过调整平台5的第二表面上的凹槽的开口的上述尺寸l或者旋转部分62的第二球面的靠近支撑部分61的一端的尺寸d(如图5a所示)来调整角θ1和角θ2的大小,角θ1和角θ2的大小可以根据需要进行设计,角θ1和角θ2的取值范围相对较大。

图6a为本公开一实施例提供的又一种镜子组件的结构示意图,图6b为图6a所示的镜子组件的平面示意图。例如,镜片组件包括多个所述旋转轴,多个所述旋转轴彼此相交,并且针对多个所述旋转轴的每个相应地设置所述第一旋转电极、所述第二旋转电极、所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极。例如,在图6a所示的实施例中,镜片组件包括4个旋转轴,分别为第一旋转轴11、第二旋转轴12、第三旋转轴13和第四旋转轴14,这4个旋转轴彼此相交。并且,针对第一旋转轴11设置第一旋转电极211和第二旋转电极221针对第二旋转轴12设置第一旋转电极212和第二旋转电极222,针对第三旋转轴13设置第一旋转电极213和第二旋转电极223,针对第四旋转轴14设置第一旋转电极214和第二旋转电极224。针对这4个旋转轴的每个相应地设置如图6a所示的所述第一电极31、所述第二电极32、所述第三电极33和所述第四电极34。当给第一旋转电极211、第二旋转电极221和其对应的所述第一电极31、所述第二电极32、所述第三电极33和所述第四电极34施加电信号时,第一旋转电极211在其对应的所述第一电极31和所述第二电极32所产生的第一电场中受电场力作用,且第二旋转电极221在其对应的所述第三电极33和所述第四电极34产生的第二电场中受电场力作用,从而第一旋转电极211和第二旋转电极221绕第一旋转轴11旋转,从而驱动镜片1绕第一旋转轴11旋转;当给第一旋转电极212、第二旋转电极222和其对应的所述第一电极31、所述第二电极32、所述第三电极33和所述第四电极34施加电信号时,第一旋转电极212在其对应的所述第一电极31和所述第二电极32所产生的第一电场中受电场力作用,且第二旋转电极222在其对应的所述第三电极33和所述第四电极34产生的第二电场中受电场力作用,从而第一旋转电极212和第二旋转电极222绕第二旋转轴12旋转,从而驱动镜片1绕第二旋转轴12旋转;当给第一旋转电极213、第二旋转电极223和其对应的所述第一电极31、所述第二电极32、所述第三电极33和所述第四电极34施加电信号时,第一旋转电极213在其对应的所述第一电极31和所述第二电极32所产生的第一电场中受电场力作用,且第二旋转电极223在其对应的所述第三电极33和所述第四电极34产生的第二电场中受电场力作用,从而第一旋转电极213和第二旋转电极223绕第三旋转轴13旋转,从而驱动镜片1绕第三旋转轴13旋转;当给第一旋转电极214、第二旋转电极224和其对应的所述第一电极31、所述第二电极32、所述第三电极33和所述第四电极34施加电信号时,第一旋转电极214在其对应的所述第一电极31和所述第二电极32所产生的第一电场中受电场力作用,且第二旋转电极224在其对应的所述第三电极33和所述第四电极34产生的第二电场中受电场力作用,从而第一旋转电极214和第二旋转电极224绕第四旋转轴14旋转,从而驱动镜片1绕第四旋转轴14旋转。因此,采用该镜子组件,能够控制被启动的第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的位置,以控制第一电场和第二电场的位置,从而控制发生旋转的第一旋转电极和第二旋转电极的位置,即控制镜片的旋转轴的位置和镜片的旋转方向,实现镜片可以绕镜面所在的平面内的多个方向上的旋转轴旋转,从而可根据需要对入射至镜面的光(例如激光)实现多种调整方式。

如图6b所示,例如,镜片1的平面形状为圆形,多个第一旋转电极211/212/213/214和多个第二旋转电极221/222/223/224沿该圆形的同心圆环排列。如此,当在镜片1围绕不同的旋转轴旋转的过程中,施加于围绕该旋转轴旋转的第一旋转电极和第二旋转电极的电场力的力臂固定,即起到使得镜片1围绕旋转轴11旋转作用的电场力的力臂固定,从而能够简化镜片1旋转过程中力矩的计算以方便调控所需的第一电场的电场强度e1和第二电场的电场强度e2。

图6c为本公开一实施例提供的又一种镜子组件的结构示意图,图6d为本公开一实施例提供的又一种镜子组件的结构示意图。在图6a所示的实施例中,第一旋转电极21、第二旋转电极22和镜片1同层设置,镜面101基本平行于平台5的第一表面。在图6b所示的实施例中,镜子组件还包括:平坦层7,平坦层7覆盖第一旋转电极21和第二旋转电极22,镜片1位于平坦层7上,镜面101基本平行于平台5的第一表面。在图6c所示的实施例中,第一旋转电极21和第二旋转电极22位于镜片1上,例如第一旋转电极21和第二旋转电极22与镜片1接触。图6b和图6c所示的实施例的其他特征均与之前的实施例中的相同,请参考之前的描述。

例如,在本公开至少一实施例中,镜片1为微镜,即镜片1的尺寸为微米级,例如几十微米。

本公开至少一实施例还提供一种调光板,该调光板包括多个上述镜子组件,多个镜子组件呈阵列排布且分别被独立控制。

例如,调光板还包括微机电系统(mems,micro-electro-mechanicalsystem),微机电系统配置为控制施加给第一旋转电极、第二旋转电极、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的电信号。例如,当镜子组件包括多个旋转轴时,微机电系统可以控制镜子的旋转方向。本公开实施例提供的调光板能在电场力的作用下通过呈阵列排布的多个镜片的旋转而实现对光的调整。

本公开至少一实施例提供一种镜子组件的控制方法,适用于上述镜子组件,该控制方法包括:对第一旋转电极和第二旋转电极施加电压以使第一旋转电极和第二旋转电极分别带正电荷和负电荷;以及对第一电极施加第一电压,对第二电极施加第二电压,以形成第一电场;对第三电极施加第三电压,对第四电极施加第四电压,以形成第二电场,以使第一旋转电极和第二旋转电极旋转以驱动镜片绕其旋转轴旋转。例如镜子组件与微机电系统连接,微机电系统连接包括电源,通过微机电系统给第一旋转电极和第二旋转电极、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极施加电压。

例如,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以使第一电场与第二电场的方向相反且第一旋转电极在第一电场中所受的电场力与第二旋转电极在第二电场中所受的电场力的方向相同、大小不同,以使第一旋转电极和第二旋转电极绕旋转轴转动,从而带动镜片绕旋转轴转动。当镜片旋转到预设位置时,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以保持第一电场和第二电场的方向相反以保持第一旋转电极在第一电场中所受的电场力与第二旋转电极在第二电场中所受的电场力的方向相反,并调节第一旋转电极在第一电场中所受的电场力和/或第二旋转电极在第二电场中所受的电场力的大小以使镜片保持在预设位置。具体方法请参考之前对于图4a-4b的描述,在此不再赘述。

或者,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压以使第一电场的方向与第二电场的方向相同,第一旋转电极在第一电场中所受的电场力与第二旋转电极在第二电场中所受的电场力的方向相反,以使第一旋转电极和第二旋转电极绕旋转轴转动,从而带动镜片绕旋转轴转动。当镜片旋转到预设位置时,通过调节第一电压、第二电压、第三电压和第四电压使第一电场的方向与第二电场的方向相反以使第一旋转电极在第一电场中所受的电场力与第二旋转电极在第二电场中所受的电场力的方向相反,并调节第一旋转电极在第一电场中所受的电场力和/或第二旋转电极在第二电场中所受的电场力的大小以使镜片保持在预设位置。具体方法请参考之前对于图4c-4d的描述,在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式,而非用于限制本发明的保护范围,本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

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