超微型双轴光学致动器的制作方法

    技术2022-07-12  164


    本实用新型涉及一种超微型双轴光学致动器,特别关于一种适用在投影设备的光学致动器,为一磁动式的双轴摆动设计,能使致动器的摆动更为稳定而准确,并且大幅提高投影的解析度与稳定性。



    背景技术:

    较先进的光学投影系统不但被要求体积要精简,而且投影的解析度要佳,同时成本要降低,在这三个前提之下,目前较为先进的光学投影系统的设计,请配合参看图11、图12所示,将微型晶片面板92(例如:dmd)的影像,经棱镜91、致动器80、镜头90投射至投影布幕(图中未示);其中,投影光线行进中会穿过致动器80内的镜片,并且经由致动器80进行快速的反复振动(改变投射位置),凭借不断的改变影像的所在位置,以增加解析度。

    然而现有致动器80的一种常用结构,如图13、图14、图15所示,具有一基座81,并在基座81的中央设有一方形组装槽801,而该组装槽801的相对位置则又各设有一轴承82及转轴83;在该二转轴83间则设有一摆动件84;该摆动件84由一载台841及镜片842所构成,故当致动器在受周侧的电磁作用下(图中未示),能带动摆动件84以两轴承82及转轴83间的轴线l1为基线,使动摆动件84两侧进行上下的规律摆动,以改变投影的位置,这是最常用的使用方法。

    该现有投影设备的光学致动器80结构缺点,在于现有以轴承82及转轴83作为支点,但是该轴承82及转轴83间具有间隙,故当其在作快速两侧上下摆动时,支点本身的位置会因为间隙而上下跳动,或者转轴83在轴承82内也会产生轴向的偏移,这使得光线投射的位置因为间隙及轴向位移而时时变换,产生无法预测的误差,解析度并不稳定,是现有主要的缺点。

    其次,现有在致动器80的基座上81上设轴承82,体积即无法再缩减或变薄,这使得产品的容积受到限制,且制作的成本偏高,同时磨损后的维修及换装,都是需要较高的成本。

    再则,此等结构仍都属于以单一轴线l1为基线的两点式摆动,若欲提高解析度,势必要设计出多点式的攞动光点,才能将投影的解析度再上一层楼,光学致动器提高多个光点摆动时,除了结构的巧思之外,当体积需要更缩小,但却仍要维持多点移动光点的精确性与稳定性,这技术上在以往是有困难,且是业界一直极欲突破之处。



    技术实现要素:

    本实用新型的主要目的,系在一基座上架设有一金属冲制的悬吊弹片,该悬吊弹片上又承载着一光学镜片;由于该悬吊弹片于一侧边系固定在基座上,故悬吊弹片能以固定侧边为轴,而另一端呈上下的摆动;又因悬吊弹片设有二相对的侧框体,又能将悬吊弹片以中央平分虚拟轴线为轴,而反复精确旋动,恰能带动光学镜片进行二个轴向的摆动;不但精简零件缩小体积,且弹力精良,不但简省成本,且适合轻薄的投影机具上的使用。

    为达到上述目的,本案可以下列的方式来达成:

    一种超微型双轴光学致动器,其特征在于,至少包含有:

    一基座,设有一透光孔,且在该透光孔一侧边的两角落分别各设有一凸出垫块,并在该垫块的上方设有插柱;

    一悬吊弹片,为金属片冲压而成,具有一中央框体,并以该中央框体承载光学镜片;在该框体上设一平分虚拟轴线,则在该平分虚拟轴线的两侧,在中央框体的两边缘各设有一侧框体,该侧框体突出于中央框体之外,并以二端部与中央框体相接,在该侧框体的中央设有一固定部,并在该固定部至二端部间各设有一个以上的弹力弯折部,而该悬吊弹片以二固定部固定于基座的插柱上,而将悬吊弹片架设于基座的垫块上;

    至少二组电磁组件,其中一组电磁组件设于该悬吊弹片的平分虚拟轴线上,而另一组则设于该平分虚拟轴线上的任一侧;该电磁组件分别都具有一环状线圈及一倒凵形导磁框,该导磁框的其中一侧板片插入环状线圈的中央空间,另一侧板片则供一磁铁吸附而悬置于环状线圈的外侧,在该电磁组件通电后能形成一电磁力场,并凭借不同的电磁组件以磁力吸引悬吊弹片,使得悬吊弹片分别朝二个方向的角度反复旋动。

    所述的超微型双轴光学致动器,其中:该基座上的垫块上设有二个定位基准面;且该悬吊弹片于侧框体上的固定部外侧设有定位部,且该定位部上设有二定位端面。

    所述的超微型双轴光学致动器,其中:该基座在相对于线圈位置都设有定位凸块。

    所述的超微型双轴光学致动器,其中:该悬吊弹片的侧框体上,该弹力弯折部设有二个。

    所述的超微型双轴光学致动器,其中:该悬吊弹片的侧框体上,该弹力弯折部为圆弧形结构。

    所述的超微型双轴光学致动器,其中:该悬吊弹片的侧框体上,该弹力弯折部为方形结构。

    所述的超微型双轴光学致动器,其中:该悬吊弹片上的弹力弯折部为二个以上且都为方形体,并使弹力臂形成连续凸、凹城堡状结构。

    所述的超微型双轴光学致动器,其中:该电磁组件为三组,其中一组电磁组件设于该悬吊弹片的平分虚拟轴线上,而另二组则分别设于该平分虚拟轴线上的两侧。

    所述的超微型双轴光学致动器,其中:该悬吊弹片的二侧框体间,在一侧的二端部上还设有一连接部。

    所述的超微型双轴光学致动器,其中:该悬吊弹片在基座的二插柱间位置处,该二侧框体的二端部合并为一,并和中央框体相接。

    本实用新型在该电磁组件通电后能形成一电磁力场,并凭借不同的电磁组件以磁力吸引悬吊弹片,使得悬吊弹片分别朝二个方向的角度反复旋动,不但简省空间,并且能节省成本,大幅提高投影的解析度与稳定性。

    附图说明

    图1是本实用新型的立体结构外观图。

    图2是本实用新型将光学镜片拉起后的立体结构图。

    图3是本实用新型的立体结构分解图。

    图4-1是本实用新型的悬吊弹片立体结构图。

    图4-2是本实用新型的悬吊弹片平面结构图。

    图5是本实用新型在z轴作上下振动的立体结构示意图。

    图6是本实用新型在z轴作上下振动的侧面结构示意图。

    图7是本实用新型在x-y轴平面上作相对振动的立体结构示意图。

    图8是本实用新型在x-y轴平面上作相对振动的侧面结构示意图。

    图9是本实用新型悬吊弹片的第2种实施例结构图。

    图10是本实用新型悬吊弹片的第3种实施例结构图。

    图11是现有光学致动器应用说明示意图1。

    图12是现有光学致动器应用说明示意图2。

    图13是一种现有单轴光学致动器立体结构图。

    图14是图13的平面结构图。

    图15是图14的a-a剖面图。

    附图标记说明:〔本实用新型〕10基座;11透光孔;12锁固脚;13垫块;131定位基准面;132定位基准面;14插柱;151定位凸块;152定位凸块;153定位凸块;16线孔;20悬吊弹片;20a悬吊弹片;20b悬吊弹片;20l平分虚拟轴线;21中央框体;22侧框体;22’侧框体;221端部;222端部;222’端部;222b端部;223固定部;224弹力弯折部;224’弹力弯折部;225弹力弯折部;225’弹力弯折部;226弹力弯折部;226’弹力弯折部;227弹力弯折部;227’弹力弯折部;228定位部;2281定位端面;2282定位端面;229连接部;30电磁组件;31线圈;32导磁框;33磁铁;40电磁组件;41线圈;42导磁框;43磁铁;50电磁组件;51线圈;52导磁框;53磁铁;60光学镜片;70电力信号线;lx虚拟轴线;ly虚拟轴线;lz虚拟轴线;m1旋转力矩;m2旋转力矩;〔现有技术〕80致动器;801组装槽;81基座;82轴承;83转轴;84摆动件;841载台;842镜片;90镜头;91棱镜;92微型晶片面板;l1轴线。

    具体实施方式

    请参看图1、图2、图3所示,分别是本实用新型立体组合图及渐进式的立体分解图;可知本实用新型至少包含有:

    一基座10,设有一透光孔11,该透光孔11配合光学镜片60的形状大致形成方形体,在该透光孔11一侧边的两角落,分别各设有一垫块13,在该垫块13外侧设有二个定位基准面131,132,并在该垫块13的上方设有插柱14;在透光孔11的垫块13对边上则设有三个一字排开的定位凸块151,152,153;该基座10于侧壁上留设有线孔16,用以容纳设置一电力信号线70;另在周缘各设有数个锁固脚12以利固定在电子设备(图中未示)上。

    请配合参看图3、图4-1、图4-2所示,一悬吊弹片20,为金属片冲压而成,具有一中央框体21,该中央框体21的较佳实施例为一具圆角的方形体,该中央框体21系承载着光学镜片60;在该框体21上设一平分虚拟轴线20l,则在该平分虚拟轴线20l的两侧,于中央框体21的两边缘各设有一侧框体22,该侧框体22突出于中央框体21之外,并以二端部221,222与中央框体21相接,在该侧框体22的中央设有一固定部223,该固定部223的较佳实施例为环形体,而该侧框体22的固定部223至二端部221,222间,各设有一个以上(本案实施例为二个)的弹力弯折部224,225,226,227,该弹力弯折部224,225,226,227的较佳实施例的一为圆弧形结构;在该侧框体22的中央固定部223的外侧面设有一定位部228,是具有二相邻的二定位端面2281,2282;请参看图1、图2、图3、图4-2所示,该悬吊弹片20以二固定部223套设于基座10的插柱14上,而将悬吊弹片20架设于基座10的垫块13上;同时,悬吊弹片20的定位部228的二定位端面2281,2282恰能对合于垫块13的二个定位基准面131,132,使该悬吊弹片20能准确定位,在悬吊弹片20的固定部223及定位部228抵于垫块13顶面并予上胶固定,而将悬吊弹片20架设于基座10的垫块13上。

    请参看图1、图2、图3所示,三组电磁组件30,40,50,分别都具有一环状线圈31,41,51而卡置于基座10的定位凸块151,152,153处;再分别设一倒凵形导磁框32,42,52,其中一侧板片系插入环状线圈31,41,51的中央空间,另一侧板片则供一磁铁33,43,53吸附而悬置于环状线圈31,41,51的外侧,该三组电磁组件30,40,50在通电后能形成一电磁力场,并凭借不同的电磁组件30,40,50以磁力吸引悬吊弹片20,使得悬吊弹片20能以不同的基线为基准,以特定的方向快速而准确的反复角度旋动,能将投影光线通过光学致动器而自光学镜片60导出。

    本实用新型的其中一轴向的动作如图2、图5、图6所示,在基座10的两插柱14间的连线为x轴的虚拟轴线lx,再以基座10侧边为y轴的虚拟轴线ly,则基座10的平面即为x-y轴的平面,并使插柱14的中心线方向为z轴的虚拟轴线lz,当悬吊弹片20以插柱14端的固定部223为支点而悬设于基座10的略上方,在另一端的电磁组件40通上电流之后,以磁力的向上或向下的变化,能使悬吊弹片20以插柱14端的固定部223为支点,而悬吊弹片20靠近电磁组件40端即被吸引或推迫,带动光学镜片60在虚拟轴线lz方向进行反复快度的偏动。

    本实用新型的另一轴向的动作如图2、图4-2、图7、图8所示,该悬吊弹片20于框体21的二侧框体22之间,即为吊弹片20旋动的虚拟轴线20l,当悬吊弹片20于外端两侧的电磁组件30,50,分别对悬吊弹片20施以相相吸及相斥时,恰能将承载着光学镜片60的悬吊弹片20以该平分的虚拟轴线20l为轴,而在该悬吊弹片20上形成顺时针或逆时针的旋转力矩m1,m2,由于悬吊弹片20两边的侧框体22本身具有蓄积能量的弹力弯折部224,225,226,227,故能以虚拟轴线20l为轴而进行反复的顺时针及逆时针的旋动,能带动光学镜片60在基座10的平面上进行反复快度的偏动。

    请参看图4-2、图5、图7所示,本实用新型在电流控制三组电磁组件30,40,50的情况下,当位于中央(虚拟轴线20l线上)的电磁组件40通电时,可使悬吊弹片20以二侧框体22位于二插柱14连线上的端部222为轴,而外端则呈上、下的摆动,可带动光学镜片60在该轴向偏转光线;又当位于两外侧的电磁组件30,50通电而作动时,能将悬吊弹片20以虚拟轴线20l为轴而呈反复的旋动固定的角度,而带动光学镜片60在另一个轴向偏转光线,因此当该三组电磁组件30,40,50在连续反复进行通电及断电的作用下,能使光学致动器达到双轴连续的作动,而能提升投影画素的品质,提高投影效果。

    请参看图1所示,本实用新型虽设计上设有三组电磁组件30,40,50,而其中最外侧端的二组电磁组件30,50,如图7所示,是相对的吸引,使分别使悬吊弹片20带动光学镜片60以中间的虚拟轴线20l为轴而呈反复的旋动固定的角度,但在实际的运用时,其实仅保留其中一个电磁组件30,50也能达到效果(即其中一组电磁组件40设于该悬吊弹片20的平分虚拟轴线20l上,而仅需任一组电磁组件30,50设于该平分虚拟轴线20l的任一侧上即可),因悬吊弹片20本身具有反复的弹力,如图7所示,仅有电磁组件30向下吸引悬吊弹片20,而使该悬吊弹片20带动光学镜片60呈逆时针旋动即产生了旋转力矩m2;但当电磁组件30断电之后,由(如图4-2所示)悬吊弹片20的二侧框体22的回弹力,也是可以造成反向的顺时针旋动,即产生了旋转力矩m1,如此又更能节省一电磁组件50的成本。

    请参看图4-2所示,为本实用新型的第一种悬吊弹片20结构,其中在二相邻的侧框体22间能再予以连接得到更佳的强度,如图9所示的悬吊弹片20a的二侧框体22间,二端部222,222’间更设有一连接部229;又如图4-2所示本实用新型的第一种悬吊弹片20结构,其中圆弧状的弹力弯折部224,225,226,227,也可形成如图10所示的悬吊弹片20b具有多个(本案以二个为示意)连续呈方形凸、凹城堡状结构的弹力弯折部224’,225’,226’,227’;请参看图4-2所示本实用新型的第一种悬吊弹片20结构,其中在基座10二插柱14间位置处的二侧框体22的端部222能合并为一个,如图10所示的悬吊弹片20b,仅具有一个端部222b并和中央框体21相接,以上的细微改变仍能达到类似的效果也属本实用新型的范畴之中。

    本实用新型在使用上特具有如下诸项优点:

    1、本实用新型以基座、悬吊弹片及至少二个电磁组件即可构成二个轴向的摆动特性,结构精简不占空间,且使摆动更为精准且耐用,为本实用新型的主要优点。

    2、本实用新型的电磁组件设于悬吊弹片的单一侧边,能更轻易的收容在基座内,因此能使整个光学致动器的体积达到最小,特别适合超微型投影的机具上所使用,使得成本降低且不占空间,是本实用新型的另一优点。

    3、本实用新型的悬吊弹片,在中央框体的两个相对侧设有侧框体,即可达成二个轴向运动的光学致动器,较现有普遍二色点更为细腻,能提升品质,提高投影效果,是本实用新型的再一优点。

    以上说明对本实用新型而言只是说明性的,而非限制性的,本领域普通技术人员理解,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可作出许多修改、变化或等效,但都将落入本实用新型的保护范围之内。


    技术特征:

    1.一种超微型双轴光学致动器,其特征在于,至少包含有:

    一基座,设有一透光孔,且在该透光孔一侧边的两角落分别各设有一凸出垫块,并在该垫块的上方设有插柱;

    一悬吊弹片,为金属片冲压而成,具有一中央框体,并以该中央框体承载光学镜片;在该框体上设一平分虚拟轴线,则在该平分虚拟轴线的两侧,在中央框体的两边缘各设有一侧框体,该侧框体突出于中央框体之外,并以二端部与中央框体相接,在该侧框体的中央设有一固定部,并在该固定部至二端部间各设有一个以上的弹力弯折部,而该悬吊弹片以二固定部固定于基座的插柱上,而将悬吊弹片架设于基座的垫块上;

    至少二组电磁组件,其中一组电磁组件设于该悬吊弹片的平分虚拟轴线上,而另一组则设于该平分虚拟轴线上的任一侧;该电磁组件分别都具有一环状线圈及一倒凵形导磁框,该导磁框的其中一侧板片插入环状线圈的中央空间,另一侧板片则供一磁铁吸附而悬置于环状线圈的外侧,在该电磁组件通电后能形成一电磁力场,并凭借不同的电磁组件以磁力吸引悬吊弹片,使得悬吊弹片分别朝二个方向的角度反复旋动。

    2.根据权利要求1所述的超微型双轴光学致动器,其特征在于:该基座上的垫块上设有二个定位基准面;且该悬吊弹片于侧框体上的固定部外侧设有定位部,且该定位部上设有二定位端面。

    3.根据权利要求1所述的超微型双轴光学致动器,其特征在于:该基座在相对于线圈位置都设有定位凸块。

    4.根据权利要求1所述的超微型双轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片的侧框体上,该弹力弯折部设有二个。

    5.根据权利要求1所述的超微型双轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片的侧框体上,该弹力弯折部为圆弧形结构。

    6.根据权利要求1所述的超微型双轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片的侧框体上,该弹力弯折部为方形结构。

    7.根据权利要求1所述的超微型双轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片上的弹力弯折部为二个以上且都为方形体,并使弹力臂形成连续凸、凹城堡状结构。

    8.根据权利要求1所述的超微型双轴光学致动器,其特征在于:该电磁组件为三组,其中一组电磁组件设于该悬吊弹片的平分虚拟轴线上,而另二组则分别设于该平分虚拟轴线上的两侧。

    9.根据权利要求1所述的超微型双轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片的二侧框体间,在一侧的二端部上还设有一连接部。

    10.根据权利要求1所述的超微型双轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片在基座的二插柱间位置处,该二侧框体的二端部合并为一,并和中央框体相接。

    技术总结
    本实用新型提供一种超微型双轴光学致动器,系在一基座上架设有一金属冲制的悬吊弹片,该悬吊弹片上又承载着一光学镜片;由于该悬吊弹片于一侧边系固定在基座上,故悬吊弹片能以固定侧边为轴,而另一端呈上下的摆动;又因悬吊弹片设有二相对的侧框体,又能将悬吊弹片以中央平分虚拟轴线为轴,而反复精确旋动,恰能带动光学镜片进行二个轴向的摆动;不但精简零件缩小体积,且弹力精良,不但简省成本,且适合轻薄的投影机具上的使用。

    技术研发人员:廖坤鸿;吴东凯;庄清轩;赵金生;叶世博;赖韦龙
    受保护的技术使用者:铭异科技股份有限公司
    技术研发日:2019.07.01
    技术公布日:2020.04.03

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