CN110275284B

CN110275284B - 双轴光学致动器的悬吊系统

Info

Publication number: CN110275284B
Application number: CN201810210272.2A
Authority: CN
Inventors: 赵金生; 叶世博; 庄清轩; 赖韦龙
Original assignee: MIN AIK Tech CO Ltd
Current assignee: MIN AIK Tech CO Ltd
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: CN110275284A

Abstract

本发明提供一种双轴光学致动器的悬吊系统，包含设有一电路基座及一摆动件，该摆动件在中间置有光学镜片；另设一悬吊弹片，与摆动件相结合，且该悬吊弹片在四个角落分别设有一弹力单元突伸于摆动件之外，该弹力单元配合支柱使悬吊弹片及摆动件被架设在基座的上方，又在摆动件的四周各设有一磁力装置，当四个磁力装置采取轮流间隔的开启与关闭磁力时，承载着光学镜片的摆动件即分别以悬吊弹片的虚拟轴线(此虚拟轴线对应至两两相对的磁力装置连线作为旋转轴线)，使摆动件进行固定时间差及精准二轴摆动的动作，而让投影光线快速产生四个不同位置的光点，使投影的解析度大幅提升。

Description

双轴光学致动器的悬吊系统

技术领域

本发明涉及一种双轴光学致动器的悬吊系统，特别关于一种适用在投影设备的光学致动器上的悬吊系统，具有双轴方向的摆动特性，能使致动器的摆动更为稳定而准确，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。

该现有的致动器80结构的缺点，本发明人在中国台湾专利申请第105135962号(即美国专利申请第15/415891号、中国专利第201611099292.4号)已有充分说明，在此不再赘述；而这些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摆动光点，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，更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。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种双轴光学致动器的悬吊系统，解决现有技术中存在的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种双轴光学致动器的悬吊系统，其特征是至少包含有；

一基座，该基座的中央设有一透光孔；

一电路板，在中央设有一与基座相对应的透光孔；

一摆动件，为一环形结构体，在中间形成有一方形中孔，该中孔周边形成有阶梯状的嵌镜槽，并供一光学镜片置入；

一悬吊弹片，具有一框本体，且在该框本体中央形成透光孔，在该框本体的四个角落各设有一弹力单元，而该弹力单元最外环设有弯折的外环框，在该弹力单元中央形成有支柄，而外环框自该支柄循着框本体的二侧延伸而形成第一悬臂，且在该第一悬臂的末端再向内弯各设有一弯折部，再平行于第一悬臂形成有第二悬臂，而在该第二悬臂的末端则向内设有接臂，该接臂再与框本体相连接；

四个磁力装置设于摆动件的四个外侧边，并以电磁力控制摆动件的运动，且该两两相对磁力装置间的连线构成摆动件的旋转轴线；该悬吊弹片与摆动件相互结合，并以第一锁固组件将悬吊弹片与摆动件结合；再以第二锁固组件穿过悬吊弹片最外端的支柄，同时穿过电路板及一支柱再固定于基座上，该悬吊弹片的四个弹力单元是突伸于摆动件之外，并且以最外端的支柄为支点，配合支柱使悬吊弹片及摆动件被架设在基座及电路板的上方，而使该悬吊弹片能带动摆动件，在受到磁力装置的作动而进行多点定位的摆动。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该弹力单元第一悬臂的长度大于第二悬臂的长度。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该弹力单元第一悬臂的宽度和第二悬臂的宽度相同。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该弹力单元的第一悬臂及第二悬臂为等径的悬臂。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该弹力单元的第一悬臂及第二悬臂为不等径的悬臂。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该弹力单元的弯折部及接臂的宽度大于该第一悬臂及第二悬臂的宽度。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该弹力单元的弯折部及接臂的宽度不大于该第一悬臂及第二悬臂的宽度。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该摆动件由一上座及一下座所构成，且悬吊弹片被夹设于该一上座及一下座之间。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该摆动件为一体成形，且悬吊弹片被嵌设于摆动件之中央平面上。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该摆动件为一体成形，且悬吊弹片被固定于摆动件的下方。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该弹力单元外环框的弯折呈九十度。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该弹力单元由外环框二侧延伸的第一悬臂、弯折部、第二悬臂、接臂间均呈九十度弯折且相接。

所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其中：该四个磁力装置相对设于摆动件的四个外侧边的中央位置。

本发明的主要优点，当四个磁力装置采取轮流间隔的开启与关闭磁力时，承载着光学镜片的摆动件即分别以悬吊弹片的四个边长中央平分线所构成的虚拟轴线(此虚拟轴线对应至两两相对的磁力装置连线)作为旋转轴线，使摆动件进行固定时间差及精准摆动的动作，而让投影光线快速产生四个不同位置的光点，使投影的解析度大幅提升，较现有二点式光点的光学致动器可让解析度大幅上升。

附图说明

图1是本发明的应用实施例分解图。

图2是本发明的应用实施例组合图。

图3是本发明的悬吊系统分解图。

图4是本发明的悬吊弹片平面结构图。

图5是本发明的悬吊弹片作动示意图。

图6-1是本发明的悬吊弹片带动承载座摆动示意图一。

图6-2是本发明的悬吊弹片带动承载座摆动示意图二。

图7-1是本发明应用实施例的整体动作示意图一。

图7-2是本发明应用实施例的整体动作示意图二。

图7-3是本发明应用实施例的整体动作示意图三。

图7-4是本发明应用实施例的整体动作示意图四。

图8是本发明悬吊弹片与承载座结合的另一实施例图。

图9是本发明的应用实施例图一。

图10是本发明的应用实施例图二。

图11是光学致动器应用说明示意图一。

图12是光学致动器应用说明示意图二。

图13是一种现有单轴光学致动器立体结构图。

图14是图11的平面结构图。

图15是图12的A-A剖面图。

附图标记说明：〔本发明〕10基座；11透光孔；12容磁孔；20电路板；21透光孔；22容磁孔；30摆动件；30’摆动件；31上座；311中孔；312容磁槽；32下座；321中孔；322容磁槽；33中孔；34嵌镜槽；35容磁槽；40悬吊弹片；40A弹力单元；401外环框；402支柄；4021固定孔；403第一悬臂；404弯折部；405第二悬臂；406接臂；41框本体；42透光孔；43容磁槽；44锁孔；50光学镜片；60磁力装置；70第一锁固组件；71第二锁固组件；711支柱；800致动器；D1宽度；D2宽度；D3宽度；D4宽度；L2长度；L3长度；Lx轴线；Ly轴线；Lt光线；〔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所示，为本发明双轴光学致动器的悬吊系统应用的实施例，至少包含有：

一基座10，该基座10于中央设有一方形透光孔11，并在该透光孔11的四周边的中央平分点上，各设有一个容磁孔12。

一电路板20，于中央设有一透光孔21，该透光孔21具有四个周边，并与前述基座10的透光孔11的周边相对应，并在该透光孔21的四周边的中央平分点上，各设有一个容磁孔22；该电路板20上另设有数个贯穿孔23，而该贯穿孔23是用来避开其他零件(例如：锁固螺丝)贯穿所设，而本实施例揭示的贯穿孔23是沿着透光孔11的四个方形对角沿伸而成；该电路板20系置于该基座10的承载面上。

一摆动件30，请配合参看图1、图3所示，由一上座31及一下座32所构成，该上座31及一下座32为一环形结构体，在中间形成有一方形中孔311、321，并在该中孔311、321四周边的中央平分点上，各设有一个容磁槽312、322；该上座31的中孔311是较下座32的中孔321略大，并使该二中孔311、321间构成(如图1、图8所示)阶梯状的嵌镜槽34，并供一光学镜片50置入。

请参看图3、图4所示，一悬吊弹片40，具有一框本体41，该框本体41上设有数个锁孔44，并且在四个侧边的中央平分线上各设有一容磁槽43；该框本体41在中央形成透光孔42，另在该框本体41的四个角落各设有一弹力单元40A，而该弹力单元40A最外环设有九十度的外环框401，在中央形成有支柄402，且该支柄402上设有固定孔4021，而外环框401自该支柄402循着框本体41的二侧延伸而形成第一悬臂403，且在该第一悬臂403的末端再向内弯九十度各设有一弯折部404，再平行于第一悬臂403形成有第二悬臂405，而在该第二悬臂405的末端则向内设有接臂406，该接臂406再与框本体41相连接。

承上述，该第一悬臂403的长度L2是比该第二悬臂405的长度L3更长，以更具有弹性；在本发明的较佳实施例中，该第一悬臂403的宽度D1和第二悬臂405的宽度D2相同，且该整条第一悬臂403的宽度D1和整条第二悬臂405的宽度D2均是保持相同，即第一悬臂403及第二悬臂405为等径的悬臂，但若是在受力的需要时，该第一悬臂403及第二悬臂405也可以设计成不同宽度或不等径，而这些属于受力的变化所做的等效变更，与结构特征无关，即不予赘述；另该弯折部404及该接臂406的宽度D3、D4若比该第一悬臂403和该第二悬臂405的宽度D1、D2更宽时，能得到更好的支撑及承受疲劳强度，反之，若该弯折部404及该接臂406的宽度D3、D4比该第一悬臂403和该第二悬臂405的宽度D1、D2更窄时，则能得到最佳的弹性，然而这也需配合材料的特性而予以调整，而这些属于材料受力的变化所做的必然变更，与结构特征无关，则不再赘述。

请参看图1、图2、图3、图4所示，四个磁力装置60设于摆动件30的四个外侧边的中央位置处，且该摆动件30的容磁槽312、322、基座10的容磁孔12、电路板20的容磁孔22、悬吊弹片40的容磁槽43都为相对设置，可供四个磁力装置60恰能容置其中，用以电磁力控制近距离摆动件30的运动；由于该四个磁力装置60设于摆动件30的四个外侧边的中央位置，因此在悬吊弹片40外侧边长中央位置的相对虚拟连线(也即两两相对磁力装置60平分点间的连线)，即为摆动件30的二条虚拟旋转轴线Lx、Ly。

请参看图1、图2、图3所示，该悬吊弹片40置于摆动件30的上座31及一下座32之间，并以第一锁固组件70将悬吊弹片40与摆动件30结合；另再以第二锁固组件71穿过悬吊弹片40最外端(即四个角落)的支柄402，同时穿过电路板20的贯穿孔23及一支柱711再固定于基座10上，而使该悬吊弹片40能带动摆动件30进行摆动。

本发明在使用时，请参看图1、图5、图6-1、图7所示，由于该悬吊弹片40的四个弹力单元40A是突伸于摆动件30之外，并且以最外端的支柄402为支点，配合支柱711使悬吊弹片40及摆动件30被架设在基座10及电路板20的上方，故当四个磁力装置60以不同的时间差进行磁力吸引时，其中被吸引端的动作说明，请先参看图6-1所示，若以旋转轴线Ly为中心，向顺时针方向旋动时，能使该处(如图6-1的白色箭头处)被磁力装置60向下吸引的两侧弹力单元40A中，最外围二端侧的第二悬臂405及接臂406受到磁力而向下位移，并与弯折部404及第一悬臂403产生相对的弹力，此时在对侧(黑色箭头处)的磁力装置60，则是向上吸引，使其二侧的弹力单元40A中，最外围二端侧的第二悬臂405及接臂406受到磁力而向上位移，并与弯折部404及第一悬臂403产生相对的弹力；反之，若以旋转轴线Ly为中心，向逆时针方向旋动时，则使图6-2的左侧端(白色箭头处)被磁力装置60向下吸引，受磁力装置60向下吸引的两侧弹力单元40A中，最外围二端侧的第二悬臂405及接臂406受到磁力而向下位移，并与弯折部404及第一悬臂403产生相对的弹力，此时在对侧(黑色箭头处)的磁力装置60，则是向上吸引，使其二侧的弹力单元40A中，最外围二端侧的第二悬臂405及接臂406受到磁力而向上位移，并与弯折部404及第一悬臂403产生相对的弹力。

因此本发明的整体动作说明的实施例，可分解为四，即(1)如图7-1所示的旋转轴线Ly以顺时针方向旋动时，能让摆动件30承载着光学镜片50朝旋转轴线Ly右侧的磁力装置60处向下偏转定位；(2)如图7-2所示的旋转轴线Lx以顺时针方向旋动时，能让摆动件30承载着光学镜片50朝旋转轴线Lx右侧的磁力装置60处向下偏转定位；(3)如图7-3所示的旋转轴线Ly以逆时针方向旋动时，能让摆动件30承载着光学镜片50朝旋转轴线Ly左侧的磁力装置60处向下偏转定位；(4)又如图7-4所示的旋转轴线Lx以逆时针方向旋动时，能让摆动件30承载着光学镜片50朝旋转轴线Lx左侧的磁力装置60处向下偏转定位；此即，当四个磁力装置60采取轮流间隔的改变磁力方向时，能使悬吊弹片40、摆动件30承载着光学镜片50分别以该二旋转轴线Lx、Ly为轴，在四个位置进行特定时间差、固定位移的动作，以使投影光线在致动器的调控的下，快速产生有四个不同位置的光点，使投影的解析度大幅提升。

在本发明的图3所示的实施例，是摆动件30由一上座31及一下座32所构成，且悬吊弹片40恰嵌设于中央；但在等效取代的应用上，该摆动件30的上座31及一下座32也可以一体成形，而悬吊弹片40被嵌设于摆动件30的中央平面上；再则如图8所示则是一较简易的方式，即为一体成型的摆动件30’，中央设有具嵌镜槽34的中孔33以承载光学镜片50，并且在四个周边同样设有容磁槽35，而悬吊弹片40即被第一锁固组件70锁固在该摆动件30’的下方，也是一种较简便的组合方式。

本发明可广泛应用在如图11、图12的场合之外，对于图9形式的场合，前述本发明所构成的致动器800，在影像光线Lt分别穿过棱镜91、微型晶片面板92(例如：DMD)后，经过本发明构成的致动器800将光线快速以多角度偏转，直接投射至镜头90的投影布幕(图中未示)中；或者如图10所示形式的场合，在影像光线Lt分别穿过棱镜91、微型晶片面板92(例如：DMD)后，经过本发明构成的致动器800将光线以多角度偏转，先再经由棱镜91的反射后再至镜头90的投影布幕(图中未示)中；这多种形式的投影都十分适合本发明的应用。

由于本发明案的设计具有巧思，故在使用及制造上具有如下的优点：

由于本发明是应用在双轴式的光学致动器上，较现有的单轴式两点位移，在解析度上更大幅提升，为本发明主要的优点。

由于本发明的悬吊系统设计上，以大片的悬吊弹片在四个角落设置结构巧妙的弹力单元，能使光学致动器进行十分精确的四角度位移，是本发明另一优点。

由于本发明的悬吊弹片是一大片的金属冲制而成，不但制造上更为简单，同时整体的组装也更为确实而方便，而摆动件间的搭配更为简易，更换也能确实定位，不占空间，有利仓储的管控，为本发明的再一优点。

唯，以上所述的结构，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明实施的范围；故当熟习此技艺所作出等效或轻易的变化者，在不脱离本发明的精神与范围下所作的均等变化与修饰，例如：大致改变元件的形状或尺寸，或悬吊弹片形状的些微改变，或使用不同的材质，或应用在不同的投影场合等，但系运用本发明的特征者，都应涵盖于本发明的特征内。

Claims

1.一种双轴光学致动器的悬吊系统，其特征是至少包含有；

一基座，该基座的中央设有一透光孔；

一电路板，在中央设有一与基座相对应的透光孔；

2.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该弹力单元第一悬臂的长度大于第二悬臂的长度。

3.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该弹力单元第一悬臂的宽度和第二悬臂的宽度相同。

4.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该弹力单元的第一悬臂及第二悬臂为等径的悬臂。

5.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该弹力单元的第一悬臂及第二悬臂为不等径的悬臂。

6.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该弹力单元的弯折部及接臂的宽度大于该第一悬臂及第二悬臂的宽度。

7.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该弹力单元的弯折部及接臂的宽度不大于该第一悬臂及第二悬臂的宽度。

8.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该摆动件由一上座及一下座所构成，且悬吊弹片被夹设于该一上座及一下座之间。

9.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该摆动件为一体成形，且悬吊弹片被嵌设于摆动件之中央平面上。

10.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该摆动件为一体成形，且悬吊弹片被固定于摆动件的下方。

11.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该弹力单元外环框的弯折呈九十度。

12.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该弹力单元由外环框二侧延伸的第一悬臂、弯折部、第二悬臂、接臂间均呈九十度弯折且相接。

13.根据权利要求1所述的双轴光学致动器的悬吊系统，其特征在于：该四个磁力装置相对设于摆动件的四个外侧边的中央位置。