CN114430224A - 致动器、致动器控制方法、投影设备及投影设备控制方法 - Google Patents

致动器、致动器控制方法、投影设备及投影设备控制方法 Download PDF

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CN114430224A CN202011186672.8A CN202011186672A CN114430224A CN 114430224 A CN114430224 A CN 114430224A CN 202011186672 A CN202011186672 A CN 202011186672A CN 114430224 A CN114430224 A CN 114430224A
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龚晨晟
张翠萍
赵鹏
陈晨
李屹
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Abstract

本申请实施例提供了一种致动器、致动器控制方法、投影设备及投影设备控制方法，涉及智能设备技术领域，可减小致动器的功耗，提高致动器的安培力。该致动器包括：E型磁芯、线圈、第一永磁体、以及第二永磁体；E型磁芯包括平行的第一支臂、第二支臂、以及位于第一支臂与第二支臂之间的第三支臂；线圈以所述第三支臂为绕线中心呈封闭状环绕第三支臂；第一永磁体固定于第一支臂靠近线圈一侧，第二永磁体固定于第二支臂靠近线圈一侧，第一永磁体和第二永磁体与线圈无接触。

Description

致动器、致动器控制方法、投影设备及投影设备控制方法
技术领域
本申请涉及智能设备技术领域，尤其涉及一种致动器、致动器控制方 法、投影设备及投影设备控制方法。
背景技术
在投影系统中，可以通过使多帧连续图像彼此偏移且交错的方式，在 空间上增加像素的数量，从而生成比空间光调制器(Spatial Light Modulator， 简称SLM)原有分辨率更高的分辨率的图像，这种显示方案可以被称为扩 展像素分辨率(Extended PixelResolution，简称XPR)。
XPR依赖致动器使图像发生偏移，现有技术通常使用音圈电机(Voice CoilMotor，简称VCM)周期性地驱动玻片实现图像的偏移，但音圈电机的 工作效率过低。
发明内容
本申请的目的包括，例如，提供了一种致动器、致动器控制方法、投 影设备及投影设备控制方法，以解决上述问题。
第一方面，提供一种致动器，包括：E型磁芯、线圈、第一永磁体、以 及第二永磁体。E型磁芯包括平行的第一支臂、第二支臂、以及位于第一支 臂与第二支臂之间的第三支臂；线圈以所述第三支臂为绕线中心呈封闭状 环绕第三支臂；第一永磁体固定于第一支臂靠近线圈一侧，所述第二永磁 体固定于第二支臂靠近线圈一侧，第一永磁体和第二永磁体与线圈无接触。
第二方面，提供一种如第一方面所述的致动器的控制方法，向线圈输 入电流，控制第一支臂与线圈之间的第一磁场的磁场强度方向和第二支臂 与线圈之间的第二磁场的磁场强度方向相反，线圈在第一磁场中的电流方 向与线圈在第二磁场中的电流方向相反，以使第一磁场的第一安培力的方 向与第二磁场的第二安培力的方向相同，第一支臂和第二支臂在第一安培 力和第二安培力的作用下同向运动。
第三方面，提供一种投影设备，包括致动结构、光源、空间光调制器、 以及光学元件。致动结构包括至少一个如第一方面所述的致动器，致动器 与光学元件固定连接，带动光学元件运动。光源设置于空间光调制器的入 光侧，为空间光调制器提供照明光；光学元件和致动结构设置于空间光调 制器的调制光的出光侧，从空间光调制器射出的调制光经光学元件偏移射 出，并透过致动结构。
第四方面，提供一种如第三方面所述的投影设备的控制方法，向线圈 输入电流，控制第一支臂与线圈之间的第一磁场的磁场强度方向和第二支 臂与线圈之间的第二磁场的磁场强度方向相反，线圈在第一磁场中的电流 方向与线圈在第二磁场中的电流方向相反，以使第一磁场的第一安培力的 方向与第二磁场的第二安培力的方向相同，第一支臂和第二支臂在第一安 培力和第二安培力的作用下同向运动，并带动光学元件运动。
本申请实施例提供的致动器及其控制方法和投影设备及其控制方法中， 致动器包括E型磁芯、线圈、第一永磁体和第二永磁体。E型磁芯包括第 一支臂、第二支臂和第三支臂，线圈环绕第三支臂。当致动器工作时，第 一支臂与线圈形成第一磁场，电流在第一磁场中受到的磁场力为第一安培 力；第二支臂与线圈形成第二磁场，电流在第二磁场中收到的磁场力为第 二安培力。可以控制第一磁场的磁场强度方向和第二磁场的磁场强度方向 相反，同时配合第一磁场中线圈的电流方向与第二磁场中线圈的电流方向 相反，以使得第一安培力的方向与第二安培力的方向相同，在第一安培力 和第二安培力的合力的作用下，可提高致动器的工作效率。相较于U型磁 芯和线圈的组合的方案、永磁铁和PCB绕线的组合的方案，本申请可以提 高致动器产生的安培力大小，同时降低致动器工作时的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需 要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些 实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为相关技术提供的U型磁芯和线圈的结构示意图；
图2a为相关技术提供的永磁铁和PCB绕线的结构示意图；
图2b为相关技术提供的永磁铁和PCB绕线的结构示意图；
图3a为本申请实施例提供的E型磁芯的结构示意图；
图3b为本申请实施例提供的E型磁芯的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的致动器的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的致动器的侧视示意图；
图6为本申请实施例提供的致动器的磁场分布图；
图7为本申请实施例提供的向线圈通入的电流的曲线图；
图8为本申请实施例提供的投影设备的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的致动结构与光学元件的连接图；
图10为本申请实施例提供的致动结构与光学元件的连接图；
图11为本申请实施例提供的显示用光在光学元件中的光路图；
图12为本申请实施例提供的投影设备中各结构的位置关系图；
图13a为本申请实施例提供的子像素的偏移过程图；
图13b为本申请实施例提供的子像素的偏移过程图；
图13c为本申请实施例提供的子像素的偏移过程图；
图13d为本申请实施例提供的子像素的偏移过程图；
图14a为本申请实施例提供的子像素的偏移过程图；
图14b为本申请实施例提供的子像素的偏移过程图。
附图标记：
10-致动器；101-第一致动器；102-第二致动器；103-第三致动器；104- 第四致动器；11-E型磁芯；111-第一支臂；112-第二支臂；113-第三支臂；12-线圈；13-第一永磁体；14-第二永磁体；15-PCB；20-光源；30-空间光调 制器；31-显示区；40-光学元件；41-振动框；50-致动结构；51-固定座；52- 连接件；53-透光层；100-投影设备。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的 范围。
相关技术可以利用U型磁芯和线圈的组合(图1)或者永磁铁和PCB 15 绕线的组合(图2a和图2b)驱动图像偏移，但这两种组合存在电磁转换效 率过低的问题，进而影响图像偏移的效率。
发明人经过研究后提出可以利用E型磁芯与其他结构配合，以提高电 磁转换效率，进而提高图像偏移的效率。
如图3a和图3b所示，E型磁芯11包括平行的第一支臂111、第二支 臂112、以及位于第一支臂111与第二支臂112之间的第三支臂113。在此 基础上，E型磁芯11还可以包括支撑板114，第一支臂111、第二支臂112、 以及第三支臂113均固定在支撑板114上。
在一些实施例中，如图3a和图3b所示，E型磁芯11可以由独立的第 一支臂111、第二支臂112、以及第三支臂113构成；或者，第一U型磁芯 和第二U型磁芯并排设置，第一U型磁芯包括靠近第二U型磁芯的第一子 支臂，第二U型磁芯包括靠近第一U型磁芯的第二子支臂，第一子支臂和 第二子支臂构成E型磁芯11的第三支臂113，第一U型磁芯的另一个支臂作为E型磁芯11的第一支臂111，第二U型磁芯的另一条支臂作为E型磁 芯11的第二支臂112。
在此基础上，如图4所示，本申请实施例提供一种致动器10，该致动 器10包括：E型磁芯11、线圈12、第一永磁体13、以及第二永磁体14。 E型磁芯11包括平行的第一支臂111、第二支臂112、以及位于第一支臂 111与第二支臂112之间的第三支臂113。线圈12以第三支臂113为绕线中 心呈封闭状环绕第三支臂113。第一永磁体13固定于第一支臂111靠近线圈12一侧，第二永磁体14固定于第二支臂112靠近线圈12一侧，第一永 磁体13和第二永磁体14与线圈12无接触。
在一些实施例中，第一永磁体13的材料和第二永磁体14的材料可以 相同，也可以不相同。
示例的，第一永磁体13的材料和第二永磁体14的材料均为钕铁硼磁 体。钕铁硼磁体的表面剩磁为1.25T，在E型磁芯内产生的磁感应强度B 为0.4T。
在一些实施例中，不对线圈12的材料进行限定，只要线圈12的材料 可导电即可。
示例的，线圈12的材料可以为金属，优选的，线圈12的材料为铜。
在一些实施例中，线圈12绕第三支臂113的匝数与E型磁芯11的电 阻有关，进而与致动器10的功率和致动器10工作时的安培力有关，可根 据实际情况，合理设置线圈12的参数。
在一些实施例中，如图6所示，可以通过向线圈12输入电流的方式， 驱动致动器10工作，致动器10在工作时，包括由第一支臂111与线圈12 形成的第一磁场和第二支臂112与线圈12形成的第二磁场。其中，电流在 第一磁场中受到的磁场力为第一安培力，电流在第二磁场中受到的磁场力 为第二安培力，致动器10可以在第一安培力和第二安培力的作用下运动， 第一安培力的方向与线圈12在第一磁场中的电流方向以及第一磁场的磁场 强度方向有关，第二安培力的方向与线圈12在第二磁场中的电流方向以及 第二磁场的磁场强度方向有关。
其中，可以使第一永磁体13的磁矩方向与第二永磁体14的磁矩方向 相反，以使得第一永磁体13和第二永磁体14在外界条件相同的情况下， 产生磁场强度方向相反的第一磁场和第二磁场。
由于线圈12为闭合线圈，且第一磁场和第二磁场对称，因此，线圈12 在第一磁场中的电流方向与线圈12在第二磁场中的电流方向相反。
本申请可以控制第一永磁体13的磁矩方向与第二永磁体14的磁矩方 向相反，同时配合线圈12在第一磁场中的电流方向与线圈12在第二磁场 中的电流方向相反，根据左手定则，可以得到电流在第一磁场中受到的第 一安培力的方向与电流在第二磁场中受到的第二安培力的方向相同，同向 的第一安培力和第二安培力叠加，在第一安培力和第二安培力的合力的作 用下，第一支臂111和第二支臂113同向运动。
在一些实施例中，由于在第一安培力和第二安培力的合力的作用下， 线圈12与第一永磁体13和第二永磁体14产生相对运动，因此，可以使第 一永磁体13和第二永磁体14与线圈12之间无接触，避免因接触关系阻碍 线圈12与第一永磁体13和第二永磁体14相对运动。
由于相关技术中的U型磁芯和线圈12的组合以及永磁铁和PCB 15绕 线的组合均只产生一个磁场，而本申请的致动器10产生第一磁场和第二磁 场两个磁场，线圈12能够在磁感应强度方向相反的第一磁场和第二磁场中 通方向相反的电流，从而本申请的第一安培力与第二安培力的合力也大于U 型磁芯和线圈12的组合以及永磁铁和PCB 15绕线的组合产生的安培力， 进而相较于U型磁芯和线圈12的组合的方案以及永磁铁和PCB 15绕线的组合的方案，本申请可以提高致动器10产生的安培力大小，同时降低致动 器10工作时的功耗。
具体的，线圈12的匝数为N，通入线圈12的电流为I，线圈12的总 截面积为S，线圈12所处磁场的磁感应强度为B，匀强磁场的长度为L， 线圈12中导线的材料相同，其电阻率均为ρ，则电磁力Fem＝NBIL，线圈 12的电阻为
Figure BDA0002751572500000061
线圈12中处于磁场内的部分的热功耗
Figure BDA0002751572500000062
Figure BDA0002751572500000063
即，当线圈的电阻率为ρ、磁场的磁感应强度B、磁 场中线圈12所切割的有效长度L、线圈12的总截面积S固定时，线圈12 上的热功耗Q与电磁驱动力Fem的平方成正比。
对于图1所示的U型磁芯和线圈12的组合，假设线圈12的磁感应强 度B为0.4T，线圈12的总截面积S为3.67×10-9m2，线圈12的电阻R为 12.1Ω，工作时线圈12的电压为1.6V，线圈12的几何形貌近似于椭圆环 柱状，椭圆环柱的外圈长轴长为8mm、短轴长为1.5mm，椭圆环柱的内圈 长轴长为7.4mm、短轴长为0.9mm，线圈12在磁场中的有效长度为7.4mm。 其中，椭圆环状的内圈短轴长可以作为线圈12切割的有效长度，根据有限 元电磁仿真计算：线圈12的发热功率
Figure BDA0002751572500000064
Figure BDA0002751572500000065
电磁驱动力
Figure BDA0002751572500000071
对于图2a和图2b所示的永磁铁和PCB 15绕线的组合，假设线圈12 的磁感应强度B为0.4T，线圈12的总截面积为S为5.04×10-8m2，PCB 15 板中有8层绕线，每层绕有6圈，线圈12的总电阻R为4.9Ω，工作时线 圈12的电压为1.6V，线圈12在磁场中的有效长度L为6.25mm，则根据有 限元电磁仿真计算：线圈12的发热功率Q＝I2R＝(100mA)2×4.9Ω≈0.05W，
Figure BDA0002751572500000072
电磁力
Figure BDA0002751572500000073
而对于本申请的致动器10，如图5所示，假设第一永磁体13和第二永 磁体14均为钕铁硼磁体，表面剩磁1.25T，在E型磁芯内产生的磁场的磁 感应强度B为0.4T，第一支臂111和第二支臂112的长度L1均为8mm， 第三支臂113的长度L2为7mm，线圈12的截面宽度W＝0.3mm，线圈12 共绕线78匝，总电阻为12Ω，如图7所示，稳态电流I1和I2分别为±70mA， 则根据有限元电磁仿真计算：发热功率Q＝I2R＝(70mA)2×12Ω＝ 58.8mW，线圈12截面积
Figure BDA0002751572500000074
Figure BDA0002751572500000075
Figure BDA0002751572500000076
电磁力即 安培力
Figure BDA0002751572500000077
从上述计算结果得出，在磁场强度B相同的情况下，U型磁芯和线圈 12的组合在工作时功耗为0.21W，安培力为0.026N；永磁铁和PCB15绕线 的组合在工作时功耗为0.05W，安培力为0.012N；本申请的致动器10在工 作时功耗为0.0588W，安培力为0.026N。
相较于U型磁芯和线圈12的组合，本申请的致动器10在工作时损耗 的功耗更小，产生的安培力相同。相较于永磁铁和PCB 15绕线的组合，本 申请的致动器10在工作时损耗的功耗与永磁铁和PCB 15绕线的组合消耗 的功耗几乎相同，产生的安培力更大。可见，本申请的致动器10既可以降 低功耗，又可以提高安培力。
本申请实施例提供一种致动器10，致动器10包括E型磁芯11、线圈 12、第一永磁体13和第二永磁体14。E型磁芯11包括第一支臂111、第二 支臂112和第三支臂113，线圈12环绕第三支臂113。当致动器10工作时， 第一支臂111与线圈12形成第一磁场，电流在第一磁场中受到的磁场力为 第一安培力；第二支臂112与线圈12形成第二磁场，电流在第二磁场中受 到的磁场力为第二安培力。可以通过控制第一磁场的磁场强度方向和第二 磁场的磁场强度方向相反，同时配合第一磁场中线圈12的电流方向与第二 磁场中线圈的电流方向相反，以使得第一安培力的方向与第二安培力的方 向相同，在第一安培力和第二安培力的合力的作用下，可提高致动器10的 工作效率。相较于U型磁芯和线圈12的组合的方案、永磁铁和PCB15绕 线的组合的方案，本申请可以提高致动器10产生的安培力大小，同时降低 致动器10工作时的功耗。
本申请实施例还提供一种如前述实施例所述的致动器10的控制方法， 向线圈12输入电流，控制第一支臂111与线圈12之间的第一磁场的磁场 强度方向和第二支臂112与线圈12之间的第二磁场的磁场强度方向相反， 线圈12在第一磁场中的电流方向与线圈12在第二磁场中的电流方向相反， 以使第一磁场的第一安培力的方向与第二磁场的第二安培力的方向相同， 第一支臂111和第二支臂112在第一安培力和第二安培力的作用下同向运动。
本申请实施例的解释说明和有益效果与前述实施例所述的致动器10的 解释说明和有益效果相同，在此不再赘述。
如图8所示，本申请实施例还提供一种投影设备100，包括致动结构 50、光源20、空间光调制器30、以及光学元件40。致动结构50包括至少 一个如前述实施例所述的致动器10，致动器10与光学元件40固定连接， 带动光学元件40运动。
光源20设置于空间光调制器30的入光侧，用于向空间光调制器30提 供照明光；光学元件40和致动结构50设置于空间光调制器30出射的调制 光的出光侧，从空间光调制器30射出的调制光经光学元件40偏移射出， 并透过致动结构50。
在此基础上，如图9和图10所示，投影设备100还包括振动框41，光 学元件40设置于振动框41中。致动结构50还可以包括固定座51和连接 件52。致动器10设置于固定座51上，连接件52用于连接固定座51和振 动框41。其中，图10示出致动结构50包括一个致动器10的情况。
固定座51上设置有静止器件和振动器件，可以将第一支臂111和第二 支臂112固定在振动器件上，将线圈12固定在静止器件上。光学元件40 与第一支臂和/或第二支臂固定连接，一旦第一支臂111和/或第二支臂112 在安培力的作用下运动，光学元件40即可随着第一支臂111和/或第二支臂 112运动。
在一些实施例中，空间光调制器30可以是液晶显示面板(Liquid CrystalDisp1ay，简称LCD)液晶显示面板、或液晶覆硅显示面板(Liquid Crysta1on Si1icon，简称LCOS)、或数字微镜设备(Digital Micromirror Device，简称 DMD)。当空间光调制器30为液晶显示面板时，投影设备100还可以包括 下偏光片31和上偏光片32。
在一些实施例中，不对光学元件40的结构进行限定，只要从空间光调 制器30出射的调制光经光学元件40可以发生偏移即可。
示例的，光学元件40可以是透镜或折射率不为1的透明塑料。以光学 元件40为折射率不为1的透明塑料为例，如图11所示，光线从空间光调 制器30出射的光线经过空气进入透明塑料后，在透明塑料中发生折射，从 而使光线发生偏移△y。
在一些实施例中，从空间光调制器30出射的显示用光可以透过光学元 件40和致动结构50，避免影响投影设备100的显示效果。
具体的，如图12所示，以透射式空间光调制器为例，空间光调制器30 具有显示区31。致动结构包括透光层53，透光层53和光学元件40在空间 光调制器30上的正投影至少覆盖显示区31。这样一来，从空间光调制器 30的显示区31出射的调制光即可透过光学元件40和致动结构50用于显示。 对于反射式空间光调制器而言，控制空间光调制器反射出的有效调制光的 形状与上述致动结构的透光层53相匹配即可。
在一些实施例中，由于致动器10包括金属等不透光的导电结构，因此， 为了避免致动器10遮挡从光学元件40出射的显示用光，可以使致动器10 与空间光调制器30的显示区31无重叠。
在一些实施例中，致动结构50可以包括一个或多个致动器10，当致动 结构50包括多个致动器10时，多个致动器10可以带动第一支臂111和第 二支臂112向一个方向运动，多个致动器10也可以带动第一支臂111和第 二支臂112分时向不同方向运动。
在一些实施例中，当空间光调制器30显示画面时，可以利用致动结构 50带动振动框41和光学元件40运动。光学元件40移动，入射至光学元件 40的调制光可随着光学元件40移动，从光学元件40出射的调制光的方向 发生偏移。
以空间光调制器30为液晶显示面板为例，液晶显示面板包括多个子像 素。在液晶显示面板显示一帧画面时，可以将一帧划分为多个子帧，每个 子帧中，液晶显示面板中的多行子像素全部扫描一遍。即，分时显示一帧 画面。本申请可以利用致动结构50使光学元件40发生偏转，从而使每一 子帧从多个子像素出射的调制光发生偏转，一帧中的多个子帧的多个连续 画面彼此偏移且交错，以在无需增加液晶显示面板中子像素的个数的情况下，提高一帧画面的分辨率。
以一帧画面包括第一子帧、第二子帧、第三子帧、第四子帧，致动结 构50包括第一致动器、第二致动器、第三致动器、第四致动器等四个致动 器10为例，第一致动器、第二致动器、第三致动器、第四致动器分设于透 光层53上下左右四个侧边上，从一个子像素出射的光线在四个子帧的偏转 情况为：
如图13a所述，在第一子帧，如图9所示，向设置于透光层53第一侧 的第一致动器101的线圈12输入第一电流，第一致动器101的第一支臂111 和第二支臂112沿第一方向运动，与致动结构50连接的光学元件40也沿 第一方向运动，进而从一子像素射出的调制光经光学元件40后出射的位置 也向第一方向偏移。此处，如图7所示，向第一致动器的线圈12输入的第 一电流可以为100mA或-100mA。
如图13b所示，在第二子帧，向设置于透光层53第二侧的第二致动器 102的线圈12输入第二电流，所述第二致动器的第一支臂111和第二支臂 112沿第二方向运动，与致动结构50连接的光学元件40也沿第二方向运动， 进而从该子像素射出的调制光经光学元件40后出射的位置也向第二方向偏 移。其中，第二方向与第一方向垂直。向第二致动器的线圈12输入的第二 电流可以为100mA或-100mA。
如图13c所示，在第三子帧，向设置于透光层53第三侧的第三致动器 的线圈12输入第三电流，第三致动器的第一支臂111和第二支臂112沿第 三方向运动，与致动结构50连接的光学元件40也沿第三方向运动，进而 从该子像素射出的调制光经光学元件40后出射的位置也向第三方向偏移。 其中，第三侧与第一侧相对，第三电流与第一电流方向相反，第三方向与 第一方向相反；第一致动器与第三致动器的垂直连线方向和第三方向平行。 如图6所示，第一电流为100mA时，第三电流为-100mA；第一电流为-100mA 时，第三电流为100mA。
如图13d所示，在第四子帧，向设置于透光层53第四侧的第四致动器 的线圈12输入第四电流，第四致动器的第一支臂111和第二支臂112沿第 四方向运动，与致动结构50连接的光学元件40也沿第四方向运动，进而 从该子像素射出的调制光经光学元件40后出射的位置也向第四方向偏移。 其中，第四电流与第二电流方向相反，第四方向与第二方向相反。第二电 流为100mA时，第四电流为-100mA；第二电流为-100mA时，第四电流为 100mA。
以上四个子帧显示的画面可以构成一帧画面，可以将投影设备100的 分辨率提高为现有技术的四倍。在显示下一帧画面之前，还可以继续向致 动器10的线圈12输入稳态电流，稳态电流可以是±70mA。
以上四个阶段中，第一电流的方向与第三电流的方向相反，第一电流 的大小与第三电流的大小可以相同，也可以不相同；第二电流的方向与第 四电流的方向相反，第二电流的大小与第四电流的大小可以相同，也可以 不相同。
以一帧画面包括第一子帧和第二子帧，致动结构50包括第一致动器和 第二致动器等两个致动器10为例，第一致动器和第二致动器沿透光层53 的对角线设置于透光层53相对两侧，从一个子像素出射的光线在两个子帧 的偏转情况为：
如图14a所示，在第一子帧，向设置于透光层53第一侧的第一致动器 的线圈12输入第一电流，第一致动器的第一支臂111和第二支臂112沿第 一方向运动，与致动结构50连接的光学元件40也沿第一方向运动，进而 从该子像素射出的调制光经光学元件40后出射的位置也向第一方向偏移。 其中，向第一致动器的线圈12输入的第一电流可以为100mA或-100mA。
如图14b所示，在第二子帧，向设置于透光层53第二侧的第二致动器 的线圈12输入第二电流，第二致动器的第一支臂111和第二支臂112沿第 二方向运动，与致动结构50连接的光学元件40也沿第二方向运动，进而 从该子像素射出的调制光经光学元件40后出射的位置也向第二方向偏移。 其中，第一电流和第二电流方向相反，第一方向和第二方向均与第一致动 器到第二致动器的对角连线方向平行，第二方向和第一方向相反。第一电 流为100mA时，第二电流为-100mA；第一电流为-100mA时，第二电流为 100mA。
以上两个子帧显示的画面可以构成一帧画面，可以将投影设备100的 分辨率提高为现有技术的两倍。在显示下一帧画面之前，还可以继续向致 动器10的线圈12输入稳态电流，稳态电流可以是±70mA。
以上两个阶段中，第一电流的方向与第二电流的方向相反，第一电流 的大小与第二电流的大小可以相同，也可以不相同。
本发明实施例提供一种投影设备100，投影设备100包括光源20、空 间光调制器30、光学元件40、以及包括至少一个致动器10的致动结构50。 致动器10工作时，第一支臂111与线圈12形成第一磁场，电流在第一磁 场中受到的磁场力为第一安培力；第二支臂112与线圈12形成第二磁场， 电流在第二磁场中受到的磁场力为第二安培力。在第一安培力和第二安培 力的合力的作用下，致动器10可以沿合力的方向运动，光学元件40可以 随着致动器10的运动而运动，进而从空间光调制器20射出经光学元件40 出射的显示用光也随着致动器10发生偏移。这样一来，一帧画面可以由多 个子帧显示的画面构成，相较于现有技术，可以提高投影设备100的分辨 率。在此基础上，可以通过控制第一磁场的磁场强度方向和第二磁场的磁 场强度方向相反、控制线圈12到第一支臂111的电流方向与线圈12到第二支臂112的电流方向相反，以使得第一安培力的方向与第二安培力的方 向相同，在第一安培力和第二安培力的作用下，可提高致动器10的工作效 率。相较于U型磁芯和线圈12的组合的方案、永磁铁和PCB15绕线的组 合的方案，本申请可以提高致动器10产生的安培力大小，同时降低致动器 10工作时的功耗。
本申请实施例还提供一种如前述实施例所述的投影设备100的控制方 法，向线圈12输入电流，控制第一支臂111与线圈12之间的第一磁场的 磁场强度方向和第二支臂112与线圈12之间的第二磁场的磁场强度方向相 反，线圈12在第一磁场中的电流方向与线圈12在第二磁场中的电流方向 相反，以使第一磁场的第一安培力的方向与第二磁场的第二安培力的方向 相同，第一支臂111和第二支臂112在第一安培力和第二安培力的作用下同向运动，并带动光学元件40运动。
本申请实施例的解释说明和有益效果与前述实施例所述的投影设备 100的解释说明和有益效果相同，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使 相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种致动器，其特征在于，包括：E型磁芯、线圈、第一永磁体、以及第二永磁体；
所述E型磁芯包括平行的第一支臂、第二支臂、以及位于所述第一支臂与所述第二支臂之间的第三支臂；
所述线圈以所述第三支臂为绕线中心呈封闭状环绕所述第三支臂；
所述第一永磁体固定于所述第一支臂靠近所述线圈一侧，所述第二永磁体固定于所述第二支臂靠近所述线圈一侧，所述第一永磁体和所述第二永磁体与所述线圈无接触。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述第三支臂包括并排设置的第一子支臂和第二子支臂；所述第一子支臂与所述第一支臂为构成第一U型磁芯的一部分，所述第二子支臂与所述第二支臂为构成第二U型磁芯的一部分。
3.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述第一永磁体的磁矩方向与所述第二永磁体的磁矩方向相反。
4.根据权利要求1-3任一项所述的致动器，其特征在于，所述第一永磁体和所述第二永磁体的材料包括钕铁硼磁体。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的致动器的控制方法，其特征在于，向线圈输入电流，控制第一支臂与线圈之间的第一磁场的磁场强度方向和第二支臂与所述线圈之间的第二磁场的磁场强度方向相反，所述线圈在所述第一磁场中的电流方向与所述线圈在所述第二磁场中的电流方向相反，以使所述第一磁场的第一安培力的方向与所述第二磁场的第二安培力的方向相同，所述第一支臂和所述第二支臂在所述第一安培力和所述第二安培力的作用下同向运动。
6.一种投影设备，其特征在于，包括致动结构、光源、空间光调制器、以及光学元件；
所述致动结构包括至少一个如权利要求1-4任一项所述的致动器，所述致动器与所述光学元件固定连接，带动所述光学元件运动；
所述光源设置于所述空间光调制器的入光侧，用于向所述空间光调制器提供照明光；所述光学元件和所述致动结构设置于所述空间光调制器出射的调制光的出光侧，从所述空间光调制器射出的所述调制光经所述光学元件偏移射出，并透过所述致动结构。
7.根据权利要求6所述的投影设备，其特征在于，所述空间光调制器具有显示区；所述致动结构还包括透光层，所述透光层和所述光学元件在所述空间光调制器上的正投影至少覆盖所述显示区。
8.根据权利要求7所述的投影设备，其特征在于，所述致动器分设于所述透光层的边沿的四侧，且所述致动器与所述显示区无重叠；
或者，所述致动器沿所述透光层的对角线分设于所述透光层的相对两侧，且所述致动器与所述显示区无重叠。
9.根据权利要求6-8任一项所述的投影设备，其特征在于，所述致动结构还包括静止器件和振动器件；所述第一支臂和所述第二支臂固定在所述振动器上，所述线圈固定于所述静止器件上，所述光学元件与所述第一支臂和/或所述第二支臂固定连接。
10.根据权利要求6-8任一项所述的投影设备，其特征在于，所述光学元件的材料包括透明塑料，所述透明塑料的折射率不等于1。
11.一种如权利要求6-10任一项所述的投影设备的控制方法，其特征在于，向线圈输入电流，控制第一支臂与线圈之间的第一磁场的磁场强度方向和第二支臂与所述线圈之间的第二磁场的磁场强度方向相反，所述线圈在所述第一磁场中的电流方向与所述线圈在所述第二磁场中的电流方向相反，以使所述第一磁场的第一安培力的方向与所述第二磁场的第二安培力的方向相同，所述第一支臂和所述第二支臂在所述第一安培力和所述第二安培力的作用下同向运动，并带动所述光学元件运动。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，致动器分设于透光层四侧，所述空间光控制器分时显示一帧画面，一帧画面包括第一子帧、第二子帧、第三子帧和第四子帧；
在第一子帧，向设置于所述透光层第一侧的第一致动器的线圈输入第一电流，所述第一致动器的第一支臂和第二支臂沿第一方向运动；
在第二子帧，向设置于所述透光层第二侧的第二致动器的线圈输入第二电流，所述第二致动器的第一支臂和第二支臂沿第二方向运动；所述第二方向与所述第一方向垂直；
在第三子帧，向设置于所述透光层第三侧的第三致动器的线圈输入第三电流，所述第三致动器的第一支臂和第二支臂沿第三方向运动；所述第三侧与所述第一侧相对，所述第三电流与所述第一电流方向相反，所述第三方向与所述第一方向相反；所述第一致动器与所述第三致动器的垂直连线方向和所述第三方向平行；
在第四子帧，向设置于所述透光层第四侧的第四致动器的线圈输入第四电流，所述第四致动器的第一支臂和第二支臂沿第四方向运动；所述第四电流与所述第二电流方向相反，所述第四方向与所述第二方向相反。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述致动器沿所述透光层的对角线设置于所述透光层相对两侧；所述空间光控制器分时显示一帧画面，一帧画面包括第一子帧和第二子帧；
在第一子帧，向设置于所述透光层第一侧的第一致动器的线圈输入第一电流，所述第一致动器的第一支臂和第二支臂沿第一方向运动；
在第二子帧，向设置于所述透光层第二侧的所述第二致动器的线圈输入第二电流，所述第二致动器的第一支臂和第二支臂沿第二方向运动；所述第一电流和所述第二电流方向相反，所述第二方向和所述第一方向相反，所述第一致动器与所述第二致动器的对角连线方向和所述第二方向平行。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN2299419Y (zh) * 1997-01-29 1998-12-02 周忠汉 直线磁势驱动器
US7420449B2 (en) * 2006-08-18 2008-09-02 Oc Oerlikon Balzers Ag Mirror actuating device for projection systems
CN208431179U (zh) * 2018-04-27 2019-01-25 西门子股份公司 电磁风扇及变频器
CN109639086B (zh) * 2018-12-24 2020-11-03 南京航空航天大学 电磁感应式供电的音圈电机
CN210142255U (zh) * 2019-08-16 2020-03-13 中强光电股份有限公司 照明系统以及投影装置

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