CN210244049U - 超微型单轴光学致动器 - Google Patents

超微型单轴光学致动器 Download PDF

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Kunhong Liao
廖坤鸿
Dongkai Wu
吴东凯
Qingxuan Zhuang
庄清轩
Jinsheng Zhao
赵金生
Shibo Ye
叶世博
Weilong Lai
赖韦龙
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Abstract

本实用新型提供一种超微型单轴光学致动器,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;由于该悬吊弹片的二相对侧固定在基座上,故悬吊弹片能以中央框体的对角线为虚拟轴线,使虚拟轴线两侧能以该虚拟轴线为轴而摆动,又由于该悬吊弹片设有二特殊设计的弹力单元,故在受到电磁组件的电磁感应时,呈现反复精确旋动,恰能带动光学镜片进行一个轴向的精确摆动;由于本实用新型能精简零件而缩小体积,且弹力精良而动作确实,不但简省成本,且适合轻薄的投影机具上的使用。

Description

超微型单轴光学致动器
技术领域
本实用新型涉及一种超微型单轴光学致动器,特别关于一种适用在投影设备的光学致动器,为一磁动式的单轴摆动设计,能使致动器的摆动更为稳定而准确,并且体积及零件均大幅缩减,但投影的解析度与稳定性依旧优良。
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8、图9所示,将微型晶片面板60(例如:DMD)的影像,经棱镜61、致动器80、镜头70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10、图11、图12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多个电磁构件的作用下(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。
如图10、图11所示,现有光学致动器在基座上81上的摆动件84周围必需预留置物空间A1、A2、A3、A4,且在该置物空间A1、A2、A3、A4上至少设有二组电磁构件,使得体积仍较为庞大,且零件较多,使成本增加,且体积无法缩小,是现有一直无法突破的缺点。
实用新型内容
本实用新型的主要目的,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;由于该悬吊弹片的二相对侧固定在基座上,故悬吊弹片能以中央框体的对角线为虚拟轴线,使虚拟轴线两侧能以该虚拟轴线为轴而摆动,又由于该悬吊弹片设有二特殊设计的弹力单元,故在受到电磁组件的电磁感应时,呈现反复精确旋动,恰能带动光学镜片进行一个轴向的精确摆动;由于本实用新型能精简零件而缩小体积,且弹力精良动作确实,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:
一种超微型单轴光学致动器,其特征在于,至少包含有:
一基座,具有一透光孔,在该透光孔的相对角落上分别设有一凸出垫块,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,该中央框体内侧依序形成有环绕的第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面,在该中央框体的对角线为基准线,则两两相邻且斜相对的第一侧面、第四侧面,和第二侧面、第三侧面的外侧分别各设有一弹力单元,该弹力单元突出于中央框体之外,并以二端部与中央框体相接,在该弹力单元的中央设有一固定部,使该弹力单元的固定部至二端部间构成弹力臂,且二弹力臂上设有一个以上的弹力弯折部;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;
一组电磁组件,设于悬吊弹片的一侧,包含有一环状线圈、导磁框及磁铁;其中环状线圈卡置于基座的悬吊弹片外侧;而导磁框呈一倒凵形结构,并以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,该电磁组件在通电后能形成一电磁力场,对悬吊弹片的一侧进行吸引或排斥的动作,使得悬吊弹片能以二固定部之间连线作为虚拟轴线,进行快速而准确的反复角度旋动。
所述的超微型单轴光学致动器,其中:该基座在透光孔的一侧留有置物空间,在该置物空间上设有一定位凸块。
所述的超微型单轴光学致动器,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端设有定位部,该定位部也相对于垫块的定位基准面而设有二定位端面。
所述的超微型单轴光学致动器,其中:该悬吊弹片上的两侧弹力臂上的弹力弯折部设有二个。
所述的超微型单轴光学致动器,其中:该悬吊弹片上的弹力弯折部是圆弧状结构体。
所述的超微型单轴光学致动器,其中:该悬吊弹片上的弹力弯折部是方形体。
所述的超微型单轴光学致动器,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。
所述的超微型单轴光学致动器,其中:该悬吊弹片的中央框体为一具有圆角的方形体。
所述的超微型单轴光学致动器,其中:该基座的垫块与插柱为一体成型。
所述的超微型单轴光学致动器,其中:该基座本身与垫块、插柱之间的结合方式是嵌卡、螺合、铆接、粘合方式的其中之一。
与现有技术相比较,采用上述技术方案的本实用新型具有的优点在于:该电磁组件在通电后能形成一电磁力场,对悬吊弹片的一侧进行吸引或排斥的动作,使得悬吊弹片能以二固定部之间连线作为虚拟轴线,进行快速而准确的反复角度旋动,将投影光线通过光学致动器而自光学镜片导出,不但简省空间,并且能节省成本。
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是本实用新型的悬吊弹片立体结构图。
图5是本实用新型的悬吊弹片平面结构图。
图6是本实用新型的使用状态示意图一。
图7是本实用新型的使用状态示意图二。
图8是现有光学致动器应用说明示意图一。
图9是现有光学致动器应用说明示意图二。
图10是一种现有单轴光学致动器立体结构图。
图11是图10的俯视平面结构图。
图12是图11的A-A剖面图。
附图标记说明:〔本实用新型〕10基座;101置物空间;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;15定位凸块;16线孔;20悬吊弹片;20L虚拟轴线;21中央框体;21A第一侧面;21B第二侧面;21C第三侧面;21D第四侧面;22弹力单元;22’弹力单元;221端部;222端部;223固定部;224弹力臂;2241弹力弯折部;2242弹力弯折部;225弹力臂;2251弹力弯折部;2252弹力弯折部;226定位部;2261定位端面;2262定位端面;30电磁组件;31线圈;32导磁框;33磁铁;40光学镜片;50电力信号线;M1旋转力矩;M2旋转力矩;〔现有技术〕60微型晶片面板;61棱镜;70镜头;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;A1置物空间;A2置物空间;A3置物空间;A4置物空间;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相对角落上,分别各设有一凸出垫块13,在该凸出垫块13的外侧边各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;基座10在透光孔11的一侧留有置物空间101,在该置物空间101上则设有一定位凸块15;该基座10又于侧壁上留设有线孔16,用以容纳设置一电力信号线70;该基座10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;本案在实际使用时,该基座10上的垫块13及插柱14可为一体成型,也可将插柱14或垫块13设为独立的构件,使基座10本身与垫块13、插柱14之间的结合方式,是嵌卡、螺合、铆接、粘合方式的其中之一来达成。
请配合参看图2、图3、图4、图5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四个圆角的方形体,使中央框体21(如图5所示)依序以顺时针形成有环绕的第一侧面21A、第二侧面21B、第三侧面21C、第四侧面21D,在该中央框体21的对角线为虚拟轴线20L,则两两相邻且斜相对的第一侧面21A、第四侧面21D,和第二侧面21B、第三侧面21C的外侧分别各设有一弹力单元22,该弹力单元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,在该弹力单元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,而该弹力单元22的固定部223至二端部221、222间则构成了弹力臂224、225,且该二弹力臂224、225上设有一个以上的弹力弯折部2242、2242、2251、2252,但是本实用新型的图式在每一个弹力臂224、225上设有二个弹力弯折部2241、2242、2251、2252;且该弹力弯折部2241、2242、2251、2252本身的较佳实施例的一为圆弧形结构;在该弹力单元22的中央固定部223的外侧面设有一定位部226,是具有二相邻的二定位端面2261、2262。
请参看图1、图2、图3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226的二定位端面2261、2262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226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,一组电磁组件30,设于悬吊弹片20的一侧,特别是设于基座10上惟一的置物空间101上;包含有一环状线圈31、导磁框32及磁铁33;其中环状线圈31卡置于基座10的定位凸块151处;而导磁框32呈一倒凵形结构,并以一侧板片插入环状线圈31的中央空间,另一侧板片则供一磁铁33吸附而悬置于环状线圈31的外侧,该电磁组件30在通电后能形成一电磁力场,对悬吊弹片20的一侧进行吸引或排斥的动作,使得悬吊弹片20能以虚拟轴线20L为基准,进行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。
本实用新型在使用上,请参看图4、图5、图6、图7所示,该悬吊弹片20上承载着光学镜片60,以二固定部223套设于基座10的插柱14上;当电磁组件30通以电流时时,能对悬吊弹片20的侧边产生吸附或排斥的作用,恰能将承载着光学镜片60的悬吊弹片20以该虚拟轴线20L为轴,形成顺时针或逆时针的旋转力矩M1、M2,由于悬吊弹片20两边的弹力单元22具有蓄积能量的弹力弯折部2241、2242、2251、2252,具有反弹的力量,故当电磁组件30以连续的吸附或排斥时,就能使悬吊弹片20承载着光学镜片60以虚拟轴线20L为轴而进行反复的顺时针及逆时针的旋动,即能带动光学镜片60在基座10的平面上进行反复快度的偏动,提升投影画素的品质,提高投影效果。
请参看图4、图5所示,本实用新型的悬吊弹片20上的两侧弹力臂224、225上,虽各设二个弹力弯折部2241、2242、2251、2252,但实际的测试中,可以依所需的弹力大小而加以调整其个数,以符合最佳的效能;而本案的弹力弯折部224、225、226、227是以圆弧状为实施例,在实际的制造中,也可将该圆弧状改为方形,且弹力弯折部224、225、226、227设为二个或二个以上,使弹力臂224、225形成连续凸、凹城堡状结构,也具有相同的效果,而此为熟悉此技艺人士所能简单置换,并不另赘图式说明,以上所示的细微改变仍能达到本实用新型预期的效果,即也属本实用新型的范畴之中。
本实用新型在使用上,设置了精巧的悬吊弹片结构,能使基座的体积更小,且仅需一个电磁组件即可构成单轴向的摆动特性,结构精简而不占空间,且使摆动更为精准且耐用,为本实用新型的主要优点。
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。

Claims (10)

1.一种超微型单轴光学致动器,其特征在于,至少包含有:
一基座,具有一透光孔,在该透光孔的相对角落上分别设有一凸出垫块,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,该中央框体内侧依序形成有环绕的第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面,在该中央框体的对角线为基准线,则两两相邻且斜相对的第一侧面、第四侧面,和第二侧面、第三侧面的外侧分别各设有一弹力单元,该弹力单元突出于中央框体之外,并以二端部与中央框体相接,在该弹力单元的中央设有一固定部,使该弹力单元的固定部至二端部间构成弹力臂,且二弹力臂上设有一个以上的弹力弯折部;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;
一组电磁组件,设于悬吊弹片的一侧,包含有一环状线圈、导磁框及磁铁;其中环状线圈卡置于基座的悬吊弹片外侧;而导磁框呈一倒凵形结构,并以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,该电磁组件在通电后能形成一电磁力场,对悬吊弹片的一侧进行吸引或排斥的动作,使得悬吊弹片能以二固定部之间连线作为虚拟轴线,进行快速而准确的反复角度旋动。
2.根据权利要求1所述的超微型单轴光学致动器,其特征在于:该基座在透光孔的一侧留有置物空间,在该置物空间上设有一定位凸块。
3.根据权利要求1所述的超微型单轴光学致动器,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端设有定位部,该定位部也相对于垫块的定位基准面而设有二定位端面。
4.根据权利要求1所述的超微型单轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片上的两侧弹力臂上的弹力弯折部设有二个。
5.根据权利要求1所述的超微型单轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片上的弹力弯折部是圆弧状结构体。
6.根据权利要求1所述的超微型单轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片上的弹力弯折部是方形体。
7.根据权利要求1所述的超微型单轴光学致动器,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所述的超微型单轴光学致动器,其特征在于:该悬吊弹片的中央框体为一具有圆角的方形体。
9.根据权利要求1所述的超微型单轴光学致动器,其特征在于:该基座的垫块与插柱为一体成型。
10.根据权利要求1所述的超微型单轴光学致动器,其特征在于:该基座本身与垫块、插柱之间的结合方式是嵌卡、螺合、铆接、粘合方式的其中之一。
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