CN217060635U - 一种可实现简谐振动的运动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种可实现简谐振动的运动装置，包括支架、牵引组件、运动部和弹性部，所述运动部用于搭载待调节的器件，所述牵引组件包括永磁构件和至少两个电磁线圈，所述电磁线圈设置于所述支架上，所述永磁构件设置于所述运动部上，所述电磁线圈分别靠近所述永磁构件的两极设置，所述运动部与所述弹性部连接，当两个电磁线圈接收到全波电信号，正向半波时永磁构件一端是吸力，一端是斥力，产生偏位移动，负向半波时永磁构件两端的吸力和斥力反向，产生另外一侧的移动，如此往复。本实用新型能够简单地驱动运动部进行运动，可通过改变电磁线圈的通电信号来改变运动部的运动部的运动状态，可使载有(光学)器件的运动部平稳地往复振动。

Description

一种可实现简谐振动的运动装置

技术领域

本实用新型涉及光学器件领域，尤其是涉及一种可实现简谐振动的运动装置。

背景技术

现代数字投影仪发展几十年下来，深深受到上游核心器件技术突破的影响，其中投影光源的迭代更新影响也非常深远。从早期的普通灯泡，到后面的高压灯源，再到后面的LED，现如今开始慢慢流行激光作为投影的光源，进而还引生出来“激光电视”产业。激光作为投影光源，有几个得天独厚的优点：1.颜色特别纯，配出来的投影画面非常艳丽，色域极广，还原度极高；2.电光转换效率非常高，对于响应国家，乃至国际的低碳环保有得天独厚的优势；不仅如此，因为超高的电光转换效率，使得投影仪整机设备在散热设计和外形ID设计的时候可以节约很多空间，做到体积小巧，亦或者是同样的投影仪输出亮度，激光光源需要更低的功耗和体积；3.激光光源的光学扩展量是非常小的，这对于照明光学光斑整形和镜头设计来说都可以大大降低难度，或者大大减少镜片数量或者口径，可以做到很高的几何光学效率输出；4.激光光源具有纯粹的偏振特性，这就可以使得需要采用偏振光做光学设计的LCoS显示屏、LCD显示屏等显示器件有了更大的想象空间和应用拓展空间。但是，任何东西都有两面性，激光作为投影光源也有一个非常让人头疼的缺点：相干性！

当相干光从粗糙表面反射或从含有散射物质的介质内部后向散射或透射时，会形成不规则的强度分布，出现随机分布的斑点。粗糙表面和介质中散射子可以看作是由不规则分布的大量面元构成，相干光照射时，不同的面元对入射相干光的反射或散射会引起不同的光程差，反射或散射的光波动在空间相遇时会发生干涉现象。当数目很多的面元不规则分布时，可以观察到随机分布的颗粒状结构的图案，这就是光通过散射介质和自由空间传播时形成的散斑(颗粒状结构斑点称为散斑)。针对散斑问题，整个行业都在奋力研究解决方案。例如采用旋转轮旋转扩散片的方式，可以做到投影画面人眼目视感觉散斑非常轻微，但是体积庞大，价格昂贵，因此大家也在极力寻找新的优化方案。也有用弹簧或者特殊形状的弹片连接扩散片，通过外部机械抖动的方式来放大扩散片的抖动，其中最大的问题在于外部机械抖动的来源。针对抖动来源问题，有人通过研究采用马达偏心轮和偏心轴连杆的方式来实现，该方式有比较严重的磨损和异响问题。此外，抖动扩散片的方式还有将扩散片连接在环形压电陶瓷上面，运用类似雾化器的原理来抖动扩散片。

关于消除激光光源散斑的技术多是多样，各有优劣，例如匀光棒技术，例如波片相位延迟技术，例如石墨烯电光调制技术，例如超声波抖动液体的方式，例如光纤消散斑技术，等等，不胜枚举。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种可实现简谐振动的运动装置。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

本实用新型提供了一种可实现简谐振动的运动装置，包括支架、牵引组件、运动部和弹性部，所述运动部用于搭载待调节的器件，所述牵引组件包括永磁构件和至少两个电磁线圈，所述电磁线圈设置于所述支架上，所述永磁构件设置于所述运动部上，所述电磁线圈分别靠近所述永磁构件的两极设置，所述运动部与所述弹性部连接，当所述电磁线圈通电，所述运动部通过永磁构件受到电磁线圈的牵引产生移动。当两个电磁线圈接收到全波电信号，正向半波时永磁构件一端是吸力，一端是斥力，产生偏位移动，负向半波时永磁构件两端的吸力和斥力反向，产生另外一侧的移动，如此往复。

进一步地，所述的可实现简谐振动的运动装置，所述牵引组件的至少两个分别靠近所述永磁构件的两极设置的电磁线圈之间产生的磁场方向相同。

在一较佳实施例中，所述的可实现简谐振动的运动装置，所述牵引组件的电磁线圈两两成对设置。

在一较佳实施例中，所述的可实现简谐振动的运动装置，在所述牵引组件的驱动下，所述运动部随着弹性部在平面内运动。

进一步地，所述的可实现简谐振动的运动装置，所述牵引组件的永磁构件的磁场方向与相应的电磁线圈的磁场方向垂直设置。

进一步地，所述的可实现简谐振动的运动装置，所述牵引组件的电磁线圈为一对、对称设置于相应永磁构件的磁场内。

进一步地，所述的可实现简谐振动的运动装置，所述支架包括固定部，所述电磁线圈装设于所述固定部上，所述运动部与所述固定部不接触、且通过所述弹性部连接。

具体地，所述的可实现简谐振动的运动装置，所述电磁线圈内设置有导磁磁芯，所述电磁线圈装设于相应的导磁磁芯上。

在一较佳实施例中，所述的可实现简谐振动的运动装置包括至少一牵引组件。进一步地，所述的可实现简谐振动的运动装置，所述牵引组件具有两组，对称设置于所述运动部的两侧。

相较于现有技术，本实用新型提供了一种可实现简谐振动的运动装置，包括支架、牵引组件、运动部和弹性部，所述运动部用于搭载待调节的器件，所述牵引组件包括永磁构件和至少两个电磁线圈，所述电磁线圈设置于所述支架上，所述永磁构件设置于所述运动部上，所述电磁线圈分别靠近所述永磁构件的两极设置，所述运动部与所述弹性部连接，当两个电磁线圈接收到全波电信号，正向半波时永磁构件一端是吸力，一端是斥力，产生偏位移动，负向半波时永磁构件两端的吸力和斥力反向，产生另外一侧的移动，如此往复。本实用新型能够简单地驱动运动部进行运动，可通过改变电磁线圈的通电信号来改变运动部的运动部的运动状态，可使载有 (光学)器件的运动部平稳地往复振动。

附图说明

图1为本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置的结构示意图。

图2为本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置的工作状态示意图一。

图3为本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置的工作状态示意图二。

图4为本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置的电信号输入示意图。

图5为本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置的在图4输入一状态下工作示意图。

图6为本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置的在图4输入另一状态下工作示意图。

图7为本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置的另一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1-图3所示，本实用新型提供了一种可实现简谐振动的运动装置，包括支架100、牵引组件200、运动部110和弹性部120，所述运动部和弹性部可以一体化设置，本实施例的运动部110和弹性部120作为一个整体，通过螺丝，或者焊接，或者点胶等其他方式固定在支架100上。所述运动部110用于搭载待调节的器件，所述牵引组件200包括永磁构件210和至少两个电磁线圈220，本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置，所述支架100包括固定部(即支架主体框架)，所述电磁线圈220装设于所述固定部上，所述运动部110与所述固定部不接触、且通过所述弹性部120连接。本实施例的固定部作为其它零部件的载体，其材质可以是金属，也可以是塑料，甚至可以是玻璃。要求在于要有一定的结构刚性，不易形变，本领域技术人员可以根据实际需要配置。本实施例的固定部这里为矩形框架，运动部110和弹性部120位于矩形框架内。具体地，本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置，所述电磁线圈220内设置有导磁磁芯230，以增强空心电磁线圈220产生的磁力，增加空心电磁线圈220产生的磁感线密度，加强空心电磁线圈220产生的磁感线方向控制。进一步地，所述电磁线圈220装设于相应的导磁磁芯230上，本实施例的两个电磁线圈220 连体设置，固定在固定部上，电磁线圈220连接有FPC通电线材240，其将电磁线圈220的端口连接出来，方便电磁线圈220接入外部供电信号产生相应(比如周期性变化)的磁场。每个电磁线圈是在单独的一个导磁磁芯上，然后导磁磁芯通过螺丝，或者焊接，或者点胶等其他方式固定在支架100上，所述永磁构件210设置于所述运动部110上，所述电磁线圈220 分别靠近所述永磁构件210的两极设置，所述运动部110与所述弹性部120 连接，而本实施例的运动部110和弹性部120作为一个整体，通过螺丝，或者焊接，或者点胶等其他方式固定在支架100上。本实用新型通过永磁构件210和至少两个电磁线圈220的配合来实现对运动部110的驱动，电磁线圈220分别置于永磁构件210的两极端附近，可以采用同时一个推一个拉，然后同时一个拉一个推的方式实现运动部110的驱动。

进一步地，本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置，所述牵引组件200的至少两个分别靠近所述永磁构件210的两极设置的电磁线圈220 之间产生的磁场方向相同，从而可实现同时一个推一个拉，然后同时一个拉一个推的稳定驱动。较佳地，本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置，所述牵引组件200的电磁线圈220两两成对设置，即电磁线圈220 成对出现，可以设置一对、两对、三对……当然，每一对的两个电磁线圈 220都是对称分布在永磁构件210的磁场两极附近，以保证驱动时的稳定。

较佳地，为了保证运动——特别是振动模式下的稳定性，本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置，在所述牵引组件200的驱动下，所述运动部110随着弹性部120在平面内运动，可以避免运动部110的扭动，防止产生不必要的噪音。进一步地，本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置，所述牵引组件200的永磁构件210的磁场方向与相应的电磁线圈220的磁场方向垂直设置，同时，永磁构件210与电磁线圈220预设间隔距离，该间隔距离用于防止运动时两者之间的物理碰撞或接触。

进一步地，本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置，在本实施例中，所述牵引组件的电磁线圈220为一对、对称设置于相应永磁构件210 的磁场内。本实施例的弹性部120采用金属弹片，提供一定的支撑力和回弹力，保证运动部110上搭载的比如光学元器件和永磁构件210依附在上面快速振动的时候不会形变和掉落，并且需要保证该金属弹片在长期的高速运动过程中能够维持恒定的回弹力。本实施例中的金属弹片左右设置在运动部110(框架)两侧，每一侧呈“几”字形，开口方向指向永磁构件 210所在侧。

本实施例的运动部110也采用框架设置，永磁构件210置于其一侧，进一步的，运动部110与金属弹片一体化设置。本实用新型在搭载光学元器件可以根据具体的光学设计要求来选定合适的器件。比如作为激光消散斑应用时，可以选择扩散片或者毛玻璃等；比如作为激光扫描时可以选择反光镜，等等。该光学元器件需要通过胶水、双层夹持焊接、压合，或者其他方式固定在金属弹片(框架)上。本实用新型的永磁构件210绑定在运动部110上，其作用是产生横向的两端异性的磁极，以此与下方电磁线圈220产生的变化磁场相互作用，产生推拉力，带动金属弹片(框架)上的光学元器件做简谐振动。

较佳地，本实施例的永磁构件210采用条状的永磁铁，两个电磁线圈 220分别位于永磁构件210的两端的侧下方。绑定在运动部110上的永磁构件210需要与导磁磁芯230在同一个平面，即本实施例的金属弹片与导磁磁芯230在同一个平面内，从而避免产生光学元器件平面以外面的扭动，防止刺耳噪音的产生。进一步地，永磁构件210放置在两个成对的导磁磁芯230的中心位置，以最大限度保证金属弹片在做往复简谐振动的时候左右对称，稳定，且没有噪音。当然，永磁构件210与导磁磁芯230之间预设间隔距离，该间隔距离用于防止运动时两者之间的物理碰撞或接触。

在本实施例中，以实现简谐振动为例，永磁铁的一端为N极，一端为 S极，当电磁线圈220通电时(两个电磁线圈220的电信号一致)，如图4 所示的电信号情况下，请参阅图5，电磁线圈220在靠近永磁铁的两端产生了同极性的N极磁场，此时永磁铁的N极被右侧电磁线圈220-2产生的N 极排斥，于此同时，永磁铁的S极则被左侧的电磁线圈220-1产生的N极吸引，永磁铁两端的推力和吸力是同向的，这样就使得永磁铁带动运动部 110和其上的光学元器件朝左方运动。上述运动只是整个简谐振动的前半周期，整个周期中，电磁线圈220的通电信号是一个完整的正弦波。同理，当电磁线圈220电信号处于正弦波后半个周期时，如6所示，此时电磁线圈220在靠近永磁铁的两端产生的磁场是同极性的S极，永磁铁的S极被左侧的电磁线圈220-1产生的S极排斥，且永磁铁的N极被右侧电磁线圈 220-2产生的S极所吸引，永磁铁两端的推力和吸力是同向的，但与前半个周期产生的力相反，这样就使得永磁铁带动运动部110和其上的光学元器件沿着图示右方运动。即当正弦波正向电压时，左侧电磁线圈220-1对永磁构件210产生吸引力，右侧电磁线圈220-2对永磁构件210产生排斥力，之后电信号切换成正弦波负向电压时，左侧电磁线圈220-1对永磁构件210 产生排斥力，右侧电磁线圈220-2对永磁构件210产生吸引力，也就是电信号在正向正弦波和负向正弦波切换时，永磁构件210两端受到的力刚好相反，由此产生左右摆动。如此往复，电磁线圈220上的电信号周期变化，则使得永磁铁带动运动部110和运动部110上的光学元器件产生了具有一定频率的简谐振动。当然，本实用新型中的电磁线圈220的电信号并不局限于正弦波作为唯一选择，相应的方波，锯齿波，等其他类似的周期波形都可以适用于本实用新型专利。

本实用新型结构简单，体积小，质量轻，运动稳定，无杂音，可与屏幕刷新率保持同步，增加DLP投影画面的稳定性，并且，本产品共振影响小，稳定可靠性高。本实用新型不仅限于采用扩散片(Diffuser)这种光学元器件来消除或者减弱采用激光作为光源的投影机和激光电视的散斑。当将运动部110上装设的光学元器件替换成柱面镜时，本实用新型可将点状激光抖动成线状激光；当将运动部110上装设的光学元器件替换成反射镜时，本实用新型可实现区域性激光扫描；当将运动部110上装设的光学元器件替换成阵列透镜(如复眼透镜)时，我们可以用本实用新型实现光斑的整体偏移和均匀化；甚至将运动部110上装设的光学元器件替换成羊毛皮这样的非光学元器件，本实用新型可实现超精密元器件的振动抛光。

本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置包括至少一牵引组件 200。也就是说，可以设置多组牵引组件200。为此，本实用新型在上述实施例的基础上进一步改进，还提供另一较佳实施例，进一步地，本实用新型提供的可实现简谐振动的运动装置，所述牵引组件200具有两组，对称设置于所述运动部110的两侧。每组牵引组件200包含一个永磁构件210 和两个电磁线圈220，两组牵引组件200分别设置在所述运动部110(框架) 的上下侧，金属弹片(弹性部120)设置在运动部110(框架)的左右侧，这里的金属弹片设置成了两组，这种情况下，相对复杂，但也能平稳实现简谐振动，当然应注意两组牵引组件200上下对称以保证驱动位置和驱动力一致，同时保持电信号步调一致，由于相应的工作原理上文中已经说明，这里不再进行过多论述。

综上所述，本实用新型可实现运动部搭载光学元器件简谐振动，其摆动幅度大，运动轨迹稳定可靠，而且摆幅可以通过电磁线圈的电压或者电流无级调节。运动部的运动属于非接触式驱动，该结构在做高频简谐振动的过程中运动轨迹稳定可靠，无杂音。本实用新型可以通过改变电磁线圈的电压和电流来调节我们需要摆动的幅值，可以使本装置适配于更多的光学设计系统的振动要求。并且，本实用新型可减小的电压和电流的需求标准，可以采用更小的电压和电流，从而提升整个装置的可靠性和使用寿命。

另外，应用于光学投影中，本实用新型的摆动频率高，与DLP投影系统的刷新率可以很好地匹配。通常我们的DLP投影系统的屏幕刷新率为 60HZ或者120HZ，像素点尺寸为5.4μm或者7.6μm。我们可以通过将光学元器件和弹性部(金属弹片)进行结构和配重设计优化，将该部分的固有频率做到与DLP投影系统的屏幕刷新率匹配，这样可以做到光学元器件在做简谐振动时与DLP投影系统的屏幕刷新同步，可以有效提升DLP投影画面的稳定性。本实用新型可以将抖动频率做到60HZ、120HZ、180HZ、 240HZ、300HZ，……，是DLP投影系统的屏幕刷新率60HZ或者120HZ 的整数倍。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，包括支架、牵引组件、运动部和弹性部，所述运动部用于搭载待调节的器件，所述牵引组件包括永磁构件和至少两个电磁线圈，所述电磁线圈设置于所述支架上，所述永磁构件设置于所述运动部上，所述电磁线圈分别靠近所述永磁构件的两极设置，所述运动部与所述弹性部连接。

2.根据权利要求1所述的可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，所述牵引组件的至少两个分别靠近所述永磁构件的两极设置的电磁线圈之间产生的磁场方向相同。

3.根据权利要求2所述的可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，所述牵引组件的电磁线圈两两成对设置。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，在所述牵引组件的驱动下，所述运动部随着弹性部在平面内运动。

5.根据权利要求4所述的可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，所述牵引组件的永磁构件的磁场方向与相应的电磁线圈的磁场方向垂直设置。

6.根据权利要求5所述的可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，所述牵引组件的电磁线圈为一对、对称设置于相应永磁构件的磁场内。

7.根据权利要求6所述的可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，所述支架包括固定部，所述电磁线圈装设于所述固定部上，所述运动部与所述固定部不接触、且通过所述弹性部连接。

8.根据权利要求4所述的可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，所述电磁线圈内设置有导磁磁芯，所述电磁线圈装设于相应的导磁磁芯上。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，包括至少一牵引组件。

10.根据权利要求9所述的可实现简谐振动的运动装置，其特征在于，所述牵引组件具有两组，对称设置于所述运动部的两侧。

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