TWM574245U

TWM574245U - 微型雙軸光學致動器

Info

Publication number: TWM574245U
Application number: TW107212961U
Authority: TW
Inventors: 趙金生; 葉世博; 莊清軒; 賴韋龍
Original assignee: 銘異科技股份有限公司
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2019-02-11

Abstract

一種微型雙軸光學致動器，係在一基座上架設有一金屬衝製的懸吊彈片，該懸吊彈片上又容設有一光學鏡片；在該懸吊彈片兩相鄰側設有二線圈及電力訊號線；另設一金屬擺動件，係與懸吊彈片結合為一體，並在該擺動件上設有磁力件與前述之線圈相對合；則當磁力件與線圈作用時，能吸附或推動金屬擺動件依懸吊彈片所具有X軸及Y軸向的虛擬軸線而反復精確作動，恰能帶動光學鏡片進行二個軸向的擺動；不但精簡零件縮小體積，且彈力精良，不但簡省成本，且適合輕薄的投影機具上之使用。

Description

微型雙軸光學致動器

本創作係關於一種微型雙軸光學致動器，特別關於一種適用在投影設備的光學致動器，為一磁動式的雙軸擺動設計，不但結構精簡且能使致動器的擺動更為穩定而準確，並且大幅提高投影的解析度與穩定性。

較先進的光學投影系統不但被要求體積要精簡，而且投影的解析度要佳，同時成本要降低，在這三個前題之下，目前較為先進的光學投影系統的設計，請配合參看第9、10圖所示，將微型晶片面板92(例如：DMD)的影像，經稜鏡91、致動器80、鏡頭90投射至投影布幕(圖中未示)；其中，投影光線行進中會穿過致動器80內的鏡片，並且經由致動器80進行快速的反覆振動(改變投射位置)，藉由不斷的改變影像的所在位置，以增加解析度。

然而習用致動器80的一種常用結構，如第11、12、13圖所示，係具有一基座81，並在基座81的中央設有一方形組裝槽801，而該組裝槽801的相對位置則又各設有一軸承82及轉軸83；在該二轉軸83間則設有一擺動件84；該擺動件84係由一載台841及鏡片842所構成，故當致動器在受周側的電磁作用下(圖中未示)，能帶動擺動件84以兩軸承82及轉軸83間的軸線L1為基線，使動擺動件84兩側進行上下的規律擺動，以改變投影的位置，這是最常用的使用方法。

該習用投影設備的光學致動器80結構缺點，在於習用以軸承82及轉軸83作為支點，但是該軸承82及轉軸83間具有間隙，故當其在作快速兩側上下擺動時，支點本身的位置會因為間隙而上下跳動，或者轉軸83在軸承82內也會產生軸向的偏移，這使得光線投射的位置因為間隙及軸向位移而時時變換，產生無法預測的誤差，解析度並不穩定，是習用主要的缺點。

其次，習用在致動器80的基座上81上設軸承82，體積即無法再縮減或變薄，這使得產品的容積受到限制，且製作的成本偏高，同時磨損後的維修及換裝，都是需要較高的成本。

再則，此等結構仍皆屬於以單一軸線L1為基線的兩點式擺動，若欲提高解析度，勢必要設計出多點式的攞動光點，才能將投影的解析度再上一層樓，光學致動器提高多個光點擺動時，除了結構的巧思之外，當體積需要更縮小，但卻仍要維持多點移動光點的精確性與穩定性，這技術上在以往是有困難，且是業界一直極欲突破之處。

本創作之主要目的，主要係以一基座上架設有一金屬衝製的懸吊彈片，該懸吊彈片上又容設有一光學鏡片；在該懸吊彈片兩相鄰側設有二線圈及電力訊號線；再設一金屬擺動件，係與懸吊彈片相結合，並在該擺動件上設有磁力件與線圈相對合；則當磁力件與線圈作用時，能推動金屬擺動件係懸吊彈片所具有的X軸及Y軸的虛擬軸線而反復精確作動，恰能帶動光學鏡片進行二個軸向的擺動；不但精簡零件縮小體積，且彈力精良，不但簡省成本，且適合輕薄的投影機具上之使用。

為達到上述目的，本案可以下列的方式來達成：設一基座，具有一底板，且在底板上設有透光孔，並在透光孔的四個角落分別設有一支柱；一電力系統，包含有二線圈及一電力訊號線；該二線圈係分別置於透光孔兩相鄰側邊；該電力訊號線係提供二線圈之電力供應；一懸吊彈片，為金屬片沖壓而成，具有一框體，且在中央形成透光孔，在該透光孔的周邊沖設有承鏡嵌片；且在該框體的四個邊分別各設有一彈力單元，該彈力單元係在框體四個邊的中央位置突設有一轉折部，並平行於框體設有一懸臂，而懸臂末端設有柄；以四個固定件分別貫穿該懸臂末端柄，再固定在基座的支柱，而將懸吊彈片架設在基座的底板上方；使該懸吊彈片能分別以兩相對彈力單元的轉折部間構成X軸向的虛擬軸線及Y軸向的虛擬軸線而擺動；一光學鏡片係設於懸吊彈片中央透光孔間的承鏡嵌片上；一擺動件，為一具中孔之金屬板體，並在該板體相對於前述基座上的二線圈位置，分別設有相對的第一外擋片及第一內擋片、第二外擋片及第二內擋片，並且該擺動件係罩於懸吊彈片上方，而中孔恰對合於光學鏡片的四周，而該中孔四周的孔緣部係與光學鏡片固定；二磁力件係分別固定在該擺動件的第一外擋片及第二外擋片內側面，當擺動件罩於基座的上方，該第一內擋片及第二內擋片係插置於二線圈內，而第一外擋片及相貼附的磁力件、第二外擋片及相貼附的磁力件則分別置於二線圈的相鄰外側端，使電力訊號線及線圈被二磁力件的磁場所包圍，當線圈通電時，會和基座一側的磁力件的磁場相吸或相斥，而控制擺動件及懸吊彈片做雙軸向的反復作動。

〔本創作〕

10‧‧‧基座

11‧‧‧底板

110‧‧‧側環壁

12‧‧‧透光孔

13‧‧‧支柱

14‧‧‧第一容置槽

15‧‧‧第二容置槽

16‧‧‧線孔

20‧‧‧電力系統

21‧‧‧線圈

211‧‧‧線圈

22‧‧‧電力訊號線

30‧‧‧懸吊彈片

31‧‧‧框體

310‧‧‧透光孔

32‧‧‧承鏡嵌片

33‧‧‧彈力單元

331‧‧‧轉折部

332‧‧‧懸臂

333‧‧‧柄

334‧‧‧鎖孔

40‧‧‧光學鏡片

50‧‧‧固定件

60‧‧‧磁力件

61‧‧‧磁力件

70‧‧‧擺動件

700‧‧‧板體

71‧‧‧中孔

710‧‧‧孔緣部

711‧‧‧擋止部

712‧‧‧擋止部

72‧‧‧第一外擋片

73‧‧‧第二外擋片

74‧‧‧第一內擋片

75‧‧‧第二內擋片

Lx‧‧‧虛擬軸線

Ly‧‧‧虛擬軸線

〔習用〕

80‧‧‧致動器

801‧‧‧組裝槽

81‧‧‧基座

82‧‧‧軸承

83‧‧‧轉軸

84‧‧‧擺動件

841‧‧‧載台

842‧‧‧鏡片

90‧‧‧鏡頭

91‧‧‧稜鏡

92‧‧‧微型晶片面板

L1‧‧‧軸線

第1圖係本創作之立體結構外觀圖1。

第2圖係本創作之立體結構分解圖2。

第3圖係本創作之立體結構分解圖1。

第4圖係本創作之立體結構分解圖2。

第5-1圖係本創作之懸吊彈片立體結構圖。

第5-2圖係本創作之懸吊彈片平面結構圖。

第6-1圖係本創作組合後之俯視圖。

第6-2圖係第5-1圖之A-A剖面圖。

第7圖係本創作懸吊彈片承載光學鏡片並與磁力系統間之相對位置圖。

第8圖係本創作組合後，僅將蓋片拆解之結構示意圖。

第9圖係習用光學致動器應用說明示意圖1。

第10圖係習用光學致動器應用說明示意圖2。

第11圖係一種習用單軸光學致動器立體結構圖。

第12圖係第11圖之平面結構圖。

第13圖係第12圖之A-A剖面圖。

請參看第1、2、3、4圖所示，其中第1、2圖分別是正置及反置的立體組合結構圖，而第3、4圖則為不同方向的立體分解圖；本創作至少包含有：一基座10，具有一底板11，且在底板11上設有透光孔12，並在透光孔12的四個角落分別設有一支柱13，另在一底板11的周側設有側環壁110，並在該側環壁110上相對於透光孔12的兩個相鄰側邊上各開設有第一容置槽14及第二容置槽15，又於側環壁110上留設有線孔16。

一電力系統20，包含有二線圈21,211及一電力訊號線22；該二線圈21,211係分別置於透光孔12兩相鄰側邊的第一容置槽14及第二容置槽15；而該電力訊號線22的較佳實施例為軟性電路板(即FPC)，一端與二線圈21,211電路相接(圖中未示)，而另端則自基座10環壁110上的線孔16而出。

請參看第3、4、5-1、5-2圖所示，一懸吊彈片30，為金屬片沖壓而成，具有一框體31，且在中央形成透光孔310，在該透光孔310的四個周邊又各沖設有一承鏡嵌片32；該框體31較佳實施例為一方形體，在該框體31四個邊分別各設有一彈力單元33，即在框體31四個邊的中央位置突設有一轉折部331，並平行於框體31設有一懸臂332，而懸臂332末端設有柄333，該柄333上設鎖孔334；再以四個固定件50分別貫穿懸臂332末端柄333上的鎖孔334，再固定在基座10的支柱13，而將懸吊彈片30架設在基座10的底板11上方；如第5-2圖所示，該懸吊彈片30能分別以兩相對彈力單元33的轉折部331間構成X軸向的虛擬軸線Lx及Y軸向的虛擬軸線Ly而擺動；上述之懸臂332與框體31可依材料及彈力設計因素而設為不平行，亦可依設計成為同一或非同一之寛度。

如第3、4、7圖所示，一光學鏡片40係設於懸吊彈片30中央透光孔310間的承鏡嵌片32上；請參看第1、3、4圖所示，一擺動件 70，為一具中孔71之金屬板體700，並在該板體700相對於前述基座10上的二線圈21,211位置，分別設有相對的第一外擋片72及第一內擋片74、第二外擋片73及第二內擋片75，並且該擺動件70係罩於懸吊彈片30上方，而中孔71恰對合於光學鏡片40的四周，而該中孔71四周的孔緣部710係與光學鏡片40固定，較佳的實施例之一係以膠封合，而使擺動件70和懸吊彈片30形成一體，並一同被架設在基座10的上方。

請參看第2、3、4、6-1、6-2圖所示，二磁力件60,61係分別固定在該擺動件70的第一外擋片72及第二外擋片73內側面，當擺動件70罩於基座10的上方，該第一內擋片74及第二內擋片75係插置於二線圈21,211內，而第一外擋片72及相貼附的磁力件60、第二外擋片73及相貼附的磁力件61則分別置於二線圈21,211的相鄰外側端，故當電力訊號線22使線圈21,211被二磁力件60,61的磁場所包圍，即能以電流控制磁力的反復的作動。

請參看第7、8圖所示，當線圈21通電時，會和基座10一側的磁力件60的磁場相吸或相斥，當產生吸力時，即能將擺動件70吸引，同時以懸吊彈片30的X軸向虛擬軸線Lx為軸，向線圈21處下方轉動(如同第8圖該處白色箭頭所示)，當需要產生斥力時，則線圈21通電的電流流向和產生吸力時相反即可，此時擺動件70在線圈21端受到相斥力，即以懸吊彈片30的X軸向虛擬軸線Lx為軸，向線圈21處上方轉動(如同第8圖該處黑色箭頭所示)；同理，當線圈211通電時，會和基座10另側的磁力件61的磁場相吸或相斥，當產生吸力時，即能將擺動件70吸引，同時以懸吊彈片30的Y軸向虛擬軸線Ly為軸，向線圈211處下方轉動(如同第8圖該處黑色箭頭所示)，當需要產生斥力時，則線圈21通電的電流流向和產生吸力時相反，此時擺動件70受到相斥力，以懸吊彈片30的Y軸向虛擬軸線Ly為軸，向線圈21處上方轉動(如同第8圖該處白色箭頭所示)；如此連續循環之下，能使該擺動件70不斷以X軸向的虛擬軸線Lx或Y軸向虛擬軸線Ly為軸作四個點的交叉擺動，又由於該擺動件70係與懸吊彈片30相接合，故能帶動懸吊彈片30上的光學鏡片40(如第1圖所示)進行四個點的擺動，而達到本創作之徵型雙軸光學致動器的預期功效。

請參看第3、4、8圖所示，為使擺動件70與懸吊彈片30上的光學鏡片40結合更為穩固，在該擺動件70的中孔71四周衝設有數個擋止部711,712(本案以二個為例)，便於使擺動件70與光學鏡片40間的定位更為確實。

本創作在使用上特具有如下諸項優點：

1.本創作的懸吊彈片為一金屬衝製的板片，並且在板體的四個周面各設有一彈力單元，特具有二個軸向的擺動特性，使擺動更為精準且耐用，為本創作之主要優點。

2.本創作的擺動件與懸吊彈片結合一體，搭配基座的特別設計，能使整個光學致動器的體積達到最小，特別適合微型投影的機具上所使用，使得成本降低且不佔空間，是本創作之另一優點。

3.本創作為四個色點的光學致動器，較習用普遍二色點更為細膩，能提昇品質，提高投影效果，是本創作之再一優點。

唯，以上所述之結構，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍；故當熟習此技藝所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本創作之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，例如使用材質及尺寸大小的變更，或者將懸吊彈片或擺動件微細變形，但其特徵仍相同者，仍係本創作特徵，則皆應涵蓋於本創作之特徵內。

Claims

一種微型雙軸光學致動器，至少包含有：一基座，具有一底板，且在底板上設有透光孔，並在透光孔的周側設有四支柱；一電力系統，包含有二線圈及一電力訊號線；該二線圈係分別置於透光孔兩相鄰側邊；該電力訊號線係提供二線圈之電力供應；一懸吊彈片，為金屬片沖壓而成，具有一框體，且在中央形成透光孔，在該透光孔的周邊沖設有承鏡嵌片；且在該框體的四個邊分別各設有一彈力單元，該彈力單元係在框體四個邊的中央位置突設有一轉折部，並突出框體設有一懸臂，而懸臂末端設有柄；以四個固定件分別貫穿該懸臂末端柄，再固定在基座的支柱，而將懸吊彈片架設在基座的底板上方；使該懸吊彈片能分別以兩相對彈力單元的轉折部間構成X軸向的虛擬軸線及Y軸向的虛擬軸線而擺動；一光學鏡片係設於懸吊彈片中央透光孔間的承鏡嵌片上；一擺動件，為一具中孔之金屬板體，並在該板體相對於前述基座上的二線圈位置，分別設有相對的第一外擋片及第一內擋片、第二外擋片及第二內擋片，並且該擺動件係罩於懸吊彈片上方，而中孔恰對合於光學鏡片的四周，而該中孔四周的孔緣部係與光學鏡片固定；二磁力件係分別固定在該擺動件的第一外擋片及第二外擋片內側面，當擺動件罩於基座的上方，該第一內擋片及第二內擋片係插置於二線圈內，而第一外擋片及相貼附的磁力件、第二外擋片及相貼附的磁力件則分別置於二線圈的相鄰外側端，使電力訊號線及線圈被二磁力件的磁場所包圍，當線圈通電時，會和基座一側的磁力件的磁場相吸或相斥，而控制擺動件及懸吊彈片做雙軸向的反復作動。
如申請專利範圍第1項所述之微型雙軸光學致動器，該基座在底板的周側設有側環壁，並在該側環壁上相對於透光孔的兩個相鄰側邊上各開設有第一容置槽及第二容置槽。
如申請專利範圍第1項所述之微型雙軸光學致動器，該基座在底板的周側設有側環壁，且在側環壁上設有線孔。
如申請專利範圍第1項所述之微型雙軸光學致動器，該電力訊號線為軟性電路板。
如申請專利範圍第1項所述之微型雙軸光學致動器，該懸吊彈片的框體為方形，且在該方形框體的四周邊皆設有承鏡嵌片。
如申請專利範圍第1項所述之微型雙軸光學致動器，該擺動件和該懸吊彈片間更以膠結合。
如申請專利範圍第1項所述之微型雙軸光學致動器，該懸吊彈片之彈力單元中，懸臂係平行於該側的框體。
如申請專利範圍第1項所述之微型雙軸光學致動器，該懸吊彈片之彈力單元中，懸臂係不平行於該側的框體。
如申請專利範圍第1項所述之微型雙軸光學致動器，該懸臂與框體的寛度為相同。
如申請專利範圍第1項所述之微型雙軸光學致動器，該擺動件的中孔四周衝設有供光學鏡片定位之擋止部。