TWI699556B - 單軸光學致動器之懸吊系統 - Google Patents

Abstract

一種單軸光學致動器之懸吊系統，主要設有一框形懸吊彈片，於相對的二端分別經由一切邊、轉折部而突出設有一懸臂，而該懸吊彈片一側設有磁力裝置，同時由懸臂架設在一補強架上方，可承載一光學鏡片，在該致動器以連接器通以電流至磁力裝置時，能對懸吊彈片的一側產生反覆的吸附或排斥之力，以使懸吊彈片本身成為擺動件，同時以框體上的二轉折部間的虛擬軸線為軸，承載著光學鏡片分別於兩側產生快速的限位擺動。

Description

單軸光學致動器之懸吊系統

本發明係關於一種單軸光學致動器之懸吊系統，特別關於一種適用在投影設備的微型光學致動器上之懸吊系統，具有單軸方向的擺動特性，能使致動器的擺動更為穩定而準確，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11、12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13、14、15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。

惟習用的致動器80結構，由於設計上未臻完善，在實際使用下，常常具有如下的缺點：

1.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。

2.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，並不具有後續的產品提昇的前景，是另一缺點。

3.對於軸承82及轉軸83作為支點，使用在致動器80上的成本仍偏高，使製造成本增加，同時磨損後的維修及換裝，都是需要較高的成本，是習用設計的再一缺點。

另外，習用尚有一種取代上述軸承為支點的方式，係採用了一方形的彈片作為扭力軸，成本上是可以更為降低，但是因為單純的長方形彈片在左右扭動時，並沒有一個固定的支點，使得擺動件在每一次的擺動時，彈片上的支點位置會到處移動，這使得雖然造價可以降低，但由於擺動時支點的位置依然無法固定，使彈片的旋轉軸經常變動，造成投射位置不能控制是主要缺點，另外，兩端在組裝彈片時只要角度稍有偏差，就使旋轉軸不能在同一直線，投射位置仍是容易偏動，是另一項主要的缺點。

本發明之主要目的，主要設有特別的懸吊彈片成為懸吊系統的主軸，該懸吊彈片設計為框形體，於相對的二端分別經由一切邊、轉折部而突出設有一懸臂，而該懸吊彈片一側設有磁力裝置，同時由懸臂架設在一補強架上方，可承載一光學鏡片，在該致動器以連接器通以電流至磁力裝置時，能對懸吊彈片的一側產生反覆的吸附或排斥之力，以使懸吊彈片本身形成為擺動件，同時以框體上的二轉折部間的虛擬軸線為軸，由於該轉折部作為該懸吊彈片的偏動支點，定位十分明確而精準，據此承載著光學鏡片可分別於兩側產生快速的限位擺動，達到光線的精準定位且組裝容易，是本發明之特色。

為達到上述的目的，本發明將由下列第一種實施例來達成：至少包含有：一基座，於中央設有一方形透光孔，且在該透光孔的一對角線的對邊上各突設有一支柱，又於該方形透光孔的一長邊旁設有一組磁力裝置，在基座的端部則設有連接器；一補強架，設於基座的下方，並在中央設有一透光孔，而於該透光孔一側邊突出設有一支撐片及插片，係穿出基座，用以固定磁力裝置；一懸吊彈片，為一扁平金屬片，具有一框體，於中央形成透光孔，該框體對角線的兩相對邊分別各設有一切邊，並且由該切邊的外側形成一轉折部，並朝向外側突出框體而形成懸臂；使該懸臂在內側邊與切邊的外側邊之間留有一間距；一擺動件，為中央具透光孔的承載膠台，於透光孔內緣設有承鏡槽，用以承載並嵌固光學鏡片；二固定件分別貫穿懸吊彈片二端突出懸臂外端，再分別鎖固在基座的二支柱上，使得懸吊彈片及擺動件能承載著光學鏡片，分別以該懸吊彈片二端的 固定件為支點，而將具光學鏡片的擺動件搭設在基座的透光孔上方，搭配磁力裝置而使擺動件兩側產生快速的擺動。

為達到上述的目的，本發明將用下列第二種實施例來達成：至少設有：一懸吊彈片，為一扁平金屬片，具有一框體，於中央形成透光孔，該框體對角線的兩相對邊分別各設有一切邊，並且由該切邊的外側形成一轉折部，並朝向外側突出框體而形成懸臂，且該二懸臂向外延伸形成二長形體並和框體側邊平行，而框體又與其中一懸臂相對的該側邊則形成有凹入的組裝槽，在該組裝槽上則設有一磁力裝置，並且連設有一連接器；在框體的透光孔周邊各沖設有一嵌片，使得框體及諸嵌片能承載著光學鏡片以構成一擺動件；一補強架，係設於懸吊彈片的上方，並在中央設有一透光孔，該補強架於二端各設有一枕板，以供懸吊彈片的懸臂固定；該補強架於一枕板的內、外兩側各沖設有一插片及支撐片用以固定該磁力裝置；藉此，在懸吊彈片以二懸臂端部固定在補強架的內部，在連接器通以電流至磁力裝置時，即以框體上的二轉折部間的虛擬軸線為軸，而使框體兩側產生快速的限位擺動。

〔本發明〕

10:基座

11:透光孔

111:插孔

12:支柱

121:定位標記

122:定位擋板

13:支柱

131:定位標記

132:定位擋板

14:磁力裝置

141:線圈

142:磁石

15:連接器

16:固定件

20:補強架

200:透光孔

21:支撐片

22:插片

30:懸吊彈片

31:框體

310:透光孔

31A:切邊

31B:轉折部

31C:懸臂

31D:補強部

31E:頸縮部

31F:圖弧倒角

32:釘孔

33:嵌槽

34:定位部

40:擺動件

401:上座

402:下座

41:透光孔

42:承鏡槽

50:光學鏡片

51:光學鏡片

60:懸吊彈片

61:框體

610:透光孔

61A:切邊

61B:轉折部

61C:懸臂

61D:補強部

61E:頸縮部

61F:圖弧倒角

61G:嵌扣翼片

61H:嵌扣翼片

61I:嵌扣翼片

61J:嵌扣翼片

62:組裝槽

63:擺動件

631:嵌鏡片

632:嵌鏡片

633:嵌鏡片

634:嵌鏡片

70:補強架

701:枕板

702:枕板

700:透光孔

71:插片

72:支撐片

73:磁力裝置

74:連接器

S:間距

L2:虛擬軸線

L3: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圖係本發明第一種實施例之分解圖。

第2圖係本發明第一種實施例之組合圖。

第3圖係本發明第一種實施例之懸吊彈片、擺動件、光學鏡片關係圖。

第4圖係本發明第一種實施例之懸吊彈片平面結構圖。

第5-1圖係本發明第一種實施例之懸吊彈片立體結構圖。

第5-2圖係本發明第一種實施例之懸吊彈片作動示意圖。

第6圖係本發明第二種實施例之懸吊彈片平面結構圖。

第7-1圖係本發明第二種實施例之懸吊彈片立體結構圖。

第7-2圖係本發明第二種實施例之懸吊彈片作動示意圖。

第8圖係本發明第二種實施例之組合圖。

第9圖係本發明第二種實施例之分解圖。

第10圖係本發明第二種實施例之另一角度組合圖。

第11圖係光學致動器應用說明示意圖1。

第12圖係光學致動器應用說明示意圖2。

第13圖係一種習用單軸光學致動器立體結構圖。

第14圖係第11圖之平面結構圖。

第15圖係第12圖之A-A剖面圖。

請參看第1、2圖所示，為本發明單軸光學致動器之懸吊系統應用的第一種實施例，至少包含有：一基座10，於中央設有一透光孔11，該透光孔11大致形成一方形，且在該透光孔11的一相對邊上各突設有一支柱12,13，該二支柱12,13於端部一側設有定位標記121,131(本發明以定位凸榫為實施例)，又在另側設有一定位擋板122,132，又於該透光孔11的一長邊旁設有一組(由線圈及磁石組成的)磁力裝置14，在基座10的端部則設有連接器15。

一補強架20，尤以金屬為佳，係設於基座10的下方，並在中央設有一透光孔200，而於該透光孔200一側邊突出設有一支撐片21及插片22，係穿出基座10，用以固定磁力裝置14；具體的實施方式之一，係在基座10設置磁力裝置14之處設有一插孔111，並供補強架20的插片22穿出，而支撐片21再抵於基座10的側邊，據此將固定磁力裝置14的線圈141、磁石142予以穿置固定。

請參看第1、4圖所示，一懸吊彈片30，為一扁平金屬片，具有一框體31，於中央形成透光孔310，該框體31對角線的兩相對邊分別各設有一切邊31A，並且由該切邊31A的外側形成一轉折部31B，並朝向外側突出框體31而形成懸臂31C，在該懸臂31C在內端接近轉折部31B處形成有頸縮部31E，而在外端則穿設有釘孔32；為使該轉折部31B能承受較大的應力，於應力容易集中處可增厚寛度而形成補強部31D；該突出框體31的懸臂31C在內側邊與切邊31A的外側邊之間留有一間距S，本發明圖示所示實施例，係將懸臂31C的內側邊與切邊31A的外側邊為平行，而轉折部31B則在內緣形成為圖弧倒角31F；另在框體31的周邊設有數個凹入的嵌槽33，在懸臂31C的一側邊設有定位部34，而該定位部34的一個實施例為一凹槽。

請參看第1、2、3圖所示，一擺動件40，為中央具透光孔41的承載膠台，於透光孔41內緣設有承鏡槽42，用以承載並嵌固光學鏡片50；該擺動件40可以一體成型的方式將懸吊彈片30所包融其中，則該懸吊彈片30在框體31周邊的嵌槽33能與擺動件40具有較佳的咬合力，並使該懸吊彈片30的懸臂31C突出於該擺動件40之外；惟該擺動件40較佳實施例之一為一體成型，惟亦可如第三圖所示分成二部份，即分別由一上座401及一下座402 所構成。

本發明在使用上，請參看第1、2、5-2圖所示，取二固定件16分別貫穿懸吊彈片30二端突出懸臂31C外端之釘孔32再分別鎖固(例如：螺合、鉚接、嵌接、扣合等方式)在基座10的二支柱12,13上，使得覆設在懸吊彈片30上的擺動件40能承載著光學鏡片50，分別以該懸吊彈片30二端的固定件16為支點，而將具光學鏡片50的擺動件40搭設在基座10的透光孔11上方；當連接器15通以電流而使基座10上的磁力裝置14產生吸附或排斥的作用時，擺動件40側端因受到該磁力裝置14的磁力吸附或排斥作用，該擺動件40即以(如第2、4、5-2圖所示)在二轉折部31B上撓曲點間的虛擬軸線L2為軸，而使擺動件40兩側產生快速的擺動。

本發明的精巧之處，如第4、5-1、5-2圖所示，該懸吊彈片30二端突出懸臂31C與框體31的切邊31A形成銳角的彎折，而當二懸臂31C與框體31產生相對的扭動時，係由轉折部31B為固定支點，且該支點由於受到了懸臂31C與框體31的切邊31A形成圓弧的彎折，被限制在固定的位置不易偏走位移，而使得擺動件40的每一次反覆擺動的旋轉角度都被準確固定，則致動器的投射光線位置即能十分的精確，使得投影的解析度及穩定性更佳。

如第1、2圖所示，為使該懸吊彈片30及擺動件40被架設在基座10的二支柱12,13間進行光線投射位置更為精確，該懸吊彈片30的懸臂31C外側邊係形成平直邊，並且恰抵靠於定位擋板122,132處，藉以精確定位；再則，又能以懸吊彈片30在懸臂31C上的定位部34(例如：凹槽)，與基座10的二支柱12,13上的定位標記121,131相對合，亦能得到更佳的組裝精 確度。

上述本發明的第一實施例，主要是針對現行常用規格之一(例如：0.33mm微形投影面板，或類似DMD等)所精密研發，惟當組設在另一現有常用規格(如：0.23mm微形投影面板，或類似DMD等)時，仍須以本發明之特徵方可達成，請參看第6、7-1、7-2、8、9圖所示，該懸吊彈片60為一扁平金屬片，具有一框體61，於中央形成透光孔610，該框體61對角線的兩相對邊分別各設有一切邊61A，並且由該切邊61A的外側形成一轉折部61B，並朝向外側突出框體61而形成懸臂61C,61C’，在該懸臂61C,61C’於接近轉折部61B處形成有上設有頸縮部61E，惟該二懸臂61C,61C’係向外延伸形成二長形體並和框體61側邊平行，並且在二懸臂61C,61C’的端部設有嵌扣翼片61G,61H,61I,61J，而框體61又與其中一懸臂61C相對的該側邊則形成有凹入的組裝槽62，在該組裝槽62上則設有一磁力裝置73，並且連設有一連接器74；為使該轉折部61B能承受較大的應力，於應力容易集中處可增厚寛度而形成補強部61D；而在轉折部61B內緣則形成為圖弧倒角61F；另在框體61的透光孔610周邊各沖設有一嵌片631,632,633,634，使得框體61及諸嵌片631,632,633,634(如第7-2、8、9圖所示)能承載著光學鏡片51以構成一擺動件63。

請參看第8、9、10圖所示，一補強架70，尤以金屬為佳，係設於懸吊彈片60的上方，並在中央設有一透光孔700，該補強架70於二端各設有一枕板701,702，以供懸吊彈片60懸臂61C,61C’的嵌扣翼片61G,61H,61I,61J抵嵌扣固；該補強架70於一枕板701的內、外兩側各沖設有一插片71及支撐片72用以固定該磁力裝置73；具體的實施方式之一，(請參 看第9、10圖所示)係將該插片71穿置於磁力裝置73的線圈731內，而支撐片72再抵於磁石732的側邊，據此將固定磁力裝置73於補強架70及懸吊彈片60之間。

本發明第二實施例在使用時，請參看第7-2、9、10圖所示，由於懸吊彈片60以二懸臂61C,61C’端部的嵌扣翼片61G,61H,61I,61J架設在補強架70的內部，當連接器74通以電流至磁力裝置73時，該懸吊彈片60的框體61端部即受到該磁力裝置73的磁力吸附或排斥作用，即以框體61上的二轉折部61B間的虛擬軸線L3為軸，而使框體61兩側產生快速的限位擺動，因框體61及諸嵌片631,632,633,634上係承載著光學鏡片51，即能將光線進行定位的快速擺動。

由於本發明案的設計具有巧思，故在使用及製造上具有如下的優點：

1.由於本發明的懸吊系統設計上，懸吊彈片係以大片金屬框體為承載光學鏡片，惟在該框體的二個對角線上設有轉折部再延伸出懸臂，當磁力裝置對懸吊彈片一端進行吸附或排斥時，懸吊彈片就能以框體上的二轉折部間的虛擬軸線為軸，能使光學致動器進行十分精確的二角度位移，角度精確而耐久，是本發明之主要優點。

2.由於本發明的懸吊彈片是一大片的金屬沖製而成，不但製造上更為簡單，同時整體的組裝亦更為確實而方便，而擺動件間的搭配及動作更為簡易，更換亦能確實定位，不佔空間，有利倉儲的管控，為本發明之再一優點。

唯，以上所述之結構，僅為本發明之較佳實施例而已，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：大致改變元件之形狀或尺寸，或懸吊彈片形狀的些微改變，或使用不同的材質，或應用在不同的投影場合等，但係運用本發明之特徵者，皆應涵蓋於本發明之特徵內。

51‧‧‧光學鏡片

60‧‧‧懸吊彈片

61‧‧‧框體

61I‧‧‧嵌扣翼片

61J‧‧‧嵌扣翼片

634‧‧‧嵌鏡片

70‧‧‧補強架

701‧‧‧枕板

702‧‧‧枕板

700‧‧‧透光孔

71‧‧‧插片

731‧‧‧線圈

74‧‧‧連接器

Claims (10)

1. 一種單軸光學致動器之懸吊系統，至少包含有；一基座，於中央設有一透光孔，且在該透光孔的一相對邊上各突設有一支柱，又於該透光孔的一邊設有一組磁力裝置，在基座的端部則設有連接器；一補強架，設於基座的下方，並在中央設有一透光孔，而於該透光孔一側邊突出設有一支撐片及插片，係穿出基座，用以固定磁力裝置；一懸吊彈片，為一扁平金屬片，具有一框體，於中央形成透光孔，該框體對角線的兩相對邊分別各設有一切邊，並且由該切邊的外側形成一轉折部，並朝向外側突出框體而形成懸臂；使該懸臂在內側邊與切邊的外側邊之間留有一間距；一擺動件，為中央具透光孔的承載膠台，於透光孔內緣設有承鏡槽，用以承載並嵌固光學鏡片；且該擺動件與該懸吊彈片先予結合成一體，並使該懸吊彈片的懸臂突出於該擺動件之外；二固定件分別貫穿懸吊彈片二端突出懸臂外端，再分別鎖固在基座的二支柱上，使得懸吊彈片及擺動件能承載著光學鏡片，分別以該懸吊彈片二端的固定件為支撐，而將具光學鏡片的擺動件搭設在基座的透光孔上方，在受磁力裝置作用下，使該擺動件以懸吊彈片的二轉折部上撓曲點間的虛擬軸線為軸，而使擺動件兩側產生快速的擺動。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之單軸光學致動器之懸吊系統，該基座上的二支柱設有與懸吊彈片相配合的定位標記及定位擋板。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之單軸光學致動器之懸吊系統，該基座上的二支柱定位標記為定位凸榫，且該懸吊彈片在相對該凸榫處設有一定位凹槽。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之單軸光學致動器之懸吊系統，該懸吊彈片的懸臂於內端接近轉折部處形成有頸縮部，而在外端則穿設有釘孔。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之單軸光學致動器之懸吊系統，該懸吊彈片的懸臂內側邊與透光孔的切邊外側邊為平行。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之單軸光學致動器之懸吊系統，該懸吊彈片的框體周邊設有數個凹入的嵌槽。
7. 一種單軸光學致動器之懸吊系統，至少包含有；一懸吊彈片，為一扁平金屬片，具有一框體，於中央形成透光孔，該框體對角線的兩相對邊分別各設有一切邊，並且由該切邊的外側形成一轉折部，並朝向外側突出框體而形成懸臂，且該二懸臂向外延伸形成二長形體並和框體側邊平行，而框體又與其中一懸臂相對的該側邊則形成有凹入的組裝槽，在該組裝槽上則設有一磁力裝置，並且連設有一連接器；在框體的透光孔周邊各沖設有一嵌片，使得框體及諸嵌片能承載著光學鏡片以構成一擺動件；一補強架，係設於懸吊彈片的上方，並在中央設有一透光孔，該補強架於二端各設有一枕板，以供懸吊彈片的懸臂固定；該補強架於一枕板的內、外兩側各沖設有一插片及支撐片用以固定該磁力裝置； 藉此，在懸吊彈片以二懸臂端部固定在補強架的內部，在受磁力裝置作用下，該懸吊彈片的二轉折部上撓曲點間虛擬軸線為軸，而使兩側產生快速的限位擺動。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之單軸光學致動器之懸吊系統，該懸吊彈片的二懸臂向外延伸形成二長形體端部，更設有嵌扣翼片。
9. 根據申請專利範圍第7項所述之單軸光學致動器之懸吊系統，該補強架之插片係穿置於磁力裝置的線圈內，而支撐片係抵於磁石的側邊。
10. 根據申請專利範圍第7項所述之單軸光學致動器之懸吊系統，該懸吊彈片的懸臂於內端接近轉折部處形成有頸縮部。

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