双轴投影振镜及投影仪

技术领域

本公开涉及投影设备，具体地，涉及一种双轴投影振镜及投影仪。

背景技术

数字微镜器件(DMD)的应用中，为了提高像素，通常采用振镜的形式，通过镜片的摆动能够使原投影源的单一像素点变为多个像素点，例如采用双轴投影振镜，可以将1080P的投影画质提升为4k投影画质。

振镜工作的基本原理是利用线圈的电磁效应来最终实现镜片的摆动，以相关技术中双轴投影振镜为例，镜片与两块磁铁固定连接，振镜的固定基座部分设置有两个线圈，线圈通电后产生磁场，驱动磁铁运动，进而带动镜片摆动。其中的两块磁铁能够在两个方向带动镜片摆动，但在使用过程中往往出现镜片的摆角不可控、精度较差的问题。

发明内容

本公开的目的是提供一种双轴投影振镜及配置有该双轴投影振镜的投影仪，以解决振镜在使用过程中摆角不可控、精度较差的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种双轴投影振镜，包括：

镜片；

安装框，围绕所述镜片设置并与所述镜片固定连接；以及

基座，围绕所述安装框设置，所述安装框悬置安装在所述基座中，

其中，所述基座上设置有第一磁体，所述安装框上设置有与所述第一磁体磁吸配合以带动所述镜片绕第一轴线摆动的第一线圈；所述基座上设置有第二磁体，所述安装框上设置有与所述第二磁体磁吸配合以带动所述镜片绕第二轴线摆动的第二线圈。

可选地，所述安装框通过簧片安装到所述基座中，其中，所述簧片具有固定到所述基座上的外边框和固定连接所述安装框的内边框，所述外边框和所述内边框间隔设置并通过连接部相连。

可选地，所述基座具有底板，所述外边框搭接在所述底板上，所述内边框承托固定所述安装框。

可选地，所述基座的底部设置有电路板；

所述簧片通过螺栓安装在所述底板上，其中，所述螺栓的头部压接所述簧片，杆部穿过所述底板并焊接到所述电路板上；

所述第一线圈和所述第二线圈分别连接到所述簧片上，以使来自所述电路板的电流能够流向所述第一线圈和所述第二线圈。

可选地，所述簧片由周向间隔设置的多个支片拼合而成，所述第一线圈的两端以及所述第二线圈的两端分别连接到不同的所述支片上。

可选地，每个所述支片分别开设有定位孔，所述安装框形成有与所述定位孔插接配合的定位柱。

可选地，所述安装框包括多个焊接到所述簧片的绕线柱，所述第一线圈和所述第二线圈的线头部分缠绕各自对应的绕线柱并连接到所述绕线柱与所述簧片的焊接位置。

可选地，所述安装框的底部形成有向内凸出的凸缘，所述镜片粘接在凸缘上。

可选地，所述镜片、所述安装框以及所述基座分别构造为方形，所述第一磁体和所述第二磁体分别设置在所述安装框的相邻的侧壁，所述第一线圈和所述第二线圈分别设置在所述基座的相邻的侧壁，其中，

所述第一轴线位于所述第一线圈的对侧壁且平行于所述安装框的底面，所述第二轴线位于所述第二线圈的对侧壁且平行于所述安装框的底面。

可选地，所述安装框的两个相邻的侧壁外侧形成有绕线台，所述第一线圈和所述第二线圈分别缠绕各自对应的所述绕线台；所述基座的两个相邻的侧壁内侧分别固定有所述第一磁体和所述第二磁体，其中，所述第一磁体和所述第一线圈对齐，所述第二磁体和所述第二线圈对齐。

可选地，所述第一磁体和所述第二磁体分别嵌入到所述基座的侧壁中。

可选地，所述第一磁体和所述第二磁体分别为永磁铁。

可选地，所述安装框的底部设置有第一磁块和第二磁块，所述第一磁块设置在所述第二线圈的对侧壁的靠近所述第一线圈的位置，所述第二磁块设置在所述第一线圈的对侧壁的靠近所述第二线圈的位置；

所述基座的底部设置有电路板，所述电路板上正对所述第一磁块的位置设置有能够检测所述第一磁块的位置的第一传感器，所述电路板上正对所述第二磁块的位置设置有能够检测所述第二磁块的位置的第二传感器。

可选地，所述第一磁块和所述第一传感器面向彼此，所述第二磁块和所述第二传感器面向彼此。

可选地，所述第一磁块和所述第二磁块分别嵌入到所述安装框中。

根据本公开的第二个方面，还提供一种投影仪，所述投影仪包括根据以上所述的双轴投影振镜。

通过上述技术方案，镜片的摆动由第一线圈和第二线圈在磁场力的作用下的运动而实现，而非通过永磁铁的运动来实现。这样，由于线圈中的电流大小、方向均可以通过电路来控制，使得安装框连同镜片的摆动处于受控的状态，从而能够提高对镜片的控制的精确度。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开一个示例性实施例的双轴投影振镜的示意图；

图2是根据本公开一个示例性实施例的双轴投影振镜的爆炸图；

图3是根据本公开一个示例性实施例的双轴投影振镜的侧视图；

图4是根据本公开一个示例性实施例的双轴投影振镜的局部结构的示意图；

图5是根据本公开一个示例性实施例的双轴投影振镜的另一局部结构的示意图；

图6是沿图1中的A-A线截取的示意图。

附图标记说明

100-镜片，200-安装框，201-定位柱，202-绕线柱，202a-第一绕线柱，202b-第二绕线柱，202c-第三绕线柱，202d-第四绕线柱，203-凸缘，204-绕线台，205-避让槽，300-基座，310-底板，320-螺栓，321-头部，322-杆部，410-第一磁体，420-第二磁体，510-第一线圈，520-第二线圈，600-簧片，600a-第一支片，600b-第二支片，600c-第三支片，600d-第四支片，601-定位孔，610-外边框，620-内边框，700-电路板，710-锡膏，810-第一磁块，820-第二磁块，910-第一传感器，920-第二传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“顶”“底”是为了描述方便并结合零部件的使用习惯而做的定义，具体可参照图1和图2中的文字说明，“内”“外”是针对相应零部件的本身轮廓而言的。本公开使用的术语“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，下面的描述涉及附图时，不同附图中的同一附图标记表示相同或相似的要素。

本公开提供一种双轴投影振镜，参照图1并结合图2所示，该双轴投影振镜包括镜片100、围绕镜片100设置并与镜片100固定连接的安装框200、以及围绕安装框200设置的基座300。为了使镜片100实现摆动，安装框200悬置安装在基座300中，具体为通过在基座300和安装框200之间设置磁性部件，使得安装框200能够在磁场力的作用下摆动，进而带动镜片100摆动。其中，安装框200和基座300可以分别采用塑胶材质，一方面具有轻质化的特点，另一方面塑胶导电不良，从而不会影响双轴投影振镜的整体结构中的磁场。

为实现镜片100与安装框200的固定连接，参照图2，安装框200的底部可以形成有向内凸出的凸缘203，镜片100粘接在该凸缘203上。例如参照图2，在镜片100和安装框200分别构造为方形的情况下，安装框200形成有方形的凸缘203，镜片100的底面的四边分别粘接四边的凸缘203，与该凸缘203贴合固定。

在相关技术中，双轴投影振镜采用线圈固定在基座上、永磁铁固定在安装框上的方式来实现镜片的摆动。但在这种情况下，永磁铁容易受到振镜所在系统内的其他磁体的干扰，即该永磁铁不只在前述线圈的作用下运动，这就导致了镜片的摆动控制精度差，尤其在系统中利用还电磁感应原理来反馈镜片的位置时，很难达到精确的电磁信号反馈控制。

为了解决该问题，参照图1、图2、图4以及图5，本公开提供的双轴投影振镜中，基座300上设置有第一磁体410，相应地，安装框200上设置有与第一磁体410磁吸配合以带动镜片100绕第一轴线摆动的第一线圈510；同时，基座300上设置有第二磁体420，安装框200上设置有与第二磁体420磁吸配合以带动镜片100绕第二轴线摆动的第二线圈520。其中，第一轴线和第二轴线互成角度，使得安装框200带动镜片100在两个方向摆动，从而提高投影像素。例如参照图1示出的实施例，第一轴线为X轴，第二轴线为Y轴，安装框200分别能够绕X轴双向摆动、绕Y轴双向摆动。

通过上述技术方案，镜片100的摆动由第一线圈510和第二线圈520在磁场力的作用下的运动而实现，而非通过永磁铁的运动来实现。这样，由于线圈中的电流大小、方向均可以通过电路来控制，使得安装框200连同镜片100的摆动处于受控的状态，从而能够提高对镜片100的控制的精确度。第一磁体410和第二磁体420可以为永磁铁也可以为电磁铁，本实施例中，为简化布局，下面的描述中仅以永磁铁为例进行说明。

此外，结合图3，镜片100和安装框200可以配置为完全容纳在基座300中，即，镜片100和安装框200的顶部和底部均不凸出与基座300，从而使得基座300可以作为镜片100和安装框200的保护壳，方便振镜整体的安装和存放。

上述的悬置安装指的是安装框200能够连接到基座300中，并可以通过弹性元件实现相对于基座300的小范围的摆动，该弹性元件可以为橡胶或下述的簧片等结构。这里仅以后者为例做示例性说明，参照图4和图5，在本实施例中，安装框200通过簧片600安装到基座300中，其中，簧片600具有固定到基座300上的外边框610和固定连接安装框200的内边框620，外边框610和内边框620间隔设置并通过连接部相连。这里，连接部的作用在于使得外边框610和内边框620之间具有可弹性变形的连接，本公开不限定该连接部的具体形状，例如可以是从外边框610本体或内边框620本体朝向另一者弯折延伸并连接到另一者，也可以是独立于外边框610和内边框620而连接二者的结构。在线圈和磁体的作用下，通过该连接部，安装框200带动内边框620相对于外边框610运动，实现镜片100的摆动。

根据一种实施例，簧片600可以设置在安装框200的外侧壁和基座300的内侧壁之间，即簧片600周向围绕安装框200，在这种情况下，内边框620从外周拖拽安装框200，使得安装框200可以完全悬空设置(安装框200的底部不与其他部件接触)，具有较高的摆动空间。

根据另一种实施例，参照图2、图4和图5，基座300具有底板310，外边框610搭接在该底板310上，内边框620承托固定安装框200，即安装框200、簧片600以及基座300从顶到底依次搭接，这样，使得安装框200和簧片600均具有较高的稳定性，提高振镜整体的使用寿命。这里需要说明的是，上述的底板310设计为具有与安装框200的尺寸相适应的通孔，可以避免在安装框200的摆动过程中与之产生干涉。

参照图1和图2，本公开提供的双轴投影振镜还可以包括能够与第一线圈510以及第二线圈520连接的电路板700，以为第一线圈510和第二线圈520供电。在上述的安装框200、簧片600以及基座300依次搭接的实施例的基础上，参照图1-图3，电路板700可以设置在基座300的底部，电路板700与基座300贴合设置，以提高结构的紧凑性。

参照图2和图4，簧片600可以通过螺栓320安装在底板310上。具体地，螺栓320从顶向底贯穿外边框610和底板310，螺栓320的头部321压接簧片600使其紧贴底板310，螺栓320的杆部322穿过底板310后焊接到电路板700上。具体地，参照图2，可以通过锡膏710将螺栓320的杆部322与电路板700焊接。这里需要说明的是，为了使底板310和电路板700能够紧贴设置，螺栓320的杆部322可以设计为不凸出与底板310的底面，例如杆部322的端面可以与底板310的底面之间留有一定间隙，上述的锡膏710填充到该间隙中，使得杆部322与电路板700固定，且确保底板310与电路板700相贴合。

进一步地，第一线圈510和第二线圈520可以分别连接到簧片600上，以使来自电路板700的电流能够通过该簧片600流向第一线圈510和第二线圈520。这里，簧片600和螺栓320均采用导电材质，例如可以分别为金属。具体地，簧片600的外边框610、内边框620以及连接部分别能够导电，这样，来自电路板700的电流经过螺栓320流向簧片600，再由簧片600流向第一线圈510和第二线圈520，为第一线圈510和第二线圈520供电。即，在本实施例中，簧片600不仅能够用来悬置安装安装框200，也能够起到导电的作用。

上述的电路板700可以为柔性电路板也可以为硬质的印刷电路板，本公开对此不做限定。

安装框200与簧片600的内边框620的连接可以通过多种方式来实现，例如可以采用铆接、焊接等任意合适的冷加工或热加工工艺。下面结合图2和图5做示例性说明，在本实施例中，安装框200包括多个焊接到簧片600的绕线柱202，参照图5，具体可以包括第一绕线柱202a、第二绕线柱202b、第三绕线柱202c以及第四绕线柱202d。第一线圈510和第二线圈520的线头部分缠绕各自对应的绕线柱202并连接到绕线柱202与簧片600的焊接位置，其中簧片600可以与绕线柱202通过锡膏焊接。这样，在上述的焊接位置，不仅实现了安装框200与内边框620的物理连接，也实现第一线圈510和第二线圈520与簧片600的电性连接。

其中，多个绕线柱202分别凸出于安装框200的底部，为安装框200与簧片600的连接提供多个安装点，使得焊接过程更加简易，定位性高，且绕线柱202的使用可以实现线束布置的规范化和可自动化。另外需要指出，绕线柱202连接在内边框620上，即使得安装框200与内边框620连接。

根据一些实施例，参照图2、图4和图5，簧片600可以由周向间隔设置的多个支片拼合而成，第一线圈510的两端以及第二线圈520的两端分别连接到不同的支片上，不同支片之间不直接导电，以确保电流能够按预定方向流动，在这种情况下，支片的数量至少为四个。具体来说，参照图2和图5，该实施例中，簧片600包括周向间隔设置的四个支片：第一支片600a、第二支片600b、第三支片600c以及第四支片600d。参照图2、图5和图6，下面以第一线圈510的电流路径为例，并结合上述的安装框200具有四个绕线柱202的情况进行具体说明：第一支片600a通过其对应的螺栓320从电路板700得电，经由焊接在第一支片600a上的第一绕线柱202a，电流流向第一线圈510，电流流过第一线圈510后经由焊接在第二支片600b上的第二绕线柱202b流向第二支片600b，再通过第二支片600b对应的螺栓320流回电路板700，实现电路的闭合。第二线圈520的电流路径同理，这里不展开说明。通过上述的结构设置，实现了电流的单向流通，使得第一线圈510和第二线圈520互不影响。

上述的多个支片可以采用相同的构造，由于将大面积的簧片600设计为多个支片的组合结构，簧片600的整体平整度通过各个支片的平整度来调整，使得簧片整体更容易保持平整。此外，每个支片可以分别构造为周向封闭的形状，以提高强度，进而提高其支撑安装框200的稳定性。

进一步地，参照图2和图4，每个支片可以分别开设有定位孔601，相应地，参照图5，安装框200可以形成有与定位孔601插接配合的定位柱201，使安装框200能够安装到簧片600的预设位置处，而通过多个定位柱201的设计，实现了多个支片的物理连接。例如在图2和图5示出的实施例中，每个支片的两端分别开设有定位孔601，以保证其与安装框200的精确定位。

本公开对镜片100、安装框200以及基座300的结构不做限定，为了方面描述，下面仅对三者均构造为方形的实施例做示例性说明，在实际使用时，三者的形状以及摆动方式可以根据实际需要做适应性设计。

在镜片100、安装框200以及基座300分别构造为方形的情况下，第一转轴和第二转轴可以分别平行于该方形结构的相邻两条边，且第一转轴和第二转轴垂直。例如参照图1，本实施例中，第一轴线为图示中的X轴，第二轴线为图示中的Y轴，第一磁体410和第一线圈510配合使得安装框200带动镜片100绕X轴摆动，第二磁体420和第二线圈520配合使得安装框200带动镜片100绕Y轴摆动。

参照图2，方形的镜片100可以与方形的安装框200形状匹配，使得镜片100的侧面能够与安装框200的内侧壁相贴合。在这种情况下，安装框200的内侧壁的四个拐角处分别可以形成有避让槽205，确保镜片100的四个角落不会被磕伤，降低了安装框200的设计难度。此外，避让槽205处形成的安装框200与镜片100的间隙可以作为点胶口，方便将镜片100固定粘接到安装框200上。

磁体和线圈的摆放位置以及数量可以根据实际需求做适应性设计，在本实施例中，参照图1-图5，第一磁体410、第二磁体420、第一线圈510以及第二线圈520的数量分别为一个。具体参照图2和图4，第一磁体410和第二磁体420分别设置在安装框200的相邻的侧壁，并可以分别居中设置；参照图2和图5，第一线圈510和第二线圈520分别设置在基座300的相邻的侧壁，并可以分别居中设置。

其中，第一轴线(X轴)位于第一线圈510的对侧壁且平行于安装框200的底面，参照图1，当第一线圈510通电后，第一磁体410施加到第一线圈510的磁力驱动第一线圈510向顶部运动或向底部运动，而安装框200在第一线圈510对侧的侧壁保持在原位置，使得安装框200和镜片100能够绕X轴摆动。类似地，第二轴线(Y轴)位于第二线圈520的对侧壁且平行于安装框200的底面，当第二线圈520通电后，第二磁体420施加到第二线圈520的磁力驱动第二线圈520向顶部运动或向底部运动，而安装框200在第二线圈520对侧的侧壁保持在原位置，使得安装框200和镜片100能够绕Y轴摆动。

进一步地，参照图5，安装框200的用于安装线圈的两个相邻的侧壁外侧形成有绕线台204，第一线圈510和第二线圈520分别缠绕各自对应的绕线台204。参照图4，基座300的用于安装磁体的两个相邻的侧壁内侧分别固定有第一磁体410和第二磁体420。其中，第一磁体410和第一线圈510对齐，第二磁体420和第二线圈520对齐，如上所述，四者可以在各自对应的侧壁上居中设置，以使摆动时受力均衡。

进一步地，参照图4，第一磁体410和第二磁体420可以分别嵌入到基座300的侧壁中，以提高结构的空间利用率。

如上所述，第一磁体410和第二磁体420可以分别为永磁铁，使得针对磁体可以不必设置电连接线，尤其在第一磁体410和第二磁体420嵌入到基座300的情况下，可以避免电连接线空间布局的凌乱。进一步地，在这种情况下，第一磁体410和第二磁体420可以分别构造为多磁极磁铁。具体地，第一磁体410和第二磁体420分别可以由两个或者更多个永磁铁可以通过点胶组装在一起，其中，在组装时，相邻两个永磁铁的相接触的磁极方向相反。或者，也可以通过多极充磁来使得第一磁体410和第二磁体420构造为多磁极磁铁。通过多磁极磁铁的设计，能够加大第一磁体410和第二磁体420临近磁场的磁感线密度，搭配环形的第一线圈510和第二线圈520，能够大大提高磁体和线圈产生的磁力。

当然，在其他实施例中，第一磁体410和第二磁体420也可以使用电磁铁，本公开对此不做限定。

为了实时检测并控制镜片100的摆动角度，本公开还提供位置检测装置，以对镜片100的当前状态进行实时检测并控制。例如，安装框200上可以设置有待测元件，基座300或电路板700可以设置有能够获取待测元件位置的传感器，通过待测元件的位置来反馈安装框200的摆角。传感器可以为下述的直线霍尔传感器、直线TMR(Tunnel MagnetoResistance)传感器、或其他任意适当类型的传感器。

本实施例中，参照图2、图4和图5，安装框200的底部可以设置有第一磁块810和第二磁块820，第一磁块810设置在第一线圈510的对侧壁的靠近第二线圈520的位置，第二磁块820设置在第二线圈520的对侧壁的靠近第一线圈510的位置，即第一磁块810和第二磁块820大体设置在安装框200的对角线的两端，该对角线与第一线圈510所在的侧壁以及第二线圈520所在的侧壁围成三角形。相应地，在基座300的底部设置有电路板700的情况下，电路板700上正对第一磁块810的位置可以设置有能够检测第一磁块810的位置的第一传感器910，电路板700上正对第二磁块820的位置可以设置有能够检测第二磁块820的位置的第二传感器920。

具体地，在安装框200带动镜片100绕X轴摆动时，第二磁块820大体保持在原位，第一磁块810具有较大的摆幅，此时通过第一传感器910的检测，可以获取镜片100在绕X轴摆动时的摆角；类似地，在安装框200带动镜片100绕Y轴摆动时，第二磁块820具有较大的摆幅，此时通过第二传感器920的检测，可以获取镜片100在绕Y轴摆动时的摆角。当安装框200带动镜片100绕X轴和Y轴在两个维度摆动时，第一传感器910和第二传感器920分别检测到两个维度的摆角，从而综合确定镜片100的实际摆动状态。

这里，第一传感器910和第二传感器920分别为霍尔传感器，其通过检测与各自对应的磁块的磁场强度来获取与磁块之间的距离，传感器所获取的信号可以传递至电路板700而反馈至振镜的控制系统，从而可以通过进一步控制第一线圈510和第二线圈520中的电流大小、方向，实现镜片100摆角的精确控制。

进一步地，第一磁块810和第一传感器910可以面向彼此，同样，第二磁块820和第二传感器920可以面向彼此。这里，“面向彼此”指的是两个部件直接相对，而不被其他零部件遮挡，参照图5，第一磁块810和第二磁块820设置在安装框200的底部，且不被安装框200覆盖，参照图2和图4，第一传感器910和第二传感器920设置在电路板700的表面，磁块和传感器之间不设置其他遮挡部件，以避免二者之间的信号传输被干扰。

参照图5，第一磁块810和第二磁块820可以分别嵌入到安装框200中，以提高结构的空间利用率。具体地，安装框200的底部可以设置有开口朝向底部的两个凹槽，第一磁块810和第二磁块820容置于该凹槽且不凸出于该凹槽。

本公开还提供一种投影仪，包括上述的双轴投影振镜。该投影仪具有上述双轴投影振镜的全部有益效果，这里不再赘述。

根据本公开提供的双轴投影振镜以及应用该双轴投影振镜的投影仪，镜片100的摆角能够得到精确控制，且各零部件的安装紧凑且简单，有利于实现结构的量产化。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。