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。

相关技术中，镜片的摆动的驱动力主要来源于音圈马达，即将镜片与磁铁固定，振镜的基座部分设置线圈，线圈通电后产生磁场，驱动磁铁运动，进而带动镜片摆动，但是这种音圈马达的驱动方式存在很多缺陷。

首先，磁铁的重量较大，会使振镜的整个运动部分的重量加大，从而很难达到较高的传动频率。此外，这种设计方案中的磁铁容易受到振镜系统中其它磁性器件（如铁片、音响等）的吸引，从而会导致引入用于驱动镜片的电磁力以外的不可控的附加磁力。而且，现有振镜中音圈马达的支撑是采用簧片结构，即通过簧片将镜片支撑在基座上，通过音圈马达的电磁驱动以及簧片的支撑实现镜片相对于基座的摆动。但是，由于线圈和磁铁属于隔空传力，缺少中间实体部件的连接，力在传递到簧片后，簧片在进入稳态位置之前会进行来回的小幅度摆动，这就会导致振镜进入稳态位置的时间较长，进而导致音圈马达的响应速率较慢。

发明内容

本公开的目的是提供一种振镜及配置有该振镜的投影仪，以至少解决振镜在使用过程中响应速率慢的技术问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种振镜，包括：

镜片；

第一安装方框，设置在所述镜片的一侧，并与所述镜片固定连接；以及

基座，包绕在所述镜片和所述第一安装方框的外侧，

其中，所述第一安装方框包括与所述镜片固定连接的第一弹性片，和位于所述第一弹性片相较于所述镜片的厚度方向的对侧并与所述基座固定连接的第二弹性片，所述第一安装方框的位于所述第一弹性片和所述第二弹性片之间的位置安装有第一压电元件，所述第一压电元件配置为通电后能够沿平行于所述镜片的镜面方向伸缩，并驱使所述第一弹性片和所述第二弹性片在所述镜片的厚度方向上产生形变，以带动所述镜片绕第一轴线摆动。

可选地，所述第一弹性片和所述第二弹性片分别包括凸起部，两个所述凸起部构造为朝向背离于彼此的方向凸出，所述镜片和所述基座分别与各自对应的凸起部连接。

可选地，所述凸起部构造为阶梯结构，所述镜片和所述基座分别连接在所述阶梯结构的顶端。

可选地，所述振镜还包括固定在所述基座上的电路板，所述第一压电元件的正极和负极分别通过导电胶与所述电路板连接。

可选地，所述第一压电元件包括面向所述镜片的第一面和背向所述镜片的第二面，所述正极和所述负极中的一者位于所述第二面，另一者位于所述第一面并从所述第一压电元件的一个端部绕到所述第二面，位于所述第二面上的正极和负极相间隔。

可选地，所述第一压电元件的两端分别通过非导电胶与所述第一安装方框连接。

可选地，所述非导电胶构造为U型并夹持在所述第一压电元件的端部。

可选地，所述振镜还包括设置在所述镜片的与所述第一安装方框相邻的一侧的第二安装方框，所述第二安装方框包括与所述镜片固定连接的第三弹性片，和位于所述第三弹性片的相较于所述镜片的厚度方向的对侧并与所述基座固定连接的第四弹性片，所述第二安装方框上安装有位于所述第三弹性片和所述第四弹性片之间的第二压电元件，所述第二压电元件配置为通电后能够平行于所述镜片的镜面方向伸缩，并驱使所述第三弹性片和所述第四弹性片在所述镜片的厚度方向上产生形变，以带动所述镜片绕第二轴线摆动，其中，所述第一轴线与所述第二轴线垂直。

可选地，所述第二安装方框与第一安装方框结构相同，所述第二压电元件与所述第一压电元件结构相同。

可选地，所述振镜还包括设置在所述镜片的与所述第一安装方框相对的一侧的第三安装方框，和设置在所述镜片的与所述第二安装方框相对的一侧的第四安装方框，所述第三安装方框和所述第四安装方框分别弹性连接在所述镜片和所述基座之间。

可选地，所述第三安装方框的弹性系数低于所述第一安装方框的弹性系数，所述第四安装方框的弹性系数低于所述第二安装方框的弹性系数。

可选地，所述振镜还包括设置在所述镜片上的第一磁体、第二磁体、设置在所述基座上并与所述第一磁体位置对应的第一传感器，以及设置在所述基座上并与所述第二磁体位置对应的第二传感器。

可选地，所述镜片构造为方形，所述第一磁体和所述第二磁体设置在所述镜片的对角处。

根据本公开的第二个方面，还提供一种投影仪，该投影仪包括本公开提供的振镜。

通过上述技术方案，第一压电元件与第一安装方框连接，以通过第一压电元件的伸缩带动第一安装方框的第一弹性片和第二弹性片沿着镜片的厚度方向发生弹性变形，进而实现镜片绕着第一轴线的摆动。本公开中，第一压电元件产生的驱动力通过与第一安装方框的连接会直接传递至镜片，相较于音圈马达的驱动方式，可以提高振镜的响应速度，更容易使镜片恢复到稳态。此外，镜片和基座均通过能够弹性变形的弹性片与第一压电元件连接，这样，第一压电元件的伸缩量可以同时反馈至两个弹性片的变形，而两个弹性片的变形量会统一反馈成镜片的摆动量，由此可以实现放大行程的效果。

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是本公开一示例性实施方式提供的振镜的结构示意图；

图2是本公开一示例性实施方式提供的振镜的分解示意图；

图3是本公开一示例性实施方式提供的振镜的俯视图；

图4是图3中的剖视图A；

图5是图3中的剖视图B；

图6是图5中的剖视图C；

图7是本公开一示例性实施方式提供的压电元件的主视图；

图8是本公开一示例性实施方式提供的压电元件的俯视图；

图9是本公开一示例性实施方式提供的镜片以不同角度旋转的示意图；

图10是本公开一示例性实施方式提供的振镜将一个像素点复制成十六个像素点的示意图；

图11是现有技术中振镜将一个像素点复制成四个像素点的示意图。

附图标记说明

10-镜片，21-第一安装方框，211-第一弹性片，2110-第一凸起部，212-第二弹性片，2120-第二凸起部，22-第二安装方框，23-第三安装方框，24-第四安装方框，30-基座，41-第一压电元件，411-间隙部，42-第二压电元件，50-导电胶，60-电路板，61-IC芯片，70-非导电胶，81-第一磁体，82-第二磁体，91-第一传感器，92-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“上、下”是为了描述方便并根据零部件的使用习惯定义的，具体可参照图5的图面方向，“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。

本公开提供一种振镜，参照图1至图3，该振镜包括镜片10、设置在镜片10的一侧，并与镜片10固定连接的第一安装方框21，以及包绕在镜片10和第一安装方框21的外侧的基座30。其中，结合图5，第一安装方框21包括与镜片10固定连接的第一弹性片211，和位于第一弹性片211相较于镜片10的厚度方向的对侧并与基座30固定连接的第二弹性片212，基座30可以包括设置在镜片10底部的基底和围绕在镜片10周向的侧壁，第二弹性片212可以安装在基座30的基底上，第一弹性片211和第二弹性片212的用于与镜片10和基座30连接的部分可以沿着弹性片表面延伸出安装部与镜片10点胶连接，以增加弹性片与镜片10和基座30的安装面积，保证安装稳定。第一安装方框21的位于第一弹性片211和第二弹性片212之间的位置安装有第一压电元件41，例如可以在第一弹性片211和第二弹性片212的两端连接有安装块，安装块上可以形成有安装槽，第一压电元件41的两端可以通过胶结的方式嵌装在安装槽内。第一压电元件41配置为通电后能够沿平行于镜片10的镜面方向伸缩，并驱使第一弹性片211和第二弹性片212在镜片10的厚度方向上产生形变，以带动镜片10绕第一轴线摆动。

以图5的图面方向为例进行说明，第一轴线即沿着图面左右方向延伸的轴线。第一压电元件41在通电后会沿着图面的左右方向伸缩。例如，在第一压电元件41的两端向中间压缩时，会带动第一弹性片211发生弹性变形而向上凸起、第二弹性片212发生弹性变形而向下凸起，又由于基座30为固定不动的部件，因此通过第一弹性片211和第二弹性片212的凸起带动镜片10的连接有第一安装方框21的一侧绕第一轴线向上摆动。同理，在第一压电元件41伸长时，会使第一弹性片211和第二弹性片212朝反向变形，从而带动镜片10的连接有第一安装方框21的一侧绕第一轴线向下摆动。

通过上述技术方案，第一压电元件41与第一安装方框21连接，以通过第一压电元件41的伸缩带动第一安装方框21的第一弹性片211和第二弹性片212沿着镜片10的厚度方向发生弹性变形，进而实现镜片10绕着第一轴线的摆动。本公开中，第一压电元件41产生的驱动力通过与第一安装方框21的连接会直接传递至镜片10，相较于音圈马达的驱动方式，可以提高振镜的响应速度，更容易使镜片10恢复到稳态。此外，镜片10和基座30均通过能够弹性变形的弹性片与第一压电元件41连接，这样，第一压电元件41的伸缩量可以同时反馈至两个弹性片的变形，而两个弹性片的变形量会统一反馈成镜片10的摆动量，由此可以实现放大行程的效果。

为了便于控制第一弹性片211和第二弹性片212响应于第一压电元件41伸缩时的变形方向，第一弹性片211和第二弹性片212可以分别包括凸起部，两个凸起部构造为朝向背离于彼此的方向凸出，镜片10和基座30分别与各自对应的凸起部连接。如图5所示，第一弹性片211可以包括向上凸起的第一凸起部2110，第二弹性片212可以包括向下凸起的第二凸起部2120。在第一压电元件41伸缩时，会将力通过弹性片传递至凸起部，使得弹性片在凸起部处的变形量最大，从而使镜片10摆动的行程在第一压电元件41的伸缩量的基础上得到放大，可以将镜片10和基座30连接在弹性片的变形量最大的位置处，以更大程度的放大行程。为便于控制，第一弹性片211与第二弹性片212可以设置成结构相同，第一凸起部2110和第二凸起部2120也可以设置成结构相同，并且可以分别设置在相应的弹性片的中间位置。

凸起部的结构可以为使得弹性片中间高两边低的任意结构，如在一种实施例中，可以将弹性片整体设置为弧形以构成凸起部。或者在本公开的另一种实施例中，参照图5，凸起部也可以构造为阶梯结构，镜片10和基座30分别连接在阶梯结构的顶端，这里的顶端分别指的是在图5的图面中，第一凸起部2110的最上端以及第二凸起部2120的最下端。

结合图2和图6，振镜还包括固定在基座30上的电路板60，电路板60表面可以通过表面贴装技术设置有IC（Integrated Circuit，集成电路）芯片61。第一压电元件41的正极和负极分别通过导电胶50与电路板60连接，以控制第一压电元件41的通电。导电胶50既能起到连接作用又能起到导电作用，导电胶50可以分别连接在第一压电元件41的端部，以使得第一压电元件41便于在中间位置发生伸缩。

图7示出了第一压电元件41的正视图，图8示出了第一压电元件41的俯视图，参照图7和图8，第一压电元件41可以包括面向镜片10的第一面（即图7中的朝向纸面向内的一面和图8中的上表面）和背向镜片10的第二面（即图7中的朝向纸面向外的一面和图8中的下表面），正极和负极中的一者位于第二面，另一者位于第一面并从第一压电元件41的一个端部绕到第二面，位于第二面上的正极和负极相间隔，即第二面形成有将正极和负极电隔绝的间隙部411。其中，间隙部411可以通过在制造压电元件时不镀电极的方式形成。图8中的加粗线条为以示意性的方式示出的第一压电元件41的电极，间隙部411的左侧的位于下表面的加粗线条可以为正极和负极中的一者，间隙部411的右侧的位于下表面的加粗线条以及从右端向上绕至上表面的加粗线条为正极和负极中的另一者。通过将第一压电元件41的正极和负极端均设置在背向镜片10的第二面上，可以便于与电路板60的连接，以利于振镜内部的空间布置，也为振镜的量产提供可行性。这里，间隙部411设置在靠近右侧的位置处，可以将正极和负极的端部设置在第一压电元件41的两端，从而便于使第一压电元件41的中间区域发生伸缩变形，以保证第一压电元件41的可伸缩量。

本公开实施例中，参照图5和图6，第一压电元件41的两端可以分别通过非导电胶70与第一安装方框21连接。非导电胶70一方面可以实现第一压电元件41与第一安装方框21的连接，另一方面可以通过非导电胶70将上述的第一面和第二面的正极和负极电极隔绝开。具体地，参照图8所示出的实施例，第一压电元件41的图面方向的左端部连接非导电胶70，该非导电胶70在左侧将正极和负极隔绝；而上述的间隙部411形成在第一压电元件41的第二面的图面方向右侧，即在右侧将正极和负极隔绝。

在一种实施例中，非导电胶70可以构造为U型并夹持在第一压电元件41的端部，以能够稳定地连接第一压电元件41。非导电胶70的形状和尺寸可以与第一压电元件41的端部以及第一安装方框21的安装槽的形状和尺寸相匹配，以保证安装结构适配、布置更加合理、连接更加稳定。

根据本公开的一种实施方式，参照图1至图3，振镜还可以包括设置在镜片10的与第一安装方框21相邻的一侧的第二安装方框22，第二安装方框22包括与镜片10固定连接的第三弹性片，和位于第三弹性片的相较于镜片10的厚度方向的对侧并与基座30固定连接的第四弹性片，第二安装方框22上安装有位于第三弹性片和第四弹性片之间的第二压电元件42，第二压电元件42配置为通电后能够平行于镜片10的镜面方向伸缩，并驱使第三弹性片和第四弹性片在镜片10的厚度方向上产生形变，以带动镜片10绕第二轴线摆动，其中，第一轴线与第二轴线垂直。第二压电元件42也可以如上述第一压电元件41通过伸缩使第三弹性片和第四弹性片变形，从而带动镜片10绕第二轴线转动，这里不再详细描述。这里，参照图3，第一轴线指的是图3图面的上下方向，第二轴线指的是图3图面方向的左右方向。本公开实施例中的振镜同时设置有第一压电元件41和第二压电元件42，能够实现镜片10的双轴摆动，从而可以将投影画质提升。

其中，第二安装方框22的结构及安装方式等可以与上述第一安装方框21相同，第二压电元件42的结构及安装方式等也可以与上述第一压电元件41相同，以使镜片10在双轴的摆动更易控制。为免重复，这里不再对第二压电元件42和第二安装方框22重新描述。

参照图1至图3，振镜还可以包括设置在镜片10的与第一安装方框21相对的一侧的第三安装方框23，和设置在镜片10的与第二安装方框22相对的一侧的第四安装方框24，第三安装方框23和第四安装方框24分别弹性连接在镜片10和基座30之间。第三安装方框23和安装方框24分别用于在镜片10摆动时对镜片10支撑。具体地说，在图3中，当第一安装方框21发生形变时，镜片10会绕着第三安装方框23相应的位置处形成的第一轴线摆动，即镜片10以左侧边为旋转轴进行摆动；当第二安装方框22发生形变时，镜片10会绕着第四安装方框24相应的位置处形成的第二轴线摆动，即镜片10会以下侧边为旋转轴进行摆动。本公开实施例中，也可以在第三安装方框23和第四安装方框24处安装压电元件，以共同控制镜片10的摆动。如在第一安装方框21处的第一压电元件41压缩时，第三安装方框23处的压电元件可以拉伸，以在镜片10的对侧进行控制，从而可以增加镜片10的摆动行程。

当第三安装方框23和第四安装方框24仅作为固定支撑的作用时，可以设置成第三安装方框23的弹性系数低于第一安装方框21的弹性系数，第四安装方框24的弹性系数低于第二安装方框22的弹性系数。这里，弹性系数指的是相关部件整体上的变形容易程度，而非针对其中某个局部零部件。通过这种设置形式，可以在一侧稳固支撑镜片10，而更利于在另一侧控制镜片10的摆动程度。

参照图2至图4，本公开实施例中，振镜还可以包括设置在镜片10上的第一磁体81、第二磁体82、设置在基座30上并与第一磁体81位置对应的第一传感器91，以及设置在基座30上并与第二磁体82位置对应的第二传感器92。第一磁体81和第二磁体82可以通过点胶固定在镜片10的侧边壁上，第一传感器91和第二传感器92可以分别设置在各自对应的磁体的下方。传感器能够把感应到的磁通密度转换为磁体与传感器的位置关系，从而能够对磁体以及安装磁体的镜片10的位置进行监控。传感器感应到的位置信号能够通过设置在电路板60上的IC芯片61进行进一步的放大处理，从而更精准的读取传感器所读取的位置信号，通过该位置信号，能够反馈成镜片10摆动的角度或镜片10的行程信息。同时，该位置信息通过电路板60传出，并作为控制压电元件的电流的反馈信号，以给压电元件的驱动电流相应的正补偿或负补偿，从而达到对镜片10更精准的驱动及位置控制。这里，设置第一传感器91和第二传感器92，可以分别检测镜片10的绕第一轴线和第二轴线的摆动位置，以分别控制第一压电元件41和第二压电元件42的驱动电流，从而可以更精准地拆分镜片10绕每个轴线的摆动角度信号。

本公开实施例中，也可以通过其他方式来精准控制镜片10的摆动。如在第一压电元件41和第二压电元件42表面分别贴有SGS（Strain Gauge Sensor，电阻应变片式传感器），在压电元件通电而产生形变后，SGS也会随之产生应变，从而会导致SGS的电阻发生变化，该电阻变化能够通过电路板60反馈至芯片61，芯片61能够通过电阻变化判断镜片10的摆动角度，并可以通过控制驱动压电元件的电流来控制镜片10的下一步动作。

根据一些实施例，参照图3，镜片10可以构造为方形，第一磁体81和第二磁体82可以设置在镜片10的对角处。这种布置方式，能够使得镜片10绕第一轴线和第二轴线摆动的位置信息监控分离开来而互不干扰，以使检测结果更加准确，从而精确地控制对镜片10的驱动。在一些实施例中，镜片10也可以构造为圆形或其他形状，两个磁体可以设置在相距较远的位置处，以尽可能确保检测结果精确。

根据一些实施例，第一传感器91和第二传感器92可以为直线霍尔传感器或直线TMR（Tunnel Magneto-Resistive，隧道磁阻）传感器，本公开对传感器的类型不做具体限定。

图11是现有技术中的振镜能够把一个像素点复制成四个像素点的示意图，图9是本公开提供的振镜的镜片10的摆动角度示意图，图中的左侧表示镜片10绕第一轴线摆动的角度，图中的右侧表示镜片10绕第二轴线摆动的角度，图10示出了使用本公开的振镜能够把一个像素点复制成十六个像素点的示意图。根据图9至图11可以得出，本公开提供的振镜能够通过设置压电元件以及安装方框等结构达到多级传动的需求，使得振镜的响应频率快，并可以通过如上述的反馈控制来精准定位镜片10的位置，并且该振镜的镜片10到达稳态所需时间少，并能够达到放大行程的目的，从而使得能够实现多倍像素复制的效果。

本公开还提供一种投影仪，该投影仪包括上述的振镜。该投影仪具有上述振镜的所有有益效果，这里不再赘述。

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。