一种免磁铁非接触式调整装置的制作方法

1.本发明涉及光学领域，尤其是涉及一种免磁铁非接触式调整装置。


背景技术：

2.一方面，比如在光学系统中，一些镜片在操作时需要一定的微调以达到预期的光学效果。另一方面，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！
3.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。
4.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。
5.因而现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

6.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种免磁铁非接触式调整
装置。
7.为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：
8.本发明提供了一种免磁铁非接触式调整装置，包括主架体、活动框架、活动连接部件和至少一组电感线圈，所述电感线圈与所述主架体相对固定，所述活动框架通过所述活动连接部件与所述主架体连接，所述活动框架上具有与所述电感线圈相配合的导磁部，当所述电感线圈通电，位于电感线圈的电磁场中的导磁部被磁化，所述主架体上的电感线圈与所述活动框架上的导磁部之间发生牵引，所述活动框架与所述主架体发生相对位移。
9.进一步的，所述的免磁铁非接触式调整装置，每组电感线圈为一对所产生的的电磁场方向相反的电感线圈，两个电感线圈产生的磁感线相互耦合。
10.进一步的，所述的免磁铁非接触式调整装置，所述导磁部具有与所述电感线圈一一对应的导磁凸头，所述导磁凸头与所述电感线圈的中心预设偏移距离。
11.进一步的，所述的免磁铁非接触式调整装置，所述活动连接部件为用于复位所述活动框架的弹性构件。
12.进一步的，所述的免磁铁非接触式调整装置，所述电感线圈内设置有磁芯。
13.进一步的，所述的免磁铁非接触式调整装置，所述活动框架、活动连接部件和导磁部采用导磁金属弹片一体化设置。
14.在一较佳实施例中，所述的免磁铁非接触式调整装置，所述电感线圈为一组、设置于所述活动框架的一侧，电感线圈断电时，活动框架不产生摆动，电感线圈通电时，电感线圈与导磁部磁力耦合，活动框架产生平移运动，失电时，活动框架在弹性构件的作用下回到初始位置。
15.在一较佳实施例中，所述的免磁铁非接触式调整装置，所述电感线圈为两组、设置于所述活动框架的两相对侧，所述导磁凸头均位于两组电感线圈的同一侧，电感线圈断电时，活动框架不产生摆动，电感线圈通电时，电感线圈与导磁部磁力耦合，活动框架产生平移运动，失电时，活动框架在弹性构件的作用下回到初始位置。
16.在一较佳实施例中，所述的免磁铁非接触式调整装置，所述电感线圈为两组、设置于所述活动框架的两相对侧，两组电感线圈对应的导磁凸头的偏移方向相反，两组电感线圈均断电时，活动框架不产生摆动，一组电感线圈断电时，另一组电感线圈通电，电感线圈与导磁部磁力耦合，活动框架产生平移运动，两组电感线圈交替通电，所述活动框架持续摆动，两组电感线圈均失电时，活动框架在弹性构件的作用下回到初始位置。
17.在一较佳实施例中，所述的免磁铁非接触式调整装置，所述电感线圈至少为两组、分别位于所述活动框架的相邻侧，每组电感线圈至少为一个，通电状态下，通过不同的电感线圈驱动活动框架在不同的方向上发生位移。
18.相较于现有技术，本发明提供了一种免磁铁非接触式调整装置，包括主架体、活动框架、活动连接部件和至少一组电感线圈，所述电感线圈与所述主架体相对固定，所述活动框架通过所述活动连接部件与所述主架体连接，所述活动框架上具有与所述电感线圈相配合的导磁部，当所述电感线圈通电，位于电感线圈的电磁场中的导磁部被磁化，所述主架体上的电感线圈与所述活动框架上的导磁部之间发生牵引，所述活动框架与所述主架体发生相对位移。本发明专利可用于镜片的平面内的位置调整，也可用于镜片的简谐振动，尤其是应用在激光消散斑的运动扩散片装置。一方面该方式振动幅度大，振动频率快，运动轨迹稳
定、规律、一致，效果好；另一方面，本发明结构简单、小巧、轻薄，不仅造价很低低，组装和维护及其简单，而且可以兼容更多方式的投影光机光路设计和结构设计需要。本发明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。其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。当将活动部上装设的光学元器件替换成柱面镜时，可将点状激光抖动成线状激光；当将活动部上装设的光学元器件替换成反射镜时，可实现区域性激光扫描；当将活动部上装设的光学元器件替换成阵列透镜(如复眼透镜)时，可以实现光斑的整体偏移和均匀化。本发明的活动框架不仅可用于搭载光学器件，比如镜片，也可搭载非光学器件比如羊毛皮等，可用于超精密元器件的振动抛光等。
附图说明
19.图1为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第一较佳实施例的结构示意图。
20.图2为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第一较佳实施例的爆炸结构示意图。
21.图3为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的磁力耦合原理示意图。
22.图4为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第一较佳实施例的断电状态的结构示意图。
23.图5为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第一较佳实施例的通电状态的结构示意图。
24.图6为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第一较佳实施例的图4、图5中左侧的电感线圈的电信号示意图一。
25.图7为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第一较佳实施例的图4、图5中右侧的电感线圈的电信号示意图一。
26.图8为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第一较佳实施例的图4、图5中左侧的电感线圈的电信号示意图二。
27.图9为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第一较佳实施例的图4、图5中右侧的电感线圈的电信号示意图二。
28.图10为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第二较佳实施例的结构示意图。
29.图11为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第二较佳实施例的图10中左侧上下两个的电感线圈的电信号示意图。
30.图12为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第二较佳实施例的图10中右侧上下两个的电感线圈的电信号示意图。
31.图13为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第三较佳实施例的结构示意图。
32.图14为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第三较佳实施例的图13中左下侧的电感线圈的电信号示意图。
33.图15为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第三较佳实施例的图13中右下侧的电感线圈的电信号示意图。
34.图16为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第三较佳实施例的图13中右上侧的电感线圈的电信号示意图。
35.图17为本发明提供的免磁铁非接触式调整装置的第三较佳实施例的图13中左上侧的电感线圈的电信号示意图。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
37.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。
38.还需要说明的是，本发明实施例中的左、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。
39.如图1-图5所示，本发明提供的第一较佳实施例中，本发明提供的一种免磁铁非接触式调整装置，包括主架体100、活动框架200、活动连接部件300和至少一组电感线圈400，所述电感线圈400与所述主架体100相对固定，所述活动框架200通过所述活动连接部件300与所述主架体100连接，所述活动框架200上具有与所述电感线圈400相配合的导磁部210，当所述电感线圈400通电，位于电感线圈400的电磁场中的导磁部210被磁化，所述主架体100上的电感线圈400与所述活动框架200上的导磁部210之间发生牵引，所述活动框架200与所述主架体100发生相对位移。进一步的，本发明提供的免磁铁非接触式调整装置，所述活动连接部件300为用于复位所述活动框架200的弹性构件，当然活动连接部件300也可设置为滑轨式，另设弹簧等进行复位。进一步的，本发明提供的免磁铁非接触式调整装置，所述电感线圈400内设置有磁芯410，所述磁芯410为导磁性金属磁芯410，电感线圈400中间是空心的，磁芯410插入在电感线圈400中，所述磁芯410用于增强电感线圈400产生的磁力，增加电感线圈400产生的磁感线密度，加强电感线圈400产生的磁感线方向控制。本发明的电感线圈400数量是可以根据实际使用需求增加的，不仅是数量上，而且也可通过缠绕参数增加电感强度。本发明可通过fpc线材500(柔性电路板，flexible printed circuit)将电流线圈的端口接出，方便电感线圈400接入外部供电信号产生单一或周期性变化等的磁场。
40.进一步的，本发明提供的免磁铁非接触式调整装置，在本发明的具体实施例中，所述活动框架200、活动连接部件300和导磁部210采用导磁金属弹片一体化设置，以便于减少开发时间，增加组装效率，结构简化，以及降低生产成本。本发明的实施例的弹性构件呈“几”字形状，可根据实际情况配置多个“几”字单元，这里主要用于活动框架200的谐振设置。需要振动的光学元器件绑定在活动框架200上，导磁性金属弹片(活动框架200)受到电感线圈400通电时产生的磁力吸引产生振动来来带动光学元器件做简谐振动。该导磁性金属弹片一方面要有良好的导磁性，保证在电感线圈400通电产生磁场时被快速吸引；另一方面，导磁性金属弹片需要有一定的支撑力和回弹力(弹性构件)，保证光学元器件依附在上面快速振动的时候不会形变和掉落，保证在电感线圈400无电失去磁场时可以带动光学元器件快速回弹。
41.特别地，本发明提供的免磁铁非接触式调整装置，每组电感线圈400为一对所产生的的电磁场方向相反的电感线圈400，两个电感线圈400产生的磁感线相互耦合。进一步的，
本发明提供的免磁铁非接触式调整装置，所述导磁部210具有与所述电感线圈400一一对应的导磁凸头211，所述导磁凸头211与所述电感线圈400的中心预设偏移距离，偏移方向代表活动框架200的驱动方向。这样导磁金属弹片可更好地捕捉到电感线圈400通电状态产生的磁感线，从而迅速被磁化吸引过去，与磁感线耦合，快速形成磁感线闭环；而且凸起的形状尽量做到与耦合后的磁感线一致，以提升磁感线耦合效率。应当注意到，导磁性金属弹片需要与磁芯410在同一个平面，即导磁凸头211与磁芯410在同一个平面，导磁凸头211与磁芯410和电感线圈400均不接触。
42.本发明采用做有相应凸起结构的导磁性金属弹片与电感线圈400产生的磁场相互耦合的方式。其一方面，能够有效减轻振动部分的体积和结构复杂性，增强了装置的稳定性和可靠性；另一方面，避免了采用固定磁铁的设置，可以有效避免固定磁铁受到外部高温影响失磁的风险和磁铁脱落的风险；还有一方面常被人忽略，根据固有频率公式我们知道，质量越大的物体固有频率越低，而带有固定磁铁的振动装置，其振动部分的质量也就越大，固有频率也就越低，也就越容易受到外部振动的影响产生共振问题，共振的发生对于一些精密仪器的影响有时是很大的，例如受到投影机音腔振动和风扇振动的影响产生共振，则容易出现投影画面抖动的现象，或者消散斑效果变差的现象。
43.本发明结构外形十分简洁，非常容易实现批量量产性，而且检测和维修也十分方便；另外，该结构小巧、轻薄，也非常有利于兼容投影光机的内部光学构架、机械结构和电子驱动设计。并且对于零部件的选材并不苛刻，比如主架体100可以选择金属材料，也可以选择塑料材料，甚至可以是玻璃材料；再比如各个零部件之间的绑定可以选择采用螺丝来绑定，也可以选择使用胶水来固定，也可以使用焊接来固定，甚至可以使用热熔，压合等方式来固定零部件，灵活性很高。
44.在本发明的第一较佳实施例中，本发明提供的免磁铁非接触式调整装置，这里的活动框架200呈矩形，所述电感线圈400为一组、设置于所述活动框架200的一侧，电感线圈400断电时，活动框架200不产生摆动，电感线圈400通电时，电感线圈400与导磁部210磁力耦合，活动框架200产生平移运动，失电时，活动框架200在弹性构件的作用下回到初始位置。本发明的摆动幅度大，运动轨迹稳定可靠，无杂音，而且摆幅可以通过电感线圈400的电压或者电流无极调节。本发明第一较佳实施例外部驱动电路的电信号输入控制可参照图6、图7或图8、图9。
45.以下是本发明实施的另外几个较佳示例：
46.如图10所示，在本发明的第二较佳实施例中，本发明提供的免磁铁非接触式调整装置，这里包括下述示例中的活动框架200均呈矩形，所述电感线圈400为两组、设置于所述活动框架200的两相对侧，所述导磁凸头211均位于两组电感线圈400的同一侧，即两组电感线圈400对应的导磁凸头211的偏移方向相反，电感线圈400断电时，活动框架200不产生摆动，电感线圈400通电时，电感线圈400与导磁部210磁力耦合，活动框架200产生平移运动，失电时，活动框架200在弹性构件的作用下回到初始位置。外部驱动电路的电信号输入控制可参照图11和图12。
47.如图13所示，在本发明的第三较佳实施例中，本发明提供的免磁铁非接触式调整装置，所述电感线圈400为两组、设置于所述活动框架200的两相对侧，两组电感线圈400对应的导磁凸头211的偏移方向相反，两组电感线圈400均断电时，活动框架200不产生摆动，
一组电感线圈400断电时，另一组电感线圈400通电，电感线圈400与导磁部210磁力耦合，活动框架200产生平移运动，两组电感线圈400交替通电，所述活动框架200持续摆动，两组电感线圈400均失电时，活动框架200在弹性构件的作用下回到初始位置。外部驱动电路的电信号输入控制可参照图14、图15、图16和图17。
48.当然，在本发明的另一较佳实施例中，本发明提供的免磁铁非接触式调整装置，所述电感线圈400至少为两组、分别位于所述活动框架200的相邻侧，每组电感线圈400至少为一个，通电状态下，通过不同的电感线圈400驱动活动框架200在不同的方向上发生位移。更进一步的，所述电感线圈400为四组，分别位于活动框架200的上下左右，可以在四个方向上驱动活动框架200移动，从而可以实现活动框架200在平面内各个方向的位置调整。
49.综上所述，本发明的导磁金属弹片可更好地捕捉到电感线圈通电状态产生的磁感线，从而迅速被磁化吸引过去，与磁感线耦合，快速形成磁感线闭环；而且凸起的形状尽量做到与耦合后的磁感线一致，以提升磁感线耦合效率。应当注意到，导磁性金属弹片需要与磁芯在同一个平面，即导磁凸头与磁芯在同一个平面，导磁凸头与磁芯和电感线圈均不接触。本发明采用做有相应凸起结构的导磁性金属弹片与电感线圈产生的磁场相互耦合的方式。其一方面，能够有效减轻振动部分的体积和结构复杂性，增强了装置的稳定性和可靠性；另一方面，避免了采用固定磁铁的设置，可以有效避免固定磁铁受到外部高温影响失磁的风险和磁铁脱落的风险；还有一方面，共振的发生对于一些精密仪器的影响有时是很大的，例如受到投影机音腔振动和风扇振动的影响产生共振，则容易出现投影画面抖动的现象，或者消散斑效果变差的现象，本发明可有效避免共振的情况发生。本发明结构外形十分简洁，非常容易实现批量量产性，而且检测和维修也十分方便；另外，该结构小巧、轻薄，也非常有利于兼容投影光机的内部光学构架、机械结构和电子驱动设计。并且对于零部件的选材并不苛刻，比如主架体可以选择金属材料，也可以选择塑料材料，甚至可以是玻璃材料；再比如各个零部件之间的绑定可以选择采用螺丝来绑定，也可以选择使用胶水来固定，也可以使用焊接来固定，甚至可以使用热熔，压合等方式来固定零部件，灵活性很高。不仅如此，本发明还能有效实现实现活动框架在平面内各个方向的位置调整，适用调整的场景十分广泛。
50.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明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发明所附的权利要求的保护范围。