一种两倍像素倍增装置的制作方法

本发明属于光学成像领域，尤其涉及一种两倍像素倍增装置。

背景技术：

1、两倍像素倍增装置通过驱动光学镜片快速地在两个偏转位置上切换，将入射的两个子帧的成像光束一一对应地折射到成像面的两个位置上，而两个位置上的子帧叠加形成一帧图像，其像素数为子帧的像素数的两倍，在不增加投影芯片像素数目的基础上，实现两倍像素倍增的效果。

2、由于两倍像素倍增装置用量大，为了降低成本，其多为开环工作，因此，对两倍像素倍增装置偏转位置的稳定性和一致性提出了更高的要求。此外，为兼容更多的应用场景，两倍像素倍增装置的小型化要求也更加迫切，特别是薄化，可以有效缩短光路，利于投影装置的小型化和轻量化。

3、目前，现有的两倍像素倍增装置的像素倍增效果大多通过绕对角运动的光学镜片实现，例如在中国发明专利cn111190281b和中国发明专利cn110750024b中，其均在两倍像素倍增装置的对角位置设置悬臂扭转轴，使光学镜片绕悬臂扭转轴实现转动，悬臂梁通过螺丝连接在支撑件上。不同的是第一个专利中采用沿运动轴线布置的悬臂梁限定运动轴线，第二个专利采用弯折悬臂梁的挠曲点限定运动轴线。采用沿运动轴线布置的悬臂梁限定运动轴线时，沿运动轴线布置的悬臂梁在通过螺丝连接时，会受到扭矩t1的作用，导致悬臂梁向垂直于运动轴线的方向发生偏斜，从而使实际的运动轴线发生偏斜，进而降低了两倍像素倍增装置的偏转稳定性和一致性。而采用弯折悬臂梁的挠曲点限定运动轴线时，弯折悬臂梁通过螺丝连接时，同样会受到扭矩t1的作用，导致弯折悬臂梁沿扭矩t1的箭头方向向内发生变形，限定运动轴线的挠曲点产生应力，且两个弯折悬臂梁的挠曲点的应力分布很难一致，从而使实际运动轴线发生偏斜，进而降低了两倍像素倍增装置的偏转稳定性和一致性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有两倍像素倍增装置的实际运动轴线易发生偏斜，导致两倍像素倍增装置偏转稳定性和一致性降低的技术问题，从而提供一种两倍像素倍增装置。

2、为了实现上述发明目的，本发明的技术解决方案如下：

3、一种两倍像素倍增装置，包括弹片、光学镜片以及电路板，其特殊之处在于，所述弹片包括运动件、两个悬臂梁；定义平行于运动件任一侧边的轴为x轴，定义经运动件中心点且与x轴呈40°~50°夹角的轴为运动轴线；

4、所述运动件对应运动轴线的两处外侧壁上分别设置有垂直于运动轴线的切边；两个悬臂梁关于运动件的中心点对称设置；

5、所述悬臂梁包括内梁和外梁；内梁包括一端与切边连接且垂直于切边的第一内梁、一端与第一内梁另一端连接且平行于x轴的第二内梁以及一端与第二内梁另一端连接且平行于切边的第三内梁；外梁包括一端与切边连接且垂直于切边的第一外梁、一端与第一外梁另一端连接且平行于x轴的第二外梁以及一端与第二外梁另一端连接且平行于切边的第三外梁；第三内梁和第三外梁的另一端设置有固定锚点；

6、所述第一内梁和第二内梁之间、第一外梁和第二外梁之间的内夹角均为钝角；

7、所述第一内梁和第一外梁之间设置有第一间隙，第二内梁和第二外梁之间设置有第二间隙，第三内梁和第三外梁之间设置有第三间隙，第一间隙、第二间隙、第三间隙之间依次连通，且运动轴线与第一间隙长度方向的中心线重合设置；

8、所述运动件的中心位置开设有第一通光孔，所述光学镜片固定设置在运动件下表面正对第一通光孔的位置；

9、所述电路板位于运动件的下方，电路板上正对第一通光孔的位置开设有第二通光孔；两个固定锚点通过紧固件与电路板固连，且使光学镜片容置于第二通光孔内并与第二通光孔侧壁之间保持间隙；所述电路板与运动件之间设置有电磁驱动装置，用于驱动运动件运动，从而带动光学镜片偏转。

10、进一步地，所述运动轴线为经运动件中心点且与x轴呈45°夹角的轴，可以使紧固螺钉产生的扭矩施加在悬臂梁长度方向的力和垂直于悬臂梁长度方向的力相等，进而使应力在整个悬臂梁上均布，避免应力不均带来的运动轴线偏斜。

11、进一步地，所述第一间隙为直线型间隙，其两个侧壁均平行于第一外梁；所述第三间隙为直线型间隙，其两个侧壁均平行于第三外梁；

12、所述第二间隙为直线型间隙，其两个侧壁均平行于第二外梁，或者所述第二间隙为弧形间隙，且与第一间隙和第三间隙之间分别实现平滑连接。

13、进一步地，所述第一内梁与第一外梁宽度相等，第二内梁与第二外梁宽度相等，第三内梁与第三外梁宽度相等；

14、所述第一间隙、第二间隙以及第三间隙的宽度相等。

15、进一步地，所述电磁驱动装置包括永磁体和线圈；

16、所述永磁体设置在运动件下表面，线圈设置在电路板上正对永磁体的位置，用于通过线圈和永磁体形成电磁驱动。

17、进一步地，所述运动件的一侧侧边上延伸设置有固定座；

18、所述电路板上对应固定座的一侧开设有凹槽；

19、所述永磁体设置在固定座下表面，线圈设置于电路板的凹槽内，可以对两倍像素倍增装置进行有效薄化。

20、进一步地，所述紧固件包括两个紧固螺钉；

21、所述固定锚点上开设有固定通孔，电路板上表面对应两个固定通孔的位置分别设置有贴片铜螺母；

22、两个所述紧固螺钉的一端分别穿过两个固定通孔与相应的贴片铜螺母连接。

23、进一步地，还包括设置在电路板下表面的加强板；

24、所述加强板上正对第二通光孔的位置开设有第三通光孔；

25、所述电路板的外周设置有至少两个第一定位孔；加强板上对应第一定位孔的位置开设有第二定位孔，用于与第一定位孔实现定位配合。

26、进一步地，所述第一间隙、第二间隙以及第三间隙大于0.5mm；

27、所述光学镜片外侧壁与第二通光孔侧壁之间的间隙大于等于0.5mm。

28、进一步地，所述第一间隙、第二间隙以及第三间隙大于1mm。

29、本发明相比于现有技术的有益效果如下：

30、1、本发明提供的一种两倍像素倍增装置，将悬臂梁分为内梁和外梁，通过设置在运动轴线两侧对称的第一内梁和第一外梁限定运动轴线，并通过第二外梁、第三外梁、第二内梁以及第三内梁的设置，增强悬臂梁抵抗紧固螺钉扭矩产生变形的能力，使悬臂梁不易沿扭矩产生变形；同时，第一外梁和第一内梁垂直于切边设置，第三外梁和第三内梁平行于切边设置，即第一外梁和第一内梁平行于运动轴线设置，第三外梁和第三内梁垂直于运动轴线设置，使得扭矩施加在第一外梁和第一内梁上的力作用在运动轴线方向，抑制了因紧固螺钉扭矩带来的运动轴线偏斜，有效保证了运动件运动的稳定性和一致性。

31、2、本发明提供的一种两倍像素倍增装置，在第一外梁和第三外梁之间设置第二外梁，在第一内梁和第三内梁之间设置第二内梁，增强悬臂梁抵抗紧固螺钉扭矩产生变形能力的同时，避免了紧固螺钉产生的应力集中在一个位置，且运动轴线与x轴之间的夹角为45°，即第二外梁、第二内梁与运动轴线的夹角为45°，使紧固螺钉产生的扭矩施加在悬臂梁长度方向的力和垂直于悬臂梁长度方向的力相等，进一步使应力可以在整个悬臂梁上均布，避免了应力不均带来运动轴线偏斜。

32、3、本发明提供的一种两倍像素倍增装置，第一内梁与第一外梁宽度相等，第二内梁与第二外梁宽度相等，第三内梁与第三外梁宽度相等，同时，第一间隙、第二间隙以及第三间隙的宽度也相等，可以使紧固螺钉固定时带来的应力在内梁和外梁上均布。

33、4、本发明提供的一种两倍像素倍增装置，在电路板上设置凹槽，并将线圈设置于凹槽中，同时将光学镜片容置于电路板的第二通光孔中，有效地对两倍像素倍增装置进行了薄化，同时结构简单，易于组装。