一种转动式光路调整装置及光学设备的制作方法

1.本发明涉及光学设备技术领域，具体而言，涉及一种转动式光路调整装置及光学设备。


背景技术：

2.在光学领域，例如投影仪中，需要对光路进行调整。目前，现有的光路调整装置一般为将光学镜片设置为通过脚链转动连接在壳体上的结构，一般而言，脚链的数量为两个，两个铰链分别设置在光学镜片一对角线的两端，如此通过通电线圈在磁场中的受力驱动光学镜片沿该对角线偏转并往复振动。
3.如此在光学镜片偏转过程中，经过光学镜片的光线的出光位置发生变化，例如当光线偏转距离为1/2个像素的距离，这样在视觉影像残留的作用下，人眼感受到的像素点就翻倍了，使得人眼对画面的观感更加细腻。然而现有的光路调整装置虽然增加了人眼观察到的像素数量，但是仍旧存在像素感，视觉体验较差。


技术实现要素：

4.本发明的目的包括，例如，提供了一种转动式光路调整装置，其能够改善现有技术中画面存在像素感、视觉体验较差的技术问题。
5.本发明的目的还包括，提供了一种光学设备，其能够改善现有技术中画面存在像素感、视觉体验较差的技术问题。
6.本发明的实施例可以这样实现：
7.本发明的实施例提供了一种转动式光路调整装置，其包括壳体；安装于所述壳体内的安装筒，且所述安装筒能够绕所述安装筒的轴线相对所述壳体旋转；以及安装在所述安装筒内的光学元件，且所述光学元件相对所述安装筒的径向倾斜设置；其中，所述光学元件用于在随所述安装筒相对所述壳体旋转的情况下，改变经过所述光学元件的光线的出光位置。
8.可选的，所述转动式光路调整装置还包括驱动件，所述驱动件与所述安装筒连接，以驱动所述安装筒相对所述壳体旋转。
9.可选的，所述驱动件包括相对作用的线圈组件和磁性件，所述线圈组件和所述磁性件中的一个设置于所述壳体，所述线圈组件和所述磁性件中的另一个设置于所述安装筒，以在所述线圈组件通电的情况下，驱动所述安装筒相对所述壳体旋转。
10.可选的，所述转动式光路调整装置还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承均安装在所述安装筒与所述壳体之间，以将所述安装筒转动支撑在所述壳体上。
11.可选的，所述安装筒外周设置有限位凸台，所述限位凸台沿所述安装筒的轴向的两侧分别形成用于安装所述第一轴承和所述第二轴承的缺口。
12.可选的，所述转动式光路调整装置还包括悬浮组件，所述悬浮组件包括设置于所
述安装筒的第一悬浮磁性部以及设置于所述壳体的第二悬浮磁性部，所述第一悬浮磁性部与所述第二悬浮磁性部相斥，以使所述安装筒悬浮在所述壳体内。
13.可选的，所述第一悬浮磁性部为设置在所述安装筒上的磁性环，所述第二悬浮磁性部为固定连接于壳体的线圈。
14.可选的，所述第二悬浮磁性部包括沿所述安装筒的周向依次设置的多个相互独立的线圈部，所述多个线圈部均与所述第一悬浮磁性部相斥。
15.可选的，所述转动式光路调整装置还包括距离传感器，所述距离传感器与所述多个线圈部电连接，且所述距离传感器用于检测所述壳体与所述安装筒之间的距离。
16.本发明的实施例还提供了一种光学设备。所述光学设备包括上述的转动式光路调整装置。
17.本发明实施例的转动式光路调整装置及光学设备的有益效果包括，例如：
18.本发明的实施例提供的转动式光路调整装置，其包括壳体、安装筒、光学元件。安装筒安装在壳体内，且安装筒能够绕自身的轴线相对壳体旋转。光学元件安装在安装筒内，且光学元件相对安装筒的径向倾斜设置，如此光学元件能够随安装筒相对壳体进行360
°
旋转，同时在旋转过程中，光学元件的倾斜位置发生变化，以使沿安装筒的轴向射入的光线在经过光学元件后出光位置发生变化。同时由于光学元件进行360
°
的旋转，因此经过光学元件的光线所形成的画面会以光线偏离距离为半径的圆为轨迹做连续运动，如此感官上像素格会被无限细分，从而达到降低像素感、提升视觉体验的效果。同时由于该光路调整装置为转动式，相较于现有技术中采用脚链往复翻转一定角度的方式，不会出现疲劳破坏而失效的问题，有助于适应日益增长的画面帧率需求。
19.本发明的实施例还提供了一种光学设备，其包括上述的转动式光路调整装置。由于该光学设备包括上述的转动式光路调整装置，因此也具有能够降低像素感、提升视觉体验、有助于满足日益增长的画面帧率需求的有益效果。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为本发明实施例1提供的转动式光路调整装置的爆炸结构示意图；
22.图2为本发明实施例1提供的转动式光路调整装置的剖面结构示意图；
23.图3为本发明实施例1提供的转动式光路调整装置中光线的出光轨迹示意图；
24.图4为本发明实施例2提供的转动式光路调整装置的爆炸结构示意图；
25.图5为本发明实施例2提供的转动式光路调整装置的剖面结构示意图。
26.图标：100-转动式光路调整装置；110-壳体；111-前壳体；112-后壳体；113-左壳体；114-右壳体；115-第一限位部；116-第二限位部；117-凹槽；120-安装筒；121-磁性件；122-限位凸台；123-安装凸起；130-线圈组件；140-光学元件；151-第一轴承；152-第二轴承；160-悬浮组件；161-第一悬浮磁性部；162-第二悬浮磁性部；163-线圈部；164-芯部；171-距离传感器；210-光线。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
33.实施例1
34.图1为本实施例提供的转动式光路调整装置100的爆炸结构示意图，图2为本实施例提供的转动式光路调整装置100的剖面结构示意图。请结合参照图1和图2，本实施例提供了一种转动式光路调整装置100，相应地，提供了一种光学设备(图未示出)。
35.在本实施例中，光学设备为投影仪，其包括转动式光路调整装置100，同时还包括投影部件，例如镜头等，从而实现投影。
36.转动式光路调整装置100包括壳体110、安装筒120和光学元件140。安装筒120安装在壳体110内，且安装筒120能够绕自身的轴线相对壳体110旋转。光学元件140安装在安装筒120内，且光学元件140相对安装筒120的径向倾斜设置，如此光学元件140能够随安装筒120相对壳体110进行360
°
旋转，同时在旋转过程中，光学元件140的倾斜位置发生变化，以使沿安装筒120的轴向射入的光线210在经过光学元件140后出光位置发生变化。同时由于光学元件140进行360
°
的旋转，因此经过光学元件140的光线210所形成的画面会以光线210偏离距离为半径的圆为轨迹做连续运动(如图3所示)，如此感官上像素格会被无限细分，从而达到降低像素感、提升视觉体验的效果。同时由于该光路调整装置为转动式，相较于现有技术中采用脚链往复翻转一定角度的方式，不会出现疲劳破坏而失效的问题，有助于适应日益增长的画面帧率需求。
37.下面对本实施例提供的转动式光路调整装置100进行进一步说明：
38.请结合参照图1-图3，在本实施例中，壳体110包括相互连接的前壳体111和后壳体112，前壳体111为圆环形壳体状结构，其内周限定圆柱形的安装空间，安装筒120可旋转地安装在该安装空间内。后壳体112大致呈方形板状结构，同时前壳体111的后端抵触连接于后壳体112，且后壳体112上具有与安装空间连通的通孔。前壳体111的前端开口与安装空间
连通，用于供光线210进入安装空间内，并在经过安装空间中的光学元件140后从后壳体112的通孔中射出。
39.安装筒120为圆柱形筒状件，其与前壳体111同轴设置，光学元件140安装在安装筒120的内周壁围成的空间内，且光学元件140的外周壁与安装筒120的内周壁配合，以使从安装筒120靠近前壳体111的前端一侧进入安装孔内的光线210均需穿过光学元件140后射出，达到通过光学元件140调整出光位置，以实现光路调节的目的。
40.需要说明的是，此处并不对安装筒120的形状进行限定，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求对安装筒120的外形进行设置，例如将安装筒120设置为方形筒状等结构，其为两端敞开的筒状结构，能够供光线210通过即可。
41.具体地，光学元件140为光学镜片，且在本实施例中，光学元件140为圆片状结构，光学元件140相对安装筒120的径向倾斜设置，即光学元件140的横截面与安装筒120的轴线之间不垂直，或者说，光学元件140的横截面与安装筒120的横截面之间呈一定夹角设置，通过对该夹角的控制，从而对经过光学元件140的光线210的偏移量进行调节。需要说明的是，在本实施例的描述中，“某部件的横截面”即为垂直该部件的轴线的截面。
42.可选地，安装筒120内凸出形成有环状的安装凸起123，光学元件140的轴向一侧边缘与该安装凸起123配合，以使光学元件140保持相对安装筒120倾斜的位置不变。
43.在本实施例中，转动式光路调整装置100还包括驱动件，驱动件与安装筒120连接，从而驱动安装筒120相对壳体110旋转，进而带动光学元件140进行旋转运动。
44.可选地，驱动件包括相对作用的线圈组件130和磁性件121，线圈组件130与磁性件121中的一个设置于壳体110，线圈组件130和磁性件121中的另一个设置于安装筒120，从而在线圈组件130通电的情况下，驱动安装筒120相对壳体110旋转。
45.具体地，磁性件121为环状磁铁，其固定连接在安装筒120的外周。线圈组件130固定连接在前壳体111上，且线圈组件130位于磁性件121的外周，线圈组件130通电时产生的磁场与磁铁之间的相互作用驱动安装筒120相对壳体110旋转。即线圈组件130与磁性件121之间的相互作用原理类似现有的电机转动原理，线圈组件130即可看作电机的定子线圈，其上通过某一绕组方式(例如三项绕制等)进行线圈绕制，并通过机械换向(电刷)或者电子换向(无刷电机原理)交替改变线圈产生的磁场方向。磁性件121即可看作电机的转子，如此在线圈结构通电的情况下，磁性件121以及与磁性件121固定连接的安装筒120即可根据发生沿固定方向的旋转运动。
46.需要说明的是，在本实施例中，磁性件121固定连接在安装筒120的外周，同时线圈组件130固定连接在壳体110上，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求将磁性件121固定连接在壳体110上，同时线圈组件130固定连接在安装筒120的外周，此时线圈组件130即可看作电机的转子线圈。
47.进一步地，转动式光路调整装置100还包括第一轴承151和第二轴承152。第一轴承151和第二轴承152均安装在安装筒120与壳体110之间，从而将安装筒120转动支撑在壳体110上。同时在安装筒120的轴向上，第一轴承151和第二轴承152间隔设置，磁性件121位于第一轴承151和第二轴承152之间。
48.具体地，安装筒120的外周设置有限位凸台122，限位凸台122沿安装筒120的轴向的两侧分别形成用于安装第一轴承151和第二轴承152的缺口。磁性件121夹设在第一轴承
151和第二轴承152之间，且位于限位凸台122径向外端。
49.进一步地，前壳体111的外端内凹弯折形成有第一限位部115，第一限位部115与限位凸台122远离后壳体112一侧的缺口对应，从而遮挡在该缺口的径向外侧，第一轴承151即安装在第一限位部115的径向内侧，即第一轴承151安装在第一限位部115与安装筒120之间，从而实现安装筒120与壳体110的转动配合。相应地，后壳体112设置有与通孔同轴布置的环形片状凸起，该环形片状凸起为第二限位部116，其与限位凸台122靠近后壳体112一侧的缺口对应，从而遮挡在该缺口的径向外侧，第二轴承152即安装在第二限位部116的径向内侧，即第二轴承152安装在第二限位部116与安装筒120之间，从而实现安装筒120与壳体110的转动配合。同时线圈组件130安装在第一限位部115和第二限位部116的径向外侧的空间内。
50.根据本实施例提供的一种转动式光路调整装置100，转动式光路调整装置100的工作原理是：
51.使用时，对线圈组件130通电，从而驱动磁性件121以及固定连接在磁性件121上的安装筒120进行旋转运动，如此安装在安装筒120内的光学元件140随安装筒120同步旋转，由于光学元件140相对安装筒120的径向倾斜设置，如此在光学元件140转动的过程中，沿安装筒120的轴向射入光学元件140的光线210的出光位置发生变化，且其出光位置以圆为轨迹做连续运动，如此可以实现像素格的无限细分，从而有效降低甚至消除像素颗粒感。
52.本实施例提供的一种转动式光路调整装置100至少具有以下优点：
53.本发明的实施例提供的转动式光路调整装置100，其通过将光学元件140倾斜安装在安装筒120中，且安装筒120能够在驱动件的驱动下进行360
°
的连续旋转运动，不仅能够实现像素格的无限细分，从而有效降低甚至消除像素颗粒感，而且相较于往复翻转运动的方式，其采用的旋转转动的疲劳损坏明显更小，且运功过程一直为惯性运动，光线210翻转频率上限更高，有助于适应后期画面帧率提高的需求。
54.实施例2
55.图4为本实施例提供的转动式光路调整装置100的爆炸结构示意图，图5为本实施例提供的转动式光路调整装置100的剖面结构示意图。请结合参照图1-图5，本实施例也提供了一种转动式光路调整装置100，其与实施例1提供的转动式光路调整装置100的基本原理以及结构相同，相同之处不再赘述，不同之处在于，本实施例的转动式光路调整装置100中设置有悬浮组件160，如此可以通过悬浮组件160替代第一轴承151和第二轴承152实现壳体110与安装筒120之间的可转动配合，换言之，本实施例提供的转动式光路调整装置100无需设置第一轴承151和第二轴承152。
56.具体地，悬浮组件160包括设置于安装筒120的第一悬浮磁性部161以及设置于壳体110的第二悬浮磁性部162，第一悬浮磁性部161与第二悬浮磁性部162相斥，以使安装筒120悬浮在壳体110内，如此进一步降低了壳体110与安装筒120之间产生的转动摩擦，有助于提升安装筒120的转动速度，更好地适应帧率的提高。
57.在本实施例中，壳体110包括相互连接的左壳体113和右壳体114，从而在左壳体113和右壳体114之间限定安装悬浮组件160、驱动件以及安装筒120的空间。安装筒120呈外周壁光滑的圆柱状筒形结构，磁性件121和第一悬浮磁性部161均设置在安装筒120的外周面上。
58.可选地，转动式光路调整装置100中具有两组悬浮组件160，两组悬浮组件160分别位于驱动件沿安装筒120的轴向的两侧，即第一悬浮磁性部161的数量为两个，两个第一悬浮磁性部161分别位于磁性件121的两侧，第二悬浮磁性部162的数量为两个，两个第二悬浮磁性部162分别位于线圈组件130的两侧。进一步地，壳体110内设置沿轴向分布的三个凹槽117，两个第二悬浮磁性部162以及线圈组件130分别安装在该三个凹槽117内。
59.可选地，第一悬浮磁性部161位设置在安装筒120的外周上的磁性环，第二悬浮磁性部162位固定连接于壳体110的线圈，通过对线圈中电流方向的控制，使得线圈产生的磁场与磁性环产生的磁场方向相同。
60.可选地，在本实施例中，磁性环位采用磁性材料涂附在安装筒120的外周面与第二悬浮磁性部162相对应位置处形成环状磁性层。可以理解的，在其他实施例中，也可以额外设置环形磁铁作为磁性环。
61.请结合参照图4和图5，在本实施例中，第二悬浮磁性部162包括沿安装筒120的周向依次设置的多个相互独立的线圈部163，多个线圈部163均与第一悬浮磁性部161相斥，通过多个线圈部163与磁性环之间的相斥作用，使得安装筒120受到多个方向的力，如此安装筒120保持在一个浮空的状态。由于多个线圈部163相互独立，如此每个线圈部163的电流大小可以进行单独调节，从而改变此床强度，确保安装筒120在旋转过程中始终保持在一个固定的位置，保证安装筒120的稳定运行。具体地，第二悬浮磁性部162还包括芯部164，芯部164呈环形，多个线圈部163均绕制在该芯部164上。
62.进一步地，转动式光路调整装置100还包括距离传感器171，距离传感器171与多个线圈部163电连接，且距离传感器171用于检测壳体110与安装筒120之间的距离，从而根据该距离的变化判断安装筒120的位置是否固定，同时可根据检测到的该距离对线圈部163的电流大小进行调节，进而实现该线圈部163与安装筒120之间的相互作用力调节，保证安装筒120位置稳定。具体地，距离传感器171固定连接在第二悬浮磁性部162一侧或者固定在壳体110上。
63.进一步地，距离传感器171的数量为多个，多个距离传感器171沿安装筒120的周向分布，从而对安装筒120的各处位置进行检测。而且多个距离传感器171分为两组，两组距离传感器171与两组悬浮组件160对应设置，且通过两组距离传感器171对安装筒120的轴向两端的周向各处位置进行检测，进一步保证了安装筒120的位置可靠性。
64.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种转动式光路调整装置，其特征在于，包括：壳体(110)；安装于所述壳体(110)内的安装筒(120)，且所述安装筒(120)能够绕所述安装筒(120)的轴线相对所述壳体(110)旋转；以及安装在所述安装筒(120)内的光学元件(140)，且所述光学元件(140)相对所述安装筒(120)的径向倾斜设置；其中，所述光学元件(140)用于在随所述安装筒(120)相对所述壳体(110)旋转的情况下，改变经过所述光学元件(140)的光线的出光位置。2.根据权利要求1所述的转动式光路调整装置，其特征在于，所述转动式光路调整装置(100)还包括驱动件，所述驱动件与所述安装筒(120)连接，以驱动所述安装筒(120)相对所述壳体(110)旋转。3.根据权利要求2所述的转动式光路调整装置，其特征在于，所述驱动件包括相对作用的线圈组件(130)和磁性件(121)，所述线圈组件(130)和所述磁性件(121)中的一个设置于所述壳体(110)，所述线圈组件(130)和所述磁性件(121)中的另一个设置于所述安装筒(120)，以在所述线圈组件(130)通电的情况下，驱动所述安装筒(120)相对所述壳体(110)旋转。4.根据权利要求3所述的转动式光路调整装置，其特征在于，所述转动式光路调整装置(100)还包括第一轴承(151)和第二轴承(152)，所述第一轴承(151)和所述第二轴承(152)均安装在所述安装筒(120)与所述壳体(110)之间，以将所述安装筒(120)转动支撑在所述壳体(110)上。5.根据权利要求4所述的转动式光路调整装置，其特征在于，所述安装筒(120)外周设置有限位凸台(122)，所述限位凸台(122)沿所述安装筒(120)的轴向的两侧分别形成用于安装所述第一轴承(151)和所述第二轴承(152)的缺口。6.根据权利要求1所述的转动式光路调整装置，其特征在于，所述转动式光路调整装置(100)还包括悬浮组件(160)，所述悬浮组件(160)包括设置于所述安装筒(120)的第一悬浮磁性部(161)以及设置于所述壳体(110)的第二悬浮磁性部(162)，所述第一悬浮磁性部(161)与所述第二悬浮磁性部(162)相斥，以使所述安装筒(120)悬浮在所述壳体(110)内。7.根据权利要求6所述的转动式光路调整装置，其特征在于，所述第一悬浮磁性部(161)为设置在所述安装筒(120)上的磁性环，所述第二悬浮磁性部(162)为固定连接于壳体(110)的线圈。8.根据权利要求7所述的转动式光路调整装置，其特征在于，所述第二悬浮磁性部(162)包括沿所述安装筒(120)的周向依次设置的多个相互独立的线圈部(163)，多个所述线圈部(163)均与所述第一悬浮磁性部(161)相斥。9.根据权利要求8所述的转动式光路调整装置，其特征在于，所述转动式光路调整装置(100)还包括距离传感器(171)，所述距离传感器(171)与多个所述线圈部(163)电连接，且所述距离传感器(171)用于检测所述壳体(110)与所述安装筒(120)之间的距离。10.一种光学设备，其特征在于，所述光学设备包括权利要求1-9任一项所述的转动式光路调整装置(100)。

技术总结
本发明的实施例提供了一种转动式光路调整装置及光学设备，涉及光学设备技术领域。本发明的实施例提供的转动式光路调整装置包括壳体、安装筒、光学元件。安装筒安装在壳体内，且安装筒能够绕自身的轴线相对壳体旋转。光学元件安装在安装筒内，且光学元件相对安装筒的径向倾斜设置，如此光学元件能够随安装筒相对壳体进行360


技术研发人员：王志勋
受保护的技术使用者：宜宾市极米光电有限公司
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2023/8/5