[发明专利]一种位移放大机构、光纤扫描装置及投影仪

说明书

本发明公开了一种位移放大机构，包括：刚性杆体，两个端部分别为位移输入端和位移输出端；第一球铰部，设置于所述刚性杆体上，第一球铰部距离位移输出端的距离大于距离位移输入端的距离；支座，用于支撑所述刚性杆体；第二球铰部，设置于支座上；第一球铰部与第二球铰部配合连接，构成球铰结构。刚性杆体的位移输入端的二维运动使得刚性杆体绕球铰结构的球心旋转，从而将位移输入端的二维运动位移放大后传递至刚性杆体的位移输出端，形成二维运动同步负响应，从而构成二维驱动同响应的位移放大机构。

技术领域

本发明涉及位移放大技术领域，尤其涉及一种位移放大机构、光纤扫描装置及投影仪。

背景技术

压电驱动器是基于波动原理的新型控制与驱动的微驱动器，利用压电元件所具有的逆压电效应，将电能转换为机械能的新型驱动装置。压电陶瓷微位移器件具有体积小、出力大、分辨率高和频响高的优点，同时还不发热、无噪声、易于控制，是纳米驱动定位技术中比较理想的微位移器件。移动互联网的普遍应用，使得移动设备应用场景不断增加，移动设备的小型化、轻型化成为移动设备发展趋势。

对于压电驱动器而言，在设备中用尽可能小体积的放大机构将其微位移放大为设备所需的大位移，是人们致力实现的目标。

目前，传统技术中用于微位移放大的结构主要包括如文献“压电双晶片型微位移放大机构研究”(张斌,李士进等.精密制造与自动化,2011,(3):26-30)记载的三角放大机构和如文献“基于柔性铰链杠杆放大机构的二维微位移平台设计”(刘涛,张心明.机械工程师.2014(12):165-168)记载的二级对称杠杆放大机构。但上述放大机构只能进行单轴方向上的放大，无法满足一些需要二维运动的装置，对于需要与二维驱动同响应的装置无法使用。

因此，需要一种体积相对较小、并能够与二维驱动同响应的位移放大机构。

进一步的，目前的光纤扫描系统，采用压电器件的弯曲变形，将振动传导至黏贴的光纤上，从而使得光纤端面出射的光扫描特定的轨迹。工作在此种模式下，扫描的频率通常在压电器件和光纤悬臂的共振频率下，才能实现较大的振幅。

光纤悬臂的长度与共振频率的关系满足：

为了实现较高的振动扫描频率，需要减小光纤悬臂的长度，但减小光纤悬臂的长度就会减小光纤端面扫描的振幅，从而会导致扫描显示的分辨率降低。

因而，如何既能实现较高的振动扫描频率，又能获得较大的振幅，是目前光纤扫描装置亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够与二维驱动同响应的位移放大机构，以及可以有效提高显示分辨率的光纤扫描装置和投影仪，用以解决现有技术中的位移放大机构无法满足二维运动的位移放大的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明第一方面提供了一种位移放大机构，包括：

刚性杆体，两个端部分别为位移输入端和位移输出端；

第一球铰部，设置于所述刚性杆体上，第一球铰部距离位移输出端的距离大于距离位移输入端的距离；

支座，用于支撑所述刚性杆体；

第二球铰部，设置于支座上；

第一球铰部与第二球铰部配合连接，构成球铰结构。

使用时，刚性杆体的位移输入端连接进行二维运动的驱动装置，刚性杆体的位移输出端连接被驱动装置。刚性杆体绕球铰结构的球心被动旋转，从而将驱动装置的二维运动位移放大后传递至被驱动装置，被驱动装置与驱动装置的运动同步负响应，从而构成二维驱动同响应的位移放大机构。

优选的，本发明所述的位移放大机构为微位移放大机构，更为优选的，为二维微位移放大机构，例如，用于放大压电致动器的位移或用于放大压电陶瓷片的伸缩位移等。