磁致动系统的制作方法
专利名称：磁致动系统的制作方法
磁致动系统
背景技术：
磁致动利用“洛伦兹力(Lorentz Forces)”，其中载流导体上的力与导体中的电流以及跨导体的磁场的强度相关。所施加的力与导体中的电流方向垂直并且与磁场垂直。在磁致动系统中，可以通过使用更大磁体而产生更强的磁场来提高功率效率。然而，更大的磁体更加沉重，并且提高了所得到的系统的体积要求。另一方面，可以通过增加导体中的电流来减小体积和重量，但是这是以增加的功耗为代价的。因此，可以看到，在磁致动系统中，在功耗和重量/体积之间存在权衡。 期望减小磁致动系统中的功耗和重量/体积。
图I示出了根据本发明的各个实施例的磁致动系统的横截面图；图2示出了具有带有导电线圈的可移动平台的磁致动设备的立体图；图3-4示出了具有多个场聚焦板的磁致动系统的分解视图；图5-8示出了图3-4的磁致动系统的平面图和横截面图；图9-10示出了具有多个场聚焦板的磁致动系统的分解视图；图11-13示出了图9-10的磁致动系统的平面图和横截面图；图14示出了彩色激光投影仪；图15示出了根据本发明的各种实施例的移动设备的框图；图16不出了根据本发明的各种实施例的移动设备；图17示出了根据本发明的各种实施例的平视显示系统；以及图18示出了根据本发明的各种实施例的护目镜。
具体实施例方式在以下的详细描述中，对附图进行参考，该附图通过图示的方式示出了可以在其中实践本发明的具体实施例。充分详细地描述这些实施例，以使得本领域技术人员能够实践本发明。应当理解，本发明的各个实施例虽然有所不同，但是不必是相互排斥的。例如，在不背离本发明的范围的情况下，这里结合一个实施例所描述的特定特征、结构或特性可以在其它实施例内实现。此外，应当理解，可以在不背离本发明的范围的情况下修改每个公开的实施例内的独立元件的位置或布置。因此，以下详细描述并不在限制的含义下进行，并且本发明的范围仅由适当解释的所附权利要求以及权利要求对其享有权利的等价物的完整范围一起来限定。在附图中，在若干视图中，相同的附图标记指相同或类似的功能。图I示出了根据本发明的各种实施例的磁致动系统的横截面图。磁致动系统100包括磁场(B场)装置160、磁致动设备110、上部场聚焦板152以及下部场聚焦板154。磁致动设备110包括在112处以截面看到的导电线圈。B场装置160产生跨导电线圈112的磁场。B场由箭头120示出。在一些实施例中，B场装置160包括具有各种定向的多个磁体。这些磁体一起进行工作以将B场120 “聚焦”至所得到的力将具有最大效应的导电线圈的区域中。在其它实施例中，B场装置160包括多个磁体和磁导内核，以有助于对所得到的B场进行聚焦。上部和下部场聚焦板152、154包括磁导材料。该磁导材料被定位为进一步将B场聚焦在导电线圈112的区域中。本发明的各种实施例对磁导材料和磁体的不同排列(permutation)进行组合，以将B场聚焦在期望更大洛伦兹力的导电线圈区域中。这些排列在图3-13中示出并且以下参考图3-13来进行描述。图2示出了具有带有导电线圈的可移动平台的磁致动设备的立体图。设备110包括可移动平台240和镜子216。在图2所表示的实施例中，可移动平台240是通过弯曲部件(flexure) 210和212耦合到设备110的框架的万向结构， 并且镜子216通过弯曲部件220和222耦合至可移动平台240。可移动平台240具有能够承载电流的导电线圈112。在一些实施例中，弯曲部件210和/或212包括承载去往和来自导电线圈112的电流的导体。弯曲部件210和212允许可移动平台240以一个角度大小(还被称作“驱动轴”)来进行移动。同样，弯曲部件220和222允许镜子216在第二驱动轴上进行移动。在图2所表示的实施例中，两个驱动轴分离90度，但是这不是对本发明的限制。在操作中，各种B场装置将磁场120施加并聚焦在导电线圈112上。施加在导电线圈上的磁场具有在线圈平面中的分量，并且关于两个驱动轴以大约45°进行定向。线圈绕组中的平面内电流与平面内磁场进行交互，以在导体上产生平面外的洛伦兹力。由于驱动电流在可移动平台240上形成回路，所以电流跨驱动轴翻转符号。这意味着洛伦兹力也跨驱动轴翻转符号，导致磁场平面中并且垂直于磁场的扭矩。该合成的扭矩根据扭矩的频率组成(frequency content)在两个扫描方向上产生响应。在图2所表示的实施例中，一个磁场用于产生镜子在两个驱动轴上的角运动。为了使平台240移动，B场120具有与导电线圈垂直并且处于其平面中的分量。此外，如果这些平面内垂直B场矢量分量的强度增加，则能够减小所需要的驱动功率。驱动扭矩与B磁场的法向分量和线圈驱动电流的乘积有关。因此，B场中的10%的增大将允许电流中的10%的减小。由于驱动线圈电流所需要的功率与电流的平方有关，所以B场中的10%的增大将导致驱动功率21%的减小。关于图2所示的磁致动设备来描述本发明的各种实施例。例如，如图2中所示，导电线圈是椭圆形的，并且处于带有镜子的可万向移动的平台上，该镜子具有实质上与可移动平台的驱动轴成90度的驱动轴。本发明的各种实施例可以由任何磁致动设备来利用，而不限于如图2所示的设备。例如，以下所描述的磁体组件和磁致动系统可以用于在任何可移动平台上的具有任何形状的任何导体上提供洛伦兹力。图3示出了具有多个场聚焦板的磁致动系统的分解视图。磁致动系统300包括底板302、磁体310和320、磁导内核330、下部场聚焦板342和344、磁致动设备110、上部场聚焦板352和354以及模架360。当系统300被装配时，磁致动设备110在名义上位于磁体310、320和下部场聚焦板342、344上方，并且位于上部场聚焦板352和354下方。设备110上的导电线圈名义上被称为“平台平面”。当导电线圈静止时，其处于平台平面中，并且当其移动时，可以相对于平台平面具有角位移。选择该术语来指代线圈所处于的平面，而并不意味着暗示任何其他的结构限制。另外，使用诸如“上方”、“下方”、“上”、“下”等术语来描述各种实施例。这些术语已经被选择为允许对组件的相对布置和定向的描述，而并非意味着暗示任何绝对定向。底板302、磁体310、320以及磁导内核330形成B场装置，诸如B场装置160 (图I)。磁体310和320是位于设备110上的导电线圈以下的永磁体，并且具有各种磁定向。例如，磁体310具有朝下的北极以及朝上的南极，而磁体320平行于磁体310被定向，其具有朝上的北极以及朝下的南极。磁体310和320被示为垂直于平台平面进行定向。
在一些实施例中，磁体310和320被定向为使得它们产生没有关于设备110的驱动轴对准的磁场。例如，如图3所示，设备110上的导电线圈在形状上是具有主要和次要椭圆轴上的两个驱动轴的椭圆形。然而，磁体310和320被定向为使得所得到的磁场不与任何一个驱动轴对准。通过有意使得磁体310和320不关于驱动轴对准，所生成的B场能够被定位为在椭圆中需要驱动扭矩的点处与导电线圈交叉。见图2中的B场120。磁体310和320通常被示具有“L”形状，但是这并非是对本发明的限制。在一些实施例中，磁体310和320是三角形的，而在其它实施例中，磁体310和320是矩形的。磁体310和320被示为安装到基板302。在一些实施例中，基板302由磁导材料制成，以有助于“闭合”磁路，但是这并非是对本发明的限制。内核330由诸如钢的磁导材料制成。内核330在导电线圈以下被定位在磁体310和320之间。当从上方观看时，设备110上的导电线圈具有内轮廓和外轮廓。在一些实施例中，当从上方观看时，内核330完全处于导电线圈的内轮廓内。内核330为磁场提供了较低的磁阻路径，因此通过导电线圈的磁场趋向于以更接近90度而进入并且离开内核330 (以及线圈的内轮廓)。对于给定磁场强度，这提供了更大的驱动扭矩。模架360用于容纳图3中所示的各种组件。例如，设备110可以机械和/或电气地连接到模架360。此外，图3中所示的各种场聚焦板可以由模架360适当保持。模架360被示为具有设备110的可移动平台上方的孔。该孔允许光进入并且被镜子反射。图4示出了与图3相同的磁致动系统，但是其没有模架360。如在图4中能够更清楚看到的，不同的场聚焦板可以具有各种形状。在一些实施例中，场聚焦板被布置在导电线圈的外轮廓的外部。场聚焦板342、344、352和354由磁导材料所制成，这为磁场提供了低磁阻路径。通过场聚焦板的策略性成形和放置，磁体310和320所产生的磁场可以被“引导(steer)”至期望高磁场强度的导电线圈中的区域。在图4所表示的实施例中，上部场聚焦板352、354具有阶梯状的部分353、355。在装配时，上部场聚焦板的阶梯状部分为磁场提供低磁阻路径。这促进磁场通过基本上与平台平面平行的上部场聚焦板而行进。而且，在图4所表示的实施例中，下部场聚焦板基本上是平坦的，并且完全处于平台平面下方。阶梯状的上部场聚焦板和基本上平坦的下部场聚焦板的组合促进磁场基本上平行于导电线圈而行进。上部场聚焦板和下部场聚焦板被进一步成形为向期望高磁场强度的线圈区域附近的磁场提供低磁阻路径。在磁力学中存在的一个问题是，即使能够在希望的位置得到场，也非常难以控制B场的“定向”，因为B场想要“喷发(spray)”出磁导材料。场聚焦板具有各种突出的引脚(leg)，以在磁场离开磁导材料时对磁场的“喷发”进行控制。例如，下部场聚焦板342、344包括引脚343、345。在一些实施例中，所有的场聚焦板都包括一个或多个突出的引脚。引脚有助于容纳喷发，并且引脚的大小和形状的改变提供了对于在B场和导电线圈之间的相对角度的对于B场的控制水平。图5-8示出了图3-4的磁致动系统的平面图和横截面图。图5示出了基板302和磁导内核330的平面图和横截面图。图6示出了基板302、内核330以及磁体310和320的平面图和横截面图。图7示出了包括上部场聚焦板352和354的平面图和横截面图。如图7所示，上部场聚焦板352和354名义上位于平台平面的上方；然而，上部场聚焦板的阶梯状部分353和355占据了平台平面中的一些空间，并且延伸到非常接近磁体310和320。上部场聚焦板352和354的低磁阻有助于向上引导来自磁体310和320的磁场通过阶梯状部分353和355并且通过平台平面上方的板的水平部分。上部场聚焦板352和354可以具有任何形状。如图7所示，在一些实施例中，阶梯状部分处于外极端，并且水平部分延伸到期望磁场的区域附近。一些实施例改变上部场聚焦板的形状，并且其它实施例改变上部场聚焦板的厚度。在一些实施例中，包括多于或少于两个上部场聚焦板。例如，在一些实施例中，包括一个上部场聚焦板。又如，在一些实施例中，包括三个或更多的上部场聚焦板。此外，在一些实施例中，省略了上部场聚焦板352和354。这些实施例消除了与上部场聚焦板相关联的体积和重量。图8示出了包括下部场聚焦板342和344的平面图和横截面图。如图8所示，下部场聚焦板342和344在名义上位于磁体310和320上方并且在平台平面下方。下部场聚焦板342和344的低磁阻有助于水平地引导来自磁体310和320的磁场通过磁导材料。在一些实施例中，包括多于或少于两个的下部场聚焦板。例如，在一些实施例中，包括一个下部场聚焦板。又如，在一些实施例中，包括三个或更多的下部场聚焦板。此外，在一些实施例中，省略了下部场聚焦板342和344。这些实施例消除了与下部场聚焦板相关联的体积和重量。图9示出了具有多个场聚焦板的磁致动系统的分解视图。磁致动系统900包括底板302、磁体910和920、磁导内核330、下部场聚焦板342和344、磁致动设备110、上部场聚焦板952和954以及模架360。当对系统900进行装配时，磁致动设备110在名义上位于磁体910、920以及下部场聚焦板342、344的上方，并且位于上部场聚焦板952、954的下方。设备110上的导电线 圈被称为名义上在“平台平面”中。当导电线圈静止时，处于平台平面中，并且在移动时，可以相对于平台平面具有角位移。选择该术语来指代线圈所位于的平面，而并不意味着暗示任何其他的结构限制。另外，使用诸如“上方”、“下方”、“上”、“下”等术语来描述各种实施例。这些术语已经被选择为允许对组件的相对布置和定位的描述，而并不意味着暗示任何绝对定位。底板302、磁体910、920以及磁导内核330形成B场装置，诸如B场装置160 (图I)。磁体910和920是具有各种磁定向的永磁体。例如，磁体910具有朝下的北极以及朝上的南极，而磁体920平行于磁体910被定向，其具有朝上的北极以及朝下的南极。磁体910和920被示为垂直于平台平面进行定向。在一些实施例中，磁体910和920被定向为使得它们产生没有关于设备110的驱动轴对准的磁场。例如，如图9所示，设备110上的导电线圈在形状上是具有主要和次要椭圆轴线上的两个驱动轴的椭圆形。然而，磁体910和920被定向为使得所得到的磁场不与任何一个驱动轴对准。通过有意使得磁体910和920不关于驱动轴对准，所生成的B场能够被定位为在需要驱动扭矩的椭圆中的点处与导电线圈交叉。参见图2中的B场120。磁体910和920通常被示为上具有“L”形状，但是这不是对本发明的限制。在一些实施例中，磁体910和920是三角形的，而在其它实施例中，磁体910和920是矩形的。磁体910和920被示为安装到基板302。在一些实施例中，基板302由磁导材料所制成，以有助于“闭合”磁路，但是这不是对本发明的限制。磁体910和920包括阶梯状部分912和922。该阶梯状部分形成下部场聚焦板和设备110处于其中的凹进区域。阶梯状部分被示为矩形，然而这不是对本发明的限制。例如，磁体的阶梯状部分可以是任何形状，并且可以位于磁体910和920上的任何地方。 内核330由诸如钢的磁导材料制成。内核330在导电线圈之下位于磁体910和920之间。当从上方观看时，设备110上的导电线圈具有内轮廓和外轮廓。在一些实施例中，当从上方观看时，内核330完全处于导电线圈的内轮廓内。内核330为磁场提供了较低的磁阻路径，因此通过导电线圈的磁场趋向于以更接近90度进入和离开内核330 (以及线圈的内轮廓)。对于给定磁场强度，这提供了更大的驱动扭矩。模架360用于容纳图9所示的各种组件。例如，设备110可以被机械和/或电气地连接到模架360。此外，图9中示出的各种场聚焦板可以由模架360适当地保持。模架360被示为具有设备110的可移动平台上方的孔。该孔允许光进入并且被镜子反射。图10示出了与图9相同的磁致动系统，但是其没有模架360。如在图10中能够更清楚看到的，不同的场聚焦板可以具有各种形状。在一些实施例中，场聚焦板被布置在导电线圈的外轮廓外部。场聚焦板342、344、952和954由磁导材料制成，这为磁场提供了低磁阻路径。通过场聚焦板的策略性成形和放置，磁体910和920所产生的磁场可以被“引导(steer)”至期望高磁场强度的导电线圈的区域。在图10所表示的实施例中，上部场聚焦板952、954接触或者非常接近于接触磁体910和920的阶梯状部分。在装配时，上部场聚焦板为磁场提供低磁阻路径。这促进磁场通过基本上与平台平面平行的上部场聚焦板而行进。而且，在图10所表示的实施例中，下部场聚焦板基本上是平坦的，并且完全处于平台平面下方。阶梯状磁体、上部场聚焦板和下部场聚焦板的组合促进磁场基本上平行于导电线圈而行进。上部场聚焦板和下部场聚焦板被进一步成形为向期望高磁场强度的线圈区域附近的磁场提供低磁阻路径。图11-13示出了图9-10的磁致动系统的平面图和横截面图。图11示出了基板302、磁导内核330以及磁体910和920的平面图和横截面图。图12示出了包括上部场聚焦板952和954的平面图和横截面图。如图12所示，磁体910和920名义上位于平台平面下方；然而，磁体910和920的阶梯状部分912和922占据了平台平面中的一些空间，并且延伸到非常接近上部场聚焦板。上部场聚焦板952和954的低磁阻有助于从阶梯状部分912和922引导来自磁体910和920的磁场通过平台平面上方的板的水平部分。上部场聚焦板952和954可以具有任何形状。如图12所示，在一些实施例中，上部场聚焦板在外极端处接触阶梯状部分912和922，并且延伸至期望磁场的区域附近。一些实施例改变上部场聚焦板的形状，并且其它实施例改变上部场聚焦板的厚度。在一些实施例中，包括多于或少于两个的上部场聚焦板。例如，在一些实施例中，包括一个上部场聚焦板。又如，在一些实施例中，包括三个或更多的上部场聚焦板。此外，在一些实施例中，省略了上部场聚焦板952和954。这些实施例消除了与上部场聚焦板相关联的体积和重量。图13示出了包括下部场聚焦板342和344的平面图和横截面图。如图13所示，下部场聚焦板342和344在名义上位于磁体910和920上方并且在平台平面下方。下部场聚焦板342和344的低磁阻有助于水平地引导来自磁体910和920的磁场通过磁导材料。在一些实施例中，包括多于或少于两个的下部场聚焦板。例如，在一些实施例中，包括一个下部场聚焦板。又如，在一些实施例中，包括三个或更多的下部场聚焦板。此外，在一些实施例中，省略了下部场聚焦板342和344。这些实施例消除了与下部场聚焦板相关联的体积和重量。图14示出了彩色激光投影装置。系统1400包括图像处理组件1402、激光光源1410、1420 和 1430。投影系统 1400 还包括镜子 1403、1405 和 1407、折叠镜(fold mirror)1450、磁致动系统100、镜子216、驱动器1492以及数字控制组件1490。
在操作中，图像处理组件1402在节点1401上接收视频数据，接收来自数字控制组件1490的像素时钟，并且在要显示像素时产生命令亮度值以驱动激光光源。图像处理组件1402可以包括可用于从视频数据产生彩色亮度值的任何适当的硬件和/或软件。例如，图像处理组件1402可以包括专用集成电路(ASIC)、一个或多个处理器等。激光光源1410、1420和1430接收命令的亮度值并且产生光。每个光源产生经由引导光学器件而指向镜子216的窄光束。例如，蓝色激光光源1430产生从镜子1403反射出并且通过镜子1405和1407的蓝色光；绿色激光光源1420产生从镜子1405反射出并且通过镜子1407的绿色光；并且红色激光光源1410产生从镜子1407反射出的红色光。在1409处，红色、绿色和蓝色光被合成。合并的激光在其到镜子216的路上被反射出折叠镜子1450。在反射出镜子216之后，激光绕过折叠镜子1450以扫过光栅图案并且在1480处产生图像。在一些实施例中，镜子216响应于在节点1493上从驱动器1492接收到的电激励而在两个轴上进行旋转。例如，镜子216 (图2)响应于导电线圈112中的电流和B场120之间的交互在两个轴上进行旋转。磁致动系统100可以是这里所描述的任何实施例。例如，系统100可以包括参考图3-13所描述的系统中的任何一个。投影仪1400被描述为示例性应用，而本发明的各种实施例并不局限于此。例如，在不背离本发明的范围的情况下，这里所描述的紧凑型磁体组件可以由其它磁致动系统使用。图15不出了根据本发明各种实施例的移动设备的框图。如图15所不,移动设备1500包括无线接口 1510、处理器1520、存储器1530和扫描投影仪1400。扫描投影仪1400在1480处绘制光栅图像。参考图14描述扫描投影仪1400。在一些实施例中，扫描投影仪1400包括诸如在先前附图中示出并且参考其进行描述的那些波长组合装置。扫描投影仪1400可以从任何图像源接收图像数据。例如，在一些实施例中，扫描投影仪1400包括保存静止图像的存储器。在其它实施例中，扫描投影仪1400包括包含视频图像的存储器。在另外的实施例中，扫描投影仪1400显示从诸如连接器、无线接口 1510等的外部源接收到的图像。
无线接口 1510可以包括任何无线传送和/或接收能力。例如，在一些实施例中，无线接口 1510包括能够通过无线网络进行通信的网络接口卡(NIC)。又如，在一些实施例中，无线接口 1510可以包括蜂窝电话能力。在另外的实施例中，无线接口 1510可以包括全球定位系统(GPS)接收器。本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的范围的情况下，无线接口 1510可以包括任何类型的无线通信能够。处理器1520可以是能够与移动设备1500中的各种组件进行通信的任何类型的处理器。例如，处理器1520可以是可从专用集成电路(ASIC)供货商获得的嵌入式处理器，或者可以是商业上了获得的微处理器。在一些实施例中，处理器1520向扫描投影仪1400提供图像或视频数据。该图像或视频数据可以从无线接口 1510取回或者可以从无线接口 1510所取回的数据得到。例如，通过处理器1520，扫描投影仪1400可以显示直接从无线接口1510接收到的图像或视频。又如，处理器1520可以提供覆盖图以添加到从无线接口 1510接收到的图像和/或视频，或者可以基于从无线接口 1510接收到的数据来改变所存储的影像(例如，在无线接口 1510提供位置坐标的GPS实施例中对地图显示进行修改)。
图16示出了根据本发明各种实施例的移动设备。移动设备1600可以是具有或没有通信功能的手持投影设备。例如，在一些实施例中，移动设备1600可以是具有少量或没有其它功能的手持投影仪。又如，在一些实施例中，移动设备1600可以是可用于通信的设备，例如包括蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、全球定位系统(GPS)接收器等。另夕卜，移动设备1600可以经由无线(例如，WiMax)或蜂窝连接来连接到较大的网络，或者该设备可以经由非监管频谱(例如，WiFi)连接来接受数据消息或视频内容。移动设备1600包括扫描投影仪1400，以在1480处用光产生图像。移动设备1600还包括许多其它类型的电路；然而，为了简明而有意将它们从图16中省去。移动设备1600包括显示器1610、小键盘1620、音频端口 1602、控制按钮1604、卡槽1606以及音频/视频(A/V)端口 1608。这些部件都不是关键性的。例如，移动设备1600可以仅包括扫描投影仪1400而没有显示器1610、小键盘1620、音频端口 1602、控制按钮1604、卡槽1606或A/V端口 1608中的任何一个。一些实施例包括这些元件的子集。例如，附属投影仪产品可以包括扫描投影仪1400、控制按钮1604和A/V端口 1608。显示器1610可以是任何类型的显示器。例如，在一些实施例中，显示器1610包括液晶显示器(IXD)屏幕。显示器1610可以在1480处一直显示投影的相同内容或者显示不同内容。例如，附属投影仪产品可以一直显示相同内容，而移动电话实施例可以在1480处投影一种类型的内容，而在显示器1610上显示不同的内容。小键盘1620可以是电话小键盘或者任何其它类型的小键盘。A/V端口 1608接受和/或传送视频和/或音频信号。例如，A/V端口 1608可以是接受适用于承载数字音频和视频数据的线缆的数字端口。另外，A/V端口 1608可以包括RCA插口以接受复合输入。另外，A/V端口 1608可以包括VGA连接器以接受模拟视频信号。在一些实施例中，移动设备1600可以通过A/V端口 1608而与外部信号源联系,并且移动设备1600可以对通过A/V端口 1608接受到的内容进行投影。在其它实施例中，移动设备1600可以是内容的发起方，并且A/V端口 1608用于向不同设备传送内容。音频端口 1602提供音频信号。例如，在一些实施例中，移动设备1600是能够存储和播放音频和视频的媒体播放器。在这些实施例中，视频可以在1480处进行投影，并且音频可以在音频端口 1602处输出。在其它实施例中，移动设备1600可以是在A/V端口 1608处接收音频和视频的附属投影仪。在这些实施例中，移动设备1600可以在1480处投影视频内容，并且在音频端口 1602处输出音频内容。移动设备1600还包括卡槽1606。在一些实施例中，插在卡槽1606中的存储卡可以为要在音频端口 1602处输出的音频和/或要在1480处投影的视频数据提供源。卡槽1606可以接收任何类型的固态存储器设备，例如包括多媒体存储卡(MMC)、记忆棒DU0、安全数字(SD)存储卡以及智能媒体卡。以上所列出的 意在是示例性的而不是穷举。图17示出了根据本发明各种实施例的平视显示系统。投影仪1400被示为安装在车辆仪表板(dash)中以在1700处投影平视显示。虽然图17中示出了汽车的平视显示，但是这不是对本发明的限制。例如，本发明的各种实施例包括航空电子设备应用、空中交通控制应用以及其它应用中的平视显示。图18示出了根据本发明各种实施例的护目镜。护目镜1800包括投影仪1400以在护目镜的视场中投影显示。在一些实施例中，护目镜1800是透明的(see through)，而在其它实施例中，护目镜1800是不透明的。例如，护目镜可以在增强现实(augmented reality)应用中使用，其中佩戴者能够看到叠加在物理世界上的来自投影仪1400的显示。又如，护目镜可以在虚拟现实应用中使用，其中佩戴者的整个视野都由投影仪1400生成。虽然在图18中仅示出了一个投影仪1400，但是这并非是对本发明的限制。例如，在一些实施例中，护目镜1800可以包括两个投影仪，每只眼睛一个。虽然已经结合特定实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，在不背离如本领域技术人员所容易理解的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变化。这样的修改和变化被认为是在本发明以及所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种装置，包括 至少一个磁体； 可移动平台，所述可移动平台具有在所述至少一个磁体上方的平台平面中名义上定向的导电线圈； 磁导材料的至少一个下部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个下部场聚焦板处于所述磁体和所述平台平面之间；以及 磁导材料的至少一个上部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个上部场聚焦板至少部分地在所述平台平面上方。
2.根据权利要求I所述的装置，其中，所述至少一个磁体包括 第一磁体，所述第一磁体被定向为南极向下并且北极向上的；以及 第二磁体，所述第二磁体被定向为平行于所述第一磁体，所述第二磁体具有向下的北极以及向上的南极。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一磁体和所述第二磁体包括至少部分地占据所述平台平面中的空间的阶梯状部分。
4.根据权利要求I所述的装置，其中，所述至少一个上部场聚焦板包括至少部分占据所述平台平面中的空间的阶梯状部分。
5.根据权利要求I所述的装置，其中，所述可移动平台包括允许所述可移动平台在第一轴上在所述平台平面外进行旋转的万向结构，所述可移动平台进一步包括能够在与所述第一轴基本上成90度的第二轴上关于所述万向结构进行旋转的反射部分。
6.一种装置，包括: 第一磁体，所述第一磁体被定向为南极向下并且北极向上，所述第一磁体具有向上的第一阶梯状部分； 第二磁体，所述第二磁体被定向为平行于所述第一磁体，所述第二磁体具有向下的北极以及向上的南极，所述第二磁体具有向上的第二阶梯状部分，所述第一阶梯状部分和所述第二阶梯状部分形成凹进区域； 可移动平台，所述可移动平台具有在所述第一磁体和所述第二磁体上方并且在所述凹进区域内的平台平面中名义上定向的导电线圈；以及 磁导材料的至少一个下部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个下部场聚焦板在所述平台平面下方位于所述凹进区域中，以将所得到的磁场聚焦在所述平台平面中。
7.根据权利要求6所述的装置，进一步包括位于所述平台平面上方的磁导材料的至少一个上部场聚焦板。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述至少一个下部场聚焦板包括至少一个突出引脚以影响在磁场和所述导电线圈之间的相对角度。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述导电线圈具有外轮廓，并且所述至少一个下部场聚焦板被成形为在所述导电线圈的所述外轮廓外部。
10.根据权利要求9所述的装置，进一步包括位于所述第一磁体和所述第二磁体之间并且在所述可移动平台下方的磁导内核。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述导电线圈具有内轮廓，并且所述磁导内核被定向为在所述导电线圈下方并且处于其内轮廓内。
12.一种装置，包括 光源，所述光源用于产生光； 镜子，所述镜子用于反射所述光，所述镜子被安装在平台平面中的可移动平台上，所述可移动平台包括导电线圈； 至少一个磁体，所述至少一个磁体用于产生磁场； 磁导材料的至少一个下部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个下部场聚焦板位于所述平台平面下方；以及 磁导材料的至少一个上部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个上部场聚焦板至少部分地位于所述平台平面上方。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述至少一个下部场聚焦板包括两个下部场聚焦板。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个磁体包括在一个方向上突出并且远得足以破坏所述平台平面的阶梯状部分。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述至少一个上部场聚焦板包括包含向所述至少一个磁体突出的阶梯状部分的两个上部场聚焦板。
全文摘要
一种磁致动系统(100)，包括导体和用于生成磁场的磁场装置(160)。该磁场装置包括磁体和磁导材料，该磁导材料用于在导体承载电流时将磁场聚焦在产生驱动扭矩的导体区域中。
文档编号H01F7/06GK102763176SQ201180010735
公开日2012年10月31日 申请日期2011年2月2日 优先权日2010年2月23日
发明者塞尔索·卢瓦那瓦, 马修·埃利斯 申请人:微视公司
磁致动系统
背景技术：
磁致动利用“洛伦兹力(Lorentz Forces)”，其中载流导体上的力与导体中的电流以及跨导体的磁场的强度相关。所施加的力与导体中的电流方向垂直并且与磁场垂直。在磁致动系统中，可以通过使用更大磁体而产生更强的磁场来提高功率效率。然而，更大的磁体更加沉重，并且提高了所得到的系统的体积要求。另一方面，可以通过增加导体中的电流来减小体积和重量，但是这是以增加的功耗为代价的。因此，可以看到，在磁致动系统中，在功耗和重量/体积之间存在权衡。 期望减小磁致动系统中的功耗和重量/体积。
图I示出了根据本发明的各个实施例的磁致动系统的横截面图；图2示出了具有带有导电线圈的可移动平台的磁致动设备的立体图；图3-4示出了具有多个场聚焦板的磁致动系统的分解视图；图5-8示出了图3-4的磁致动系统的平面图和横截面图；图9-10示出了具有多个场聚焦板的磁致动系统的分解视图；图11-13示出了图9-10的磁致动系统的平面图和横截面图；图14示出了彩色激光投影仪；图15示出了根据本发明的各种实施例的移动设备的框图；图16不出了根据本发明的各种实施例的移动设备；图17示出了根据本发明的各种实施例的平视显示系统；以及图18示出了根据本发明的各种实施例的护目镜。
具体实施例方式在以下的详细描述中，对附图进行参考，该附图通过图示的方式示出了可以在其中实践本发明的具体实施例。充分详细地描述这些实施例，以使得本领域技术人员能够实践本发明。应当理解，本发明的各个实施例虽然有所不同，但是不必是相互排斥的。例如，在不背离本发明的范围的情况下，这里结合一个实施例所描述的特定特征、结构或特性可以在其它实施例内实现。此外，应当理解，可以在不背离本发明的范围的情况下修改每个公开的实施例内的独立元件的位置或布置。因此，以下详细描述并不在限制的含义下进行，并且本发明的范围仅由适当解释的所附权利要求以及权利要求对其享有权利的等价物的完整范围一起来限定。在附图中，在若干视图中，相同的附图标记指相同或类似的功能。图I示出了根据本发明的各种实施例的磁致动系统的横截面图。磁致动系统100包括磁场(B场)装置160、磁致动设备110、上部场聚焦板152以及下部场聚焦板154。磁致动设备110包括在112处以截面看到的导电线圈。B场装置160产生跨导电线圈112的磁场。B场由箭头120示出。在一些实施例中，B场装置160包括具有各种定向的多个磁体。这些磁体一起进行工作以将B场120 “聚焦”至所得到的力将具有最大效应的导电线圈的区域中。在其它实施例中，B场装置160包括多个磁体和磁导内核，以有助于对所得到的B场进行聚焦。上部和下部场聚焦板152、154包括磁导材料。该磁导材料被定位为进一步将B场聚焦在导电线圈112的区域中。本发明的各种实施例对磁导材料和磁体的不同排列(permutation)进行组合，以将B场聚焦在期望更大洛伦兹力的导电线圈区域中。这些排列在图3-13中示出并且以下参考图3-13来进行描述。图2示出了具有带有导电线圈的可移动平台的磁致动设备的立体图。设备110包括可移动平台240和镜子216。在图2所表示的实施例中，可移动平台240是通过弯曲部件(flexure) 210和212耦合到设备110的框架的万向结构， 并且镜子216通过弯曲部件220和222耦合至可移动平台240。可移动平台240具有能够承载电流的导电线圈112。在一些实施例中，弯曲部件210和/或212包括承载去往和来自导电线圈112的电流的导体。弯曲部件210和212允许可移动平台240以一个角度大小(还被称作“驱动轴”)来进行移动。同样，弯曲部件220和222允许镜子216在第二驱动轴上进行移动。在图2所表示的实施例中，两个驱动轴分离90度，但是这不是对本发明的限制。在操作中，各种B场装置将磁场120施加并聚焦在导电线圈112上。施加在导电线圈上的磁场具有在线圈平面中的分量，并且关于两个驱动轴以大约45°进行定向。线圈绕组中的平面内电流与平面内磁场进行交互，以在导体上产生平面外的洛伦兹力。由于驱动电流在可移动平台240上形成回路，所以电流跨驱动轴翻转符号。这意味着洛伦兹力也跨驱动轴翻转符号，导致磁场平面中并且垂直于磁场的扭矩。该合成的扭矩根据扭矩的频率组成(frequency content)在两个扫描方向上产生响应。在图2所表示的实施例中，一个磁场用于产生镜子在两个驱动轴上的角运动。为了使平台240移动，B场120具有与导电线圈垂直并且处于其平面中的分量。此外，如果这些平面内垂直B场矢量分量的强度增加，则能够减小所需要的驱动功率。驱动扭矩与B磁场的法向分量和线圈驱动电流的乘积有关。因此，B场中的10%的增大将允许电流中的10%的减小。由于驱动线圈电流所需要的功率与电流的平方有关，所以B场中的10%的增大将导致驱动功率21%的减小。关于图2所示的磁致动设备来描述本发明的各种实施例。例如，如图2中所示，导电线圈是椭圆形的，并且处于带有镜子的可万向移动的平台上，该镜子具有实质上与可移动平台的驱动轴成90度的驱动轴。本发明的各种实施例可以由任何磁致动设备来利用，而不限于如图2所示的设备。例如，以下所描述的磁体组件和磁致动系统可以用于在任何可移动平台上的具有任何形状的任何导体上提供洛伦兹力。图3示出了具有多个场聚焦板的磁致动系统的分解视图。磁致动系统300包括底板302、磁体310和320、磁导内核330、下部场聚焦板342和344、磁致动设备110、上部场聚焦板352和354以及模架360。当系统300被装配时，磁致动设备110在名义上位于磁体310、320和下部场聚焦板342、344上方，并且位于上部场聚焦板352和354下方。设备110上的导电线圈名义上被称为“平台平面”。当导电线圈静止时，其处于平台平面中，并且当其移动时，可以相对于平台平面具有角位移。选择该术语来指代线圈所处于的平面，而并不意味着暗示任何其他的结构限制。另外，使用诸如“上方”、“下方”、“上”、“下”等术语来描述各种实施例。这些术语已经被选择为允许对组件的相对布置和定向的描述，而并非意味着暗示任何绝对定向。底板302、磁体310、320以及磁导内核330形成B场装置，诸如B场装置160 (图I)。磁体310和320是位于设备110上的导电线圈以下的永磁体，并且具有各种磁定向。例如，磁体310具有朝下的北极以及朝上的南极，而磁体320平行于磁体310被定向，其具有朝上的北极以及朝下的南极。磁体310和320被示为垂直于平台平面进行定向。
在一些实施例中，磁体310和320被定向为使得它们产生没有关于设备110的驱动轴对准的磁场。例如，如图3所示，设备110上的导电线圈在形状上是具有主要和次要椭圆轴上的两个驱动轴的椭圆形。然而，磁体310和320被定向为使得所得到的磁场不与任何一个驱动轴对准。通过有意使得磁体310和320不关于驱动轴对准，所生成的B场能够被定位为在椭圆中需要驱动扭矩的点处与导电线圈交叉。见图2中的B场120。磁体310和320通常被示具有“L”形状，但是这并非是对本发明的限制。在一些实施例中，磁体310和320是三角形的，而在其它实施例中，磁体310和320是矩形的。磁体310和320被示为安装到基板302。在一些实施例中，基板302由磁导材料制成，以有助于“闭合”磁路，但是这并非是对本发明的限制。内核330由诸如钢的磁导材料制成。内核330在导电线圈以下被定位在磁体310和320之间。当从上方观看时，设备110上的导电线圈具有内轮廓和外轮廓。在一些实施例中，当从上方观看时，内核330完全处于导电线圈的内轮廓内。内核330为磁场提供了较低的磁阻路径，因此通过导电线圈的磁场趋向于以更接近90度而进入并且离开内核330 (以及线圈的内轮廓)。对于给定磁场强度，这提供了更大的驱动扭矩。模架360用于容纳图3中所示的各种组件。例如，设备110可以机械和/或电气地连接到模架360。此外，图3中所示的各种场聚焦板可以由模架360适当保持。模架360被示为具有设备110的可移动平台上方的孔。该孔允许光进入并且被镜子反射。图4示出了与图3相同的磁致动系统，但是其没有模架360。如在图4中能够更清楚看到的，不同的场聚焦板可以具有各种形状。在一些实施例中，场聚焦板被布置在导电线圈的外轮廓的外部。场聚焦板342、344、352和354由磁导材料所制成，这为磁场提供了低磁阻路径。通过场聚焦板的策略性成形和放置，磁体310和320所产生的磁场可以被“引导(steer)”至期望高磁场强度的导电线圈中的区域。在图4所表示的实施例中，上部场聚焦板352、354具有阶梯状的部分353、355。在装配时，上部场聚焦板的阶梯状部分为磁场提供低磁阻路径。这促进磁场通过基本上与平台平面平行的上部场聚焦板而行进。而且，在图4所表示的实施例中，下部场聚焦板基本上是平坦的，并且完全处于平台平面下方。阶梯状的上部场聚焦板和基本上平坦的下部场聚焦板的组合促进磁场基本上平行于导电线圈而行进。上部场聚焦板和下部场聚焦板被进一步成形为向期望高磁场强度的线圈区域附近的磁场提供低磁阻路径。在磁力学中存在的一个问题是，即使能够在希望的位置得到场，也非常难以控制B场的“定向”，因为B场想要“喷发(spray)”出磁导材料。场聚焦板具有各种突出的引脚(leg)，以在磁场离开磁导材料时对磁场的“喷发”进行控制。例如，下部场聚焦板342、344包括引脚343、345。在一些实施例中，所有的场聚焦板都包括一个或多个突出的引脚。引脚有助于容纳喷发，并且引脚的大小和形状的改变提供了对于在B场和导电线圈之间的相对角度的对于B场的控制水平。图5-8示出了图3-4的磁致动系统的平面图和横截面图。图5示出了基板302和磁导内核330的平面图和横截面图。图6示出了基板302、内核330以及磁体310和320的平面图和横截面图。图7示出了包括上部场聚焦板352和354的平面图和横截面图。如图7所示，上部场聚焦板352和354名义上位于平台平面的上方；然而，上部场聚焦板的阶梯状部分353和355占据了平台平面中的一些空间，并且延伸到非常接近磁体310和320。上部场聚焦板352和354的低磁阻有助于向上引导来自磁体310和320的磁场通过阶梯状部分353和355并且通过平台平面上方的板的水平部分。上部场聚焦板352和354可以具有任何形状。如图7所示，在一些实施例中，阶梯状部分处于外极端，并且水平部分延伸到期望磁场的区域附近。一些实施例改变上部场聚焦板的形状，并且其它实施例改变上部场聚焦板的厚度。在一些实施例中，包括多于或少于两个上部场聚焦板。例如，在一些实施例中，包括一个上部场聚焦板。又如，在一些实施例中，包括三个或更多的上部场聚焦板。此外，在一些实施例中，省略了上部场聚焦板352和354。这些实施例消除了与上部场聚焦板相关联的体积和重量。图8示出了包括下部场聚焦板342和344的平面图和横截面图。如图8所示，下部场聚焦板342和344在名义上位于磁体310和320上方并且在平台平面下方。下部场聚焦板342和344的低磁阻有助于水平地引导来自磁体310和320的磁场通过磁导材料。在一些实施例中，包括多于或少于两个的下部场聚焦板。例如，在一些实施例中，包括一个下部场聚焦板。又如，在一些实施例中，包括三个或更多的下部场聚焦板。此外，在一些实施例中，省略了下部场聚焦板342和344。这些实施例消除了与下部场聚焦板相关联的体积和重量。图9示出了具有多个场聚焦板的磁致动系统的分解视图。磁致动系统900包括底板302、磁体910和920、磁导内核330、下部场聚焦板342和344、磁致动设备110、上部场聚焦板952和954以及模架360。当对系统900进行装配时，磁致动设备110在名义上位于磁体910、920以及下部场聚焦板342、344的上方，并且位于上部场聚焦板952、954的下方。设备110上的导电线 圈被称为名义上在“平台平面”中。当导电线圈静止时，处于平台平面中，并且在移动时，可以相对于平台平面具有角位移。选择该术语来指代线圈所位于的平面，而并不意味着暗示任何其他的结构限制。另外，使用诸如“上方”、“下方”、“上”、“下”等术语来描述各种实施例。这些术语已经被选择为允许对组件的相对布置和定位的描述，而并不意味着暗示任何绝对定位。底板302、磁体910、920以及磁导内核330形成B场装置，诸如B场装置160 (图I)。磁体910和920是具有各种磁定向的永磁体。例如，磁体910具有朝下的北极以及朝上的南极，而磁体920平行于磁体910被定向，其具有朝上的北极以及朝下的南极。磁体910和920被示为垂直于平台平面进行定向。在一些实施例中，磁体910和920被定向为使得它们产生没有关于设备110的驱动轴对准的磁场。例如，如图9所示，设备110上的导电线圈在形状上是具有主要和次要椭圆轴线上的两个驱动轴的椭圆形。然而，磁体910和920被定向为使得所得到的磁场不与任何一个驱动轴对准。通过有意使得磁体910和920不关于驱动轴对准，所生成的B场能够被定位为在需要驱动扭矩的椭圆中的点处与导电线圈交叉。参见图2中的B场120。磁体910和920通常被示为上具有“L”形状，但是这不是对本发明的限制。在一些实施例中，磁体910和920是三角形的，而在其它实施例中，磁体910和920是矩形的。磁体910和920被示为安装到基板302。在一些实施例中，基板302由磁导材料所制成，以有助于“闭合”磁路，但是这不是对本发明的限制。磁体910和920包括阶梯状部分912和922。该阶梯状部分形成下部场聚焦板和设备110处于其中的凹进区域。阶梯状部分被示为矩形，然而这不是对本发明的限制。例如，磁体的阶梯状部分可以是任何形状，并且可以位于磁体910和920上的任何地方。 内核330由诸如钢的磁导材料制成。内核330在导电线圈之下位于磁体910和920之间。当从上方观看时，设备110上的导电线圈具有内轮廓和外轮廓。在一些实施例中，当从上方观看时，内核330完全处于导电线圈的内轮廓内。内核330为磁场提供了较低的磁阻路径，因此通过导电线圈的磁场趋向于以更接近90度进入和离开内核330 (以及线圈的内轮廓)。对于给定磁场强度，这提供了更大的驱动扭矩。模架360用于容纳图9所示的各种组件。例如，设备110可以被机械和/或电气地连接到模架360。此外，图9中示出的各种场聚焦板可以由模架360适当地保持。模架360被示为具有设备110的可移动平台上方的孔。该孔允许光进入并且被镜子反射。图10示出了与图9相同的磁致动系统，但是其没有模架360。如在图10中能够更清楚看到的，不同的场聚焦板可以具有各种形状。在一些实施例中，场聚焦板被布置在导电线圈的外轮廓外部。场聚焦板342、344、952和954由磁导材料制成，这为磁场提供了低磁阻路径。通过场聚焦板的策略性成形和放置，磁体910和920所产生的磁场可以被“引导(steer)”至期望高磁场强度的导电线圈的区域。在图10所表示的实施例中，上部场聚焦板952、954接触或者非常接近于接触磁体910和920的阶梯状部分。在装配时，上部场聚焦板为磁场提供低磁阻路径。这促进磁场通过基本上与平台平面平行的上部场聚焦板而行进。而且，在图10所表示的实施例中，下部场聚焦板基本上是平坦的，并且完全处于平台平面下方。阶梯状磁体、上部场聚焦板和下部场聚焦板的组合促进磁场基本上平行于导电线圈而行进。上部场聚焦板和下部场聚焦板被进一步成形为向期望高磁场强度的线圈区域附近的磁场提供低磁阻路径。图11-13示出了图9-10的磁致动系统的平面图和横截面图。图11示出了基板302、磁导内核330以及磁体910和920的平面图和横截面图。图12示出了包括上部场聚焦板952和954的平面图和横截面图。如图12所示，磁体910和920名义上位于平台平面下方；然而，磁体910和920的阶梯状部分912和922占据了平台平面中的一些空间，并且延伸到非常接近上部场聚焦板。上部场聚焦板952和954的低磁阻有助于从阶梯状部分912和922引导来自磁体910和920的磁场通过平台平面上方的板的水平部分。上部场聚焦板952和954可以具有任何形状。如图12所示，在一些实施例中，上部场聚焦板在外极端处接触阶梯状部分912和922，并且延伸至期望磁场的区域附近。一些实施例改变上部场聚焦板的形状，并且其它实施例改变上部场聚焦板的厚度。在一些实施例中，包括多于或少于两个的上部场聚焦板。例如，在一些实施例中，包括一个上部场聚焦板。又如，在一些实施例中，包括三个或更多的上部场聚焦板。此外，在一些实施例中，省略了上部场聚焦板952和954。这些实施例消除了与上部场聚焦板相关联的体积和重量。图13示出了包括下部场聚焦板342和344的平面图和横截面图。如图13所示，下部场聚焦板342和344在名义上位于磁体910和920上方并且在平台平面下方。下部场聚焦板342和344的低磁阻有助于水平地引导来自磁体910和920的磁场通过磁导材料。在一些实施例中，包括多于或少于两个的下部场聚焦板。例如，在一些实施例中，包括一个下部场聚焦板。又如，在一些实施例中，包括三个或更多的下部场聚焦板。此外，在一些实施例中，省略了下部场聚焦板342和344。这些实施例消除了与下部场聚焦板相关联的体积和重量。图14示出了彩色激光投影装置。系统1400包括图像处理组件1402、激光光源1410、1420 和 1430。投影系统 1400 还包括镜子 1403、1405 和 1407、折叠镜(fold mirror)1450、磁致动系统100、镜子216、驱动器1492以及数字控制组件1490。
在操作中，图像处理组件1402在节点1401上接收视频数据，接收来自数字控制组件1490的像素时钟，并且在要显示像素时产生命令亮度值以驱动激光光源。图像处理组件1402可以包括可用于从视频数据产生彩色亮度值的任何适当的硬件和/或软件。例如，图像处理组件1402可以包括专用集成电路(ASIC)、一个或多个处理器等。激光光源1410、1420和1430接收命令的亮度值并且产生光。每个光源产生经由引导光学器件而指向镜子216的窄光束。例如，蓝色激光光源1430产生从镜子1403反射出并且通过镜子1405和1407的蓝色光；绿色激光光源1420产生从镜子1405反射出并且通过镜子1407的绿色光；并且红色激光光源1410产生从镜子1407反射出的红色光。在1409处，红色、绿色和蓝色光被合成。合并的激光在其到镜子216的路上被反射出折叠镜子1450。在反射出镜子216之后，激光绕过折叠镜子1450以扫过光栅图案并且在1480处产生图像。在一些实施例中，镜子216响应于在节点1493上从驱动器1492接收到的电激励而在两个轴上进行旋转。例如，镜子216 (图2)响应于导电线圈112中的电流和B场120之间的交互在两个轴上进行旋转。磁致动系统100可以是这里所描述的任何实施例。例如，系统100可以包括参考图3-13所描述的系统中的任何一个。投影仪1400被描述为示例性应用，而本发明的各种实施例并不局限于此。例如，在不背离本发明的范围的情况下，这里所描述的紧凑型磁体组件可以由其它磁致动系统使用。图15不出了根据本发明各种实施例的移动设备的框图。如图15所不,移动设备1500包括无线接口 1510、处理器1520、存储器1530和扫描投影仪1400。扫描投影仪1400在1480处绘制光栅图像。参考图14描述扫描投影仪1400。在一些实施例中，扫描投影仪1400包括诸如在先前附图中示出并且参考其进行描述的那些波长组合装置。扫描投影仪1400可以从任何图像源接收图像数据。例如，在一些实施例中，扫描投影仪1400包括保存静止图像的存储器。在其它实施例中，扫描投影仪1400包括包含视频图像的存储器。在另外的实施例中，扫描投影仪1400显示从诸如连接器、无线接口 1510等的外部源接收到的图像。
无线接口 1510可以包括任何无线传送和/或接收能力。例如，在一些实施例中，无线接口 1510包括能够通过无线网络进行通信的网络接口卡(NIC)。又如，在一些实施例中，无线接口 1510可以包括蜂窝电话能力。在另外的实施例中，无线接口 1510可以包括全球定位系统(GPS)接收器。本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的范围的情况下，无线接口 1510可以包括任何类型的无线通信能够。处理器1520可以是能够与移动设备1500中的各种组件进行通信的任何类型的处理器。例如，处理器1520可以是可从专用集成电路(ASIC)供货商获得的嵌入式处理器，或者可以是商业上了获得的微处理器。在一些实施例中，处理器1520向扫描投影仪1400提供图像或视频数据。该图像或视频数据可以从无线接口 1510取回或者可以从无线接口 1510所取回的数据得到。例如，通过处理器1520，扫描投影仪1400可以显示直接从无线接口1510接收到的图像或视频。又如，处理器1520可以提供覆盖图以添加到从无线接口 1510接收到的图像和/或视频，或者可以基于从无线接口 1510接收到的数据来改变所存储的影像(例如，在无线接口 1510提供位置坐标的GPS实施例中对地图显示进行修改)。
图16示出了根据本发明各种实施例的移动设备。移动设备1600可以是具有或没有通信功能的手持投影设备。例如，在一些实施例中，移动设备1600可以是具有少量或没有其它功能的手持投影仪。又如，在一些实施例中，移动设备1600可以是可用于通信的设备，例如包括蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、全球定位系统(GPS)接收器等。另夕卜，移动设备1600可以经由无线(例如，WiMax)或蜂窝连接来连接到较大的网络，或者该设备可以经由非监管频谱(例如，WiFi)连接来接受数据消息或视频内容。移动设备1600包括扫描投影仪1400，以在1480处用光产生图像。移动设备1600还包括许多其它类型的电路；然而，为了简明而有意将它们从图16中省去。移动设备1600包括显示器1610、小键盘1620、音频端口 1602、控制按钮1604、卡槽1606以及音频/视频(A/V)端口 1608。这些部件都不是关键性的。例如，移动设备1600可以仅包括扫描投影仪1400而没有显示器1610、小键盘1620、音频端口 1602、控制按钮1604、卡槽1606或A/V端口 1608中的任何一个。一些实施例包括这些元件的子集。例如，附属投影仪产品可以包括扫描投影仪1400、控制按钮1604和A/V端口 1608。显示器1610可以是任何类型的显示器。例如，在一些实施例中，显示器1610包括液晶显示器(IXD)屏幕。显示器1610可以在1480处一直显示投影的相同内容或者显示不同内容。例如，附属投影仪产品可以一直显示相同内容，而移动电话实施例可以在1480处投影一种类型的内容，而在显示器1610上显示不同的内容。小键盘1620可以是电话小键盘或者任何其它类型的小键盘。A/V端口 1608接受和/或传送视频和/或音频信号。例如，A/V端口 1608可以是接受适用于承载数字音频和视频数据的线缆的数字端口。另外，A/V端口 1608可以包括RCA插口以接受复合输入。另外，A/V端口 1608可以包括VGA连接器以接受模拟视频信号。在一些实施例中，移动设备1600可以通过A/V端口 1608而与外部信号源联系,并且移动设备1600可以对通过A/V端口 1608接受到的内容进行投影。在其它实施例中，移动设备1600可以是内容的发起方，并且A/V端口 1608用于向不同设备传送内容。音频端口 1602提供音频信号。例如，在一些实施例中，移动设备1600是能够存储和播放音频和视频的媒体播放器。在这些实施例中，视频可以在1480处进行投影，并且音频可以在音频端口 1602处输出。在其它实施例中，移动设备1600可以是在A/V端口 1608处接收音频和视频的附属投影仪。在这些实施例中，移动设备1600可以在1480处投影视频内容，并且在音频端口 1602处输出音频内容。移动设备1600还包括卡槽1606。在一些实施例中，插在卡槽1606中的存储卡可以为要在音频端口 1602处输出的音频和/或要在1480处投影的视频数据提供源。卡槽1606可以接收任何类型的固态存储器设备，例如包括多媒体存储卡(MMC)、记忆棒DU0、安全数字(SD)存储卡以及智能媒体卡。以上所列出的 意在是示例性的而不是穷举。图17示出了根据本发明各种实施例的平视显示系统。投影仪1400被示为安装在车辆仪表板(dash)中以在1700处投影平视显示。虽然图17中示出了汽车的平视显示，但是这不是对本发明的限制。例如，本发明的各种实施例包括航空电子设备应用、空中交通控制应用以及其它应用中的平视显示。图18示出了根据本发明各种实施例的护目镜。护目镜1800包括投影仪1400以在护目镜的视场中投影显示。在一些实施例中，护目镜1800是透明的(see through)，而在其它实施例中，护目镜1800是不透明的。例如，护目镜可以在增强现实(augmented reality)应用中使用，其中佩戴者能够看到叠加在物理世界上的来自投影仪1400的显示。又如，护目镜可以在虚拟现实应用中使用，其中佩戴者的整个视野都由投影仪1400生成。虽然在图18中仅示出了一个投影仪1400，但是这并非是对本发明的限制。例如，在一些实施例中，护目镜1800可以包括两个投影仪，每只眼睛一个。虽然已经结合特定实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，在不背离如本领域技术人员所容易理解的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变化。这样的修改和变化被认为是在本发明以及所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种装置，包括 至少一个磁体； 可移动平台，所述可移动平台具有在所述至少一个磁体上方的平台平面中名义上定向的导电线圈； 磁导材料的至少一个下部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个下部场聚焦板处于所述磁体和所述平台平面之间；以及 磁导材料的至少一个上部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个上部场聚焦板至少部分地在所述平台平面上方。
2.根据权利要求I所述的装置，其中，所述至少一个磁体包括 第一磁体，所述第一磁体被定向为南极向下并且北极向上的；以及 第二磁体，所述第二磁体被定向为平行于所述第一磁体，所述第二磁体具有向下的北极以及向上的南极。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一磁体和所述第二磁体包括至少部分地占据所述平台平面中的空间的阶梯状部分。
4.根据权利要求I所述的装置，其中，所述至少一个上部场聚焦板包括至少部分占据所述平台平面中的空间的阶梯状部分。
5.根据权利要求I所述的装置，其中，所述可移动平台包括允许所述可移动平台在第一轴上在所述平台平面外进行旋转的万向结构，所述可移动平台进一步包括能够在与所述第一轴基本上成90度的第二轴上关于所述万向结构进行旋转的反射部分。
6.一种装置，包括: 第一磁体，所述第一磁体被定向为南极向下并且北极向上，所述第一磁体具有向上的第一阶梯状部分； 第二磁体，所述第二磁体被定向为平行于所述第一磁体，所述第二磁体具有向下的北极以及向上的南极，所述第二磁体具有向上的第二阶梯状部分，所述第一阶梯状部分和所述第二阶梯状部分形成凹进区域； 可移动平台，所述可移动平台具有在所述第一磁体和所述第二磁体上方并且在所述凹进区域内的平台平面中名义上定向的导电线圈；以及 磁导材料的至少一个下部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个下部场聚焦板在所述平台平面下方位于所述凹进区域中，以将所得到的磁场聚焦在所述平台平面中。
7.根据权利要求6所述的装置，进一步包括位于所述平台平面上方的磁导材料的至少一个上部场聚焦板。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述至少一个下部场聚焦板包括至少一个突出引脚以影响在磁场和所述导电线圈之间的相对角度。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述导电线圈具有外轮廓，并且所述至少一个下部场聚焦板被成形为在所述导电线圈的所述外轮廓外部。
10.根据权利要求9所述的装置，进一步包括位于所述第一磁体和所述第二磁体之间并且在所述可移动平台下方的磁导内核。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述导电线圈具有内轮廓，并且所述磁导内核被定向为在所述导电线圈下方并且处于其内轮廓内。
12.一种装置，包括 光源，所述光源用于产生光； 镜子，所述镜子用于反射所述光，所述镜子被安装在平台平面中的可移动平台上，所述可移动平台包括导电线圈； 至少一个磁体，所述至少一个磁体用于产生磁场； 磁导材料的至少一个下部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个下部场聚焦板位于所述平台平面下方；以及 磁导材料的至少一个上部场聚焦板，所述磁导材料的至少一个上部场聚焦板至少部分地位于所述平台平面上方。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述至少一个下部场聚焦板包括两个下部场聚焦板。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个磁体包括在一个方向上突出并且远得足以破坏所述平台平面的阶梯状部分。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述至少一个上部场聚焦板包括包含向所述至少一个磁体突出的阶梯状部分的两个上部场聚焦板。
全文摘要
一种磁致动系统(100)，包括导体和用于生成磁场的磁场装置(160)。该磁场装置包括磁体和磁导材料，该磁导材料用于在导体承载电流时将磁场聚焦在产生驱动扭矩的导体区域中。
文档编号H01F7/06GK102763176SQ201180010735
公开日2012年10月31日 申请日期2011年2月2日 优先权日2010年2月23日
发明者塞尔索·卢瓦那瓦, 马修·埃利斯 申请人:微视公司
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