專利名稱：傾斜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言涉及傾斜裝置；具體而言，涉及三維定位器。
背景技術(shù)：
傾斜裝置用于各種應(yīng)用中，其中一種典型應(yīng)用(但非唯一的應(yīng)用)是 快速轉(zhuǎn)向鏡，其用于迅速改變射于其上面的激光光束的偏轉(zhuǎn)方向。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用以提供一種改良的傾斜裝置。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種低慣性的平面傾斜裝置，具有可選 擇地定位的平面元件總成，其具有界定平面的平面元件，且具有樞軸位置 部，該樞軸位置部相對于該平面實質(zhì)上居中；樞軸支撐元件，其可樞轉(zhuǎn)地 嚙合該樞軸位置部；至少一個電磁鐵，其相對于該樞軸支撐元件固定，并 被配置成沿實質(zhì)垂直于該平面的方向施加磁力，從而使該平面元件圍繞該 樞軸支撐元件樞轉(zhuǎn)；至少一個傳感器，用于感測該平面元件的位置；以及 反饋電路，其可響應(yīng)于該至少一個傳感器的至少一個輸出而工作，以管控 該至少一個電磁鐵的操作。
本發(fā)明的各實施例可包含如下特征中的任一種、或多種、抑或不包含 如下特征
在該平面元件中，該樞軸位置部包含凹槽； 該樞軸支撐元件包含軸，該軸具有樞軸點； 該樞軸點實質(zhì)上具有球形構(gòu)形。該裝置包含旋轉(zhuǎn)固定磁鐵，安裝至該平面元件的底側(cè)上，所述旋轉(zhuǎn)固 定磁鐵是以反作用于該平面元件圍繞該樞軸點的旋轉(zhuǎn)的方式得到磁化。該 旋轉(zhuǎn)固定磁鐵包含例如圓環(huán)形磁鐵。
該裝置包含至少一個壓縮彈簧，安裝至該軸上并錨固至該平面元件。 該至少一個壓縮彈簧可用以防止該平面元件圍繞該樞軸點旋轉(zhuǎn)。
該樞軸支撐元件包含第一對球體，其沿垂直于該方向延伸的第一軸線 配置。該第一對球體可呈相互接觸的配置或非接觸的配置。
該樞軸位置部包含第二對球體，安裝至該平面元件的底側(cè)上，該第二 對球體可樞轉(zhuǎn)地嚙合該第一對球體并沿實質(zhì)垂直于該第一軸線及該方向 延伸的第二軸線配置。該第二對可呈相互接觸的配置或非接觸的配置。
該第一對球體與該第二對球體中的至少一者是由碳化鴿所形成。
該裝置還包含固定磁鐵，例如環(huán)形磁鐵，所述固定磁鐵可用以將該平 面元件固定成可樞轉(zhuǎn)地嚙合該樞軸支撐元件。
該至少一個電磁鐵包含相對于該樞軸位置部對稱分布的多個電磁鐵。
該裝置包含相對于該樞軸位置部與該至少一個電磁鐵相對定位的至 少一個彈簧。
該至少一個傳感器包含電容傳感器。
反饋電路控制該平面元件圍繞單一軸線的傾斜，從而實現(xiàn)該平面元件 的二維位置。另外，或另一選擇為，該反饋電路控制該平面元件圍繞至少 兩個軸線的傾斜，從而實現(xiàn)該平面元件的三維位置。
該反饋電路包含第一控制電路及第二控制電路，該第一控制電路用以 控制該平面元件圍繞第一定位軸線的定位，且該第二控制電路用以控制該 平面元件圍繞第二定位軸線的定位，該第二定位軸線是垂直于該第一定位 軸線延伸。
該平面元件包含鏡元件的基座。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，亦提供一種低慣性平面傾斜裝置，包含-可選擇地定位的平面元件總成，其包含具有平面的平面元件以及包含樞軸 位置元件，該樞軸位置元件包含沿第一軸線配置的第一對球體，該第一軸
線平行于該平面延伸，該第一對球體相對于該平面實質(zhì)上居中；樞軸支撐
元件，其由沿第二軸線配置的第二對球體形成，該第二軸線是垂直于該第
一軸線延伸，該第二對球體可樞轉(zhuǎn)地嚙合該第一對球體；至少一個電磁鐵， 其相對于該樞軸支撐元件固定，并被配置用以對該平面施加磁力，從而使 該平面元件圍繞該樞軸支撐元件樞轉(zhuǎn)；至少一個傳感器，用于感測該平面 元件的位置；以及反饋電路，其可響應(yīng)于該至少一個傳感器的至少一個輸 出而工作，以管控該至少一個電磁鐵的操作。
此外，本發(fā)明的實施例或可包含以上所詳述的特征中的一種或多種抑 或一種也不包含。
結(jié)合附圖閱讀下文說明，將可更全面地理解及認(rèn)識本發(fā)明，附圖中
圖l為根據(jù)本發(fā)明實施例進(jìn)行構(gòu)造及操作的傾斜裝置的局部剖視簡化 示意圖2A、 2B及2C為圖1所示傾斜裝置分別在中間定向、第一極限定向及 第二極限定向上的側(cè)視示意圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實施例進(jìn)行構(gòu)造及操作的傾斜裝置的局部剖視 簡化示意圖4A、 4B及4C為圖3所示傾斜裝置分別在中間定向、第一極限定向及 第二極限定向上的側(cè)視示意圖5為根據(jù)本發(fā)明又一實施例進(jìn)行構(gòu)造及操作的傾斜裝置的局部剖視 簡化示意圖6A、 6B及6C為圖5所示傾斜裝置分別在中間定向、第一極限定向及 第二極限定向上的側(cè)視示意圖7為根據(jù)本發(fā)明再一實施例進(jìn)行構(gòu)造及操作的傾斜裝置的局部剖視
8簡化示意圖8為根據(jù)本發(fā)明又一實施例進(jìn)行構(gòu)造及操作的傾斜裝置的局部剖視 簡化示意圖；以及
圖9為圖l-8所示傾斜裝置以及本發(fā)明所用控制電路的簡化方塊圖。 主要元件標(biāo)記說明
10:基座12:中央軸
14:支撐點16:磁鐵
18:頂面20:平板
22:另一磁鐵24:鏡
26:中央凹槽28:置換器
30:置換器32:置換器
34:置換器35:第一軸線
36:第二軸線37:第一控制系統(tǒng)(控制電路)
38:第二控制系統(tǒng)(控制電路)40:接近傳感器
42:支撐件110:基座
112:軸114:支撐點
120:平板124:鏡
126:中央凹槽128:主動式置換器(電磁鐵)
130:主動式置換器(電磁鐵)132:被動式置換器
134:被動式置換器136:拉伸螺旋彈簧
137:附連盤138:第一軸線
139:第二軸線140:接近傳感器
142:支撐件150:基座152:軸154:支撐點
156:壓縮彈簧158:附連盤
跳平板164:鏡
166:中央凹槽跳置換器
170:置換器172:置換器
174:置換器175:第一軸線
176:第二軸線跳接近傳感器
182:支撐件210:基座
212:軸214:樞軸支撐總成
215:球體216:第一軸線
217:磁鐵220:平板
221:樞轉(zhuǎn)位置總成222:球體
223:第二軸線224:鏡
228:置換器230:置換器
232:置換器234:置換器
236:第一軸線238:第二軸線
240:接近傳感器242:支撐件
310:基座312:軸
314:樞軸支撐總成315:球體
316:第一軸線320:平板
321:樞轉(zhuǎn)位置總成322:球體
323:第二軸線324:鏡
328:主動式置換器(電磁鐵)330:主動式置換器(電磁鐵)
332:被動式置換器334:被動式置換器336:拉伸螺旋彈簧337:附連盤
338:第一軸線339:第二軸線
340:接近傳感器400:可定位元件
408:求和電路412:第一驅(qū)動器前端控制電路
414:驅(qū)動器416:驅(qū)動器
418:x軸置換器420:x軸置換器
423:x軸傳感器424:x軸傳感器
430:第二控制濾波器432:第二驅(qū)動器前端控制電路
434:驅(qū)動器436:驅(qū)動器
438:Y軸置換器440:Y軸置換器
443:Y軸傳感器444:Y軸傳感器
450:傳感器處理器
具體實施例方式
現(xiàn)在參見圖1以及圖2A、 2B及2C，其中圖l為根據(jù)本發(fā)明實施例進(jìn)行 構(gòu)造及操作的低慣性傾斜裝置的局部剖視簡化示意圖，圖2A、 2B及2C則 為圖l所示傾斜裝置分別在中間定向、第一極限定向及第二極限定向上的 側(cè)視示意圖。
圖1-2C所示說明一傾斜裝置，例如一三維定位器，其通常包含安裝有 中央軸12的基座10，中央軸12具有支撐點14，支撐點14具有直徑約為1.5 mm的實質(zhì)球形構(gòu)形。環(huán)形磁鐵16安裝至中央軸12上并位于其上面，使其 頂面18豎向隔開地位于支撐點14的極限端以下。磁鐵16用以對所要定位的 物體(例如平板20)施加磁吸力，所要定位的物體適以至少部分地由鐵磁 材料形成。
另一磁鐵22通常安裝至平板20的底側(cè)上，且在本發(fā)明的一實施例中為圓環(huán)形磁鐵，其用以在得到恰當(dāng)磁化時，阻止平板20圍繞軸12的縱向軸線 旋轉(zhuǎn)。平板20適合作為鏡24的基座，并形成有中央凹槽26，以用于接納軸 12的支撐點14。或者，平板20還可具有任何其他適宜的功能，并可作為致 動器或定位器的一部分。
多個置換器(適宜為電磁鐵)沿徑向向外地與支撐軸12間隔開，其在 受到致動時會吸引平板20。在所示實施例中，提供四個此等置換器28、 30、 32及34，其實質(zhì)上均勻地彼此相間。應(yīng)了解，視應(yīng)用而定，可替代地采用 更多或更少數(shù)量、及任何適宜構(gòu)造的置換器。應(yīng)了解，第一軸線35延伸于 置換器30與34之間，而不平行于并適宜垂直于第一軸線35的第二軸線36則 延伸于置換器28與32之間。
參閱圖2A-2C可最清楚地看出，置換器28、 30、 32及34的頂面是垂直 隔開地位于支撐點14以下，并因而在板20呈大體水平定向時，位于板20的 底面以下，如在圖2A所示。置換器28、 30、 32及34的操作受控于控制電路， 該控制電路由元件編號37及38指示于圖9中，并將在下文中參照圖9予以更 詳細(xì)說明。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，多個接近傳感器(較佳為四個電容傳感器40) 安裝于與基座10平行的支撐件42上，且在垂直方向上位于平板20以下，在 徑向上相對于支撐點14位于外側(cè)。各接近傳感器40—同將關(guān)于板20的三維 定向的輸出指示提供至控制電路，該輸出指示用作反饋指示，以幫助控制 電路管控置換器28、 30、 32及34的操作。應(yīng)了解，各接近傳感器40相對于 置換器28、 30、 32及34偏移約45度的方位角?？刂齐娐吩谂卸ㄆ桨?0的三 維定位時，會將該偏移量考慮在內(nèi)。
圖2A、 2B及2C為圖1所示傾斜裝置分別在中間定向、第一極限定向及 第二極限定向上的側(cè)視示意圖。應(yīng)了解，圖1-2C的裝置能夠?qū)?0定位于 圖2A-2C所示極限位置以內(nèi)的任意三維位置上。
現(xiàn)在參見圖3以及圖4A、 4B及4C，其中圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實施例 進(jìn)行構(gòu)造及操作的傾斜裝置的局部剖視簡化示意圖，而圖4A、 4B及4C則 為圖3所示傾斜裝置分別在中間定向、第一極限定向及第二極限定向上的
12側(cè)視示意圖。
圖3-4C所示說明一傾斜裝置，例如一三維定位器，其通常包含安裝有
中央軸112的基座110，中央軸112具有支撐點114，支撐點114適宜具有直 徑約為1.5 mm的實質(zhì)球形構(gòu)形。
所要定位的物體(例如平板120)適宜至少部分地由鐵磁材料形成， 其用作鏡124的基座，并通常形成有中央凹槽126，以用于接納軸112的支 撐點1M?；蛘?，平板120也可具有任何其他適宜的功能，并可為致動器或 定位器的一部分。
多個置換器沿徑向向外地與支撐軸112間隔開，其包含在受到致動時 會吸引板120的一對主動式置換器128及130、以及通常包含彈簧的一對被 動式置換器132及134。在所示實施例中，各置換器實質(zhì)上均勻地彼此相間。 視應(yīng)用而定，或者可采用更多或更少數(shù)量的被動式及主動式置換器。
主動式置換器128及130包含電磁鐵，且被動式置換器132及134的位置 分別與置換器128及130相對。被動式置換器132及134分別包含拉伸螺旋彈 簧136，拉伸螺旋彈簧I36的第一端通過錨固結(jié)構(gòu)錨固至基座110上，且第 二端通過附連盤137固定至板120的底側(cè)上。被動式置換器132及134提供一 力，該力的方向與電磁鐵128及130施加至平板120的力相反。應(yīng)了解，第 一軸線138延伸于置換器130與134之間，而第二軸線139沿不平行且適當(dāng)垂 直于第一軸線138的方向延伸于置換器128與130之間。
參閱圖4A-4C可最清楚地看出，置換器128及130的頂面是垂直間隔地 位于支撐點114以下，并因而在板120呈實質(zhì)上水平定向時位于板120的底 面以下，如圖4A中所示。置換器128及130的操作受控于控制電路，該控制 電路以元件編號37及38顯示于圖9中，并將在下文中參照圖9予以更詳細(xì)說 明。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，多個接近傳感器(較佳為四個電容傳感器 140)安裝于與基座110平行的支撐件142上，在垂直方向上位于平板120以 下，且在徑向上相對于支撐點114位于外側(cè)。各接近傳感器140—同將關(guān)于 板120的三維定向的輸出指示提供至控制電路，該輸出指示用作反饋指示，以幫助控制電路管控置換器128及130的操作。應(yīng)了解，各接近傳感器140 相對于置換器128、 130、 132及134偏移約45度的方位角。控制電路在確定 平板120的三維定位時，會將該偏移量考慮在內(nèi)。
圖4A、 4B及4C為圖3所示傾斜裝置分別在中間定向、第一極限定向及 第二極限定向(平衡定向)上的側(cè)視示意圖。
在圖4A所示定向中，電磁鐵128及130所施加的吸引力等于彈簧136所 施加的力，從而使平板120保持于平板120實質(zhì)上平行于基座110的水平中 間定向上。
在圖4B所示的第一極限定向上，電磁鐵128及130所施加的吸引力大于 彈簧136所施加的力，從而使彈簧136拉伸，且使平板120相對于基座110沿 第一方向傾斜。應(yīng)了解，當(dāng)電磁鐵128及130未受到致動時，彈簧136壓縮 至其松弛狀態(tài)，從而使平板120處于其平衡定向上，如圖4C所示。
應(yīng)了解，圖3-4C的裝置能夠?qū)?20定位于圖4A-4C所示極限位置以內(nèi)
的任意三維位置上。
現(xiàn)在參見圖5以及圖6A、 6B及6C，其中圖5為根據(jù)本發(fā)明再一實施例 進(jìn)行構(gòu)造及操作的低慣性傾斜裝置的局部剖視簡化示意圖，圖6A、 6B及 6C則為圖5所示傾斜裝置分別在中間定向、第一極限定向及第二極限定向 上的側(cè)視示意圖。
圖5-6C說明一傾斜裝置，例如一三維定位器，其通常包含安裝有中央 軸152的基座150，中央軸152具有支撐點154。在圖5-6C所示實施例中，支 撐點154具有直徑約為1.5毫米的實質(zhì)球形構(gòu)形(盡管并非必須如此)。壓縮 彈簧156圍繞軸152安裝，彈簧156的底端錨固至軸152，彈簧156的頂端則 錨固至附連盤158。附連盤158錨固至所要定位的物體(例如平板160)的 底側(cè)，該物體適宜至少部分地由鐵磁材料形成。將附連盤158錨固至平板 160上，會使得平板160保持可樞轉(zhuǎn)地接觸軸152，并防止平板160圍繞軸152 的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。
平板160適宜用作鏡164的基座，并通常形成有中央凹槽166，以用于 接納軸152的支撐點154。中央凹槽較佳為實質(zhì)上呈金字塔狀?；蛘?，平板160也可具有任何其他適宜的功能，并可為致動器或定位器的一部分。
多個置換器(較佳為電磁鐵)沿徑向向外地與支撐軸152間隔開，其 在受到致動時會吸引平板160。在所示實施例中，提供四個此等置換器168、 170、 172及174，其實質(zhì)上均勻地彼此相間。應(yīng)了解，視應(yīng)用而定，或者 可采用更多或更少數(shù)量及任何適宜構(gòu)造的置換器。應(yīng)了解，第一軸線175 延伸于置換器170與174間，而較佳不平行于且實質(zhì)上垂直于第一軸線175 的第二軸線176延伸于置換器168與172間。
參閱圖6A-6C可最清楚地看出，置換器168、 170、 172及174的頂面垂 直隔開地位于支撐點154以下，并因而在板160呈實質(zhì)上水平定向時位于板 160的底面以下，如圖6A所示。置換器168、 170、 172及174的操作受控于 控制電路，該控制電路以元件編號37及38顯示于圖9中，并將在下文中參 照圖9予以更詳細(xì)說明。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，多個接近傳感器(較佳為四個電容傳感器 180)安裝于與基座150平行的支撐件182上，在垂直方向上位于平板160以 下，且在徑向上相對于支撐點154位于外側(cè)。各接近傳感器180—同將關(guān)于 板160的三維定向的輸出指示提供至控制電路，該輸出指示用作一反饋指 示，以幫助控制電路管控置換器168、 170、 172及174的操作。應(yīng)了解，各 接近傳感器180相對于置換器168、 170、 172及174偏移約45度的方位角。 控制電路在確定平板160的三維定位時，會將該偏移量考慮在內(nèi)。
圖6A、 6B及6C為圖5所示傾斜裝置分別在中間定向、第一極限定向及 第二極限定向上的側(cè)視示意圖。應(yīng)了解，圖5-6C的裝置能夠?qū)?60定位 于圖6A-6C所示極限位置以內(nèi)的任意三維位置上。
現(xiàn)在參見圖7，其圖示說明一傾斜裝置，例如三維定位器，該傾斜裝 置通常包含基座210，基座210通常處于水平面中且其上安裝有中央軸212。 樞軸支撐總成214安裝至中央軸212的頂面上，在所示實施例中，樞軸支撐 總成214包含適宜由碳化鎢形成并沿平行于基座210的第一軸線216配置的 一對球體215。球體215是以相互接觸的配置形式排列，盡管并非必須如此。
環(huán)形磁鐵217安裝至中央軸212上。磁鐵217用以對所要定位的物體(例如平板220)施加磁吸力，該物體適宜至少部分地由鐵磁材料形成。樞軸 位置總成221安裝至平板220的底面上，在所示實施例中，樞軸位置總成221 包含適宜由碳化鎢形成并沿第二軸線223配置的一對球體222。球體223是 以相互接觸的配置形式排列，然并非必須如此。第二軸線223垂直于第一 軸線216且平行于板220的平面。
球體215及222各自沿軸線216及223的配置，有助于防止平板220圍繞 垂直于基座210延伸的軸212的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。平板220適宜用作鏡224的基 座?；蛘撸桨?20可具有任何適宜的功能，并可作為致動器或定位器的 一部分。
多個置換器(較佳為電磁鐵)沿徑向向外地與支撐軸212間隔開，其 在受到致動時會吸引平板220。在所示實施例中，提供四個此等置換器228、 230、 232及234，其實質(zhì)上均勻地彼此相間。應(yīng)了解，視應(yīng)用而定，或可 釆用更多或更少數(shù)量的及任何適宜構(gòu)造的置換器。應(yīng)了解，第一軸線236 延伸于置換器230與134之間，而不平行于且適宜垂直于第一軸線236的第 二軸線238延伸于置換器228與232之間。應(yīng)了解，軸線236及238未必一定 與軸線216及223相關(guān)。
類似于上文參照圖2A-2C所示及所述，在板220呈實質(zhì)水平定向時，置 換器228、 230、 232及234的頂面是垂直間隔地位于板220以下。置換器228、 230、 232及234的操作受控于控制電路，該控制電路類似于在圖9中由元件 編號37及38所指示的控制電路，并將在下文中參照圖9予以更詳細(xì)說明。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，多個接近傳感器(較佳為四個電容傳感器 240)安裝于與基座210平行的支撐件242上，在垂直方向上位于平板220以 下且在徑向上相對于支撐軸212位于外側(cè)。各接近傳感器240—同將關(guān)于板 220的三維定向的輸出指示提供至控制電路，所述輸出指示用作反饋指示， 以幫助控制電路管控置換器228、 230、 232及234的操作。應(yīng)了解，各接近 傳感器240相對于置換器228、 230、 232及234偏移約45度的方位角?？刂?電路在確定平板220的三維定位時，會將該偏移量考慮在內(nèi)。
圖7所示的裝置能夠?qū)?20定位于預(yù)定極限以內(nèi)的任意三維位置上，所述預(yù)定極限是至少部分地由置換器228、 230、 232及234的高度及位置所 界定。
現(xiàn)在參見圖8，所示為一傾斜裝置，例如三維定位器，該傾斜裝置通 常包含基座310,基座310通常處于水平面中且上面適當(dāng)?shù)匕惭b有中央軸 312。樞軸支撐總成314適當(dāng)?shù)匕惭b至中央軸312的頂面上，樞軸支撐總成 314適以包含由碳化鎢形成并沿平行于基座310的第一軸線316配置的一對 球體315，該對球體315較佳(但非一定)呈相互接觸的方式配置。
所要定位的物體(例如平板320)至少部分地由鐵磁性材料形成，且 具有安裝至其底面上的樞軸位置總成321 ，樞軸位置總成321適以包含一對 球體322。球體322適以由碳化鴇形成且沿第二軸線323配置，其適以(但 未一定)呈相互接觸的方式配置。第二軸線323是垂直于第一軸線316并平 行于板320的平面。
球體315及322各自沿軸線316及323配置，有助于防止平板320圍繞垂 直于基座310延伸的軸312的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。平板320適以作為鏡324的基 座?；蛘?，平板320可具有任何其他適宜的功能，并可作為致動器或定位 器的一部分。
多個置換器沿徑向向外地與支撐軸312間隔開，其包含在受到致動時 會吸引平板320的一對主動式置換器328及330、以及通常包含彈簧的一對 被動式置換器332及334。在所示實施例中，各置換器實質(zhì)上均勻地彼此相 間。應(yīng)了解，視應(yīng)用而定，或者可采用更多或更少數(shù)量的主動式及被動式 置換器。
主動式置換器328及330包含電磁鐵，且被動式置換器332及334的位置 分別與置換器328及330相對。被動式置換器332及334適以包含拉伸螺旋彈 簧336，彈簧336的第一端通過錨固結(jié)構(gòu)錨固至基座310上，而第二端通過 附連盤337固定至平板320的底側(cè)上。被動式置換器332及334提供一力，該 力的方向與電磁鐵328及330施加至平板320的力相反。應(yīng)了解，第一軸線 338延伸于置換器328與332之間，而不平行于且適宜垂直于第一軸線338的 第二軸線339則延伸于置換器330與334之間。應(yīng)了解，軸線338及339不需要一定與軸線316及323相關(guān)。
類似于上文參照圖4A-4C所示及所述，當(dāng)平板320呈實質(zhì)水平定向時， 置換器328及330的頂面是垂直間隔地位于平板320的底面以下。電磁鐵328 及330的操作受控于控制電路，該控制電路類似于在圖9中由元件編號37及 38所指示的控制電路，并將在下文中參照圖9予以更詳細(xì)說明。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，多個接近傳感器(較佳為四個電容傳感器 340)安裝于與基座310平行的支撐件342上，在垂直方向上位于平板320以 下且在徑向上相對于支撐軸312位于外側(cè)。各接近傳感器340—同將關(guān)于板 320的三維定向的輸出指示提供至控制電路，該輸出指示用作反饋指示， 以幫助控制電路管控置換器328及330的操作。各接近傳感器340相對于置 換器328、 330、 332及334偏移約45度的方位角。控制電路在確定平板320 的三維定位時，會將該偏移量考慮在內(nèi)。
應(yīng)了解，圖8所示的裝置能夠?qū)?20定位于預(yù)定極限以內(nèi)的任意三維 位置上，所述預(yù)定極限是至少部分地由置換器328、 330、 332及334的高度 及位置所界定。
現(xiàn)在參見圖9，其為圖l-8所示傾斜裝置以及本文所用控制電路(例如 圖l-8中所示電路)的簡化方塊圖，用以控制圖l-8所示傾斜裝置的操作。
如圖9所示，第一控制系統(tǒng)37 (例如X軸控制系統(tǒng))控制可定位元件400 (例如圖l-8所示的平板20、 120、 220及320)圍繞連接置換器28與32 (圖
l所示)的第一軸線(例如圖1所示的軸線36)的傾斜，且第二控制系統(tǒng)38 (例如Y軸控制系統(tǒng))控制元件400圍繞連接置換器30與34 (圖l所示)的
第二軸線(例如圖1所示的軸線35)的傾斜。
控制系統(tǒng)37接收命令信號，例如誤差信號，以指示元件400沿第一軸 線所需的定向改變量。X軸命令信號是由求和電路408提供，求和電路408 將由外部控制系統(tǒng)(圖未示)所提供的所期望定向信號的X軸部分與所感 測元件400的X軸位置相比較，并計算所感測元件400的X軸位置與該元件 所期望X軸位置的差，從而指示元件400沿第一軸線所需的定向改變量。
第一控制濾波器410接收命令信號，例如通過放大來處理，以便可使元件400的位置實現(xiàn)適當(dāng)小的增量變化?？刂茷V波器410的輸出作為輸入提 供至第一驅(qū)動器前端控制電路412。該驅(qū)動器前端控制電路412計算X軸置 換器418及420 (例如圖1所示的置換器30及34)所需的功率，以使可定位 元件400沿X軸達(dá)成所期望的移置量。驅(qū)動器前端控制電路412向驅(qū)動器414 及416分別輸出用以指示X軸置換器418及420各自的功率需求信號，且驅(qū)動 器414及416將經(jīng)適當(dāng)放大的信號提供至這些置換器，以實現(xiàn)元件400沿X 軸的定位。
通過類似的方式，控制系統(tǒng)38接收命令信號，例如誤差信號，以指示 元件400沿第二軸線所需的定向改變量。Y軸命令信號是由求和電路428提 供，求和電路428將由外部控制系統(tǒng)(圖未示)所提供的所期望定向信號 的Y軸部分與所感測元件400的Y軸位置相比較，并計算所感測元件400的Y 軸位置與該元件所期望Y軸位置的差，從而指示元件400沿第二軸線所需的 定向改變量。
第二控制濾波器430接收命令信號，例如通過放大來處理，以便可使 元件400的位置達(dá)成適當(dāng)小的增量變化。控制濾波器430的輸出作為輸入提 供至第二驅(qū)動器前端控制電路432。驅(qū)動器前端控制電路432計算Y軸置換 器438及440 (如圖1所示的置換器28及32)所需的功率，以使可定位元件 400沿Y軸達(dá)成所期望的移置量。驅(qū)動器前端控制電路432向驅(qū)動器434及 436分別輸出用以指示Y軸置換器438及440各自的功率需求信號，且驅(qū)動器 434及436將經(jīng)適當(dāng)放大的信號提供至這些置換器，以達(dá)成元件400沿Y軸的 定位。
X軸傳感器423及424以及Y軸傳感器443及444 (例如圖1-2C所示的傳 感器40)以所選時間間隔感測元件400的位置，并將其反饋至控制電路37 及38。這些傳感器的輸出被提供至傳感器處理器450，由傳感器處理器450 將傳感器423、 424、 443及444相對于其各自軸線的旋轉(zhuǎn)定向(由對應(yīng)置換 器418及420、 438及440界定)考慮在內(nèi)來計算元件400的相應(yīng)X軸及Y軸定 向。傳感器處理器450將X軸定向信號輸出至第一求和電路408以供控制電 路37使用，并將Y軸定向信號輸出至第二求和電路428以供控制電路38使 用。由此使X軸與Y軸二者的控制回路閉合。應(yīng)了解，在圖l-8所示的實施例中，通過沿兩個正交軸線對元件400(例 如圖1-8所示的平板20、 120、 160、 220及320)實施位置感測及移置，可 在三維空間中實現(xiàn)很多定向。此外，應(yīng)了解，在圖3-4C及圖8所示的實施 例中，控制電路38僅控制單一置換器，例如圖3所示的置換器13，但自一 對傳感器接收反饋。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易知，本發(fā)明并非僅限于在上文中所作的具體 顯示及說明。本發(fā)明的范疇既包含上文所述及所示各特征的組合及次組 合，還包含所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀上文說明后所能思及且在現(xiàn)有技術(shù) 中所不存在的其變化形式。
權(quán)利要求
1.一種平面傾斜裝置，包含可選擇地定位的平面元件總成，其具有界定平面的平面元件及具有樞軸位置部，所述樞軸位置部相對于所述平面實質(zhì)上居中；樞軸支撐元件，其可樞轉(zhuǎn)地嚙合所述樞軸位置部；至少一個電磁鐵，其相對于所述樞軸支撐元件固定，并配置成沿實質(zhì)上垂直于所述平面的方向施加磁力，從而使所述平面元件圍繞所述樞軸支撐元件樞轉(zhuǎn)；至少一個傳感器，用于感測所述平面元件的位置；以及反饋電路，其可響應(yīng)于所述至少一個傳感器的至少一個輸出而工作，以管控所述至少一個電磁鐵的操作。
2. 如權(quán)利要求1所述的平面傾斜裝置，其特征在于在所述平面元件 中，所述樞軸位置部包含凹槽。
3. 如權(quán)利要求1所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述樞軸支撐元件 包含軸，所述軸包括樞軸點。
4. 如權(quán)利要求3所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述樞軸點實質(zhì)上 具有球形構(gòu)形。
5. 如權(quán)利要求3所述的平面傾斜裝置，還包含旋轉(zhuǎn)固定磁鐵，所述旋 轉(zhuǎn)固定磁鐵安裝至所述平面元件的底側(cè)上。
6. 如權(quán)利要求5所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)固定磁鐵 是以反作用于所述平面元件圍繞所述樞軸點的旋轉(zhuǎn)的方式被磁化。
7. 如權(quán)利要求5所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)固定磁鐵 包含圓環(huán)形磁鐵。
8. 如權(quán)利要求3所述的平面傾斜裝置，還包含至少一個壓縮彈簧，所 述至少一個壓縮彈簧安裝至所述軸上并錨固至所述平面元件。
9. 如權(quán)利要求8所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述至少一個壓縮彈簧可用以防止所述平面元件圍繞所述樞軸點旋轉(zhuǎn)。
10. 如權(quán)利要求l所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述樞軸支撐元件包含第一對球體，所述第一對球體沿垂直于所述方向延伸的第一軸線配 置。
11. 如權(quán)利要求io所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述第一對球體是呈相互接觸的配置。
12. 如權(quán)利要求IO所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述樞軸位置部 包含安裝至所述平面元件的底側(cè)上的第二對球體，所述第二對球體可樞轉(zhuǎn) 地嚙合所述第一對球體并沿垂直于所述第一軸線及所述方向延伸的第二 軸線配置。
13. 如權(quán)利要求12所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述第二對球體 是呈相互接觸的配置。
14. 如權(quán)利要求12所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述第一對球體 與所述第二對球體中的至少一者是由碳化鎢所形成。
15. 如權(quán)利要求IO所述的平面傾斜裝置，還包含固定磁鐵，所述固定 磁鐵可用以將所述平面元件固定成可樞轉(zhuǎn)地嚙合所述樞軸支撐元件。
16. 如權(quán)利要求15所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述固定磁鐵包 含環(huán)形磁鐵。
17. 如權(quán)利要求2所述的平面傾斜裝置，還包含固定磁鐵，所述固定 磁鐵可用以將所述平面元件固定成可樞轉(zhuǎn)地嚙合所述樞軸支撐元件。
18. 如權(quán)利要求17所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述固定磁鐵包 含環(huán)形磁鐵。
19. 如權(quán)利要求1所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述至少一個電 磁鐵包含相對于所述樞軸位置部對稱分布的多個電磁鐵。
20. 如權(quán)利要求1所述的平面傾斜裝置，還包含相對于所述樞軸位置 部與所述至少一個電磁鐵相對定位的至少一個彈簧。
21. 如權(quán)利要求1所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述至少一個傳感器包含電容傳感器。
22. 如權(quán)利要求1所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述反饋電路控 制所述平面元件圍繞單一軸線的傾斜，從而實現(xiàn)所述平面元件的二維位置。
23. 如權(quán)利要求1所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述反饋電路控 制所述平面元件圍繞兩個軸線的傾斜，從而實現(xiàn)所述平面元件的三維位 置。
24. 如權(quán)利要求1所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述平面元件包 含鏡元件的基座。
25. 如權(quán)利要求1所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述反饋電路包 含第一控制電路及第二控制電路，所述第一控制電路用以控制所述平面元 件圍繞第一定位軸線的定位，且所述第二控制電路用以控制所述平面元件 圍繞第二定位軸線的定位，所述第二定位軸線垂直于所述第一定位軸線延 伸。
26. —種平面傾斜裝置，包含 可選擇地定位的平面元件總成，包含平面元件，其具有平面；以及樞軸位置元件，其包含沿第一軸線配置的第一對球體，所述第 一軸線平行于所述平面延伸，所述第一對球體相對于所述平面實質(zhì)上居 中；樞軸支撐元件，其由沿第二軸線配置的第二對球體形成，所述第二軸 線垂直于所述第一軸線延伸，所述第二對球體可樞轉(zhuǎn)地嚙合所述第一對球 體；至少一個電磁置換器，其被配置用以對所述平面施加磁力，從而使所 述平面元件圍繞所述樞軸支撐元件樞轉(zhuǎn)；至少一個傳感器，用于感測所述平面元件的位置；以及反饋電路，其可響應(yīng)于所述至少一個傳感器的至少一個輸出而工作，以管控所述至少一個電磁鐵置換器的操作。
27. 如權(quán)利要求26所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述第一對球體 是呈相互接觸的配置。
28. 如權(quán)利要求26所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述第二對球體 是呈相互接觸的配置。
29. 如權(quán)利要求26所述的平面傾斜裝置，其特征在于所述第一對球體 與所述第二對球體中的至少一者是由碳化鎢所形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種平面傾斜裝置，包含可選擇地定位的平面元件總成，其界定具有平面的平面元件及界定樞軸位置部，該樞軸位置部相對于該平面實質(zhì)上居中；樞軸支撐元件，其可樞轉(zhuǎn)地嚙合該樞軸位置部；電磁鐵，其相對于該樞軸支撐元件固定，并配置成沿實質(zhì)上垂直于該平面的方向施加磁力，從而使該平面元件圍繞該樞軸支撐元件樞轉(zhuǎn)；傳感器，用于感測該平面元件的位置；以及反饋電路，其可響應(yīng)于該傳感器的輸出而工作，以管控該電磁鐵的操作。
文檔編號G02B26/00GK101563638SQ200780022868
公開日2009年10月21日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者A·布朗夫曼, D·澤曼, R·齊拜瑞, Y·斯洛 申請人:以色列商奧寶科技股份有限公司