專利名稱：可變結(jié)構(gòu)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變結(jié)構(gòu)裝置，其中該裝置的部件或子系統(tǒng)是機(jī)械耦合的，以使得通過(guò)改變部件或子系統(tǒng)的相對(duì)方向和位置中的至少一個(gè)而能夠改變?cè)撗b置的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明特別涉及一種可變結(jié)構(gòu)裝置，其中期望在部件或子系統(tǒng)之間傳送數(shù)據(jù)和功率中的至少一個(gè)。例如，部件或子系統(tǒng)之一可以是諸如顯示器之類的用戶接口，同時(shí)另一個(gè)可以是該裝置的主體或其他功能部件。所述裝置的實(shí)例為攝像機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)和個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、視頻顯示單元、基于屏幕的GPS系統(tǒng)和電子測(cè)試設(shè)備、以及其他基于屏幕的系統(tǒng)或單元或者具有類似組件或機(jī)構(gòu)的其他裝置。所述機(jī)械耦合例如可以是旋轉(zhuǎn)鉸鏈組件或滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述裝置使用通過(guò)在電纜的每一端處提供的多管腳連接器而在可相對(duì)移動(dòng)的部件之間耦合的多線電纜連接(例如扁平帶狀電纜)，以在部件或子系統(tǒng)之間傳送諸如數(shù)據(jù)信號(hào)之類的信號(hào)。然而，每當(dāng)改變所述裝置的結(jié)構(gòu)時(shí)，機(jī)械耦合的部件之間的相對(duì)移動(dòng)是必需的。隨著時(shí)間的推移，所述重復(fù)移動(dòng)對(duì)該多線連接所施加的應(yīng)力和應(yīng)變可以導(dǎo)致可移動(dòng)元件和/或用于將多管腳連接器附著在電纜連接的每一端上的連接接口的應(yīng)力破壞。
在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供具有機(jī)械耦合的部件或子系統(tǒng)的裝置，其中所述機(jī)械耦合與無(wú)線信號(hào)耦合相關(guān)聯(lián)，該無(wú)線信號(hào)耦合使得部件或子系統(tǒng)之間的信號(hào)能夠無(wú)線耦合。
在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供包括具有相應(yīng)機(jī)械耦合元件的多個(gè)部件或子系統(tǒng)的裝置，所述機(jī)械耦合元件進(jìn)行機(jī)械耦合以通過(guò)改變部件或子系統(tǒng)的相對(duì)方向和位置中的至少一個(gè)而能夠改變?cè)撗b置的結(jié)構(gòu)，以及其中第一和第二機(jī)械耦合元件中的每個(gè)提供相應(yīng)的信號(hào)耦合裝置，并且該信號(hào)耦合裝置進(jìn)行協(xié)作以實(shí)現(xiàn)信號(hào)從部件或子系統(tǒng)之一到另一個(gè)或者到該裝置的又一個(gè)部件或子系統(tǒng)的無(wú)線耦合。
在實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種便攜設(shè)備，該便攜設(shè)備包括具有相應(yīng)的第一和第二機(jī)械耦合元件的第一和第二部件，所述第一和第二機(jī)械耦合元件進(jìn)行協(xié)作以機(jī)械地耦合第一和第二部件，以便允許第一和第二部件中的至少一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)移動(dòng)，其中第一和第二機(jī)械耦合元件中的每個(gè)提供相應(yīng)信號(hào)耦合裝置，并且該信號(hào)耦合裝置進(jìn)行協(xié)作以實(shí)現(xiàn)信號(hào)從第一和第二部件之一到第一和第二部件中的另一個(gè)部件的無(wú)線耦合。
在實(shí)施例中，每個(gè)信號(hào)耦合裝置包括至少兩個(gè)信號(hào)耦合元件。每個(gè)信號(hào)耦合元件與形成信號(hào)耦合器的機(jī)械耦合元件相關(guān)聯(lián)?？梢詫⒃撔盘?hào)耦合裝置結(jié)合在該機(jī)械耦合中。例如，相應(yīng)的機(jī)械耦合元件可以載有該信號(hào)耦合裝置，或者該信號(hào)耦合裝置可以形成相應(yīng)的機(jī)械耦合元件的一部分。
在實(shí)施例中，至少一個(gè)部件或子系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)提供裝置，用于經(jīng)由信號(hào)耦合裝置所提供的無(wú)線耦合將數(shù)據(jù)傳送到另一個(gè)部件或子系統(tǒng)或者傳送到該裝置內(nèi)又一個(gè)部件或子系統(tǒng)。
在實(shí)施例中，該裝置的至少一個(gè)部件或子系統(tǒng)具有耦合到該信號(hào)耦合裝置的信號(hào)供應(yīng)裝置，用于經(jīng)由無(wú)線耦合將待耦合的信號(hào)供應(yīng)給另一個(gè)部件或子系統(tǒng)或者供應(yīng)給該裝置內(nèi)又一個(gè)部件或子系統(tǒng)，以及至少一個(gè)部件或子系統(tǒng)被設(shè)置成通過(guò)調(diào)制該信號(hào)將數(shù)據(jù)傳送到另一個(gè)部件或子系統(tǒng)或者傳送到該裝置內(nèi)又一個(gè)部件或子系統(tǒng)。
在實(shí)施例中，至少一個(gè)部件或子系統(tǒng)具有功率獲得(deriving)裝置，用于從該裝置內(nèi)另一個(gè)或者又一個(gè)部件或子系統(tǒng)經(jīng)由無(wú)線耦合而耦合到該部件或子系統(tǒng)的信號(hào)中獲得用于該部件或子系統(tǒng)的電源。該功率獲得裝置可以包括整流裝置或者整流裝置和電荷存儲(chǔ)裝置。
通常，該信號(hào)耦合裝置包括提供電容或電感無(wú)線耦合的電信號(hào)耦合裝置。
所述信號(hào)耦合裝置之間的耦合度可以隨著部件或子系統(tǒng)的相對(duì)位置和/或方向而改變，并且可以提供確定裝置以確定耦合度。例如，可以提供確定裝置以確定與裝置內(nèi)部件或子系統(tǒng)的相對(duì)位置和/或方向有關(guān)的信息。
機(jī)械耦合元件可以包括可旋轉(zhuǎn)的和可滑動(dòng)的機(jī)械耦合中的至少一個(gè)。
機(jī)械耦合元件可以提供鉸鏈的同軸部分。作為另一種可能，機(jī)械耦合元件可以限定球窩(ball and socket)布置。作為進(jìn)一步的可能，機(jī)械耦合元件可以提供滑動(dòng)機(jī)械耦合，從而允許一個(gè)部件或子系統(tǒng)相對(duì)于裝置內(nèi)另一個(gè)或者又一個(gè)部件或子系統(tǒng)滑動(dòng)。
盡管通常本發(fā)明的裝置內(nèi)的部件或子系統(tǒng)在一些情況中保持可相對(duì)移動(dòng)，但是一旦形成機(jī)械耦合，那么部件或子系統(tǒng)的相對(duì)位置和/或方向就可以被固定。
部件可以是子系統(tǒng)或子組件。例如，一個(gè)部件可以是諸如顯示設(shè)備之類的用戶接口設(shè)備、或者諸如鍵盤之類的用戶輸入設(shè)備、或者諸如鎖定機(jī)構(gòu)之類的訪問(wèn)控制設(shè)備。
可變結(jié)構(gòu)裝置可以是便攜設(shè)備。例如，該裝置例如可以是膝上型計(jì)算機(jī)、PDA、視頻顯示單元、攝像機(jī)、或者GPS系統(tǒng)或電子測(cè)試裝備、其他基于屏幕的系統(tǒng)或單元或者具有類似組件或機(jī)構(gòu)的其他裝置。
本發(fā)明還提供一種將信號(hào)從第一部件無(wú)線耦合到第二部件的方法，該第二部件被機(jī)械地耦合到第一部件以允許第一和第二部件中的至少一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)移動(dòng)，該方法包括經(jīng)由第一和第二部件的機(jī)械耦合將該信號(hào)從第一部件無(wú)線耦合到第二部件。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置借助于無(wú)線耦合而允許在可相對(duì)移動(dòng)的部件或子系統(tǒng)之間存在較大級(jí)別的應(yīng)力隔離，這會(huì)減少基于應(yīng)力的破壞。
本發(fā)明的實(shí)施例允許增加的靈活性，以使可以使用不同的部件或子系統(tǒng)，而沒(méi)有替換在所述系統(tǒng)中是典型的機(jī)械或電連接器的任何需求。例如，在裝置包括攝像機(jī)并且機(jī)械耦合的部件包括攝像機(jī)主體和顯示屏的情況中，可以用不同的屏幕或不同的功能單元來(lái)替換該屏幕，并且在攝像機(jī)系統(tǒng)的主體和新的屏幕或功能單元之間使用相同的無(wú)線數(shù)據(jù)和功率傳送。
應(yīng)該注意，先前已經(jīng)提出了無(wú)線耦合本身的使用。所以，例如WO00/31676描述了使得數(shù)據(jù)能夠在游戲塊(piece)和微處理器之間傳送的游戲塊與游戲板的電容耦合。WO 02/093881使用無(wú)線耦合的形式來(lái)在系統(tǒng)和分離的可附加部件或儀表板(fascia)之間傳送數(shù)據(jù)。US5,455,466描述了一種系統(tǒng)，其中經(jīng)由也用于將數(shù)據(jù)傳送到第二電子設(shè)備的電感鏈接來(lái)對(duì)便攜設(shè)備再充電。DE19542214描述了一種包括中央通信單元和至少一個(gè)無(wú)電纜的外圍通信單元的通信系統(tǒng)，該外圍通信單元通過(guò)使用電磁耦合進(jìn)行無(wú)線通信，其中通過(guò)使用帶通濾波器的磁性線圈來(lái)將功率傳送到外圍通信設(shè)備。JP2001033136描述了一種冰箱，其中電磁感應(yīng)耦合使得信息能夠在冰箱主體和門之間進(jìn)行傳送。WO 00/30267描述了一種具有經(jīng)由鉸鏈組件連接到電話主體的翻蓋的蜂窩電話，并且描述了通過(guò)電容耦合來(lái)在主體上的第一天線與翻蓋上的第二天線之間傳送無(wú)線電信號(hào)。DE 19940374描述了一種數(shù)據(jù)傳輸方法，其中轉(zhuǎn)發(fā)器被激活，并且通過(guò)由移動(dòng)數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備所提供的高頻(HF)場(chǎng)來(lái)更新其數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在將參考附圖、通過(guò)實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1示出以攝像機(jī)的形式的根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)化透視圖，其中在攝像機(jī)的顯示屏和主體之間的可旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合中結(jié)合了第一形式的電容無(wú)線耦合；圖2示出圖1所示的攝像機(jī)的分解簡(jiǎn)化透視圖，以更詳細(xì)地說(shuō)明在攝像機(jī)的顯示屏和主體之間的機(jī)械耦合和電容無(wú)線耦合；圖3示出用于解釋圖1和2所示的電容無(wú)線耦合的操作的圖；圖4示出以攝像機(jī)的形式的根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例的簡(jiǎn)化透視圖，其中在攝像機(jī)的顯示屏和主體之間的可旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合中結(jié)合了第二形式的電容無(wú)線耦合；圖5示出圖4所示的攝像機(jī)的分解簡(jiǎn)化透視圖，以更詳細(xì)地說(shuō)明在攝像機(jī)的顯示屏和主體之間的機(jī)械耦合和電容無(wú)線耦合；圖6示出圖5所示的機(jī)械耦合的貫穿部分的橫截面，以說(shuō)明在機(jī)械耦合中電容無(wú)線耦合的結(jié)合；圖7示出用于解釋圖4、5和6所示的電容無(wú)線耦合的操作的圖；圖8示出具有在球窩機(jī)械耦合中結(jié)合的電容無(wú)線耦合的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一裝置的貫穿部分的橫截面圖；圖9示出與圖8類似但具有在球窩機(jī)械耦合中結(jié)合的修改形式的電容無(wú)線耦合的橫截面圖；圖10示出以便攜電子設(shè)備的形式的根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)化透視圖，該便攜電子設(shè)備具有在該設(shè)備的主體和該設(shè)備的蓋子之間形成可滑動(dòng)機(jī)械耦合的一部分的電容無(wú)線耦合；圖11示出用于說(shuō)明經(jīng)由無(wú)線耦合的通信的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置的功能框圖；圖12說(shuō)明數(shù)據(jù)和功率可以如何在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置的無(wú)線耦合上進(jìn)行傳送；
圖13示出可以代替圖1至3所示的電容無(wú)線耦合的電感無(wú)線耦合的圖解透視圖；以及圖14示出可以代替圖4至6所示的電容無(wú)線耦合的電感無(wú)線耦合的圖解透視圖。
現(xiàn)在參考附圖，圖1和2說(shuō)明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的攝像機(jī)210，其中在攝像機(jī)210的主體200和可旋轉(zhuǎn)顯示屏201之間提供機(jī)械耦合202，其中圖1中的弧X說(shuō)明顯示屏可以相對(duì)于攝像機(jī)的主體旋轉(zhuǎn)的角度。在機(jī)械耦合202中結(jié)合了電容無(wú)線耦合205和206，借助于所述電容無(wú)線耦合，顯示屏201獲得電源，并且借助于所述電容無(wú)線耦合，在主體200和顯示屏201之間傳送數(shù)據(jù)。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在圖1和2中省略了攝像機(jī)的大多數(shù)常規(guī)部件，例如鏡頭和操作開(kāi)關(guān)等。
如圖1和2中所示，對(duì)于所述攝像機(jī)按照常規(guī)，在主體和顯示屏之間的機(jī)械耦合是以鉸鏈組件202的形式。然而，根據(jù)本發(fā)明，通常設(shè)置在鉸鏈組件內(nèi)以便電連接主體和顯示屏的多線電纜連接(通常是扁平帶狀電纜)為電容無(wú)線耦合所取代。
如在圖2中能夠最清楚地看到的，在該實(shí)例中，鉸鏈組件包括由主體200所載有的對(duì)齊的但間隔開(kāi)的第一鉸鏈構(gòu)件101和第二鉸鏈構(gòu)件102以及由顯示屏201所載有的第三延長(zhǎng)鉸鏈構(gòu)件103。作為選擇，主體200可以載有第三延長(zhǎng)鉸鏈構(gòu)件103，以及顯示屏201可以載有鉸鏈構(gòu)件101和102。
第三鉸鏈構(gòu)件的末端具有刻槽的凸出區(qū)域104和105，它們被容納在第一鉸鏈構(gòu)件101和第二鉸鏈構(gòu)件102的相應(yīng)互補(bǔ)的刻槽凹處(在圖2中僅能看到其中之一106)中，以使第三鉸鏈構(gòu)件103能夠相對(duì)于第一和第二鉸鏈構(gòu)件而繞其軸旋轉(zhuǎn)。因此，第三鉸鏈構(gòu)件的軸就限定了顯示屏201相對(duì)于攝像機(jī)的主體200旋轉(zhuǎn)的軸。在該實(shí)例中，電容無(wú)線耦合包括兩個(gè)電容耦合器，每個(gè)電容耦合器由被電介質(zhì)分離的兩個(gè)電容耦合元件組成。每個(gè)電容耦合元件是圓形導(dǎo)電板205或206。電容耦合元件205被裝配到第一和第二鉸鏈構(gòu)件的凹處106中，并且電容耦合元件206被第三鉸鏈構(gòu)建103的凸出區(qū)域104所載有以限定兩組平行且間隔開(kāi)的導(dǎo)電板，該導(dǎo)電板與鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸同軸。所述電介質(zhì)可以簡(jiǎn)單地為空氣，或者可以是提供所需介電和摩擦特性的任何合適的材料，例如諸如聚乙烯或聚四氟乙烯(PTFE)(它具有非常低的摩擦系數(shù)的優(yōu)點(diǎn))之類的塑料材料、或者陶瓷材料。
雖然圖1和2中沒(méi)有示出，但是在主體200內(nèi)的電路與裝配到凹處106中的電容板205之間形成第一電連接，并且在顯示屏內(nèi)的電路與由顯示屏201的第三鉸鏈構(gòu)件103的凸出區(qū)域104所載有的電容板206之間形成第二電連接。這些電連接例如可以通過(guò)穿過(guò)鉸鏈構(gòu)件的絕緣線來(lái)形成。
因此，電容無(wú)線耦合包括兩個(gè)電容無(wú)線耦合器，它們位于鉸鏈組件內(nèi)，并且每個(gè)電容無(wú)線耦合器包括兩個(gè)平行同軸板或盤205和206。最低限度提供兩個(gè)所述電容無(wú)線耦合器以確保流動(dòng)和返回電流路徑。然而，也可以使用多個(gè)電容無(wú)線耦合器。
圖3示出表示圖2所示的該對(duì)電容板之一的圖，以用于解釋電容無(wú)線耦合的操作。通過(guò)C=ϵAd]]>來(lái)近似(忽略邊緣效應(yīng))電容耦合器的板205和206之間的電容，其中ε＝ε0εr，εr是電介質(zhì)207材料的相對(duì)電容率(或介電常數(shù))，ε0是自由空間的電容率(8.85×10-12F/m)，A是板205和206的重疊面積，以及d是板205和206的間距，也就是電介質(zhì)207的厚度。通過(guò)調(diào)整ε、A和d中的任何一個(gè)或多個(gè)，可以控制電容以符合特定裝置的要求。例如，為了使給定機(jī)械結(jié)構(gòu)的電容最大化，ε和A應(yīng)該被最大化，而d被最小化。通常d約為幾微米。
圖4和5示出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一攝像機(jī)510的簡(jiǎn)化透視圖，其在機(jī)械耦合的形式以及無(wú)線電容耦合的形式上都與上述的攝像機(jī)不同。圖7示出所述裝置的貫穿部分的橫截面圖，以示出如何將電容耦合結(jié)合到機(jī)械耦合中。
如由圖5的分解透視圖和圖6所示的橫截面最清楚示出的那樣以及如采用機(jī)械耦合的貫穿部分那樣，在該情況下機(jī)械耦合包括鉸鏈組件，該鉸鏈組件具有由主體500所載有的對(duì)齊的但間隔開(kāi)的第一鉸鏈構(gòu)件601和第二鉸鏈構(gòu)件602、以及由顯示屏501所載有的第三延長(zhǎng)鉸鏈構(gòu)件603。作為選擇，可以由主體500載有第三延長(zhǎng)鉸鏈構(gòu)件603，以及由顯示屏501載有第一鉸鏈構(gòu)件601和第二鉸鏈構(gòu)件602。
第三延長(zhǎng)鉸鏈構(gòu)件603是以空心圓柱的形式，并且間隔開(kāi)的第一鉸鏈構(gòu)件601和第二鉸鏈構(gòu)件602載有圓柱形的凸出部分607和608，它們被容納在空心圓柱的相應(yīng)端內(nèi)，以使第三鉸鏈構(gòu)件能夠相對(duì)于第一和第二鉸鏈構(gòu)件而繞其軸旋轉(zhuǎn)。因此，第三鉸鏈構(gòu)件的軸就限定了顯示屏501相對(duì)于攝像機(jī)510的主體500旋轉(zhuǎn)的軸。
在該實(shí)例中，通過(guò)兩個(gè)電容耦合器再次提供無(wú)線電容耦合，每個(gè)電容耦合器具有由電介質(zhì)分離的兩個(gè)電容耦合元件。然而，如由圖5和6所示，在該情況中，每個(gè)電容耦合元件是以導(dǎo)電圓柱的形式，以使每個(gè)電容耦合器由通過(guò)電介質(zhì)分離的兩個(gè)同軸圓柱構(gòu)成。通過(guò)凸出部分607和608中的相應(yīng)一個(gè)來(lái)裝載每個(gè)電容耦合器的一個(gè)圓柱400，以及通過(guò)空心圓柱形的第三鉸鏈構(gòu)件603的內(nèi)表面來(lái)裝載每個(gè)電容耦合器的另一圓柱401，以使每個(gè)電容耦合器的兩個(gè)圓柱400和401同軸，并且通過(guò)電介質(zhì)407(圖6)來(lái)分離，該電介質(zhì)再次可以簡(jiǎn)單地為空氣，或者可以是提供所需介電和摩擦特性的任何合適材料，例如諸如聚乙烯或聚四氟乙烯((PTFE)其具有非常低的摩擦系數(shù)的優(yōu)點(diǎn))之類的塑料材料、或者陶瓷材料。
可以提供圓柱400和401以作為例如沉積到凸出部分607和608以及空心圓柱603的內(nèi)部上的導(dǎo)電涂層或者作為安裝在凸出部分607和608上并且在空心圓柱603內(nèi)的分離的導(dǎo)電圓柱。
盡管圖4-6沒(méi)有示出，但是在主體500內(nèi)的電路與由凸出部分607和608所載有的電容圓柱400之間形成第一電連接，以及在顯示屏內(nèi)的電路與在顯示屏501的第三延長(zhǎng)鉸鏈構(gòu)件603內(nèi)所載有的電容圓柱401之間形成第二電連接。這些電連接例如可以通過(guò)穿過(guò)鉸鏈構(gòu)件的絕緣線來(lái)形成。
因此，該電容無(wú)線耦合包括兩個(gè)電容無(wú)線耦合器，它們位于鉸鏈組件內(nèi)，并且每個(gè)電容無(wú)線耦合器包括兩個(gè)平行同軸的圓柱400和401。再次，盡管示出了兩個(gè)所述電容無(wú)線耦合器以確保流動(dòng)和返回電流路徑，但是也可以使用多個(gè)電容無(wú)線耦合器。
圖7示出用于解釋圖4-6所示的電容無(wú)線耦合器的操作的圖。在該實(shí)例中，通過(guò)C=2πϵlln(r2r1)]]>給出耦合器的電容C，如圖7所示，其中r1和r2是兩個(gè)圓柱400和401的半徑，l是圓柱的重疊長(zhǎng)度，以及ε再次是ε＝ε0εr，εr是電介質(zhì)407的相對(duì)電容率(或介電常數(shù))，以及ε0是自由空間的電容率(8.85×10-12F/m)。
通過(guò)調(diào)整r2、r1、l和ε中的任何一個(gè)或多個(gè)，可以控制所述電容耦合器的電容以符合特定應(yīng)用的要求。因此，為了使電容最大化應(yīng)該使電介質(zhì)間隙r2-r1盡可能小，典型地約為幾微米，因?yàn)殡娙菖c該參數(shù)成反比；應(yīng)該使同軸圓柱形元件的重疊長(zhǎng)度l盡可能長(zhǎng)，因?yàn)檫@直接控制等效電容板的面積；對(duì)于給定的電介質(zhì)間隙，應(yīng)該使r2的絕對(duì)值盡可能大，因?yàn)檫@直接控制等效電容板的面積；以及電介質(zhì)407的電容率(或者介電常數(shù))應(yīng)該盡可能大。
在上述實(shí)例中，機(jī)械耦合使得能夠繞單個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，并且電容耦合元件具有圓對(duì)稱或圓柱對(duì)稱。本發(fā)明也可以應(yīng)用于下述情況，其中機(jī)械耦合使得能夠繞多于一個(gè)的軸旋轉(zhuǎn)，或者使得裝置的一個(gè)部件能夠相對(duì)于另一個(gè)部件移動(dòng)。
圖8示出在機(jī)械耦合的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一裝置的貫穿部分的橫截面。在該實(shí)例中，機(jī)械耦合是以三維球接合(ball-joint)的形式，其沿弧Y可旋入和旋出紙平面以及沿弧Z可在紙平面中旋轉(zhuǎn)。提供了電容耦合，以使球302的外表面304形成一個(gè)電容耦合元件，以及球窩(socket)301的內(nèi)表面305形成另一電容耦合元件，這兩個(gè)電容耦合元件通過(guò)可以是空氣或者上述材料之一的電介質(zhì)303來(lái)分離。在該實(shí)例中，球和球窩本身可以導(dǎo)電，或者它們可以具有導(dǎo)電涂層以提供電容耦合元件。如上所述，為了確保流動(dòng)和返回路徑的存在，電容耦合應(yīng)該包括至少兩個(gè)電容耦合器。在所述裝置需要兩個(gè)所述球和球窩接合的情況下，這可以通過(guò)將球和球窩接合形成為圖8所示的形式的電容耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖9示出圖8所示的球和球窩耦合的改進(jìn)形式，其中在球上提供至少兩個(gè)分離的電容耦合元件307和308，并且在球窩上提供對(duì)應(yīng)的電容耦合元件306和309，以提供至少兩個(gè)電容耦合器306和307以及308和309。盡管這些電容耦合元件被示出為相對(duì)較小，但是將會(huì)理解，在不引起串?dāng)_的情況下應(yīng)該使它們盡可能大，以在球接合運(yùn)動(dòng)所需的整個(gè)范圍上提供電容耦合器的相應(yīng)電容耦合元件之間足夠的重疊，在所述范圍上，無(wú)線耦合將是有效的。在該實(shí)例中，通過(guò)沉積到或者施加到球和球窩上的導(dǎo)電區(qū)域可以提供電容耦合元件，或者可以在制造時(shí)使得所述區(qū)域成為球和球窩的一部分。
盡管圖8和9再次沒(méi)有示出，但是通過(guò)例如穿過(guò)球和球窩的絕緣線將分別在主體和顯示屏內(nèi)形成到電容耦合元件的電連接。
圖10示出以便攜電子設(shè)備10的形式的根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)化透視圖，所述便攜電子設(shè)備10例如是具有主體1的便攜數(shù)字助理(PDA)，該主體1具有顯示屏2以及在W方向上可滑動(dòng)的保護(hù)蓋3。保護(hù)蓋3結(jié)合了電路，例如無(wú)源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備或者可能為小型數(shù)字照相機(jī)。在該情況中，通過(guò)可滑動(dòng)機(jī)械耦合的一部分來(lái)提供電容無(wú)線耦合。
如從圖10中所能看到的，部分通過(guò)在該蓋的底面上倒T型橫截面的導(dǎo)軌9并且部分通過(guò)在蓋3的底面上所提供的延長(zhǎng)的凹處5以及由主體所載有的互補(bǔ)延長(zhǎng)凸出部分5來(lái)提供所述可滑動(dòng)的機(jī)械耦合，該倒T型橫截面的導(dǎo)軌9被設(shè)置成當(dāng)該蓋處于覆蓋顯示屏2的閉合狀態(tài)時(shí)被容納在主體1上對(duì)應(yīng)成形的導(dǎo)槽10中。延長(zhǎng)的凹處5和互補(bǔ)延長(zhǎng)的凸出部分6的每個(gè)都提供或載有在蓋可滑動(dòng)的方向上延伸的延長(zhǎng)電容耦合元件7和8。電介質(zhì)在該情況下通過(guò)蓋和主體之間小的空氣間隙來(lái)提供。在滑動(dòng)方向上的延長(zhǎng)的電容耦合元件7和8的長(zhǎng)度和相對(duì)位置被選擇以便提供足夠的電容耦合，以使得能夠在蓋3的期望的移動(dòng)范圍上在主體1和可滑動(dòng)蓋3之間傳送功率和數(shù)據(jù)，在該范圍內(nèi)的無(wú)線通信將是有效的。該范圍可能取決于例如當(dāng)蓋子閉合或者當(dāng)蓋子打開(kāi)得足以暴露整個(gè)顯示器時(shí)，由蓋3所載有的電路是否被設(shè)計(jì)成是有效的。再者，電連接經(jīng)由主體延伸到延長(zhǎng)的電容耦合元件7以及經(jīng)由該蓋延伸到延長(zhǎng)的電容耦合元件8。而且，盡管再次提供兩個(gè)電容耦合器以提供流動(dòng)和返回路徑，但是也可以提供附加的電容耦合器。
圖11示出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置的簡(jiǎn)化功能框圖，以用于說(shuō)明經(jīng)由與機(jī)械耦合相關(guān)聯(lián)的無(wú)線耦合的通信。
圖11中的塊700和701表示裝置的兩個(gè)部件，它們通過(guò)機(jī)械耦合而被耦合在一起，所述機(jī)械耦合本身由塊702表示。在該實(shí)例中，該裝置是一種具有如上面參考圖1-3或圖4-7所述的可移動(dòng)屏幕的攝像機(jī)，并且塊700表示該攝像機(jī)的主體的功能部件，同時(shí)塊701表示顯示屏的功能部件。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將無(wú)線耦合簡(jiǎn)單地示為兩個(gè)塊703和704，塊704表示返回?zé)o線耦合器。
該主體的功能部件包括照相機(jī)電路705，其具有照相機(jī)的所有標(biāo)準(zhǔn)部件，例如電源、用于控制照相機(jī)鏡頭組件和照相機(jī)的全部操作的處理器控制電路、以及用于產(chǎn)生以適于經(jīng)由機(jī)械耦合而傳輸?shù)斤@示屏的形式的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理電路。同樣，顯示屏的功能部件包括顯示電路706，其具有用于控制顯示屏的顯示驅(qū)動(dòng)的常見(jiàn)驅(qū)動(dòng)電路，例如LCD(液晶顯示器)驅(qū)動(dòng)器接口、LCD驅(qū)動(dòng)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中所述顯示器是LCD設(shè)備。由于這些功能部件705和706是常規(guī)的，所以將不對(duì)它們進(jìn)行描述。
攝像機(jī)主體700還包括功率和數(shù)據(jù)供應(yīng)控制電路，其控制經(jīng)由無(wú)線耦合器703和704而在主體與顯示屏之間的功率和數(shù)據(jù)的傳送。功率和數(shù)據(jù)供應(yīng)控制電路包括接口707，其使得功率和數(shù)據(jù)供應(yīng)控制電路能夠與照相機(jī)電路705進(jìn)行通信。在該實(shí)例中，通過(guò)照相機(jī)電源向功率和數(shù)據(jù)供應(yīng)控制電路供電。這通過(guò)將照相機(jī)電路705耦合到電源線730和731而在圖11中表示。為了簡(jiǎn)單，沒(méi)有在圖11中示出到電源線730和731的主體的其他功能部件的連接。當(dāng)然將會(huì)理解，作為選擇，功率和數(shù)據(jù)供應(yīng)控制電路可以自己供電，例如通過(guò)電池。
主體的功率和數(shù)據(jù)供應(yīng)控制電路具有主體控制器708，其經(jīng)由接口707與照相機(jī)電路705的處理器進(jìn)行通信，并且控制實(shí)現(xiàn)經(jīng)由無(wú)線耦合在顯示屏和主體之間傳送數(shù)據(jù)所必需的操作。在該實(shí)例中，顯示屏不是自己供電的，所以控制器710還控制到顯示屏的信號(hào)供應(yīng)，如以下將要所述的那樣，顯示屏從該信號(hào)中獲得電源。
主體的功率和數(shù)據(jù)供應(yīng)控制電路包括信號(hào)發(fā)生器712和主體數(shù)據(jù)發(fā)送器709，該信號(hào)發(fā)生器712用于產(chǎn)生被供應(yīng)給無(wú)線耦合器703的主體電容耦合元件的交流(AC)信號(hào)，該主體數(shù)據(jù)發(fā)送器709用于經(jīng)由無(wú)線耦合而向顯示屏供應(yīng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送器709例如可以根據(jù)由主體控制器708所供應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)制由信號(hào)發(fā)生器712所供應(yīng)的信號(hào)(或者分離的載波信號(hào))以在主體控制器708的控制下發(fā)送數(shù)據(jù)，這通常是在經(jīng)由接口707的照相機(jī)控制電路705的控制下。可以使用諸如振幅、相位或頻率調(diào)制之類的任何合適的調(diào)制方案。而且，可以使用任何合適的數(shù)據(jù)編碼方案，盡管通常將使用NRZ(不歸零)數(shù)據(jù)代碼。在使用分離載波信號(hào)的情況下，該載波信號(hào)例如可以是13.56MHz的載波信號(hào)，盡管可以對(duì)于不同的信號(hào)類型或應(yīng)用要求而使用不同的載波信號(hào)。由信號(hào)發(fā)生器712所供應(yīng)的信號(hào)可以是連續(xù)信號(hào)或脈沖信號(hào)，在后者的情況中，根據(jù)特定的裝置，電容耦合使得能夠以脈沖在主體和顯示屏之間進(jìn)行通信。信號(hào)發(fā)生器712可以形成主體數(shù)據(jù)發(fā)送器709的一部分。
顯示屏701也包括功率和數(shù)據(jù)供應(yīng)控制電路。該電路包括耦合到無(wú)線耦合器703的顯示屏電容耦合元件的屏幕數(shù)據(jù)接收器和解調(diào)器721，用于從經(jīng)由無(wú)線耦合器703電容耦合到顯示屏的信號(hào)中提取由主體數(shù)據(jù)發(fā)送器709所發(fā)送的數(shù)據(jù)；以及屏幕控制器720，用于與顯示電路706進(jìn)行通信，以根據(jù)從經(jīng)由無(wú)線耦合器耦合到顯示屏的信號(hào)中提取的數(shù)據(jù)來(lái)使顯示器運(yùn)行。
在該實(shí)例中，由于顯示屏不是自己供電的，所以通過(guò)在電源線732和733之間耦合的功率獲得器724從經(jīng)由無(wú)線耦合而電容耦合到顯示屏的信號(hào)中獲得顯示屏的DC電源。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，顯示屏的其他功能部件(除顯示電路706之外)到電源線732和733的連接沒(méi)有在圖11中示出。
功率獲得器724可以包括二極管、二極管陣列或橋式整流器。例如，功率獲得器724可以包括在無(wú)線耦合器703的顯示屏電容耦合元件與顯示屏的電源線732和733之間耦合的相應(yīng)二極管。圖12說(shuō)明一種功率獲得器724可以運(yùn)行的方式。在圖12中，801表示經(jīng)由電容耦合器703和704而被電容耦合到顯示屏的AC信號(hào)的源，并且功率將從該源中在耦合場(chǎng)上被獲得。通過(guò)圖11中的信號(hào)發(fā)生器712來(lái)提供該信號(hào)。在圖12中，功率獲得器724包括橋式整流器，該橋式整流器根據(jù)通過(guò)無(wú)線耦合來(lái)電容耦合的信號(hào)而產(chǎn)生DC電源?？赊D(zhuǎn)移的功率的量與耦合場(chǎng)的頻率和電容成比例，并且對(duì)于給定的電容而言，信號(hào)的頻率越高，轉(zhuǎn)換效率就越大。在不能夠獲得較高頻率的情況下，例如通過(guò)使用存儲(chǔ)電容器可以將經(jīng)由電容耦合而獲得的功率存儲(chǔ)在顯示屏側(cè)，以使然后能夠按照需要使用所存儲(chǔ)的功率。這還具有以下優(yōu)點(diǎn)當(dāng)功率需求增加時(shí)，允許對(duì)功率使用進(jìn)行某種控制并且允許增加功率利用率。提供存儲(chǔ)功率的能力意味著，例如功率能夠在系統(tǒng)“靜止”時(shí)進(jìn)行傳送并存儲(chǔ)。因此，在圖1-7所示的實(shí)例中，功率能夠在攝像機(jī)的顯示屏處于閉合結(jié)構(gòu)并且主照相機(jī)休眠時(shí)進(jìn)行傳送。作為選擇，功率能夠在照相機(jī)運(yùn)行但是用戶未在使用顯示屏?xí)r進(jìn)行傳送。
在上面給出的實(shí)例中，假設(shè)在對(duì)于1或0信號(hào)給出容量(capacity)的情況下僅施加一個(gè)電壓電平。作為選擇，可以施加多個(gè)電壓電平以增加可能的信號(hào)，并且因此提供增強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳送和/或功率能力。
在該實(shí)例中，通過(guò)時(shí)鐘恢復(fù)器723從經(jīng)由無(wú)線耦合器703而由主體700的時(shí)鐘發(fā)生器711所獨(dú)立供應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)中獲得用于屏幕控制器720的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘發(fā)生器711可以是獨(dú)立的時(shí)鐘發(fā)生器，或者可以被設(shè)置成從主體控制器708的晶體鐘中獲得時(shí)鐘信號(hào)。作為另一種可能，時(shí)鐘恢復(fù)器723可以從如WO02/052419所述的電容耦合到時(shí)鐘恢復(fù)器723的信號(hào)中、例如從由信號(hào)發(fā)生器712所供應(yīng)的信號(hào)中、或者從經(jīng)由無(wú)線耦合器703提供的分離的載波信號(hào)中獲得時(shí)鐘信號(hào)。作為另一種可能，屏幕控制器720可以具有以其自己的晶體鐘的形式的分離的時(shí)鐘信號(hào)供應(yīng)器，在該情況中，時(shí)鐘恢復(fù)器723將被省略。
顯示屏可能需要將數(shù)據(jù)傳送到主體。如果是這樣，那么顯示屏功能部件將包括屏幕數(shù)據(jù)發(fā)送器722，其在屏幕控制器720的控制下使數(shù)據(jù)經(jīng)由電容耦合被供應(yīng)給主體。舉例來(lái)說(shuō)，如在WO02/052419、WO00/31676或WO02/093881中所述，屏幕數(shù)據(jù)發(fā)送器722通過(guò)對(duì)經(jīng)由無(wú)線耦合器而電容耦合到顯示屏的信號(hào)(例如來(lái)自信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)或載波信號(hào))進(jìn)行調(diào)制可以傳送數(shù)據(jù)。通常，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，屏幕數(shù)據(jù)發(fā)送器722將使用與主體發(fā)送器相同的調(diào)制和數(shù)據(jù)編碼方案，盡管這不是必須的，只要主體數(shù)據(jù)接收器710和解調(diào)器710以及主體控制器708使用合適的解調(diào)和解碼方案。
如上所述，主體數(shù)據(jù)控制器708是攝像機(jī)主體內(nèi)分離的電路。然而，它可以全部或部分地由照相機(jī)電路705的主照相機(jī)處理器提供，在該情況中，可能不需要確保在所接收到的和/或所發(fā)送的信號(hào)與主照相機(jī)處理器之間的兼容性的接口707。
如參考圖11所述，顯示屏從經(jīng)由電容耦合從主體供應(yīng)的信號(hào)中獲得電源。作為另一種可能，顯示屏可以自己供電，在該情況中，功率獲得器將是電池，并且到無(wú)線耦合器的電容耦合元件的連接將被省略。作為選擇，可以在顯示屏內(nèi)同時(shí)提供電池和用于經(jīng)由電容耦合獲得功率的分離的功率獲得裝置。
在攝像機(jī)的情況下，例如可能需要從攝像機(jī)主體供應(yīng)給顯示屏組件的數(shù)據(jù)包括鏡頭細(xì)節(jié)、圖像細(xì)節(jié)、光檢測(cè)細(xì)節(jié)等等，同時(shí)可能需要從顯示屏供應(yīng)給攝像機(jī)主體組件的數(shù)據(jù)包括例如經(jīng)由該屏幕的用戶命令輸入。然而，數(shù)據(jù)可能僅需要在一個(gè)方向上傳送。例如，子系統(tǒng)可能具有有限的智能，并且可能不將操作參數(shù)供應(yīng)給主系統(tǒng)。所需的數(shù)據(jù)傳送率例如可以是每對(duì)電容板為10-40Mbps(兆比特每秒)或200-600Mbps或者例如如由視頻電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)所規(guī)定的那樣(例如VESA MDDI規(guī)范)。
由圖11所示的裝置的無(wú)線電容耦合器703和704可以具有適合于供主體和顯示屏之間所使用的特定類型的機(jī)械耦合702使用的上述形式的任何一種。如圖11所示，提供兩個(gè)電容耦合器以確保在機(jī)械耦合上提供流動(dòng)和返回路徑。如上所述，多個(gè)無(wú)線耦合器可以與一個(gè)機(jī)械耦合相關(guān)聯(lián)，例如被結(jié)合到單個(gè)鉸鏈組件中?？梢允褂眠@些不同的無(wú)線耦合器以傳送相同的數(shù)據(jù)，或者可以將它們用于不同的目的。在將它們用于不同目的的情況中，對(duì)于不同的耦合器有可能具有不同的電容耦合度，并且因此實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳送率或功率傳送率。作為另一種可能，對(duì)于在不同耦合上的數(shù)據(jù)傳輸而言，可以使用不同的數(shù)據(jù)傳輸方法。
圖1-7和8中所示的電容耦合器提供了恒定的電容耦合而不管旋轉(zhuǎn)程度，這具有以下的優(yōu)點(diǎn)與裝置的結(jié)構(gòu)的任何改變無(wú)關(guān)，電容耦合始終相同，這與顯示屏相對(duì)于攝像機(jī)主體的旋轉(zhuǎn)程度無(wú)關(guān)。相比之下，電容耦合元件之間的重疊程度并且因此圖9和10中的電容耦合度隨著移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的程度而變化。
在由圖1-7所示的實(shí)例的情況中，假如在顯示屏的旋轉(zhuǎn)范圍上獲得足夠的電容耦合，那么在耦合度隨著顯示屏的旋轉(zhuǎn)而變化的情況下，可以采用不同的幾何結(jié)構(gòu)(例如為了能夠更好地適于鉸鏈組件)。作為另一種可能，無(wú)論如何都可以修改圖1-7中的電容耦合元件，以使耦合度隨著屏幕的旋轉(zhuǎn)而變化。這例如可以通過(guò)僅在不導(dǎo)電圓形元件(圖1和2)或圓柱形不導(dǎo)電元件(圖4-6)的部分表面的周圍提供金屬化以形成電容耦合元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
可以取得以下優(yōu)點(diǎn)隨著旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)的電容耦合的所述變化使得能夠確定旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)的程度。因此，可以構(gòu)造主體和屏幕控制器708和720之一以確定耦合電容，并且將其與參考電容相比較以確定顯示屏或蓋相對(duì)于主體的旋轉(zhuǎn)(在圖10的情況中為移動(dòng))程度。這能夠確定關(guān)于圖10中的蓋何時(shí)打開(kāi)或閉合以及圖1-7中的顯示屏何時(shí)處于完全旋轉(zhuǎn)或閉合狀態(tài)。在確定可以傳送什么數(shù)據(jù)時(shí)，控制器708和720中的一個(gè)或另一個(gè)可以使用有關(guān)兩個(gè)部件或子組件的相對(duì)方向或位置的所述信息，以使例如僅當(dāng)顯示器完全暴露(圖1-7中的完全旋轉(zhuǎn)或者圖11中蓋子完全打開(kāi))時(shí)可以傳送某些數(shù)據(jù)，或者僅當(dāng)沒(méi)有旋轉(zhuǎn)顯示器或者蓋閉合時(shí)傳送某些數(shù)據(jù)，或者例如確定何時(shí)能夠傳送功率，例如當(dāng)顯示器被完全覆蓋時(shí)。
如上所述，無(wú)線耦合是電容性的。電容耦合可由電感耦合代替。
圖13說(shuō)明可以取代圖1-3所示的電容耦合器而使用的電感耦合器。在該情況中，電感耦合器由兩個(gè)以同軸平面線圈801和802的形式的電感耦合元件構(gòu)成。主要通過(guò)兩個(gè)線圈平面之間的距離來(lái)控制該電感耦合器的效率，所述距離應(yīng)盡可能小，典型為大約1mm(毫米)。
圖14說(shuō)明可以取代圖4-7所示的電容耦合器而使用的電感耦合器。在該情況中，電感耦合元件是以兩個(gè)同軸圓柱形線圈(螺管線圈)901和902的形式。
通常除了線圈驅(qū)動(dòng)器將用于控制電感耦合之外，使用電感耦合器而不使用電容耦合器的裝置的功能部件將與圖11所示的類似。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，下述應(yīng)該是顯而易見(jiàn)的本發(fā)明具有在各種不同形式的機(jī)械耦合中的應(yīng)用，所述機(jī)械耦合包括與圖1-7中所示的那些不同的機(jī)械鉸鏈，以及包括其他形式的允許繞兩個(gè)或更多個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械耦合和/或允許旋轉(zhuǎn)和位移的機(jī)械耦合。機(jī)械耦合可以是直接的機(jī)械耦合，或者可以經(jīng)由中間體。
本發(fā)明可以應(yīng)用于下述的任何裝置，在所述裝置中，通過(guò)機(jī)械耦合來(lái)耦合部件或子組件，以使裝置的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)在耦合的部件之間實(shí)現(xiàn)相對(duì)旋轉(zhuǎn)和/或位移或移動(dòng)來(lái)改變，以及在所述裝置中，數(shù)據(jù)或功率中的至少一個(gè)將在部件之間傳送。除了上述的攝像機(jī)之外，所述裝置的實(shí)例為膝上型計(jì)算機(jī)和個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、視頻顯示單元、基于屏幕的GPS系統(tǒng)和電子測(cè)試裝備、其它基于屏幕的系統(tǒng)或單元或者具有類似組件或機(jī)構(gòu)的其他裝置。本發(fā)明特別應(yīng)用于便攜設(shè)備，也就是諸如PDA之類的能夠容易地為人所攜帶的設(shè)備，但是也能夠應(yīng)用于較大設(shè)備，該較大設(shè)備可以是可移動(dòng)的，或者可以固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 本發(fā)明也可以應(yīng)用于下述情況，其中通過(guò)相應(yīng)的機(jī)械耦合來(lái)串聯(lián)耦合部件，并且數(shù)據(jù)或功率中的至少一個(gè)將在至少一個(gè)機(jī)械耦合上傳送。另外，本發(fā)明也可以用于以下裝置中，在所述裝置中，兩個(gè)子系統(tǒng)或部件可相對(duì)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)機(jī)械耦合，但是在該裝置中，在部件被耦合之后相對(duì)移動(dòng)是不可能的。
將會(huì)理解，在每個(gè)上述實(shí)施例中，通過(guò)調(diào)整控制耦合度的任何因素可以修改耦合度(無(wú)論電容還是電感)以符合特定裝置的要求。所以，例如根據(jù)正被傳送的數(shù)據(jù)類型、正被傳送的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)傳送率、功率傳送的要求以及包含在給定的機(jī)械耦合內(nèi)或與其相關(guān)聯(lián)的耦合器數(shù)量中的任何一個(gè)或多個(gè)，可以修改耦合度以符合要求。改變機(jī)械耦合內(nèi)的物理約束的能力引起了機(jī)械耦合或子組件內(nèi)靈活性的增加。
電容或電感耦合元件不必具有上述幾何結(jié)構(gòu)，而是可以具有與裝置的特定機(jī)械耦合兼容的任何幾何結(jié)構(gòu)。
雖然以上描述了獨(dú)立的電容和電感耦合布置，但是將會(huì)理解，在同一裝置內(nèi)使用上述兩者是可能的。
如上所述，需要返回耦合器。在該裝置的至少一部分被設(shè)計(jì)成由用戶手持或其他接地物體接觸的情況下，提供以下電容耦合是可能的，即在該電容耦合中，用戶或其他物體以與在WO00/31676所述的類似的方式提供接地返回路徑，因此消除了對(duì)返回耦合器的需要。
將會(huì)理解，對(duì)于在短程上需要耦合并且串?dāng)_可能是個(gè)問(wèn)題的情況而言，使用電容耦合器多半是優(yōu)選的，而對(duì)于在串?dāng)_不是問(wèn)題的較長(zhǎng)距離通信的情況而言，使用電感耦合器是優(yōu)選的。
實(shí)施例提供了具有部件或子系統(tǒng)的可變結(jié)構(gòu)裝置，其中至少一些部件具有機(jī)械耦合元件，所述機(jī)械耦合元件使得能夠通過(guò)改變這些部件或子系統(tǒng)的相對(duì)方向和位置中的至少一個(gè)來(lái)改變裝置的結(jié)構(gòu)。這些機(jī)械耦合元件結(jié)合了無(wú)線信號(hào)耦合元件，所述無(wú)線信號(hào)耦合元件進(jìn)行協(xié)作以提供無(wú)線耦合，這實(shí)現(xiàn)了部件之間的無(wú)線耦合。可以使用無(wú)線耦合來(lái)在部件之間傳送數(shù)據(jù)和功率中的至少一個(gè)。無(wú)線信號(hào)耦合元件可以是在部件或子系統(tǒng)之間提供電容耦合的電容耦合元件。在一個(gè)實(shí)例中，所述裝置是攝像機(jī)，并且一個(gè)部件或子系統(tǒng)是顯示屏，以及另一部件或子系統(tǒng)是攝像機(jī)的主體。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置借助于無(wú)線耦合而允許在可相對(duì)移動(dòng)的部件或子系統(tǒng)之間存在較大級(jí)別的應(yīng)力隔離，這會(huì)減少基于應(yīng)力的破壞。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置允許增加的靈活性，以使可以使用不同的部件或子系統(tǒng)，而沒(méi)有替換在所述系統(tǒng)中是典型的機(jī)械或電連接器的任何需求。例如，在裝置包括攝像機(jī)并且機(jī)械耦合的部件包括攝像機(jī)主體和顯示屏的情況中，可以用不同的屏幕或不同的功能單元來(lái)替換該屏幕，并且在攝像機(jī)系統(tǒng)的主體和新的屏幕或功能單元之間使用相同的無(wú)線數(shù)據(jù)和功率傳送。不需要替換任何帶狀電纜或多線技術(shù)。僅需要將電容或電感耦合元件帶入操作范圍內(nèi)。這提供了部件的互換性。所述互換性在功率傳送的環(huán)境中可以具有附加的優(yōu)點(diǎn)。例如，經(jīng)由機(jī)械耦合能夠提供再充電。因此，電池可以在一個(gè)部件內(nèi)被替換，以及功率被傳送到另一機(jī)械耦合的部件，所以消除了對(duì)獨(dú)立充電站的需求。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括具有相應(yīng)的第一和第二機(jī)械耦合元件的第一和第二部件，所述第一和第二機(jī)械耦合元件進(jìn)行協(xié)作以允許第一和第二部件的相對(duì)移動(dòng)，其中第一和第二機(jī)械耦合元件中的每個(gè)提供相應(yīng)的信號(hào)耦合裝置，并且該信號(hào)耦合裝置進(jìn)行協(xié)作以實(shí)現(xiàn)信號(hào)從第一和第二部件中的一個(gè)到第一和第二部件中的另一個(gè)的無(wú)線耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每個(gè)信號(hào)耦合裝置包括至少兩個(gè)信號(hào)耦合元件，每個(gè)信號(hào)耦合元件由形成信號(hào)耦合器的第一機(jī)械耦合元件來(lái)提供，并且所述耦合元件的相應(yīng)一個(gè)由第二機(jī)械耦合元件來(lái)提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中在機(jī)械耦合中結(jié)合了信號(hào)耦合裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述相應(yīng)機(jī)械耦合元件載有每個(gè)信號(hào)耦合裝置，或者每個(gè)信號(hào)耦合裝置形成所述相應(yīng)機(jī)械耦合元件的一部分。
5.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中第一和第二部件中的至少一個(gè)具有數(shù)據(jù)提供裝置，用于將數(shù)據(jù)經(jīng)由第一和第二耦合裝置所提供的無(wú)線耦合而傳送到第一和第二部件中的另一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中第一和第二部件中的至少一個(gè)具有耦合到信號(hào)耦合裝置的信號(hào)供應(yīng)裝置，用于經(jīng)由無(wú)線耦合把待耦合的信號(hào)供應(yīng)給第一和第二部件中的另一個(gè)，以及第一和第二部件中的至少一個(gè)被設(shè)置成通過(guò)調(diào)制該信號(hào)來(lái)將數(shù)據(jù)傳送給另一個(gè)。
7.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中第一和第二部件中的至少一個(gè)具有功率獲得裝置，用于從經(jīng)由無(wú)線耦合從另一部件耦合到該部件的信號(hào)中獲得用于該部件的電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中功率獲得裝置包括整流裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中功率獲得裝置包括整流裝置和電荷存儲(chǔ)裝置。
10.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中信號(hào)耦合裝置包括電信號(hào)耦合裝置，該電信號(hào)耦合裝置提供電容無(wú)線耦合和電感無(wú)線耦合中的至少一種。
11.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中信號(hào)耦合裝置之間的耦合度隨著第一和第二部件之間的相對(duì)位置和/或方向而改變，并且提供了確定裝置以確定耦合度，從而確定與第一和第二部件的相對(duì)位置和/或方向相關(guān)的信息。
12.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中第一和第二機(jī)械耦合元件限定了可旋轉(zhuǎn)的耦合和可滑動(dòng)的耦合中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中第一和第二機(jī)械耦合元件提供鉸鏈的同軸部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中第一和第二機(jī)械耦合元件限定了球窩裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中第一和第二機(jī)械耦合元件提供滑動(dòng)機(jī)械耦合，其允許第一和第二部件之間的相對(duì)滑動(dòng)。
16.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中一旦形成機(jī)械耦合，則第一和第二部件的相對(duì)位置和/或方向就被固定。
17.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中第一和第二部件是子系統(tǒng)或子組件。
18.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中第二部件是顯示設(shè)備。
19.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的裝置，其是以膝上型計(jì)算機(jī)、PDA、視頻顯示單元、攝像機(jī)、或GPS系統(tǒng)的形式。
20.一種以根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求的裝置的形式的便攜設(shè)備。
21.一種將信號(hào)從第一部件無(wú)線耦合到第二部件的方法，該第二部件被機(jī)械地耦合到第一部件，以允許第一和第二部件中的至少一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)移動(dòng)，該方法包括經(jīng)由第一和第二部件的機(jī)械耦合來(lái)將信號(hào)從第一部件無(wú)線耦合到第二部件。
全文摘要
一種可變結(jié)構(gòu)裝置具有部件或子系統(tǒng)。至少一些部件(200和201)具有機(jī)械耦合元件(101和102以及103)，其通過(guò)改變這些部件或子系統(tǒng)的相對(duì)方向和位置中的至少一個(gè)使得能夠改變?cè)撗b置的結(jié)構(gòu)。這些機(jī)械耦合元件(101和102以及103)結(jié)合了無(wú)線信號(hào)耦合元件(205和206)，所述無(wú)線信號(hào)耦合元件進(jìn)行協(xié)作以提供無(wú)線耦合，這實(shí)現(xiàn)了部件之間的無(wú)線耦合?？梢允褂脽o(wú)線耦合來(lái)在部件之間傳送數(shù)據(jù)和功率中的至少一個(gè)。無(wú)線信號(hào)耦合元件可以是電容耦合元件，其在部件和子系統(tǒng)之間提供電容耦合。在一個(gè)實(shí)例中，該裝置是攝像機(jī)，以及一個(gè)部件或子系統(tǒng)是顯示屏(201)，并且另一部件或子系統(tǒng)是攝像機(jī)(200)的主體(200)。
文檔編號(hào)G06F1/16GK1930854SQ200580008219
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者P·賽蒙斯, T·沃德, I·基恩, K·拉馬克拉夫特, R·昂德伍德 申請(qǐng)人:視像發(fā)明研究及科技有限公司