專利名稱：彎曲制動(dòng)器的制作方法
彎曲制動(dòng)器
背景技術(shù)：
本文獻(xiàn)涉及制動(dòng)器以及這種制動(dòng)器的應(yīng)用，包括這種制動(dòng)器在光束偏轉(zhuǎn)及掃描裝 置和系統(tǒng)中的使用。制動(dòng)器是可通過功率被驅(qū)動(dòng)以弓丨起元件運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)的裝置?？蓪⒁噪姶欧绞津?qū)動(dòng) 的制動(dòng)器配置為在磁場中使用載流線圈，以通過控制線圈中電流的方向和幅值而以電磁方 式使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)?；跈z流計(jì)(galvanometer)的支承是這種帶有線圈的以電磁方式驅(qū)動(dòng)的 制動(dòng)器的示例。

發(fā)明內(nèi)容
本文提供了使用彎曲部分以向制動(dòng)器提供支撐并向制動(dòng)器提供樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng) 器的示例性實(shí)施方式。這種制動(dòng)器可以是以電磁方式驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器，其包括磁性定子和 安裝在彎曲部分上的線圈轉(zhuǎn)子。在一些實(shí)施方式中，彎曲部分可被設(shè)計(jì)為消除對支撐軸承 (而支撐軸承可能會(huì)受到反復(fù)使用后出現(xiàn)的機(jī)械磨損或疲勞的困擾)的需求以提供具有降 低的機(jī)械磨損和疲勞的可重復(fù)定位操作。彎曲部分還可被設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)在快速響應(yīng)速度下的 高定位精度。在一些實(shí)施方式中，還使這種彎曲制動(dòng)器的功率消耗顯著地降低或最小化。提 供了這種制動(dòng)器在光學(xué)偏轉(zhuǎn)和掃描中的實(shí)施方式的示例。例如，提供了一種彎曲制動(dòng)器，其包括支撐基體；第一彎曲部分，包括固定于所述支撐基體的第一彎曲基體，和相對于所述第一彎 曲部分和所述支撐基體彎曲的第一彎曲延伸部分；第二彎曲部分，包括固定至所述支撐基體的第二彎曲基體，和相對于所述第二彎 曲基體和所述支撐基體彎曲的一個(gè)或多個(gè)第二彎曲延伸部分，所述第二彎曲部分的位置和 方位使所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分交叉；以及制動(dòng)器，所述制動(dòng)器與所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分的遠(yuǎn)端接合， 從而在所述制動(dòng)器被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨著所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分發(fā)生變 形，所述制動(dòng)器繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。對于另一示例，提供了一種操作彎曲制動(dòng)器裝置以指引光的方法，該方法包括將 輸入激光束指引到與彎曲制動(dòng)器裝置接合的鏡子。該裝置包括支撐基體、第一彎曲部分、第 二彎曲部分、和導(dǎo)體線圈，導(dǎo)體線圈與和導(dǎo)體線圈一同轉(zhuǎn)動(dòng)的鏡子接合。第一彎曲部分包括 固定至支撐基體的第一彎曲基體、和相對于固定的第一彎曲基體和支撐基體彎曲的第一彎 曲延伸部分。第二彎曲部分包括固定至支撐基體的第二彎曲基體、和相對于第二彎曲基體 和支撐基體彎曲的第二彎曲延伸部分。導(dǎo)體線圈與第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部 分的遠(yuǎn)端接合，從而當(dāng)導(dǎo)體線圈中的電流與在導(dǎo)體線圈處存在的磁場以電磁方式交互作用 時(shí)，隨著第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分發(fā)生變形，導(dǎo)體線圈在繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn) 動(dòng)。在該方法中，將電流控制于不同的電流值，從而將鏡子設(shè)定于各自不同的方位以沿由鏡 子的不同方位所設(shè)定的不同方向反射輸入激光束。
對于另一示例，提供了一種顯示裝置，其包括光源，產(chǎn)生被調(diào)制為傳送待顯示圖像的一個(gè)或多個(gè)激光束；以及光束掃描模塊，沿兩個(gè)不同的方向?qū)⑺鲆粋€(gè)或多個(gè)激光束掃描在屏幕表面上以 顯示所述圖像，并且所述光束掃描模塊包括第一掃描器和第二掃描器，所述第一掃描器用 于沿第一方向掃描所述一個(gè)或多個(gè)激光束，所述第二掃描器沿不同的第二方向掃描所述一 個(gè)或多個(gè)激光束，其中，所述第一掃描器包括鏡子和與所述鏡子接合以使所述鏡子轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲制動(dòng) 器裝置，以沿所述第一方向掃描所述一個(gè)或多個(gè)激光束，所述彎曲制動(dòng)器裝置包括支撐基體、第一彎曲部分、第二彎曲部分、導(dǎo)體線圈， 所述導(dǎo)體線圈與所述鏡子接合以使所述鏡子轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一彎曲部分包括固定至所述支撐 基體的第一彎曲基體、和相對于所述第一彎曲基體和所述支撐基體彎曲的第一彎曲延伸部 分，所述第二彎曲部分包括固定至所述支撐基體的第二彎曲基體、和相對于所述第二彎曲 基體和所述支撐基體彎曲的一個(gè)或多個(gè)第二彎曲延伸部分，所述導(dǎo)體線圈與所述第一彎曲 延伸部分和第二彎曲延伸部分的遠(yuǎn)端接合，從而當(dāng)所述導(dǎo)體線圈中的電流與在所述導(dǎo)體線 圈處存在的磁場以電磁方式交互作用時(shí)，隨著所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分 發(fā)生變形，所述導(dǎo)體線圈繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。對于又一實(shí)施，一種制動(dòng)器裝置包括導(dǎo)體線圈，被電連接以接收和傳送電流，所述電流與在所述導(dǎo)體線圈處存在的磁 場以電磁方式交互作用以使所述導(dǎo)體線圈運(yùn)動(dòng)；線圈支撐，與所述導(dǎo)體線圈接合以將所述導(dǎo)體線圈的運(yùn)動(dòng)限定為繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn) 動(dòng)；由第一永磁體構(gòu)成的第一 Halbach磁體陣列，所述第一 Halbach磁體陣列位于所 述線圈支撐的第一側(cè)以在所述導(dǎo)體線圈的第一側(cè)產(chǎn)生第一高磁通密度；以及由第二永磁體構(gòu)成的第二 Halbach磁體陣列，所述第二 Halbach磁體陣列位于 所述線圈的相反的第二側(cè)以在所述導(dǎo)體線圈的第二側(cè)產(chǎn)生第二高磁通密度，所述第一 Halbach磁體陣列和第二 Halbach磁體陣列共同操作以使所述導(dǎo)體線圈繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn) 動(dòng)。在附圖、說明書及權(quán)利要求書中詳細(xì)描述了基于彎曲部分的以電磁方式驅(qū)動(dòng)的制 動(dòng)器的這些和其它示例、實(shí)施方式和應(yīng)用。


圖1和2示出了以電磁方式驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器的示例的兩個(gè)視圖，該制動(dòng)器具有磁性 定子和安裝在彎曲部分上的線圈轉(zhuǎn)子。圖3示出了圖1和2中的制動(dòng)器的磁體模塊和導(dǎo)體線圈的操作。圖4A和4B圖示了圖1和2中的以電磁方式驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器的實(shí)施方式。圖5A和5B圖示了基于圖1_4B中設(shè)計(jì)的、用于制動(dòng)器-鏡子組件的制動(dòng)器反饋控 制的示例。圖6示出了圖1和2中以電磁方式驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器的操作。圖7A、7B、7C和8圖示了掃描顯示系統(tǒng)的示例，該掃描顯示系統(tǒng)使用圖1和2中以電磁方式驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器。
具體實(shí)施例方式圖1和2示出了以電磁方式驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器的示例的兩個(gè)視圖，該制動(dòng)器具有磁性 定子和安裝在彎曲部分上的線圈轉(zhuǎn)子。彎曲部分被設(shè)計(jì)為向制動(dòng)器提供支撐并向制動(dòng)器提 供樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。基于線圈的、以電磁方式驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器是各種制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一個(gè)示例，其它制 動(dòng)器設(shè)計(jì)也可以與本彎曲部分設(shè)計(jì)一同使用。所示的制動(dòng)器裝置包括支撐基體101、作為轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體線圈120、和彎曲部分110， 其中彎曲部分Iio連接至導(dǎo)體線圈120和支撐基體101以使得導(dǎo)體線圈120可移動(dòng)地浮撐 于支撐基體101?？砂▋蓚€(gè)Halbach磁體陣列的磁性模塊140相對于支撐基體101固定， 以在導(dǎo)體線圈120處產(chǎn)生具有期望的空間場分布模式的磁場，從而以電磁方式使導(dǎo)體線圈 120響應(yīng)于供應(yīng)至導(dǎo)體線圈120的電流繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，該單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線由彎曲部分 110以及彎曲部分110與支撐基體101接合的方式限定。磁性模塊140包括具有作為壁的磁 性材料的溝槽190，線圈120的一側(cè)被設(shè)置為向位于溝槽190內(nèi)部的高磁通區(qū)域(magnetic flux area)暴露。在一些實(shí)施方式中，溝槽190被設(shè)計(jì)為足夠大，以使得當(dāng)線圈120處于不 同方位時(shí)，線圈120的、位于溝槽190中的一側(cè)基本保持在溝槽190內(nèi)部。在該示例中，支撐基體101和磁性模塊140是分離的元件并相對于彼此固定。在 其它實(shí)施方式中，磁性模塊140可被構(gòu)造為在線圈120處產(chǎn)生期望的磁場并與作為支撐基 體的彎曲部分110接合。彎曲部分110包括呈交叉構(gòu)型的兩個(gè)不同的彎曲部分部件，以使 得導(dǎo)體線圈120能夠以期望的機(jī)械方式浮撐，以及能夠?qū)?dǎo)體線圈120的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行期望的 約束，從而使導(dǎo)體線圈120繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖1中，如指示轉(zhuǎn)動(dòng)的帶箭頭的線所表 示，單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直于紙面。這種基于彎曲部分的設(shè)計(jì)可避免使用機(jī)械軸承、使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 最小，并可使導(dǎo)體線圈120能夠精確定位以及具有快速的響應(yīng)速度。參照圖1，磁性模塊140被設(shè)計(jì)為在導(dǎo)體線圈120的位置產(chǎn)生大的磁通密度，并且 在導(dǎo)體線圈120中流動(dòng)的電流與磁性模塊140的磁場電磁交互作用使導(dǎo)體線圈120轉(zhuǎn)動(dòng)。 控制電流以改變其幅值并因此控制導(dǎo)體線圈120的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過改變導(dǎo)體線圈120中的電流 方向控制導(dǎo)體線圈120的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在一個(gè)實(shí)施方式中，磁性模塊140可包括置于支撐基 體101兩側(cè)的兩個(gè)永磁體模塊。例如，可使用多個(gè)磁體來為兩個(gè)模塊140中的每一個(gè)形成 圖2中的Halbach陣列210，以在線圈120處產(chǎn)生高磁通密度。兩個(gè)Halbach陣列210被構(gòu) 造為在其磁場中具有相反的極性。因此，隨著電流在線圈120中沿一個(gè)方向流動(dòng)，兩個(gè)磁性 模塊210中的一個(gè)對線圈感應(yīng)的磁場具有磁性吸引力，而另一磁性模塊210被設(shè)定為排斥 線圈感應(yīng)的磁場。因而，實(shí)現(xiàn)了在導(dǎo)體線圈120上有效地產(chǎn)生力和扭矩的蹺蹺板效應(yīng)。圖3示出了使用圖2中的兩個(gè)Halbach陣列210的示例。每個(gè)Halbach陣列210 由5個(gè)永磁體211、212、213、214和215形成。5個(gè)永磁體211、212、213、214和215的磁極 (由“N”和“S”表示)如圖所示地被設(shè)置為在線圈120的兩個(gè)平行側(cè)產(chǎn)生期望的高磁通密 度，從而在線圈120上施加扭矩以使其轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)Halbach陣列210包括位于底部的3個(gè)磁 體211、212和213和被定位在底部磁體211、212和213的頂部的兩個(gè)頂部磁體214和215。 兩個(gè)頂部磁體214和215彼此間隔開以形成溝槽190。溝槽190是由永磁體214、215和216 圍繞的凹陷。在圖中還示出了磁通的空間分布，其示出了最高磁通密度位于溝槽190內(nèi)部、線圈210的對應(yīng)側(cè)所處的位置。在一些實(shí)施方式中，磁體214和215的尺寸以及磁體214 與磁體215之間的間距被設(shè)定為使溝槽190充分大，從而使得在線圈120處于不同方位的 情況下，線圈120位于溝槽190中的一側(cè)都實(shí)質(zhì)上保持在溝槽190中。5個(gè)永磁體的大小、 尺寸和位置相對于彼此被設(shè)計(jì)為在線圈120的兩個(gè)相對側(cè)產(chǎn)生強(qiáng)磁場通量密度，從而高速 改變線圈120的定向。相比各種其它的檢流計(jì)設(shè)計(jì)，這種使用兩個(gè)Halbach陣列與導(dǎo)體線 圈以形成電磁制動(dòng)器的設(shè)計(jì)是有利的，因?yàn)閮蓚€(gè)Halbach陣列被配置為在磁體與線圈之間 提供有效的電磁交互作用。還可以使用其它設(shè)計(jì)。在圖1和2中，在支撐基體101與導(dǎo)體線圈120之間設(shè)置有阻尼器150以對導(dǎo)體 線圈120相對于支撐基體101的動(dòng)作進(jìn)行阻尼。可在導(dǎo)體線圈120的兩個(gè)相對側(cè)設(shè)置兩個(gè) 這種阻尼器150以提供對稱的阻尼。圖1和2中的這種制動(dòng)器可用于各種應(yīng)用。例如，圖1和2示出了鏡面130，鏡面 130與導(dǎo)體線圈120接合使得鏡面130與導(dǎo)體線圈120 —同繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。該被驅(qū) 動(dòng)的鏡面可用于例如在光束掃描裝置中偏轉(zhuǎn)或掃描光束，如在本文獻(xiàn)中所描述的掃描光束 顯示系統(tǒng)中掃描激光束。如圖1所示，輸入光束181被指引到鏡面130上并由鏡面130沿 由鏡面130的定向所決定的期望輸出方向反射為輸出光束182。當(dāng)輸入光束181處于相對 于鏡面130的固定輸入方向時(shí)，鏡面130的轉(zhuǎn)動(dòng)改變輸出光束182的輸出方向。圖4A和4B示出了圖1和2所示的制動(dòng)器的示例性實(shí)施方式。圖4A示出了組裝 的制動(dòng)器，圖4B是制動(dòng)器的分解圖以示出制動(dòng)器的各個(gè)元件或部件。在該示例中，圖1和2中的彎曲部分110被實(shí)施為兩部件彎曲部分組件第一彎曲 部分410和第二彎曲部分420。該兩部件的彎曲部分組件與作為圖1和2中支撐基體101 的示例的支撐基體430接合。第一彎曲部分410包括固定至支撐基體430的第一彎曲基體 411、和相對于第一彎曲基體411和支撐基體430彎曲的兩個(gè)平行彎曲部分延伸413和414。 該示例中的第一彎曲基體411沿導(dǎo)體線圈120的單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線490伸展，以提供抵制第一 彎曲部分410的、方向與單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不同的任何動(dòng)作的剛性。兩個(gè)平行的第一彎曲部分 延伸413和414沿導(dǎo)體線圈120的單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直的方向伸展以繞第一彎曲基體411彎 曲ο類似地，第二彎曲部分420包括固定至支撐基體430的第二彎曲基體421、和相對 于第二彎曲基體421和支撐基體430彎曲的兩個(gè)平行的彎曲部分延伸423和424。該示例 中的第二彎曲基體421沿導(dǎo)體線圈120的單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線伸展，以提供抵制第二彎曲部分420 的、方向與單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不同的任何動(dòng)作。兩個(gè)平行的彎曲部分延伸423和424沿與導(dǎo)體 線圈120的單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直的方向伸展以繞第二彎曲基體421彎曲?？商鎿Q地，第二彎 曲部分420可包括第二彎曲基體、和相對于第二彎曲基體421彎曲的一個(gè)彎曲部分延伸，或 者可包括3個(gè)或3個(gè)以上的彎曲部分延伸。第一彎曲部分410和第二彎曲部分420被定位且被定向?yàn)槭沟谝粡澢糠盅由?413和414與第二彎曲部分延伸423和424空間交叉，使得與第一彎曲部分和第二彎曲部 分延伸的遠(yuǎn)端接合的制動(dòng)器大致繞交叉的位置轉(zhuǎn)動(dòng)或樞轉(zhuǎn)。在所示示例中，第一彎曲部分 410和第二彎曲部分420被定位且被定向?yàn)槭沟谝粡澢糠盅由?13和414與第二彎曲部 分延伸423和424在沿著與單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向平行的位置處交迭。在交叉構(gòu)型下，當(dāng)導(dǎo) 體線圈120運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著第一彎曲部分延伸413和414反作用于第二彎曲部分延伸423和424 (反之亦然)，導(dǎo)體線圈120與第一彎曲部分延伸413和414和第二彎曲部分延伸423和 424的遠(yuǎn)端接合以繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)沿單一軸線觀察時(shí)，如圖1所示，第一彎曲部分 延伸413和414與第二彎曲部分延伸423和424彼此交叉。如圖所示，第一彎曲部分延伸 413和414的、與導(dǎo)體線圈120接合的遠(yuǎn)端位于第二彎曲基體421上方，第二彎曲部分延伸 423和424的、與導(dǎo)體線圈120接合的遠(yuǎn)端位于第一彎曲基體411上方。因此，通過使兩個(gè) 彎曲部分410和420以彎曲部分延伸413、414、423和424的相等長度交叉，并通過使交叉 的彎曲部分的一側(cè)附接至靜止的基體430并使其余側(cè)連接在導(dǎo)體線圈120的自由浮臺(tái)上， 交叉的彎曲部分410和420提供了無軸承的樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在操作中，如果導(dǎo)體線圈120因線 圈中的電流與磁場之間的交互作用而傾斜，那么導(dǎo)體線圈120的一側(cè)被下拉而另一側(cè)被上 推，從而導(dǎo)體線圈120被下拉一側(cè)使一個(gè)彎曲部分側(cè)下彎并使另一彎曲部分側(cè)向上。相互 壓靠約束了導(dǎo)體線圈120的轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜動(dòng)作，并且由于在當(dāng)導(dǎo)體線圈120轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)彎曲部分設(shè) 計(jì)在彼此相對轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)元件之間無摩擦，因此與線圈120的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的摩擦力小到可 忽略不計(jì)。這一方面允許裝置消耗低的功率，并允許裝置在將導(dǎo)體線圈120保持在固定位 置時(shí)需要小的反力以保持導(dǎo)體線圈120的傾斜。為了減小通過制動(dòng)器移動(dòng)的整體質(zhì)量，線 圈120可直接附接至鏡面130。為了進(jìn)一步減少添加的材料和制動(dòng)器的質(zhì)量，彎曲部分410 和420與線圈120電連接以指引流向電流發(fā)生器和來自電流發(fā)生器的電流，其中該電流發(fā) 生器向線圈120供應(yīng)電流。圖4A和4B中的交叉的彎曲部分410和420被設(shè)計(jì)為允許線圈-鏡子組件繞一個(gè) 軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。保留的5個(gè)自由度受到彎曲部分幾何設(shè)置的約束。彎曲部分410和420的偏軸 剛度可被設(shè)計(jì)為比繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的剛度高得多，例如比正軸剛度高約1000倍。這可以通 過以下方式實(shí)現(xiàn)對彎曲部分基體411和421的形狀、彎曲部分基體411和421與支撐基體 的接合、和彎曲部分延伸413、414、423和424的寬度進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)彎曲部分橫截面的期 望縱橫比并因此實(shí)現(xiàn)偏軸剛度與正軸剛度之間大的差異。彎曲部分設(shè)計(jì)可被配置為將寄生 諧振保持在高頻率，例如大于12KHz。該撓性制動(dòng)器設(shè)計(jì)可用于實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式中的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，該撓性制動(dòng) 器可用于排除電機(jī)軸、移動(dòng)的磁體、和軸承組件從而減小制動(dòng)器操作中的摩擦力和制動(dòng)器 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。對于另一示例，交叉的彎曲部分可被構(gòu)造為降低用在一些其它制動(dòng)器設(shè)計(jì)中 的軸承或襯套中的機(jī)械磨損。通過使彎曲過程中彎曲部分中的應(yīng)力最小化，交叉的彎曲部 分設(shè)計(jì)被配置為以小的彎曲部分驅(qū)動(dòng)/保持扭矩進(jìn)行操作，以當(dāng)彎曲時(shí)具有高的寄生諧 振、低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、低的彎曲部分應(yīng)力并為了實(shí)際上接近無限的操作壽命而將應(yīng)力保持在 彎曲部分材料的耐久極限以下。另外，交叉的彎曲部分可用作線圈引線以將電流引導(dǎo)至線 圈120，從而使柔性引線的使用最小化或避免使用在其它設(shè)計(jì)用于傳導(dǎo)線圈電流的柔性引 線。如此將交叉的彎曲部分用作線圈引線可進(jìn)一步提高制動(dòng)器裝置的可靠性，因?yàn)槿嵝砸?線因柔性引線與線圈的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生機(jī)械疲勞，并且這種疲勞可導(dǎo)致柔性引線的破壞。圖4A所示的支撐基體430包括圖4B所示的若干元件。支撐基體430具有通過例 如為圓柱頭螺釘?shù)木o固件433彼此接合的兩個(gè)支撐基體部件431和432。在該示例中，彎曲 部分基體411和421與支撐基體部件431接合。參照圖4A，支撐基體430包括位于導(dǎo)體線 圈120和鏡面130的相對側(cè)的兩個(gè)凸起延伸434和435。第一阻尼器位于凸起延伸434與 線圈120或鏡面130的第一側(cè)面之間并與凸起延伸434和線圈120或鏡面130的第一側(cè)面接觸，以對導(dǎo)體線圈120相對于支撐基體430的動(dòng)作進(jìn)行阻尼。第二阻尼器位于凸起延伸 435與線圈120或鏡面130的側(cè)面之間并與凸起延伸435和線圈120或鏡面130的側(cè)面接 觸，以對導(dǎo)體線圈120相對于支撐基體430的動(dòng)作進(jìn)行阻尼。這些阻尼器由圖1和2中的 部件150代表并可由凝膠、硅酮阻尼材料、或其它適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞?
圖4A和4B中的基于彎曲部分的制動(dòng)器可被設(shè)計(jì)為以傾斜_轉(zhuǎn)動(dòng)的方式從一個(gè)位 置快速且精確地移動(dòng)到另一位置。彎曲部分設(shè)計(jì)允許靜態(tài)且穩(wěn)定的位置狀態(tài)并提供用于保 持靜態(tài)穩(wěn)定的位置狀態(tài)的最小功率消耗。這種制動(dòng)器可以進(jìn)行可重復(fù)的轉(zhuǎn)動(dòng)操作而不會(huì)使 性能降低。例如，可以在使制動(dòng)器在兩個(gè)預(yù)定的鏡子位置之間的過渡中實(shí)現(xiàn)小于IOOs的快 速操作。交叉的彎曲部分設(shè)計(jì)可用于實(shí)現(xiàn)小的角轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，0.06度)和高的角分辨度， 例如，0.0006度或約lOyrad。制動(dòng)器的平均功率消耗可以是低的，例如0. 6瓦。例如，重 約0. 2克的9mm X 9mm的鏡子的相對較大有效載荷可與這種設(shè)計(jì)一起使用。導(dǎo)體線圈120 可具有多個(gè)導(dǎo)體繞組(例如，15圈)以為線圈120與磁性模塊140的磁場之間的電磁交互 作用提供充分的扭矩。在一些實(shí)施方式中，鏡面130可在穩(wěn)態(tài)位置保持為0. 00006度或約 1 μ rad,同時(shí)將平均保持電流保持小于50mA加或減如下所述的由反饋機(jī)構(gòu)引起的攝動(dòng)。這 種彎曲部分的壽命實(shí)際上可以是無限的，并且使用這種彎曲部分的制動(dòng)器的壽命可依賴于 用于彎曲部分的接合機(jī)構(gòu)的壽命，接合機(jī)構(gòu)如為所使用的粘合劑、和其它元件，如以下所述 的為反饋控制而用于彎曲部分_鏡子組件的光學(xué)監(jiān)控的激光器二極管。對于這種制動(dòng)器， 應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)超過1013次循環(huán)的長壽命周期。圖4B進(jìn)一步示出了 Halbach陣210在位于線圈120所圍成的環(huán)內(nèi)部的永磁體125 在磁體150的兩個(gè)相對端部的每一端具有的切除特征490 (端部被切除)。提供這些切除特 征490的目的在于進(jìn)一步增強(qiáng)溝槽190內(nèi)部的磁通密度，從而提供線圈120的高速切換操作。在一些應(yīng)用中，基于彎曲部分的制動(dòng)器可包括反饋控制機(jī)制，該反饋控制機(jī)制監(jiān) 控制動(dòng)器的定向并提供反饋信號以克服制動(dòng)器的位置中的任何波動(dòng)或漂移而將制動(dòng)器的 位置穩(wěn)定在期望的位置。圖5A和5B圖示了用于基于圖1-4B中的設(shè)計(jì)的制動(dòng)器-鏡子組 件的制動(dòng)器反饋控制的示例。參照圖5A，用于基于彎曲部分的制動(dòng)器-鏡子組件510的反饋控制包括激光器二 極管521，該激光器二極管521產(chǎn)生朝向鏡面130的監(jiān)控激光束522。準(zhǔn)直透鏡523可用于 使激光束522準(zhǔn)直。該監(jiān)控激光束522不同于將由鏡面130改向的光束并且是對該光束的 增加。監(jiān)控激光束522可具有與由鏡面130改向的光束的波長不同的波長。例如，如果由 鏡面130改向的光束是可見光束，那么監(jiān)控激光束522可以是不可見光束，例如，IR光束。 通過鏡面130的反射，被反射的光束被指引到位置敏感探測器(PSD)530中，該位置敏感探 測器(PSD)530位于相對于基于彎曲部分的制動(dòng)器-鏡子組件510固定的已知位置。激光 器二極管521和PSD530的位置相對于基于彎曲部分的制動(dòng)器-鏡子組件510固定，使得光 束524在PSD530的感應(yīng)表面上的每個(gè)位置對應(yīng)于鏡面130的具體定向。同樣地，光束524 在PSD530上的位置可用于測量鏡面130的定向。因此，如果鏡面130的定向偏離期望的定 向，那么光束524在PSD530上的實(shí)際光束位置偏離PSD530上的期望光束位置。PSD530上 位置的這種差異可用作誤差信號以調(diào)整鏡面130從而減小誤差。在圖5A中，反饋控制包括從PSD530接收PSD輸出532的制動(dòng)器控制模塊550?？刂颇K550將所接收的PSD輸出532中的PSD530上的光束位置與PSD530上的期望光束位 置比較、并為光束524確定PSD位置中的誤差。基于該誤差，控制模塊550向?yàn)閷?dǎo)體線圈 120供應(yīng)電流562的電流發(fā)生器560產(chǎn)生控制信號552，以調(diào)整導(dǎo)體線圈120的定向并因此 調(diào)整鏡面130的定向從而減小誤差。如圖所示，輸入光束181被指引到鏡面130上并由鏡 面130改向?yàn)檩敵龉馐?82。光束522和524用于監(jiān)控鏡面130的定向，使得輸入光束181 可在給定時(shí)機(jī)并以期望的輸出方向被改向?yàn)檩敵龉馐?82。轉(zhuǎn)到圖5B，提供支撐框架501以將PSD530、激光器二極管521和制動(dòng)器-鏡子組 件510保持在相對于彼此固定的位置。光學(xué)傳感器濾波器540可插在PSD530前方以對光 進(jìn)行過濾，使得PSD530僅接收反饋監(jiān)控激光束524的光，而其它光、如來自圖5A中的光束 181和182的光則被濾波器540拒絕。激光器二極管521和準(zhǔn)直透鏡523可包括在安裝在 支撐框架501上的激光器二極管-透鏡組件520中。位于支撐框架501上的延伸鏡子570 可用于在基于彎曲部分的制動(dòng)器-鏡子組件510和PSD530之間引導(dǎo)光束524、以及組件510 和激光器二極管_透鏡組件520之間引導(dǎo)光束522。該延伸鏡子570可用于增加從激光器 二極管_透鏡組件520到組件510和到PSD530的光學(xué)路徑長度，以相對于組件510中的鏡 面130的傾斜的改變增加PSD530上的反饋監(jiān)控激光束524的光束位置的改變。在操作本文描述的撓性制動(dòng)器的過程中，可以在將電流設(shè)定至期望的固定值以實(shí) 現(xiàn)期望的鏡子定向之前對供應(yīng)至導(dǎo)體線圈120的電流進(jìn)行控制，以使電流的方向與用于實(shí) 現(xiàn)期望的鏡子定向的電流的期望方向相反。該操作可減小鏡面130過度超出期望的鏡子定 向。圖6示出了用于將鏡面130設(shè)定于兩個(gè)定向的這種電流控制操作。重新參照圖5A，當(dāng) 彎曲部分處于第一位置時(shí)，反饋監(jiān)控激光束524在PSD530處于第一預(yù)定目標(biāo)點(diǎn)，當(dāng)彎曲部 分處于第二位置時(shí)，反饋監(jiān)控激光束524處于對應(yīng)于第二預(yù)定目標(biāo)點(diǎn)的PSD530上的第二光 束位置。在反饋回路中將與任一點(diǎn)的偏移應(yīng)用至通過線圈繞組驅(qū)動(dòng)的電流，產(chǎn)生鏡子的穩(wěn) 態(tài)位置的偏移定位。在圖6所示的示例中，經(jīng)過繞組的額定穩(wěn)態(tài)電流接近50mA。如果目標(biāo)位置中的一 個(gè)接近于彎曲部分模塊的斷電位置，那么穩(wěn)態(tài)電流可能更小。通過將制動(dòng)器和傳感器集成 于剛性組件，可以實(shí)現(xiàn)極為穩(wěn)定的角度測量。例如，可將撓性組件設(shè)計(jì)為具有12Khz的第 一寄生諧振，而將經(jīng)過繞組的電流設(shè)定于低于第一寄生諧振的、4Khz的過渡速度，因此從第 一鏡子位置到第二鏡子位置，電流在60uSec內(nèi)增加到IA并沿一個(gè)方向流經(jīng)繞組以對鏡子 向第二位置的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行加速，接著立即過渡到再次增加大到IA的、經(jīng)過繞組的第二反向電 流，從而電流改變以實(shí)現(xiàn)鏡子的穩(wěn)態(tài)位置，基于鏡子的最終位置電流可以接近50mA。應(yīng)用于 對鏡子進(jìn)行加速并接著對鏡子進(jìn)行減速的最大電流在彎曲部分的期望應(yīng)力方面基于鏡子 的位置。電流的第一和第二極性基于相對于線圈中繞組方向向兩個(gè)磁體轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。可以 使用機(jī)械的和/或電子的阻尼以使在制動(dòng)器中回響(ring)的第一諧振最小化。在該實(shí)施 方式中，在平臺(tái)的邊緣上使用凝膠以輔助對移動(dòng)的阻尼并更好地保持穩(wěn)定的靜態(tài)位置。在圖6中，兩個(gè)位置A與B之間的切換時(shí)期為4. 16msec。在時(shí)間Tl以約0. 5A峰 值電流的一個(gè)極性(例如，正的)發(fā)出經(jīng)過線圈繞組的電流。為了減慢鏡子的傾斜運(yùn)動(dòng)，在 時(shí)間T2開始減小電流。為了對鏡子的傾斜動(dòng)作進(jìn)行減速，在時(shí)間T3的反向電流在時(shí)間T4 達(dá)到最大，而電流在時(shí)間T5返回穩(wěn)態(tài)。這里，電流處于正常值以將鏡子保持就位，其中施加 的電流產(chǎn)生的電磁力可抵抗彎曲就位的彎曲部分的力。通過反饋電路對該穩(wěn)態(tài)電流調(diào)整以校正彎曲部分_鏡子平臺(tái)的任何漂移或被指向鏡子的輸入激光束的變化。通常，電流標(biāo)準(zhǔn) 化至一般為50mA的穩(wěn)態(tài)電流。發(fā)生反向動(dòng)作以使鏡子從位置A傾斜回到位置B。該過程 在時(shí)間T6開始，其電流與用于將線圈保持在位置A的穩(wěn)定電流的方向相反，在時(shí)間T7達(dá)到 0. 5A的峰值之后減小所應(yīng)用電流的幅值，在T8使電流的方向反向以將電流幅值在T9增加 到峰值，并接著減小幅值以最終在時(shí)間TlO到達(dá)穩(wěn)態(tài)電流，以將鏡子保持在穩(wěn)態(tài)位置B。在可以實(shí)施該基于彎曲部分的制動(dòng)器的各種應(yīng)用中，以下示例描述了掃描-光束 系統(tǒng)，該掃描-光束系統(tǒng)用于通過使用兩個(gè)光束掃描器以通過光柵掃描圖案掃描一個(gè)或多 個(gè)光束而產(chǎn)生光學(xué)圖案。很多激光印刷系統(tǒng)使用掃描激光束以在印刷介質(zhì)(例如，紙)的 印刷表面上進(jìn)行印刷。一些顯示系統(tǒng)使用2維掃描的光以在屏幕上產(chǎn)生圖像。圖7A、7B和7C示出了使用兩個(gè)掃描器的掃描光束系統(tǒng)用于水平掃描的、具有多 個(gè)反射面的多邊形掃描器，以及用于豎直掃描的豎直掃描鏡，例如檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)的鏡子。提供 激光源710以產(chǎn)生至少一個(gè)激光束712。依據(jù)具體的應(yīng)用，該單一光束可以是特定波長的 光束，例如可見的彩色光、UV光或其它波長的光束。在一些應(yīng)用中，多個(gè)光束712可從激光 源710產(chǎn)生并被掃描。在一些實(shí)施方式中，不同的光束712可具有不同的波長，例如，處于 可見范圍的紅色、綠色和藍(lán)色，而在其它實(shí)施方式中，不同的光束712可具有相同或相似的 波長，例如，UV光。多邊形掃描器740和豎直掃描器750這兩個(gè)掃描器用于將光束712掃 描到位于目標(biāo)裝置702上的例如屏幕的表面701上。可通過使用上述基于彎曲部分的制動(dòng) 器_鏡子組件來實(shí)施豎直掃描器750。在操作中，當(dāng)多邊形掃描器740旋轉(zhuǎn)以改變面的定 向和位置時(shí)，多邊形掃描器740的一個(gè)面掃描一個(gè)水平線，下一個(gè)面掃描下一掃描線。將水 平掃描和豎直掃描彼此同步以將圖像投射到屏幕702上。該具有兩個(gè)掃描器的光學(xué)掃描系 統(tǒng)可以呈如圖7A所示的透鏡前光學(xué)設(shè)計(jì)，在這種透鏡前光學(xué)設(shè)計(jì)中，掃描透鏡760被放置 在多邊形掃描器740和豎直掃描器750下游的光路中，以將掃描光束聚焦在例如屏幕的目 標(biāo)表面701上。由于掃描透鏡740被定位在多邊形掃描器740和豎直掃描器750的下游， 因此進(jìn)入掃描透鏡760的光束沿豎直和水平方向被掃描。因此，掃描透鏡760被設(shè)計(jì)為將 2維掃描光束聚焦在目標(biāo)表面上。在該示例中，豎直掃描器750被放置在多邊形掃描鏡740 的下游?？商鎿Q地，兩個(gè)掃描器740和750的順序可以反向。圖7B和7C示出了透鏡后掃描系統(tǒng)的兩個(gè)示例性實(shí)施方式，其中，掃描透鏡被放置 在位于兩個(gè)掃描器之間的光路中。在圖7B的示例中，第一掃描器是多邊形掃描器740。光 束712沿第一方向(例如，水平方向)由多邊形掃描器740掃描為I-D掃描光束714。位于 多邊形掃描器740下游的第二掃描器是豎直掃描器750，例如通過將鏡子與檢流計(jì)接合構(gòu) 造而成的鏡式檢流計(jì)。第二掃描器操作以沿豎直方向?qū)⑺綊呙璧墓馐?14掃描為向目標(biāo) 表面701的2-D掃描光束716。掃描透鏡720置于兩個(gè)掃描器740與750之間。在該透鏡 后設(shè)計(jì)中，掃描透鏡720可被構(gòu)造為僅在沿第一掃描器140的掃描方向?qū)-D掃描光束114 進(jìn)行聚焦方面具有高的光學(xué)性能。因而，這種掃描透鏡無需沿第二掃描方向(即，該示例中 的豎直方向)具有高的光學(xué)性能，因?yàn)楣馐?14未在掃描透鏡720的位置沿第二掃描方向 被掃描。因此，掃描透鏡720可以是I-D掃描透鏡，例如，I-Df θ (theta)透鏡。由于掃描透 鏡720的設(shè)計(jì)，光束116在目標(biāo)表面701上的聚焦并不隨水平掃描而改變。另外，圖7B中 的豎直掃描器750作為第二掃描器以比第一水平掃描器740的掃描率小得多的掃描率進(jìn)行 掃描，因此，因在目標(biāo)表面701上的豎直掃描所引起的聚焦以較慢的豎直掃描率隨時(shí)間變
13化。這樣允許在圖7B的系統(tǒng)中實(shí)施聚焦調(diào)整機(jī)制，并且以較慢的豎直掃描率而不是高的水 平掃描率具有響應(yīng)速度的下限。在實(shí)際的裝置中，掃描器740和750的這種具體設(shè)置允許 容易地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦調(diào)整，從而在豎直掃描器750沿豎直方向進(jìn)行掃描時(shí)將2-D掃描光束 聚焦在目標(biāo)表面上。當(dāng)使用多個(gè)光束712時(shí)，多邊形掃描器740的每一面將用于多個(gè)激光束的水平掃 描同時(shí)反射到表面701上。表面701分成多個(gè)細(xì)長區(qū)域，并且每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)于一個(gè)多邊形 面。在一個(gè)實(shí)施方式中，多邊形掃描器740的多個(gè)階段(pass)用于水平掃描，其中，一個(gè)階 段用于一個(gè)豎直水平(level)的光束，下一階段用于輕微的豎直位置偏移，以通過豎直位 置偏移設(shè)定豎直分辨率。豎直掃描器740用于產(chǎn)生該輕微的豎直位置偏移。假設(shè)多邊形掃 描器740每4. 16msec轉(zhuǎn)動(dòng)一次，那么豎直掃描器750在多邊形掃描器740每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)向一 個(gè)方向或相反方向傾斜一次，例如，在圖6的示例中每4. 16msec傾斜一次。圖7C圖示了透鏡后掃描系統(tǒng)的示例，其中，豎直掃描器750位于多邊形掃描器740 的上游。來自激光器710的激光束712被指引至豎直掃描器750，豎直掃描器750沿豎直 方向?qū)⒐馐鴴呙铻镮-D掃描光束731并通過掃描透鏡720將光束731掃描至下游的多邊形 掃描器740。來自多邊形掃描器740的輸出光束732是2-D掃描光束并被引至至目標(biāo)表面 701。在一個(gè)實(shí)施方式中，掃描透鏡720可被設(shè)計(jì)為將豎直掃描器750的反射表面成像在多 邊形掃描器740的反射面上，從而可使用緊湊多邊形的相對較小的多邊形面來減小功率消 耗和多邊形的動(dòng)態(tài)范圍。上述的掃描光束系統(tǒng)可被配置為具有作為目標(biāo)裝置702的被動(dòng)屏幕(passive screen)或主動(dòng)屏幕(active screen)的顯示系統(tǒng)。無源屏幕并不發(fā)出光而是通過如光學(xué) 反射、光學(xué)漫射、光學(xué)散射和光學(xué)衍射的機(jī)制中的一種或組合來使一個(gè)或多個(gè)掃描光束的 光對于觀察者可見。例如，被動(dòng)屏幕可反射或散射所接收到的掃描光束以顯示圖像。主動(dòng) 屏幕通過吸收一個(gè)或多個(gè)掃描光束發(fā)出光，并且所發(fā)出的光形成為形成所顯示圖像的光的 一部分或全部。這種主動(dòng)屏幕可包括一種或多種熒光材料以在由屏幕所接收的一個(gè)或多個(gè) 掃描光束的光學(xué)激發(fā)下發(fā)出光，從而產(chǎn)生圖像。這里，將處于一個(gè)或多個(gè)掃描激發(fā)激光束的 激發(fā)下的、具有磷材料的屏幕作為各種系統(tǒng)中的光學(xué)激發(fā)熒光材料的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描 述。圖8示出了掃描光束顯示系統(tǒng)的示例，其使用具有熒光材料的熒光屏幕以在光學(xué) 激發(fā)下發(fā)出光，從而產(chǎn)生圖像?？梢允褂镁哂袩晒獠牧系母鞣N屏幕設(shè)計(jì)。例如，在一個(gè)實(shí) 施方式中，可在屏幕上將可由激光束光學(xué)激發(fā)以分別產(chǎn)生適于形成彩色圖像的紅色、綠色、 和藍(lán)色的光的3種不同顏色的磷形成為平行的重復(fù)紅色、綠色和藍(lán)色磷條紋。在本申請中 所描述的各個(gè)示例使用具有平行的彩色磷條紋的屏幕以發(fā)出紅色、綠色、和藍(lán)色的光，以表 現(xiàn)基于激光的顯示的各個(gè)特征?？蓪⒃诹子米鳠晒獠牧系氖纠懈鱾€(gè)所描述的系統(tǒng)、裝置 和特征應(yīng)用于由其它可光學(xué)激發(fā)的、發(fā)光的、非磷熒光材料制成的屏幕。使用至少一個(gè)掃描 激光束來激發(fā)在屏幕上沉積的彩色發(fā)光材料以產(chǎn)生彩色圖像。掃描激光束被調(diào)制以傳送紅 色、綠色和藍(lán)色的或其它可見顏色的圖像并被控制為使得激光束分別以紅色、綠色和藍(lán)色 圖像激發(fā)紅色、綠色和藍(lán)色的彩色發(fā)光材料。因而，掃描激光束傳送圖像但并不直接產(chǎn)生觀 察者可看到的可見光。相反，位于屏幕上的彩色發(fā)光熒光材料吸收掃描激光束的能量并發(fā) 出紅色、綠色和藍(lán)色或其它顏色的可見光以產(chǎn)生觀察者可看到的實(shí)際彩色圖像。激發(fā)位于屏幕上的熒光材料的激發(fā)光束可處于比由熒光材料發(fā)出的可見光頻率高的頻率或譜范圍。 因此，激發(fā)光束可處于紫色譜范圍和紫外(UV)譜范圍，例如低于420nm的波長。在圖8中，基于激光的顯示系統(tǒng)使用具有彩色磷條紋的屏幕?？商鎿Q地，還可使用 彩色磷點(diǎn)以在屏幕上限定圖像像素。該系統(tǒng)包括激光器模塊810以產(chǎn)生至少一個(gè)掃描激光 束820并將該至少一個(gè)掃描激光束820投射到屏幕801上。屏幕801沿豎直方向具有平行 的彩色磷條紋，其中，紅色的磷吸收激光以發(fā)出紅色的光，綠色的磷吸收激光以發(fā)出綠色的 光，而藍(lán)色的磷吸收激光以發(fā)出藍(lán)色的光。條紋的相鄰的3個(gè)彩色磷條紋處于3種不同的顏 色。在圖8中，條紋的一個(gè)具體的空間顏色序列被示出為紅、綠和藍(lán)。還可以使用其它的顏 色序列。激光束820處于彩色的磷的光吸收波段中的波長并一般處于比用于彩色圖像的可 見的藍(lán)色和綠色和紅色短的波長。例如，彩色的磷可以是吸收從約380nm到約420nm譜范 圍中的UV光以產(chǎn)生期望的紅色、綠色和藍(lán)色光的磷。激光器模塊810可包括一個(gè)或多個(gè) 如UV 二極管激光器的激光器，用于產(chǎn)生光束820 ；光束掃描機(jī)制，用于水平和豎直地掃描光 束820，以在屏幕801上一次產(chǎn)生一個(gè)圖像幀；以及信號調(diào)制機(jī)制，用于調(diào)制光束820以承 載用于紅色、綠色和藍(lán)色的圖像通道的信息。這種顯示系統(tǒng)可被配置為后掃描器系統(tǒng)，在這 種后掃描系統(tǒng)中，觀察者和激光器模塊110位于屏幕801的相對側(cè)?？商鎿Q地，這種顯示系 統(tǒng)可被配置為前掃描器系統(tǒng)，在這種前掃描系統(tǒng)中，觀察者和激光器模塊110位于屏幕801 的同一側(cè)?？稍谥圃爝^程中對該掃描顯示系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，使得掃描激光束820所傳送的光學(xué) 脈沖的通斷時(shí)機(jī)和激光束820相對于屏幕801中的熒光條紋的位置是已知的且在允許的容 差范圍內(nèi)受控，從而使系統(tǒng)以特定的圖像質(zhì)量正確地操作。然而，屏幕801和系統(tǒng)的激光器 模塊810中的部件可能因各種因素而隨時(shí)間改變，各種因素如掃描裝置的抖動(dòng)、溫度或濕 度的改變、系統(tǒng)相對于重力的定向的改變、因振動(dòng)而產(chǎn)生的沉降(settling)、老化等。特別 地，這種變化可產(chǎn)生可見的以及在所顯示圖像上通常不期望的效果。例如，掃描激光束820 中的激光脈沖可能因掃描光束820沿水平掃描方向相對于屏幕801的不對準(zhǔn)而撞擊對于該 激光脈沖的鄰近預(yù)期目標(biāo)子像素的子像素。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，所顯示圖像的色彩相對于 圖像的預(yù)期色彩發(fā)生改變。因而，預(yù)期圖像中的紅色旗子可能在屏幕上被顯示的綠色旗子。 對于另一示例，掃描激發(fā)光束820中的激光脈沖可能因掃描光束820沿水平掃描方向相對 于屏幕的不對準(zhǔn)而撞擊預(yù)期目標(biāo)子像素和緊接預(yù)期目標(biāo)子像素的鄰近子像素。當(dāng)這種情況 發(fā)生時(shí)，所顯示圖像的色彩相對于圖像的預(yù)期色彩發(fā)生改變，并且圖像分辨率惡化。當(dāng)屏幕 顯示分辨率的增加時(shí)，這些改變的可見效果可能會(huì)增加，因?yàn)檩^小的像素意味著對位置改 變的較低容忍。另外，當(dāng)屏幕的尺寸增加時(shí)，可能影響對準(zhǔn)的改變的作用可能更加顯著，因 為與大屏幕相關(guān)聯(lián)的大的力矩臂意味著角度誤差可能導(dǎo)致屏幕上的大的位置誤差。例如， 如果對于已知光束角度的激光束在屏幕上的位置隨時(shí)間改變，那么結(jié)果是圖像中的色移。 這種作用可被察覺并因此對觀察者而言是不期望的。圖8中的系統(tǒng)實(shí)施了反饋控制機(jī)制以保持掃描光束820在期望的子像素上的正 確對準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)的期望圖像質(zhì)量。提供光學(xué)感應(yīng)模塊830以接收由屏幕801在激發(fā)光束820 的光學(xué)激發(fā)下發(fā)出的反饋光，并且該光學(xué)感應(yīng)模塊830表現(xiàn)出掃描光束820在屏幕801上 的位置和其它特性。光學(xué)感應(yīng)單元830向激光器模塊810中的伺服控制產(chǎn)生反饋伺服信號 832，激光器模塊810處理該反饋伺服信號832以提取關(guān)于光束定位和光束在屏幕801上的其它特性。伺服控制調(diào)整掃描光束820的方向和其它特性以確保顯示系統(tǒng)的正確操作。光學(xué)感應(yīng)單元830可位于屏幕801上或不位于屏幕801，并且光學(xué)感應(yīng)單元830 包括至少一個(gè)光學(xué)探測器以探測從屏幕801發(fā)出的紅色、綠色和藍(lán)色的光。在所示的示例 中，在感應(yīng)單元830中設(shè)置3個(gè)光學(xué)探測器PD1、PD2和PD3以分別檢測紅色、綠色和藍(lán)色 熒光。每個(gè)光學(xué)探測器被設(shè)計(jì)為從整個(gè)屏幕的一部分接收光?？蓪ü鈱W(xué)濾波器置于 每個(gè)光學(xué)探測器前方以選擇指定顏色并同時(shí)拒絕其它顏色的光。在2007年8月23日公 開的題為“使用熒光屏幕的伺服輔助掃描光束顯示系統(tǒng)(SERVO-ASSISTED SCANNING BEAM DISPLAYSYSTEMS USING FLUORESCENT SCREENS) ”的公開號為 W02007/095329 的申請中公開 了用于掃描顯示系統(tǒng)的反饋控制的示例，該申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。盡管本說明書包含很多細(xì)節(jié)，但是這些細(xì)節(jié)不應(yīng)被認(rèn)為是對可能要求保護(hù)的本發(fā) 明范圍的限制，而應(yīng)被認(rèn)為是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的特定特征的描述。本說明書中在單 獨(dú)實(shí)施方式的情況下下描述的某些特征也可以在單一實(shí)施方式中以組合方式實(shí)施。反過 來，在單一實(shí)施方式的情況下描述的各種特征也可在多個(gè)實(shí)施方式中分別實(shí)施或以任何適 當(dāng)?shù)膲航M合方式實(shí)施。此外，盡管特征在以上可能被描述為在某些組合中起作用并甚至并 同樣地被主張，但是來自被主張的組合可在某些情況下根據(jù)該組合實(shí)施，并且所主張的組 合可能指子組合或子組合的變體。僅公開了一些實(shí)施方式?？苫谠诒疚墨I(xiàn)中描述和圖示對所公開的實(shí)施方式和其 它實(shí)施方式進(jìn)行變體和改進(jìn)。
權(quán)利要求
一種制動(dòng)器裝置，包括支撐基體；第一彎曲部分，包括固定于所述支撐基體的第一彎曲基體，和相對于所述第一彎曲部分和所述支撐基體彎曲的第一彎曲延伸部分；第二彎曲部分，包括固定至所述支撐基體的第二彎曲基體，和相對于所述第二彎曲基體和所述支撐基體彎曲的一個(gè)或多個(gè)第二彎曲延伸部分，所述第二彎曲部分的位置和方位使所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分交叉；以及制動(dòng)器，所述制動(dòng)器與所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分的遠(yuǎn)端接合，從而在所述制動(dòng)器被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨著所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分發(fā)生變形，所述制動(dòng)器繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述制動(dòng)器包括導(dǎo)體線圈，所述導(dǎo)體線圈與所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部 分的遠(yuǎn)端接合，從而當(dāng)所述導(dǎo)體線圈中的電流與所述導(dǎo)體線圈處的磁場以電磁方式交互作 用時(shí)，隨著所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分的變形，所述導(dǎo)體線圈繞所述單一 轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述支撐基體包括磁性模塊以在所述導(dǎo)體線圈處產(chǎn)生所述磁場。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，包括磁性模塊，相對于所述支撐基體固定就位以在所述導(dǎo)體線圈處產(chǎn)生所述磁場，從而響 應(yīng)于所述導(dǎo)體線圈中的電流以電磁方式使所述導(dǎo)體線圈繞所述單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述磁性模塊包括Halbach磁體陣列，所述Halbach磁體陣列包括永磁體和嵌入所述 永磁體中產(chǎn)生高磁通密度的溝槽，所述導(dǎo)體線圈的一側(cè)放置在所述溝槽內(nèi)部。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述磁性模塊包括兩個(gè)Halbach磁體陣列，所述兩個(gè)Halbach磁體陣列對稱地位于所 述導(dǎo)體線圈的兩個(gè)相對側(cè)。
7.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第一彎曲部分和第二彎曲部分是導(dǎo)電的并與所述導(dǎo)體線圈電連接以向所述導(dǎo)體 線圈供應(yīng)所述電流。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述支撐基體包括位于所述制動(dòng)器的相對側(cè)的第一凸起延伸和第二凸起延伸，所述第 一凸起延伸與所述制動(dòng)器的第一側(cè)面間隔開，所述第二凸起延伸與所述制動(dòng)器的第二側(cè)面 間隔開，所述裝置包括第一阻尼墊和第二阻尼墊，所述第一阻尼墊位于所述第一凸起延伸與所 述第一側(cè)面之間并與所述第一凸起延伸和所述第一側(cè)面接觸，以阻尼所述制動(dòng)器相對于所 述支撐基體的運(yùn)動(dòng)，所述第二阻尼墊位于所述第二凸起延伸與所述第二側(cè)面之間并與所述 第二凸起延伸和所述第二側(cè)面接觸，以阻尼所述制動(dòng)器相對于所述支撐基體的運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，包括阻尼墊，位于所述支撐基體與所述制動(dòng)器的表面之間并與所述支撐基體和所述制動(dòng)器的所述表面接觸，以阻尼所述制動(dòng)器相對于所述支撐基體的運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，包括鏡子，與所述制動(dòng)器接合以與所述制動(dòng)器一同繞所述單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并當(dāng)所述制動(dòng) 器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將入射至所述鏡子的光改向。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，包括激光器二極管，與所述支撐基體間隔開以向所述鏡子產(chǎn)生監(jiān)控激光束；位置敏感探測器，與所述支撐基體和所述激光器二極管間隔開以接收從所述鏡子反射 的所述監(jiān)控激光束并測量經(jīng)反射的監(jiān)控激光束的位置；以及制動(dòng)器控制模塊，從所述位置敏感探測器接收探測器輸出并控制所述制動(dòng)器，以基于 所述經(jīng)反射的監(jiān)控激光束在所述位置敏感探測器上測量的位置將所述鏡子設(shè)定于期望方 位。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，包括制動(dòng)器框架，所述支撐基體、所述磁性模塊、所述激光器二極管和所述位置敏感探測器 在所述制動(dòng)器框架上安裝為相對于彼此位置固定，以在反射的監(jiān)控激光束于所述位置敏感 探測器上的光束位置與所述鏡子的方位之間提供已知的關(guān)系。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，包括用于將輸入激光束指引到所述鏡子上以通過所述鏡子的反射將所述輸入激光束改向 的機(jī)制，所述鏡子通過所述制動(dòng)器控制模塊被設(shè)定于期望的鏡子方位。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一彎曲延伸部分沿平行于所述單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向間隔開。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述第一彎曲延伸部分的、與所述制動(dòng)器接合的遠(yuǎn)端位于所述第一彎曲基體上方。
16.一種操作制動(dòng)器裝置以指引光的方法，包括將輸入激光束指引到與彎曲制動(dòng)器裝置接合的鏡子，所述彎曲制動(dòng)器裝置包括支撐 基體、第一彎曲部分、第二彎曲部分和導(dǎo)體線圈，所述導(dǎo)體線圈與和所述導(dǎo)體線圈一同轉(zhuǎn)動(dòng) 的所述鏡子接合，所述第一彎曲部分包括固定至所述支撐基體的第一彎曲基體、和相對于 所述第一彎曲基體和所述支撐基體彎曲的第一彎曲延伸部分，所述第二彎曲部分包括固定 至所述支撐基體的第二彎曲基體、和相對于所述第二彎曲基體和所述支撐基體彎曲的一個(gè) 或多個(gè)第二彎曲延伸部分，所述導(dǎo)體線圈與所述第一彎曲部分延伸和第二彎曲部分延伸的 遠(yuǎn)端接合，從而當(dāng)所述導(dǎo)體線圈中的電流與在所述導(dǎo)體線圈處的磁場以電磁方式交互作用 時(shí)，隨著所述導(dǎo)體線圈在所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分發(fā)生變形，所述導(dǎo)體 線圈繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；以及將所述電流控制于不同的電流值，從而將所述鏡子設(shè)定于各自不同的方位以沿由所述 鏡子的不同方位所設(shè)定的不同方向反射所述輸入激光束。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，包括使用與所述支撐基體間隔開的激光器二極管以向所述鏡子產(chǎn)生監(jiān)控激光束；使用與所述支撐基體和所述激光器二極管間隔開的位置敏感探測器以接收從所述鏡 子反射的所述監(jiān)控激光束和測量所反射的監(jiān)控激光束的位置；以及控制供應(yīng)至所述導(dǎo)體線圈的電流，以基于所反射的監(jiān)控激光束在所述位置敏感傳感器上被測量的位置，將所述鏡子設(shè)定于期望方位。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，包括調(diào)整供應(yīng)至所述導(dǎo)體線圈的所述電流，以減小所述反射的檢測激光束在所述位置敏感 傳感器上被測量的位置與所述經(jīng)反射的檢測激光束在所述位置敏感傳感器上的預(yù)定位置 之間的差異。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，包括在將所述電流沿所述導(dǎo)體線圈中期望的電流流動(dòng)方向設(shè)定于期望的值用于實(shí)現(xiàn)期望 的鏡子方位之前，首先，將所述電流設(shè)定為沿所述導(dǎo)體線圈中所述期望的電流方向，以使所述導(dǎo)體線圈 轉(zhuǎn)動(dòng)，以及使所述電流的方向與用于實(shí)現(xiàn)所述期望的鏡子方位的期望電流方向反向，從而使所述 電流沿與所述期望的電流方向相反的方向流動(dòng)，以及接著，使所述電流的流動(dòng)方向反向?yàn)樗銎谕碾娏鞣较颍詫⑺鲧R子設(shè)定于所述 期望的鏡子方位。
20.—種顯示裝置，包括光源，產(chǎn)生被調(diào)制為傳送待顯示圖像的一個(gè)或多個(gè)激光束；以及光束掃描模塊，沿兩個(gè)不同的方向?qū)⑺鲆粋€(gè)或多個(gè)激光束掃描在屏幕表面上以顯示 所述圖像，并且所述光束掃描模塊包括第一掃描器和第二掃描器，所述第一掃描器用于沿 第一方向掃描所述一個(gè)或多個(gè)激光束，所述第二掃描器沿不同的第二方向掃描所述一個(gè)或 多個(gè)激光束，其中，所述第一掃描器包括鏡子和與所述鏡子接合以使所述鏡子轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲制動(dòng)器裝 置，以沿所述第一方向掃描所述一個(gè)或多個(gè)激光束，所述彎曲制動(dòng)器裝置包括支撐基體、第一彎曲部分、第二彎曲部分、導(dǎo)體線圈，所述導(dǎo) 體線圈與所述鏡子接合以使所述鏡子轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一彎曲部分包括固定至所述支撐基體的 第一彎曲基體、和相對于所述第一彎曲基體和所述支撐基體彎曲的第一彎曲延伸部分，所 述第二彎曲部分包括固定至所述支撐基體的第二彎曲基體、和相對于所述第二彎曲基體和 所述支撐基體彎曲的一個(gè)或多個(gè)第二彎曲延伸部分，所述導(dǎo)體線圈與所述第一彎曲延伸部 分和第二彎曲延伸部分的遠(yuǎn)端接合，從而當(dāng)所述導(dǎo)體線圈中的電流與在所述導(dǎo)體線圈處存 在的磁場以電磁方式交互作用時(shí)，隨著所述第一彎曲延伸部分和第二彎曲延伸部分發(fā)生變 形，所述導(dǎo)體線圈繞單一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述第一彎曲部分和第二彎曲部分是導(dǎo)電的并與所述導(dǎo)體線圈電連接以向所述導(dǎo)體 線圈供應(yīng)所述電流。
22.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述磁性模塊包括兩個(gè)Halbach磁體陣列，所述兩個(gè)Halbach磁體陣列對稱地位于所 述導(dǎo)體線圈的兩個(gè)相對側(cè)并包括兩個(gè)溝槽，所述兩個(gè)溝槽分別在所述兩個(gè)Halbach磁體陣 列中嵌入永磁體材料中，以在每個(gè)溝槽中產(chǎn)生高磁通密度，所述導(dǎo)體線圈的兩個(gè)相對側(cè)分 別被放置在所述兩個(gè)溝槽內(nèi)部。
23.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述支撐基體包括位于所述導(dǎo)體線圈的相對側(cè)的第一凸起延伸和第二凸起延伸，所述 第一凸起延伸與所述導(dǎo)體線圈的第一側(cè)面間隔開，所述第二凸起延伸與所述導(dǎo)體線圈的第 二側(cè)面間隔開，所述裝置包括第一阻尼墊和第二阻尼墊，所述第一阻尼墊位于所述第一凸起延伸與所 述第一側(cè)面之間并與所述第一凸起延伸和所述第一側(cè)面接觸，以對所述導(dǎo)體線圈相對于所 述支撐基體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行阻尼，所述第二阻尼墊位于所述第二凸起延伸與所述第二側(cè)面之間 并與所述第二凸起延伸和所述第二側(cè)面接觸，以對所述導(dǎo)體線圈相對于所述支撐基體的運(yùn) 動(dòng)進(jìn)行阻尼。
24.如權(quán)利要求20所述的裝置，包括激光器二極管，與所述支撐基體間隔開以向所述鏡子產(chǎn)生監(jiān)控激光束；位置敏感探測器，與所述支撐基體和所述激光器二極管間隔開以接收從所述鏡子反射 的所述監(jiān)控激光束并測量經(jīng)反射的監(jiān)控激光束的位置；以及制動(dòng)器控制模塊，從所述位置敏感探測器接收探測器輸出并控制供應(yīng)至所述導(dǎo)體線圈 的電流，以基于所述經(jīng)反射的監(jiān)控激光束在所述位置敏感傳感器上被測量的位置，將所述 鏡子設(shè)定于期望方位。
25.—種制動(dòng)器裝置，包括導(dǎo)體線圈，被電連接以接收和傳送電流，所述電流與在所述導(dǎo)體線圈處存在的磁場以 電磁方式交互作用以使所述導(dǎo)體線圈運(yùn)動(dòng)；線圈支撐，與所述導(dǎo)體線圈接合以將所述導(dǎo)體線圈的運(yùn)動(dòng)限定為繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)；由第一永磁體構(gòu)成的第一 Halbach磁體陣列，所述第一 Halbach磁體陣列位于所述線 圈支撐的第一側(cè)以在所述導(dǎo)體線圈的第一側(cè)產(chǎn)生第一高磁通密度；以及由第二永磁體構(gòu)成的第二 Halbach磁體陣列，所述第二 Halbach磁體陣列位于所述線 圈的相反的第二側(cè)以在所述導(dǎo)體線圈的第二側(cè)產(chǎn)生第二高磁通密度，所述第一 Halbach磁 體陣列和第二 Halbach磁體陣列共同操作以使所述導(dǎo)體線圈繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述第一 Halbach磁體陣列的第一永磁體形成第一溝槽，所述第一溝槽嵌入所述第一 永磁體中，所述導(dǎo)體線圈的所述第一側(cè)位于所述第一溝槽內(nèi)部；以及所述第二 Halbach磁體陣列的第二永磁體形成第二溝槽，所述第二溝槽嵌入所述第二 永磁體中，所述導(dǎo)體線圈的所述第二側(cè)位于所述第二溝槽內(nèi)部。
27.如權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述線圈支撐包括兩個(gè)彎曲部分，所述兩個(gè)彎曲部分彼此交叉并與所述導(dǎo)體線圈接 合，以將所述導(dǎo)體線圈的運(yùn)動(dòng)限定為繞所述兩個(gè)彎曲部分進(jìn)行交叉的位置轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
公開了使用彎曲部分以向制動(dòng)器提供支撐并向制動(dòng)器提供樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器實(shí)施方式。這種制動(dòng)器可以是以電磁方式驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器，其包括磁性定子和安裝在彎曲部分上的線圈轉(zhuǎn)子。
文檔編號H02K49/10GK101908816SQ20101011440
公開日2010年12月8日 申請日期2010年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者布魯斯·波爾徹爾斯 申請人:Prysm公司