CN104199249A - 微投影装置及磁悬浮底座 - Google Patents

微投影装置及磁悬浮底座 Download PDF

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Abstract

本发明涉及磁悬浮及投影技术领域，公开了一种包括微投影仪，其特征在于，所述微投影装置还包括主悬浮磁体，所述微投影仪固定于所述主悬浮磁体，所述主悬浮磁体的磁场中心的磁场方向为竖直方向，用于在磁场环境下使所述微投影仪悬浮。本发明还公开了一种磁悬浮底座，包括：外壳及位于外壳内部的至少三个底座磁体，所述至少三个底座磁体形成的合磁场的中心的磁场方向在竖直方向上，所述合磁场的中心的磁场强度小于所述合磁场在各底座磁体附近的磁场强度，以用于使上述任一项所述的微投影装置悬浮。本发明通过将微投影仪固定在磁体上，在具有磁场的环境下实现了微投影仪的悬浮。

Description

微投影装置及磁悬浮底座
技术领域
本发明涉及磁悬浮及投影技术领域，特别涉及一种微投影装置及磁悬浮底座。
背景技术
随着可穿戴技术和微投影仪技术的发展，有人提出了将微投影仪设置到戒指，即戒指投影仪(下面简称投影戒指)上的方案。而且，有人提出了为投影戒指设置一个磁悬浮的底座的设想，以此实现酷炫的使用体验，然而，还没有人提出具体的实现方案。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何使微投影仪能够悬浮。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种微投影装置，包括微投影仪，所述微投影装置还包括主悬浮磁体，所述微投影仪固定于所述主悬浮磁体，所述主悬浮磁体的磁场中心的磁场方向为竖直方向，用于在磁场环境下使所述微投影仪悬浮。
其中，所述主悬浮磁体下方还设有配重物。
其中，还包括设置在所述微投影仪或配重物上的至少一个辅助磁体，所述每个辅助磁体的磁场中心的磁场方向所在的直线与所述主悬浮磁体的磁场中心的磁场方向所在的直线垂直。
其中，所述微投影仪内置有无线充电接收器。
本发明还提供了一种磁悬浮底座，包括：外壳及位于所述外壳内的至少三个底座磁体，所述至少三个底座磁体形成的合磁场的中心的磁场方向在竖直方向上，所述合磁场的中心的磁场强度小于所述合磁场在各底座磁体附近的磁场强度，以用于使上述任一项所述的微投影装置悬浮。
其中，所有底座磁体均匀地设置在所述外壳内。
其中，所述外壳内包括四个所述底座磁体。
其中，所述主悬浮磁体下方还设有配重物，还包括设置在所述微投影仪或配重物上的至少一个辅助磁体，所述每个辅助磁体的磁场中心的磁场方向所在的直线与所述主悬浮磁体的磁场中心的磁场方向所在的直线垂直。
其中，所述微投影仪或配重物上设有两个条形辅助磁体，所述两个条形辅助磁体各自的轴线在同一平面。
其中，两个条形辅助磁体S极的连线与N极的连线呈第一十字图形，所述四个底座磁体均匀分布在外壳内，对角的两个底座磁体的连线呈第二十字图形，所述第一十字图形和第二十字图形在所述磁悬浮底座的底部的投影的中心是重合的且所述两个十字图形的各分支指向是相同的。
其中，所述微投影仪或配重物上设有的所述辅助磁体个数与所述底座磁体个数相等。
其中，所有底座磁体均为电磁铁。
其中，还包括电磁铁控制装置，所述电磁铁控制装置包括：电源模块和控制模块，所述电源模块分别连接所述电磁铁和控制模块，用于提供电力，所述控制模块用于控制所述电源模块对所述电磁铁的电流输出。
其中，所述电磁铁控制装置还包括：监测模块，所述监测模块连接所述电源模块和控制模块，用于监测所述微投影装置悬浮的高度及方位信号，并将所述高度和方位信号传输至所述控制模块，所述控制模块根据所述高度和方位信号实时调整所述微投影装置的高度和方位。
其中，所述磁悬浮底座的外壳的顶部设有软垫或由软质材料制成，或所述外壳顶部为一开口，外壳内底部设有软垫或由软质材料制成。
其中，所述微投影仪内置有无线充电接收器，所述磁悬浮底座还包括与所述接收器相应的无线充电发射器。
其中，所述无线充电接收器为共振式无线充电接收器或光电感应式无线充电接收器，相应地，所述无线充电发射器为共振式无线充电发射器或光电感应式无线充电发射器。
(三)有益效果
本发明通过将微投影仪固定在磁体上，在具有磁场的环境下实现了微投影仪的悬浮。
附图说明
图1是本发明实施例的一种微投影装置结构示意图；
图2是本发明实施例的一种磁悬浮底座结构示意图；
图3是图2中的磁悬浮底座形成的磁场形状示意图；
图4是图1中的微投影装置悬浮在图2中的磁悬浮底座上的示意图；
图5是微投影装置中的辅助磁体和磁悬浮底座的底座磁体的一种位置关系图；
图6是磁悬浮底座中控制电磁铁的电磁铁控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例的微投影装置包括：包括微投影仪4，为了实现微投影仪4的悬浮，还包括主悬浮磁体3。微投影仪4固定于主悬浮磁体3。主悬浮磁体3的磁场中心的磁场方向为竖直方向，用于在磁场环境下使所述微投影仪4悬浮。其中，微投影仪4可以是投影戒指或其它形式的投影仪。
进一步地，主悬浮磁体3下方还设有配重物(图1中未具体地示出配重物)，配重物可以类似天平秤的砝码，可以随实际情况(磁场环境的磁场大小不同)设置不同的配重物。当然微投影仪4本身具有一定质量，本身就可以作为配重物。
进一步地，微投影仪4不仅需要在竖直方向上保持稳定，也需要在水平方向上实现稳定的指向，以使投影出的画面保持稳定，在微投影仪4或配重物上还设有至少一个辅助磁体5。每个辅助磁体5的磁场中心的磁场方向所在的直线与所述主悬浮磁体3的磁场中心的磁场方向所在的直线垂直。这样当处在磁场环境下时，主悬浮磁体3在竖直方向受磁力使微投影仪4保持悬浮时，辅助磁体5在水平方向受磁力使微投影仪4保持稳定的指向。
进一步地，微投影仪4内置有无线充电接收器，这样即使在悬浮时也能给微投影仪4进行无线充电，使其保证足够的电池续航能力。
本发明实施例的微投影装置当处在一个对悬浮磁体3有排斥力的磁场环境下即能实现微投影仪的悬浮，该磁场环境可以是下述实施例的磁悬浮底座的磁场环境。
本发明还提供了一种磁悬浮底座，如图2所示，包括：外壳1及位于外壳1内部的至少三个底座磁体2。至少三个底座磁体2形成的合磁场的中心的磁场方向在竖直方向上，该合磁场的中心的磁场强度小于所述合磁场在各底座磁体附近的磁场强度(即合磁场中，靠近合磁场中心的磁场强度小于靠近任一个底座磁体2处的磁场强度)，以用于使上述任一项所述的微投影装置悬浮。由于磁场强度随着远离磁体本身而减弱，因此至少三个磁场的叠加会形成一个中心弱，而在每个磁体上方强的合磁场，即该合磁场会给微投影装置的主悬浮磁体3一个竖直方向向上的排斥力以克服整个微投影装置的重力，使微投影装置悬浮。图2中，外壳1为圆台形状。
进一步地，所有底座磁体2均匀地设置在外壳1内，以提供均匀的合磁场，即合磁场使主悬浮磁体3所受的合力在水平方向为0，从而使微投影装置不会倾斜。
如图2所示，示出了外壳1内有四个底座磁体2的情形，四个底座磁体2均匀分布在外壳1的底部(当然也可以固定在外壳1的侧壁)，图2中，底座磁体2均为条形，每个条形底座磁体2的极性朝向一致，图2中N极均朝上(也可以S极均朝上)。图3示出了四个条形底座磁体2形成的磁场的形态，这四个条形底座磁体2各自磁场的叠加会形成一个在圆环中心弱，而在四个磁体上方强的合磁场。
如图4和5所示，为微投影装置悬浮在磁悬浮底座上的情形。主悬浮磁体3的S-N极取向与底座中的底座磁体2的S-N极取向相反，如图4所示，主悬浮磁体3的N极在下S极在上，底座磁体2的N极在上S极在下，从而可以使主悬浮磁体3悬浮在空中。
图4和图5中，微投影仪4上设有两个条形辅助磁体5，两个条形辅助磁体5的轴线在同一平面。为了使微投影仪4在水平方向上稳定，两个条形辅助磁体S极的连线与N极的连线呈第一十字图形，所述四个底座磁体均匀分布在外壳内，对角的两个底座磁体的连线呈第二十字图形，第一十字图形和第二十字图形在所述磁悬浮底座的底部的投影中心是重合的且所述两个十字图形的各分支指向是相同的。具体如图5所示，位于十字图形竖向两端的底座磁体2的磁场强度N1小于位于十字图形水平两端的底座磁体2的磁场强度N2，从而竖向两端对辅助磁体5的N极的排斥较小，而水平两端对辅助磁体5的N极的排斥较大而对S极的引力较强，从而使得辅助磁体5稳定指向。由于辅助磁体5稳定，从而微投影仪4可以保持较好的水平指向，投影画面可以保持稳定。与仅使用一个辅助磁体5的情况相比，使用两个辅助磁体5的情况下，磁场更容易稳定。也可以设置多个辅助磁体5，优选地，辅助磁体5与底座中的底座磁体2的数量相等，这样每个底座磁体2匹配一个辅助磁体5，以保持较好的水平指向性。
其中，底座磁体2可以全部为普通的永磁体(可以通过微投影装置上的配重物来调节悬浮高度)，也可以全部为电磁铁，可以分别调节各个电磁铁的磁力的大小，从而更加灵活地调节微投影装置的悬浮高度。
进一步地，该磁悬浮底座还包括电磁铁控制装置，如图6所示(具体如虚线框中部分所示)，所述电磁铁控制装置包括：电源模块和控制模块，所述电源模块分别连接所述电磁铁和控制模块，所述控制模块用于控制所述电源模块对所述电磁铁的电流输出。可以在控制模块中事先设置好调节的参数(如：微投影仪的悬浮高度和方位对应的电磁铁的电流大小)。
进一步地，电磁铁控制装置还包括：监测模块，所述监测模块连接所述电源模块和控制模块，用于监测所述微投影装置悬浮的高度及方位信号，并将所述高度和方位信号传输至所述控制模块，所述控制模块根据所述高度和方位信号实时调整所述微投影装置的高度和方位。具体地，控制模块可以使用PID(比例-积分-微分)算法或者模糊控制算法等各种控制算法，以实现微投影仪的快速稳定。其中，监测模块例如可以为磁场分布传感器，以监测辅助磁体5的磁场分布；也可以为摄像头，用于拍摄悬浮物(投影戒指)上的显著标识，并由控制模块进行图像算法来判断悬浮物的指向。在使用时，使用者只需将微投影装置放置到底座上方大致中央的位置，微投影装置便可以快速地实现高度和取向的稳定。优选地，所述电磁铁控制装置都集成于底座中，以实现紧凑的结构和酷炫的效果。
电源模块为电磁铁、监控模块和控制模块提供电力。
进一步地，磁悬浮底座的外壳1的顶部设有软垫或由软质材料制成，以防万一突然断电时，电磁铁失去磁场，微投影装置掉下来摔坏。外壳1的顶部也可以是以开口，即没有顶部，此时外壳内底部设有软垫或由软质材料制成。
进一步地，所述微投影仪内置有无线充电接收器，所述磁悬浮底座还包括与所述接收器相应的无线充电发射器。这样即使在悬浮时也能给微投影仪4进行无线充电，使其保证足够的电池续航能力。更进一步地，所述无线充电接收器为共振式无线充电接收器或光电感应式无线充电接收器，相应地，所述无线充电发射器为共振式无线充电发射器或光电感应式无线充电发射器。因为共振式和光电式的无线充电的工作频率远大于微投影仪的机械共振频率，从而不会因为磁场的波动对投影显示效果产生较大的影响。
需要说明的是本发明实施例中所有磁体可以采用条形磁体，也可以采用环形磁体，如：可以将主悬浮磁体3制成环形的，只要使其磁场取向沿着环形的轴线即可。磁悬浮底座外壳的整体形状可以为各种形状以实现酷炫的效果，例如：可以设计成火山状、烟灰缸状、飞碟状等各种形状。微投影装置悬浮的方式也不限于本实施例中的磁悬浮底座在下方，微投影装置在上方的悬浮方式，也可以是将磁悬浮底座固定在上方，如天花板上，微投影装置在底座下方的悬浮方式，即磁悬浮底座中的底座磁体与微投影装置的主悬浮磁体产生吸力即可，其原理和上述实施例类似，此处不在赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (17)

1.一种微投影装置，包括微投影仪，其特征在于，所述微投影装置还包括主悬浮磁体，所述微投影仪固定于所述主悬浮磁体，所述主悬浮磁体的磁场中心的磁场方向为竖直方向，用于在磁场环境下使所述微投影仪悬浮。
2.如权利要求1所述的微投影装置，其特征在于，所述主悬浮磁体下方还设有配重物。
3.如权利要求2所述的微投影装置，其特征在于，还包括设置在所述微投影仪或配重物上的至少一个辅助磁体，所述每个辅助磁体的磁场中心的磁场方向所在的直线与所述主悬浮磁体的磁场中心的磁场方向所在的直线垂直。
4.如权利要求1～3中任一项所述的微投影装置，其特征在于，所述微投影仪内置有无线充电接收器。
5.一种磁悬浮底座，其特征在于，包括：外壳及位于所述外壳内的至少三个底座磁体，所述至少三个底座磁体形成的合磁场的中心的磁场方向在竖直方向上，所述合磁场的中心的磁场强度小于所述合磁场在各底座磁体附近的磁场强度，以用于使如权利要求1～3中任一项所述的微投影装置悬浮。
6.如权利要求5所述的磁悬浮底座，其特征在于，所有底座磁体均匀地设置在所述外壳内。
7.如权利要求5所述的磁悬浮底座，其特征在于，所述外壳内包括四个所述底座磁体。
8.如权利要求5所述的磁悬浮底座，其特征在于，所述主悬浮磁体下方还设有配重物，还包括设置在所述微投影仪或配重物上的至少一个辅助磁体，所述每个辅助磁体的磁场中心的磁场方向所在的直线与所述主悬浮磁体的磁场中心的磁场方向所在的直线垂直。
9.如权利要求8所述的磁悬浮底座，其特征在于，所述微投影仪或配重物上设有两个条形辅助磁体，所述两个条形辅助磁体各自的轴线在同一平面。
10.如权利要求9所述的磁悬浮底座，其特征在于，两个条形辅助磁体S极的连线与N极的连线呈第一十字图形，所述四个底座磁体均匀分布在外壳内，对角的两个底座磁体的连线呈第二十字图形，所述第一十字图形和第二十字图形在所述磁悬浮底座的底部的投影的中心是重合的且所述两个十字图形的各分支指向是相同的。
11.如权利要求8所述的磁悬浮底座，其特征在于，所述微投影仪或配重物上设有的所述辅助磁体个数与所述底座磁体个数相等。
12.如权利要求5～11中任一项所述的磁悬浮底座，其特征在于，所有底座磁体均为电磁铁。
13.如权利要求12所述的磁悬浮底座，其特征在于，还包括电磁铁控制装置，所述电磁铁控制装置包括：电源模块和控制模块，所述电源模块分别连接所述电磁铁和控制模块，用于提供电力，所述控制模块用于控制所述电源模块对所述电磁铁的电流输出。
14.如权利要求13所述的磁悬浮底座，其特征在于，所述电磁铁控制装置还包括：监测模块，所述监测模块连接所述电源模块和控制模块，用于监测所述微投影装置悬浮的高度及方位信号，并将所述高度和方位信号传输至所述控制模块，所述控制模块根据所述高度和方位信号实时调整所述微投影装置的高度和方位。
15.如权利要求12所述的磁悬浮底座，其特征在于，所述磁悬浮底座的外壳的顶部设有软垫或由软质材料制成，或所述外壳顶部为一开口，外壳内底部设有软垫或由软质材料制成。
16.如权利要求5～11中任一项所述的磁悬浮底座，其特征在于，所述微投影仪内置有无线充电接收器，所述磁悬浮底座还包括与所述接收器相应的无线充电发射器。
17.如权利要求16所述的磁悬浮底座，其特征在于，所述无线充电接收器为共振式无线充电接收器或光电感应式无线充电接收器，相应地，所述无线充电发射器为共振式无线充电发射器或光电感应式无线充电发射器。
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