1260465 九、發明說明： 【韻^明戶斤屬之^支冬好員3^】 發明領域 本發明係有關於一種雙軸向傾斜平台。 L 前才支4标；3 發明背景 光向總成譬如傾斜平台等係被用來在某些器材中導 光，例如數位投影機等。該等傾斜平台係可旋轉或移動來 導光。被該光導向總成所導引的光可為反射或折射光。在 10 一反射式傾斜台的情況下，一導光件譬如鏡會將入射其上 的光幾乎全部反射。有些其它的導光件則係藉將通過的光 繞射而來控制所投射影像的位置。 因此，一投射影像的位置可藉控制一傾斜平台的運動 而來控制。有些系統會使用若干裝置來控制此運動°。例如， 15某些系統會使用三、四十個或更多的裝置來控制該傾斜△ 的運動。該等裝置可包括壓電致動器，磁限裝置， 裝置及或聲頻線圈等。 毛合為 在某些該等實施例中， 該傾斜平台之邊角的位置。 的成本和複雜性。 各有-單㈣置會被用來控制 該各致動1切㈣控制系統 【韻^明内溶：】 發明概要 光導向總成包令 一導光件與之連結，並有 傾斜平台具有第—及第二轴且有 第—和第二電流線圈連結於該平 20 1260465 台，及多數的極座總成連結於該第一和第二電流線圈並含 有多數的磁鐵，其中該等磁鐵會回應流過第一和第二電流 線圈的第一和第二電流而相對於第一和第二軸來選擇地傾 斜該平台。 5 圖式簡單說明 所附圖式係示出本發明之裝置與方法的各種實施例， 且為本說明書的一部份。所示各實施例僅為該等裝置和方 法的舉例，並非用來限制所揭的範圍。 第1圖示出一實施例的光導向總成。 10 第2A圖示出一實施例的光導向總成之部份示意圖，示 出一磁場與所施電流的交互作用。 第2B圖為一光導向總成沿第2A圖之A-A截面的部份剖 視圖，示出一磁場與所施電流的交互作用。 第3圖為一實施例之光導向總成的頂視圖，示出磁場的 15 狀態。 第4A圖示出一實施例之光導向總成在一第一傾斜位 置。 第4B圖示出一實施例之光導向總成在一第二傾斜位 置。 20 第4C圖示出一實施例之光導向總成在一第三傾斜位 置。 第4D圖示出一實施例之光導向總成在一第四傾斜位 置。 第5圖示出一使用一光導向總成的方法實施例。 1260465 第6圖示出一實施例之光導向總成的示意圖。 在各圖式中，相同的標號係代表類似但不一定相同的 元件。 I：實施方式3 5 較佳實施例之詳細說明 一光導向總成包含一傾斜平台具有第一和第二軸並有 一導光件與之連結，第一和第二電流線圈係連結於該平 台，及多數的極座總成連結於該第一和第二電流線圈且含 有多數的磁鐵，該等磁鐵係可回應流經該第一和第二電流 10 線圈的第一和第二電流，而相對於第一和第二軸來選擇性 地傾斜該平台。 在以下描述中，為了清楚說明之故，許多特定細節會 被陳述來對本發明之方法和裝置提供徹底的瞭解。惟顯然 專業人士可知該方法和裝置亦能不用該等細節來實施。在 15 本文中所述的“一實施例”係指在有關該實施例所述之細 節、結構、或特徵等係被包含於至少一實施例中。於本說 明書中之不同地方出現的“在一實施例中’’乙詞並不必要全 部係指同一實施例。 舉例結構 20 第1圖示出一光導向總成100,其整體包含一導光件105 連結於一傾斜平台110，内、外電流線圈115、120，第一、 第二、第三、第四極座總成125、130、135、140等，偏壓 彈簧145等，及一底座150。此構造能供控制一導光件105來 產生一較佳視感品質的影像，並可減少該光導向總成100的 1260465 零件數目。該等極座總成125、130、135、140係被製成能 選擇性地控制該内電流線圈115中的電流以控制繞一第一 轴之移動，並選擇性地控制該外電流線圈120中的電流以控 制繞一第二軸之移動。因此，選擇性且獨立地施加二電流 5 於該二内、外電流線圈115、120將可控制該光導向總成1〇〇 的作動。此構造能夠減少該光導向總成100的零件數目和複 雜性，及其成本等。 第1圖所示的導光件105係可“操縱，，或導引通過其表面 的光。例如，該導光件105可被移動而使由一分開光源射入 10該光導向總成100的光能被該導光件105所導引。此導向是 可行的，因為該導光件105會移動，故一入射角會形成於該 入射角與導光件105之間。 该導光件105的物理特性會令以一入射角進入的光被 稍微地折射。此折射會使光在通過該導光件1〇5時被操控或 15 ‘向。因此，藉著控制該導光件的移動，乃可導引一影像 的投射。如後所詳述，該等投射影像的導引將能改善一觀 賞者對該影像的感覺。 該導光件105的作動係藉控制其所固接之傾斜平台u〇 的運動而來達成。該平台110會形如導光件1〇5及内、外電 20 流線圈115、120等之一框架。 該傾斜平台110會相對於第一和第二轴155、⑽來旋轉 或傾斜。此第-和第二軸155、160係由交叉通過該平台110 的對角線所構成。因此，交又該二轴155、160將會形成一 角度。假使係為-方形平台，則所形成的角度應為90度。 1260465 該二軸155、160之間呈9〇度角代表該二軸互相垂直。 如所述，該平台110會繞該第一和第二轴155、160來選 擇[生地疑轉或傾斜。此移動係藉選擇性地提供電流於該内 兒爪、泉圈115和外電流線圈12〇而來完成。施於該内、外線 5圈115、120的電流係可各自獨立地來提供。因此，流入内 線圈115的電流得與流入外線圈12〇的電流具有不同的特 性。流入該各内、外線圈115、12〇的電流會通過在該各極 座總成125、130、135、140之對應區段的磁場。該等磁場 係由永久磁鐵165所產生。當該電流通過該等磁鐵165及其 10磁場時，將會有一力施加於電流線圈出、12〇上。此力L 係如下列公式所示：
Fm=I lx B 其中I為該電流，1為該磁場内之導線截面的向量長度， 而B為該磁場。因此，施於該電流線圈之一預定截面的力， 15係取決於該等極座總成中之永久磁鐵165的方位，以及流經 該線圈截面之電流的特性。該電流特性包括電流的大小及 流過的方向。 施於該内、外線圈115、120之力會被彈力所抗抵。該 專懸杯彈黃145係固接於傾斜平台11 〇和底座1 $〇。當該平台 2〇 U〇傾斜時，相對的邊角會繞該第一或第二軸155或16〇來旋 轉。因此，一相對邊角會移離該底座來回應施加於該内、 外線圈115、120之力。此移動將會撓彎該懸桿彈簧丨衫。該 彈簧145相對於内、外線圈所施之力來施加的彈抵力量係取 決於該彈簧撓彎的距離，及該彈簧材料的彈性常數。 1260465 第2A〜2B圖示出電流20(M、200-2，磁場21(M、 210-2，及各電流流經連接於一極座總成125之電流線圈 115、120時所造成的磁力220-1、220-2等。 δ亥極座總成125包含弟一内極座23〇-1及第一外極座 5 240-1。該各極座230-1、24(Μ皆包含一永久磁鐵165設在二 相對板250之間。該二相對板250係以内、外極座23〇-1與 240-1間之一間隙來互相分開。該等極座總成係由導磁材料 所製成，而可使磁通線最佳化。 為易於瞭解起見，該等電流線圈115、u〇乃被示為釋 10離該傾斜平台。應請瞭解該極座總成125係類似於第丨圖所 示者，而參照第2A〜2B圖所述之極座總成125的說明係可適 用於第1圖中的極座總成。且，在所示之二電流線圈丨丨5、 120中皆有電流流經其内。但是，在操作時，該等電流係可 分開地控制，而使其在一指定的作動中僅有一線圈會有電 15 流流過。 在第2A圖中，所示之電流20(M、200_2係沿該紙頁平 面流動，磁場210-1、210-2係在該平面中，而磁力22〇-1、 220-2則跑出該紙面，如二同心圓◎所示。第2a圖亦示出在 各線圈115、120中的電流可被獨立地控制。 2〇 在第2B圖中，内線圈115的電流200-1係被示出流入該 頁面内，如標號“X”所示，而磁場210-1仍沿一方向通過該 頁面並使磁力220-1向上。同樣地，外線圈120的電流係被示 成流出該頁面外，如標號◎所示。通過外極座24〇的磁場 210-2會沿一方向通過該頁面，其係相反於内極座的礙 10 1260465 場210-1方向。在外線圈120所造成的磁力220-2亦會朝上。 該等永久磁鐵165會在相對板250之間造成磁場 210-1、210-2等。各電流線圈115、120的某些部段分別被設 於内極座230和外極座240的相對板250之間。將該等線圈 5 115、120的部段置設在相對板之間會使該等線圈115、120 位於磁場210内。因此，流經該等線圈115、120的電流將會 穿過磁場210-1、210-2。 在所示實施例中，該等電流200-：1、200-2會垂直於磁場 210-1、210-2來流動。該等電流20(M、200-2與磁場2HM、 10 210-2之間的交互作用會在線圈115、120内造成向上的磁力 22(M、220-2。若電流反向流過線圈115、120，則所造成的 磁力方向亦會相反。 如後所詳述，該等磁鐵的設置及它們所對應的磁場將 可選擇性地施加電流。對内線圈115的控制會造成繞第一軸 15 155的傾斜控制。同樣地，選擇性施加電流於外線圈12〇將 可進行繞第二軸160的傾斜控制。因此，施加電流的控制可 被用來分別獨立地控制該平台11〇繞該第一及/或第二軸 155、160的傾斜。 如箣所述’该專内極座230-1、2、3、4係可控制繞第 2〇 一軸155的傾斜。第一和第二内極座230_1、2的永久磁鐵會 造成相同方向的磁場，而第三和第四内極座23〇-3、4則會 造成相反方向的磁場。 第3圖示出該等極座總成125、13〇、135、M〇的磁場之 一結構例。第一内極座230—丨的永久磁鐵165會造成一向内 1260465 的磁場。同樣地，第二内極座230-2的磁鐵165亦會造成一 向内的磁場。而第三和第四極座總成135、140的第三和第 四内極座230-3、230-4則會造成一向外的磁場。 對該第一線圈115施加一反時鐘方向的電流來通過第 5 一和第二内極座230-1、230-2的永久電磁165時，將會產生 一向上之力。而施加此電流於第三及第四内極座230-3、 230-4的磁鐵165時，則會產生一向下之力。由相反的磁場 產生之相反的力將會造成一繞第一軸155的傾斜。因此，該 傾斜平台110的第一邊角300-1將會上升，而第三邊角300-3 10 則會下降。該第一軸155係延伸於該平台11〇的第二和第四 邊角300-2與3〇〇_4之間。 當該電流倒反時，該電流會順時鐘方向流動。結果， 磁力會倒反而使该傾斜平台的弟三邊角3 00-3上升，且 第一邊角300-1會下降。因此，切換電流方向會使該傾斜平 15台110繞該第一軸155旋轉。在僅須單軸旋轉的情況下，可 能控制内線圈115中的電流即已足夠。並且，該等永久磁鐵 165所造成的磁場方向亦能倒反而仍可控制繞該第一軸的 傾斜。 控制外線圈12 0中的電流則可增加一第二軸的控制。該 2〇第二和第三外極座240-2、3的永久磁鐵165會產生相同方向 的磁場’而第一和第四外極座240-1、4亦會造成相同方向 的磁場’但其係與第二和第三外極座240-2、3所造成的磁 場方向相反。在第3圖中，該第二和第三外極座24〇_2、3會 產生向内的磁場，而第一和第四外極座24〇-1、4會產生向 12 1260465 外的磁場。 對第二線圈120施加一順時鐘方向的電流來通過第二 和第三外極座240-2、240-3的永久磁鐵165將會造成一向上 之力。此電流若流經第一和第四内極座24(M、4的永久磁 5 鐵165則會造成一向下之力。由相反的磁場產生之反向的力 將會造成繞該第二軸160的傾斜。因此，該傾斜平台110的 第一邊角300-1會上升而第四邊角300-4則會下降。當該電流 倒反時，則該等磁力的方向，以及傾斜的方向亦會相反。 如後所述，選擇性且獨立地控制該内、外線圈115、120 ίο 中的電流，將可使該光導向總成100提而投射影像的品質。 實施及操作例 第4A圖示出該光導向總成100在第一位置。在此位置 時，該傾斜平台110的第二邊角300-2會上升。如前所述， 當一電流以逆時鐘方向通過外線圈120時，該第二邊角 15 300-2即會上升。在此時並沒有電流施加於内線圈115。順 時鐘方向的電流會在第二和第三外極座240-2、3的外線圈 120產生向上的磁力，而在第一和第四外極座240-1、3的外 線圈120產生向下的磁力。這些相反之力會使該平台110繞 該第二軸160旋轉。如前所述，該平台110回應該等磁力的 20 運動會被彈簧145所施加的偏壓力來彈抵對抗。此彈抵力能 容該平台110移經無限個位置。為易於參照起見，四個代表 性位置將會被說明來表示該傾斜平台110的作動。 第4B圖示出該光導向總成100在第二位置。在此第二位 置時，第四邊角300-4會上升而第二邊角300-2會降低。該平 13 1260465 台no玎藉將該外線圈12〇中的電流向方由順時鐘切换成逆 時鐘方向來設定在第二位置。因此，藉著選擇性施加及倒 轉外線圈120中的電流，則該平台110即可繞該第二軸來在 第一和第二位置之間斜傾。 5 第4C圖示出該光導向總成100在第三彳立置。在該第三位 置時，第二邊角3〇〇_3會上升而第一邊角3004會下降。此可 藉令一順時鐘電流流經内線圈115而來達成。當該電流流過 内線圈U5時，將會在第三和第四内極座230-3、4處造成一 向上之力’而在第一和第二内極座23(M、2處造成一向下 10 之力，如前所述。 第4D圖示出該光導向總成100在第四位置。該總成1〇〇 可藉將用來使该總成100没在第二位置的電流由順時鐘 方向切換成反時鐘方向，而被設在第四位置。切換電流方 向會倒轉磁力方向。因此，切換施於内線圈ii5的電流方向 15將會使該平台繞該第一軸155來旋轉或斜傾。 由第4〇圖所示的第四位置，該光導向總成100又可再移 至第4A圖所示的第一位置。藉以足夠的速度來將該光導向 總成100移經該四個所示位置，則該總成將能改善所投射的 影像視感品質。 2〇 第5圖為一使用光導向總成之方法的流程圖。該方法一 開始係提供一光導向總成（步驟500)。該光導向總成包含一 底座具有多數的極座總成連結於該底座和一導光件，以及 内、外線圈等如前所述。 下一步驟係將該光導向總成連接於一控制器（步驟 1260465 510)。該控制器係可獨立地控制流經該内、外線圈的電流。 此控制包括控制電流的大小和方向。 該控制器亦會導引一投影機投射一影像於該光導向總 成（步驟520)。投射在該光導向總成上的影像可被該導光件 5 反射或折射，而將該影像導引至一投射表面上。被投射的 影像係由一陣列的個別像元所組成。該光導向總成會一次 將該投射影像移動半個像元的距離，如後所述。 該控制器會開始令一第一電流施加於外線圈來導引光 (步驟520)。施加第一電流會使該平台繞一軸旋轉而移動至 10 一第一位置。該電流方向可為逆時鐘方向，而來升高該第 二邊角，如第4A圖所示。 該控制器嗣會倒轉施於外線圈的第一電流方向（步驟 530)。由於倒反電流方向，故該傾斜平台會旋轉至一第二 位置。此第二位置如第4B圖所示，其會升高該平台的第四 15 邊角。 該控制器嗣會中止施加第一電流（步驟540)，而施一第 二電流於該内線圈（步驟550)。施於内線圈的電流可為順時 鐘方向而將該傾斜平台移至一第三位置，如第4C圖所示。 在第4C圖中，一順時鐘電流會升高第三邊角。 20 該控制器嗣會倒轉施於第一線圈的電流方向（步驟 560)。倒轉内線圈中的電流會使該傾斜平台移至第四位 置，如第4D圖所示，其中該第一邊角會被升高。該控制器 嗣會中止第二電流以使該平台回復至第一位置（步驟570)， 並施加第一電流於外線圈（步驟5 2 0)。 15 1260465 如上所述，該控制器能將該傾料平台驅經第一、第二、 第三、及第四位置。這些位置相當於會將投射影像在各位 置之間移動半個像元距離。半個像元距離即該投射影像之 一典型像元的一半尺寸。例如，··在第一與第二位置之間的 5距離相當於一半像元距離。同樣地，在第二與第三，第三 與第四，及第四與第一位置等之間的距離亦相當於—半像 元距離。 藉著以比眼睛的眨動速率更慢些的速度，以如上所迷 的方式來固定地移動該影像一半像元距離，則所投射影像 10的視感品質會有效地倍增。例如，該電流乃可被施加及倒 轉而使該光導向總成以每秒120〜240次循環來循環操作，或 移動於第一、二、三、四位置之間。此技術係被稱為頻擺 晃動’而被揭述於2002年8月7曰所申請之共同讓渡的他 10/213555專利申請案“影像顯示系統和裝置’’中，其内容併 15 此附送參考。 在所示方法中，其電流會在施加另一電流之前被中 止。該電流亦可逐漸地停止以便流暢地在各位置之間移 轉。且，該電流亦可被保持在一中間位置。換言之，該等 電流亦可被同時地施加並固定保持在該電壓。因此，該傾 2〇 斜平台將可被移動至無限個位置。 弟6圖為一光導向總成600的示意圖。該光導向總成6〇〇 包含一傾斜平台610具有第一和第二軸620、630與一導光件 640，並有第一和第二電流線圈650、660與之連結。該光導 向總成600亦包含多數的極座總成670連接於該等第一和第 16 1260465 二線圈650和660。該各極座總成67〇皆包含至少一磁鐵。 該光導向總成600係被設成使在第一線圈65〇中流動的 電流會流過一組極座總成。當該電流通過該等磁鐵時，會 有一力施加於第一線圈650上，並傳導至該傾斜平台61()。 5因此，控制流過該第一線圈650之電流的方向和大小，將會 控制該等磁鐵施於該傾斜平台61〇之力。該等極座總成67〇 係被設成若在第一線圈650内有電流而產生施加時，將會使 該平台610繞該第一軸來施轉。同樣地，極座總成67〇等亦 連結於第二電流線圈660，而使第二線圈66〇内的電流所施 10之力會令該平台610繞該第二軸630來施轉。因此，控制該 二電流即可控制該傾斜平台610的旋轉。 以上描述僅用來說明本發明的方法和裝置。並非意要 統括或限制本發明於任何所揭的細節。許多修正變化可以 參知、所述内容來完成。故本發明的範圍應由以下申請專利 15 範圍來界定。 C圖式簡單說明3 第1圖示出一實施例的光導向總成。 第2A圖示出一實施例的光導向總成之部份示意圖，示 出一磁場與所施電流的交互作用。 2〇 第2B圖為一光導向總成沿第2A圖之A-A截面的部份剖 視圖，示出一磁場與所施電流的交互作用。 第3圖為一實施例之光導向總成的頂視圖，示出磁場的 狀態。 第4 A圖示出一實施例之光導向總成在一第一傾斜位 17 1260465 置。 第4B圖示出一實施例之光導向總成在一第二傾斜位 置。 第4C圖示出一實施例之光導向總成在一第三傾斜位 5 置。 第4D圖示出一實施例之光導向總成在一第四傾斜位 置。 第5圖示出一使用一光導向總成的方法實施例。 第6圖示出一實施例之光導向總成的示意圖。 10 【主要元件符號說明】 100,600···光導向總成 165…永久磁鐵 105,640···導光件 200…電流 110,610···傾斜平台 210···磁場 115,650···内電流線圈 220···磁力 120,660···外電流線圈 230…内極座 125，130，135，140,670〜極座總成 240…外極座 145···偏壓彈簧 250…相對板 150···底座 300…邊角 155,620···第一軸 500〜570…各步驟 160,630···第二軸 18