[发明专利]基于具有定位传感以及伺服控制的挠曲致动器的光束控制

说明书

优先权要求及相关专利申请

本申请要求Bruce Borchers和Robert Stark于2011年1月28日提交的、标题为“基于具有定位传感以及伺服控制的挠曲致动器的光束控制(OPTICAL BEAM CONTROL BASED ON FLEXURE ACTUATION WITH POSITIONING SENSING AND SERVO CONTROL)”的美国第61/437,578号临时申请的优先权，其全文通过引用并入本文。

背景技术

本申请涉及致动器以及其应用，包括这种致动器在光束控制以及扫描装置和系统中的应用。

致动器可通过能量激活以使得附接或耦接至该致动器的部件进行运动或活动。电磁激活的致动器可使用磁场中的载流线圈以通过控制线圈中电流的方向和大小来电磁地促使线圈转动。基于检流计(galvonometer)的支承是这种具有线圈的电磁激活的致动器的一个示例。

发明内容

该申请提供了一种致动器的范例性实施方式，该致动器使用挠曲部以提供对致动器的支撑以及致动器的旋转机制。这种致动器可被电磁地驱动并包括磁定子和安装在挠曲部上的线圈转子。在某些实施方式中，该挠曲部可消除对承受重复使用而造成的机械损耗或磨损的支撑支承的需求，以提供减少机械磨损和损耗的可重复的定位操作。挠曲部可实现高响应速度的高定位准确性。在某些实施方式中，这种挠曲致动器的能耗可已明显下降或减少。可提供光学操控和扫描来作为这种致动器的应用实例。

例如，提供的挠曲致动器装置包括支撑底座；第一挠曲部，包括第一挠曲底座以及第一挠曲延伸部，所述第一挠曲底座固定至所述支撑底座，所述第一挠曲延伸部关于所述固定的第一挠曲底座以及所述支撑底座弯曲；第二挠曲部，包括第二挠曲底座以及一个或多个第二挠曲延伸部，所述第二挠曲底座固定至所述支撑底座，所述第二挠曲延伸部关于所述第二挠曲底座和所述支撑底座弯曲。所述第二挠曲部被定位以及定向以使得所述第一挠曲延伸部与所述第二挠曲延伸部交叉。该装置还包括致动器，与所述第一挠曲延伸部和第二挠曲延伸部的远端接合，从而在致动器被激活转动时随着所述第一挠曲延伸部和所述第二挠曲延伸部变形而围绕单旋转轴线转动。所述致动器可以是耦合至所述第一挠曲延伸部和第二挠曲延伸部远端的导体线圈，以当导体线圈中的电流与导体线圈处的磁场相互作用时围绕单旋转轴线转动。

另一个实施方式公开一种操作挠曲致动器装置以引导光的方法，包括将入射光束引导至与挠曲致动器装置接合的镜。该装置包括支撑底座，第一挠曲部和第二挠曲部以及接合至镜以与镜一同运动的导体线圈。第一挠曲部包括第一挠曲底座以及第一挠曲延伸部，所述第一挠曲底座固定至所述支撑底座，所述第一挠曲延伸部关于所述固定的第一挠曲底座以及所述支撑底座弯曲。第二挠曲部包括第二挠曲底座以及一个或多个第二挠曲延伸部，所述第二挠曲底座固定至所述支撑底座，所述第二挠曲延伸部关于所述第二挠曲底座和所述支撑底座弯曲。导体线圈接合至第一挠曲延伸部和第二挠曲延伸部的远端以在导体线圈中的电流和导体线圈处的磁场相互作用时围绕单旋转轴线转动。在该方法中，将电流控制为不同的电流值以分别按照不同的定向设置镜，从而沿着由镜的不同定向设置的不同方向反射入射激光。

在另一个实施方式中，提供了显示装置，其包括：光源，产生被调制的一个或多个激光光束，一个或多个激光光束携带将被显示的图像；以及光束扫描模块，沿着屏幕表面上的两个不同方向扫描一个或多个激光光束以显示图像，所述光束扫描模块包括第一扫描仪和第二扫描仪，所述第一扫描仪沿着第一方向扫描一个或多个激光光束，所述第二扫描仪沿着与所述第一方向不同的第二方向扫描一个或多个激光光束。所述第一扫描仪包括镜以及挠曲致动器装置，所述挠曲致动器装置与所述镜接合以围绕所述镜旋转，从而沿着所述第一方向扫描一个或多个激光光束。所述挠曲致动器装置包括支撑底座、第一挠曲部和第二挠曲部以及接合至镜以与镜一同转动的导体线圈。第一挠曲部，包括第一挠曲底座以及第一挠曲延伸部，所述第一挠曲底座固定至所述支撑底座，所述第一挠曲延伸部关于所述固定的第一挠曲底座以及所述支撑底座弯曲。第二挠曲部，包括第二挠曲底座以及一个或多个第二挠曲延伸部，所述第二挠曲底座固定至所述支撑底座，所述第二挠曲延伸部关于所述第二挠曲底座和所述支撑底座弯曲。导体线圈接合至第一挠曲延伸部和第二挠曲延伸部的远端以在导体线圈中的电流和导体线圈处的磁场相互作用时随着第一挠曲延伸部和第二挠曲延伸部变形而围绕单旋转轴线转动。