CN107430268A - 用于提高图像分辨率的光学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于提高图像分辨率的光学装置(1),包括:透明板构件(10),其配置为用于折射通过板构件(10)的光束(20),该光束(20)投射由像素的行和列(40)组成的图像,刚性地安装至透明板构件(10)的载体(50),其中载体(50)配置为绕第一轴线(A)在第一位置与第二位置之间倾斜,使得板构件(10)绕第一轴线(A)在第一位置与第二位置之间倾斜,由此所述投射的图像(30)沿第一方向(x)偏移像素的一小部分(ΔP)、特别地偏移像素的一半,以及致动器装置(60),其配置为使载体(50)和板构件(10)绕第一轴线(A)在第一位置与第二位置之间倾斜。
Description
本发明涉及一种根据权利要求1的用于提高图像分辨率的光学装置。
这种光学装置通常包括透明板构件(例如玻璃窗),其配置为折射穿过板构件的光束,光束投射由像素的行和列组成的图像;以及刚性安装所述透明板构件的载体,其中载体配置为绕第一轴线在第一位置与第二位置之间倾斜,以便板构件绕第一轴线在第一位置与第二位置之间来回倾斜,从而所述投射的图像沿第一方向偏移像素的一小部分(通常为像素的二分之一)。设备还包括致动器装置,其配置为使载体及其板构件绕所述第一轴线在第一位置与第二位置之间倾斜。例如在US7,279,812中及US5,402,184中公开了这种光学装置。
上述通过像素重叠的图像增强也被称为超分辨率投影或成像。这里,例如帧的时间序列被分成两个子帧,其中对于连续的子帧可以相对于彼此偏移像素的一小部分(例如二分之一或三分之一)。子帧以足够快的方式投射,以使其出现在人眼中犹如其正被同时投射并叠加。例如,在对准子帧的情况下,使得一个子帧中的像素的角落投射在下一子帧等的中央等,能够实现分辨率看起来有两倍高的错觉。能够在一个维度上执行这些种类的像素移动(例如在x方向上移动),但也可在两个维度上执行(2D),例如在图像的x方向以及y方向上移动(即沿数字图像的行和列移动)。
基于以上所述,本发明的问题在于提供一种用于产生这种超分辨率图像的改进的光学装置,其仅消耗小的安装空间并且提供折射板构件(例如玻璃板)的有效和可靠的致动。
通过具有权利要求1的特征的光学装置解决了该问题。据此,光学装置包括配置为折射穿过板构件的光束的透明板构件,该光束投射由像素的行和列组成的图像,所述透明板构件刚性地安装至的载体,其中载体配置为绕第一轴线在至少第一位置与第二位置之间倾斜,使得板构件绕第一轴线在第一位置与第二位置之间倾斜,由此所述投射图像沿第一方向偏移像素的一小部分,通常是像素的二分之一,以及致动器装置,其配置为使载体及其板构件绕第一轴线在第一位置与第二位置之间倾斜。
为了折射光束,例如板构件可具有约n=1.5的折射率。还可以使用其它合适的值。
本发明的特定实施方式在从属权利要求中进行了说明并在下文进行了描述。
特别地,根据本发明的光学装置能够用于(例如超分辨率)成像和投影。在这些情况下,这里呈现的光学装置可以在照相机或投影仪中形成组件。在相机中,图像投射到包括像素的传感器上。
根据本发明的优选实施方式,所述致动器装置形成为磁阻致动器装置,其设计成在载体上施加磁阻力以使载体及其板构件绕第一轴线在第一位置与第二位置间倾斜。
根据本发明的实施方式,光学装置包括支撑件,载体安装至该支撑件,或者载体整体连接至该支撑件,使得其可围绕第一轴线(特别是相对于支撑件)倾斜,其中特别地,支撑件围绕载体(另见下文)。
此外,根据本发明的实施方式,磁阻致动器装置包括安装在连接至支撑件的第一磁通量返回结构上的第一导电线圈,以及(例如整体地)连接至载体或由载体形成的第一磁通量引导结构,其中所述第一磁通量引导结构通过第一间隙与所述第一磁通量返回结构间隔,并且其中磁阻致动器装置包括安装在连接至支撑件的第二磁通量返回结构上的第二导电线圈,以及(例如整体地)连接至载体或由载体形成的第二磁通量引导结构,其中所述第二磁通量引导结构通过第二间隙与第二磁通量返回结构间隔。
每个间隙优选地形成为其能够通过使载体倾斜而减小。例如,这能够通过将磁通量引导结构布置在沿不同于相关的磁场返回结构的垂直位置的板构件的法线的垂直位置(高度)来实现。例如,磁通量引导结构可以布置在磁通量返回结构的上方或下方。
优选地,本文中所述的磁通量返回结构以及磁通量引导结构优选地由软磁材料构成或包括软磁材料,比如铁、软磁铁氧体或其它合适的材料。这些结构也可以由钢制成。所述结构设计为引导和归拢磁通量。此外,透明板构件可以由任何合适的材料制成或包括这种材料,特别是玻璃。
特别地,在所有实施方式中,板构件包括彼此远离并且沿着板构件的延伸平面延伸的两个平行的平整表面。因此,穿过板构件的光束在每个板构件表面处得以折射,最后入射光束平行于透射光束。特别地,选择第一位置和第二位置,即倾斜角,使得透射光束的偏移对应于图像像素的一小部分(例如二分之一)。
根据本发明的实施方式,第一磁通量返回结构布置在支撑件的第一区域上,而第二磁通量返回结构布置在支撑件的相对的第二区域上。特别地,载体布置在两个返回结构之间,并且还可以布置在支撑件的所述两个相对的区域之间。
特别地,支撑件形成具有由第一区域形成的第一腿部和由第二区域形成的第二腿部的周向支撑框架,其中两个腿部沿彼此延伸(特别是彼此平行)并且通过第三腿部(或区域)和第四腿部(或区域)彼此连接(例如整体地)以形成所述支撑框架。因此,支撑框架界定其中可布置载体的孔穴。特别地,支撑框架是矩形(例如正方形)的支撑框架。然而,支撑框架还能够具有不同的形状,特别是只要包括线圈的磁返回结构能够附接到框架。通过创建相应地弯曲的返回结构,圆形框架也是可行的。
此外,特别地,支撑件(或支撑框架)和载体或透明板构件均沿延伸平面延伸,其中当载体(板构件)位于第一位置或第二位置时,载体或板构件的延伸平面可包括相对于支撑件的延伸平面的倾斜。
这里,特别地,概念延伸平面意味着相应部件在该延伸平面中具有比垂直于延伸平面的尺寸更大的尺寸。
对于待偏移像素的一小部分以提高投影图像的分辨率的光束,透明板构件的延伸平面布置为使得光束入射到板构件上,并且根据板构件或载体的倾斜来偏移像素的一小部分(例如二分之一像素)
一般而言,板的延伸平面可大体上垂直于光束。
根据本发明的实施方式,载体弹性地联接到所述支撑件,使得当载体布置在第一位置或第二位置时产生回复力,该回复力试图将载体移出相应的(第一或第二)位置并且移向另一(第二或第一)位置或静止位置。
此外,根据相关的磁通量返回和引导结构之间的相应间隙,可以采用硬停止,以便减少由于倾斜运动的频率而引起的光学装置的振动,特别是在30Hz至500Hz的范围内。
为此,根据本发明的实施方式,光学装置包括配置为在第一位置停止载体的第一止动装置,以及配置为在第二位置停止载体的第二止动装置。这里,特别地,当载体到达第一位置时,第一止动装置为第一磁通量引导结构提供(硬)停止,而当载体到达第二位置时,第二停止装置特别地为第二磁通量引导结构提供(硬)停止。
特别地,根据实施方式,第一止动装置包括第一磁通量返回结构或支撑件的表面区域。同样地,特别地,根据实施方式,第二止动装置包括第二磁通量返回结构或支撑件的表面区域。
因此,特别地,两个返回结构本身或支撑件通过使载体,特别是磁通量引导结构撞击所述表面区域来提供(硬)停止。为了降噪,所述第一止动装置和所述第二止动装置各自包括布置在相应的表面区域上的阻尼构件,用于阻尼各个磁通量引导结构/载体在相应的表面区域上的冲击。阻尼构件可以各自包括向待停止的载体或磁通量引导构件开口的空腔,其中柔性的、特别是不可压缩的材料(例如硅)布置在相应的空腔中,使得材料突出相应的空腔并且因此能够通过接近的载体/磁通量引导结构而变形。
此外,根据本发明的实施方式,至少通过第一磁通量返回结构的正面和相关的第一磁通量引导结构的正面界定第一间隙。
此外,特别地,至少通过第二磁通量返回结构的正面和相关的第二磁通量引导结构的正面界定第二间隙。
在这种情况下,分别产生的磁阻力能够具有作为相应的返回结构与相关联的引导结构之间的(垂直)距离函数的基本上为线性的过程。
为了提供关于所述距离基本上成平方的磁阻力,还通过第一磁通量返回结构的所述表面积在实施方式中界定了第一间隙。同样地,特别地,还通过第二磁通量返回结构的所述表面区域界定了第二间隙。因此,第一间隙和第二间隙造成在截面中围绕一个角度(特别地为90°)。还有一种可能性是仅提供表面区域之间的间隙而无正面的参与。
为了提供相对于所述距离的基本上二次磁阻力,在实施方式中通过第一磁通量返回结构的所述表面区域进一步界定第一间隙。同样地,特别地,然后通过第二磁通量返回结构的所述表面区域进一步界定第二间隙。因此,第一间隙和第二间隙造成了在横截面中围出一个角度(特别是90°)。还有一种可能性是仅提供表面区域之间的间隙而无正面的参与。
可选地或另外地,光学装置还可包括根据本发明的实施方式的用于减振/降噪的滚降弹簧构件,特别地,该滚降弹簧构件连接至载体并且设计为当载体在第一位置与第二位置之间来回倾斜时在滚降表面(连接至支撑件)上滚降。
在所有实施方式中,光学装置优选地包括电能源和控制单元,该控制单元配置为使电能源将电流信号施加至导电线圈,特别是独立地施加,以便能够产生用于倾斜载体的磁阻力,例如具有预定义的频率。
根据本发明的实施方式,控制单元配置为向所述第一线圈施加第一电流,并向所述第二线圈施加第二电流,使得当第一电流施加到第一线圈时,第一线圈产生的磁通量通过所述第一间隙由第一磁通量返回结构和第一磁通量引导结构引导,造成将载体倾斜到第一位置的磁阻力以减小所述间隙,并且使得当第二电流施加到第二线圈时,第二线圈产生的磁通量通过所述第二间隙由第二磁通量返回结构和第二磁通量引导结构引导,造成将载体倾斜到第二位置的磁阻力以减小所述第二间隙。换言之,分别地,通过施加第一电流,第一间隙减小,而通过施加第二电流,第二间隙减小。这里,特别地,用于第一线圈和第二线圈的电流信号成形为使其不以不需要的方式干涉或相互抵消。因此,特别地,控制单元配置为使电能源施加第一电流和第二电流,使得载体根据预定义的模式在第一位置与第二位置之间来回倾斜。
根据本发明的实施方式,控制单元配置为使电能源产生优化的驱动信号(电流),其中一个线圈用于将载体加速到特定位置,而相对的线圈用于在加速后不久使载体减速,即当载体接近相应的(第一或第二)位置时。在减速信号之后,另一(加速)线圈可以施加恒定电流信号,以便在预定义的时间间隔上将载体保持在相应的(第一或第二)位置中。
根据本发明的实施方式,载体包括周向(例如圆形)的第一框架构件或形成这样的第一框架构件,所述透明板构件连接到该第一框架构件(例如刚性地安装)。特别地,第一框架构件形成用于使光束穿过第一框架构件(并且穿过透明板构件)的孔穴,其中所述第一框架构件至少经由第一杆,特别是两个第一杆,弹性地联接至所述支撑件,该第一杆优选地彼此对准(特别是与第一轴线对齐)。第一框架构件能够与第一磁通量引导结构和第二磁通量引导结构、第一杆以及连接到第一杆的腿部形成整体,该腿部连接到支撑件的相关的腿部或部位。第一框架构件与磁通量引导结构一起,第一杆和所述腿部能够由单个金属板制成。优选地,由软磁材料制成(见上文)。
特别地,第一磁通量引导结构(例如一体地)连接到第一框架构件的第一部分,该第一部分面向第一框架构件的第二部分,第二磁通量引导结构(例如整体地)连接到该第二部分。特别地,两个部分位于由第一框架构件形成的孔穴的相对侧上,光束穿过该孔穴以折射光束的透明板构件,并最终使图像偏移图像的像素的所述一小部分。
特别地,第一轴线沿着或平行于支撑件的第一部位/腿部和第二部位/腿部延伸,其中第一轴线平行于支撑件和载体的延伸平面延伸。
根据本发明的另一实施方式,载体包括第一磁通量引导结构和第二磁通量引导结构连接到的第一载体构件,其中特别地,第一磁通量引导结构(例如整体地)连接到第一框架构件的第一部分,该第一部分面向第一载体构件的第二部分,第二磁通量引导结构(例如整体地)连接到该第二部分。特别地,第一载体构件通过支撑在支撑件上的杆连接到第二载体构件,其中第一载体构件布置在由支撑件形成的孔穴中,其中板构件连接至的第二载体构件布置在所述孔穴之外,即在所述支撑件之外,使得支撑件的腿部(或部位)在第一载体构件与第二载体构件之间延伸。
此外,根据本发明的实施方式,磁阻致动器装置还包括安装在连接到支撑件的第三磁通量返回结构上的第三导电线圈和连接到载体的第三磁通量引导结构,其中所述第三磁通量引导结构通过第三间隙与所述第三磁通量返回结构间隔,并且其中磁阻致动器装置包括安装在连接到支撑件的第四磁通量返回结构上的第四导电线圈和连接到载体的第四磁通量引导结构,其中所述第四磁通量引导结构通过第四间隙与所述第四磁通量返回结构间隔。
根据本发明的实施方式,除了第一磁通量返回结构之外,第三磁通量返回结构布置在支撑件的第一部位上,除了第二磁通量返回结构之外,第四磁通量返回结构布置在支撑件的第二部位上。
这里,特别地,第一磁通量返回结构和第二磁通量返回结构布置在相对于支撑件的第一高度,第三磁通量返回结构和第四磁通量返回结构布置在相对于支撑件不同(例如较高)的第二高度。特别地,当载体倾斜到第一位置时,第一间隙和第四间隙是最小的。此外,特别地,当载体倾斜到第二位置时,第二间隙和第三间隙最小。
此外,在本实施方式中,控制单元特别地配置为使电能源向所述第一线圈施加第一电流,并且同时向第四线圈施加第四电流,以便产生两个磁阻力,从而同时减小第一间隙和第四个间隙并将载体倾斜至其第一位置。此外,特别地,控制单元配置为使电能源向所述第二线圈施加第二电流,并且同时向所述第三线圈施加第三电流,以便产生两个磁阻力,从而同时减小第二间隙和第三间隙并使载体倾斜到第二位置。特别地,控制单元可以配置为使电能源施加所述四个电流,使得载体根据预定义的模式在第一位置与第二位置之间来回倾斜。
此外,根据本发明的实施方式,光学装置还可配置为在图像平面中以2D移动投射的图像。
为此,根据本发明的实施方式,光学装置还可包括:
—另外的透明板构件,其配置为折射沿其他板构件延伸的所述光束,
—另外的载体,所述另外的透明板构件刚性地安装到该载体上,其中另外的载体配置为绕第二轴线在第三位置与第四位置之间来回倾斜,使得另外的板构件绕第二轴线在第三位置与第四位置之间来回倾斜,由此所述投射的图像沿第二方向偏移像素的一小部分(特别是像素的二分之一),以及
—另外的致动器装置,其配置为使另一载体及其另外的板构件绕第二轴线在第三位置与第四位置之间倾斜,其中所述另外的致动器装置形成另外的磁阻致动器装置,其设计为在另外的载体上施加磁阻力以使另一载体及其另外的板构件绕第二轴线在第三位置与第四位置之间倾斜,以及
—其中特别地,另外的载体安装到堆叠在支撑件顶部上的另外的支撑件,使得另外的载体可以围绕第二轴线倾斜。
因此,这样的2D设备能够通过如上所述在彼此顶部堆叠的2个1D器件来获得。
然而,也可以使用相同的支撑件并将其它部件安装在其上。
此外,还可以设计用于以2D(例如沿x轴水平或沿y轴垂直)移动投射的图像的2D光学装置。
根据本发明的这种实施方式,第一磁通量返回结构布置在支撑件的第一部位或腿部上,而第二磁通量返回结构布置在支撑件的第二部位或腿部上,其中第一部位(腿部)和第二部位(腿部)以及第一磁通量返回结构和第二磁通量返回结构彼此面对。这同样适用于第三和第四磁通量返回结构和所附线圈:第三磁通量返回结构布置在支撑件的第三部位或腿部上,而第四磁通量返回结构布置在第四部位或腿部上,其中第三部位(腿部)和第四部位(腿部)以及第三磁通量返回结构和第四磁通量返回结构彼此面对。这里,支撑件的所述部位或腿部特别地形成周向支撑框架,其在支撑件的中心界定出一个孔穴,其中载体和透明板构件具备可2D倾斜的方式。具体而言,第一部位沿第二部位延伸(特别是彼此平行),而第三部位和第四部位将第一部位和第二部位彼此连接。而且,第三部位和第四部位沿彼此延伸(特别是彼此平行),使得支撑框架形成矩形或特别是正方形。
根据本发明的实施方式,在具有四个线圈和相关组件(磁通量返回和引导结构)的这种配置中,第一磁通量返回结构布置在相对于支撑件的第一高度,并且第二磁通量返回结构布置在相对于支撑件的不同的第二高度。此外,第三磁通量返回结构布置在第一高度,并且第四磁通量返回结构布置在第二高度。
这允许载体通过磁阻力在两侧附至倾斜位置中,通过配置控制单元以使电能源向第一线圈施加第一电流和同时向第二线圈施加第二电流,以便产生两个磁阻力,同时减小第一间隙和第四间隙,并使载体绕第一轴线倾斜到其第二位置。同样地,控制单元优选地还配置成使电能源向所述第三线圈施加第三电流和同时向所述第四线圈施加第四电流,以便产生两个磁阻力,同时减小第三间隙和第四间隙,并使载体绕第二轴线从第三位置倾斜到第四位置。这里,当不施加电流时,相应的初始(第一位置和第三位置)是静止位置。特别地,控制单元配置为使电能源施加这些电流,以使载体能够绕第一轴线在第一位置与第二位置之间来回倾斜以及绕第二轴线在第三位置与第四位置之间来回倾斜。由于能够独立地绕两个轴线进行倾斜,所以载体能够以2D倾斜。
特别地,在本实施方式中,支撑件形成为矩形,特别是正方形的框架构件,其中载体弹性地联接到框架所借助的两个杆沿框架构件的对角线延伸,各自将载体的第一框架构件连接至支撑框架的角落部位,该第一框架构件固定透明板构件。
根据本发明的可选实施方式,允许透明板构件以2D倾斜,其还具有如上所述以成对方式彼此面对的四个线圈的特征,载体包括弹性地联接至第一框架构件的另外的周向第二框架构件,特别是经由两个第二杆,使得第一框架构件能够相对于第一框架构件绕第二轴线在第三位置与第四位置之间倾斜,并且其中第一框架构件弹性地联接至支撑件,特别是通过两个第一杆,使得第一框架构件(与第二框架构件一起)能够在第一位置与第二位置之间绕第一轴线倾斜,并且其中第三磁通量引导结构连接至第二框架构件的第一部分,其第一部分面向第二框架构件的第二部分,第四磁通量引导结构连接至该第二部分。
在本文中应当注意,在仅存在一个(第一)框架构件的情况下,其刚性地固定透明板构件,并且优选地以弹性方式(例如借助于第一杆)直接联接至支撑件。在还存在第二框架构件的情况下,透明板构件优选地刚性联接至第二框架构件。这里,透明板构件仍然能够被认为是连接至第一框架构件,而现在是通过第二框架构件(或第二杆)弹性地连接。
此外,有可能使所有磁阻力作用在第二框架构件上。然后,第一磁通量引导结构连接到第二框架构件的第三部分,该第三部分面向连接第四磁通量引导结构的第二框架构件的第四部分。
而且在该实施方式及其变体中,控制单元特别地配置为使电能源向所述第一线圈施加第一电流,并向所述第二线圈施加第二电流,使得当第一电流施加到第一线圈时,由第一线圈产生的磁通量经由所述第一间隙由第一磁通量返回结构和第一磁通量引导结构引导,导致使第一框架构件(与第二框架构件一起)绕第一轴线倾斜到第一位置的磁阻力以减小所述第一间隙,并且使得当所述第二电流施加到第二线圈时,由第二线圈产生的磁通量经由所述第二间隙由第二磁通量返回结构和第二磁通量引导结构引导,导致使第一框架构件(与第二框架构件一起)绕第一轴线倾斜到第二位置的磁阻力以减小所述第二间隙,其中特别地,控制单元还配置为使电能源施加第一电流和第二电流,使得第一框架构件(与第二框架构件一起)根据预定义的模式在第一位置与第二位置之间来回倾斜。
此外,特别地,控制单元还配置为使电能源向所述第三线圈施加第三电流,并向所述第四线圈施加第四电流,使得当第三电流施加到第三线圈时,由第三线圈产生的磁通量经由所述第三间隙由第三磁通量返回结构和第三磁通量引导结构引导,导致使第二框架构件相对于第一框架构件绕第二轴线倾斜到第三位置以减小所述第三间隙,并且使得当第四电流施加到第四线圈时,由第四线圈产生的磁通量经由所述第四间隙由第四磁通量返回结构和第四磁通量引导结构引导,导致使第二框架构件相对于第一框架构件绕第二轴线倾斜到第四位置的磁阻力以减小所述第四间隙,其中特别地,控制单元配置为使电能源施加第三电流和第四电流,使得第二框架构件根据预定义的模式相对于第一框架构件在第三位置与第四位置之间来回倾斜。
由于透明板构件能够以这种方式绕两个轴线独立地倾斜,所以板构件的2D倾斜是可能的。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,上述另外的载体形成为周向第二框架构件,所述另外的透明板构件刚性地安装到该周向第二框架构件,其中所述第二框架构件通过至少一个第二杆联接至所述支撑件,特别地通过两个第二杆联接,其优选地相对于彼此成一直线。
此外,根据实施方式,光学装置配置成通过所述杆引导由致动器装置产生的磁通量,特别是还通过所述载体(例如第一框架构件和第二框架构件)和所述支撑件引导。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,上述另外的磁阻致动器装置包括安装在连接到支撑件的第三磁通量返回结构上的第三导电线圈,以及由第二框架构件形成的第三磁通量引导结构,其中所述第三磁通量引导结构通过第三间隙与所述第三磁通量返回结构间隔,并且其中另外的磁阻致动器装置包括安装在连接到支撑件的第四磁通量返回结构上的第四导电线圈,以及由第二框架构件形成的第四磁通量引导结构,其中所述第四磁通量引导结构通过第四间隙与所述第四磁通量返回结构间隔。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,支撑件、第一框架构件和第二框架构件至少由顶层和底层形成,这些层优选地分别由金属制成,并且布置在彼此顶部。特别地,这些层形成为包括凹部的板。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,底层包括与顶层的轮廓/形状相同的轮廓/形状,但是底层附接到顶层,使得其绕位于底层的延伸平面中的中心轴相对于顶层旋转180°。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,顶层包括经由所述第一杆整体地连接至第一框架构件的外部框架构件(形成支撑件的一部分),其中外部框架构件环绕第一框架构件,和/或底层包括经由所述第二杆整体地连接至第二框架构件的外部框架构件(形成支撑件的另外的部分),其中外部框架构件环绕第二框架构件。特别地,所述层的外部框架构件可包括用于磁通量引导/阻挡目的的(例如两个)间断点(即间隙)。
根据另外的实施方式,顶层和底层通过第一紧固装置(例如螺丝)连接,其设计为将磁通量从顶层引导至底层,反之亦然。
此外,根据实施方式,顶层和底层通过第二紧固装置(例如螺丝)连接,其设计为阻挡或抑制磁通量从顶层到底层的穿过,反之亦然。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,顶层包括从顶层的外部框架件向内突出的两个部分,这些部分形成第三磁通量返回结构和第四磁通量返回结构,和/或底层包括从底层的外部框架件向内突出的两个部分,这些部分形成第一磁通量返回结构和第二磁通量返回结构。
此外,由于顶层和底层的这种配置,返回结构在垂直于第一框架构件和第二框架构件的延伸平面的方向上偏离相关引导结构的相对区域,从而能够通过磁阻致动器实现倾斜运动。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,支撑件包括另外的周向层,其特别地布置在顶层和底层之间:该另外的层可由金属或塑料制成。另外的层可包括用于线圈的电触点,并可形成印刷电路板(PCB)。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,另外的周向层配置为阻挡或抑制磁通量从顶层到底层的穿过,反之亦然。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,另外的周向层包括周向框架构件和从所述周向框架构件向内突出的部分,这些部分形成用于固定所述透明板构件的第一框架构件和第二框架构件的停止件。然而,也能够不要这样的停止件。要注意的是,另外的周向层也能够布置在另外两个(顶部和底部)层的顶部或下方。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,顶层和底层布置在彼此顶部,而在顶层和底层之间没有中间层,其中对第一框架构件和/或第二框架构件的一个或几个区域进行蚀刻(或以其它方式移除),以便在第一框架构件和第二框架构件之间提供间隙允许所述框架构件绕各个轴线倾斜和/或阻挡/抑制磁通量穿过。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,所述载体包括内部框架构件和外部框架构件,其中(单个)板构件刚性地安装到内部框架构件,并且其中外部框构件经由第一杆弹性地联接至周向支撑框架,使得载体能够在所述第一位置与所述第二位置之间绕所述第一轴线倾斜,并且其中内部框架构件经由第二杆弹性联接至外部框架构件,使得其能够相对于外部框架构件在第三位置与第四位置之间绕第二轴线与板构件一起倾斜,由此特别地,所述投射图像沿第二方向偏移像素的一小部分。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,致动器装置是电磁致动器,其设计为在内部框架构件和/或外部框架构件上施加洛伦兹力以使板构件如本文中所述绕第一轴线和/或第二轴线倾斜。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,该致动器装置配置为产生磁场以及电流用于使外部框架构件绕第一轴线倾斜,使得相对于垂直于外部框架构件的延伸平面的方向铅垂垂直于上述电流的磁场平行于外部框架构件的所述延伸平面(以及例如正交于电流)。同样地,致动器装置可配置为产生磁场以及电流用于使内部框架构件绕第二轴线倾斜,使得相对于垂直于内部框架构件的延伸平面的方向铅垂垂直于上述电流磁场平行于内部框架构件的所述延伸平面(以及例如正交于电流)。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,致动器装置包括连接至支撑框架用于产生所述电流的内部线圈和外部线圈,该线圈沿内部框架构件和外部框架构件周向延伸,其中致动器装置的第一磁体和相对的第二磁体布置在外部框架构件上,使得其布置在外部线圈的上方,并且其中致动器装置的第三磁体和相对的第四磁体布置在内部框架构件上,使得其布置在内部线圈的上方。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,特别是与内部线圈和环绕的外部线圈结合,每个磁体布置毗邻具有L形截面的磁通量返回结构。
特别地,可以在每个磁体与其磁通量返回结构之间提供气隙,特别是在平行于支撑框架的延伸平面的方向上。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,为了产生所述电流,光学装置包括连接至支撑框架的第一线圈和相对的第二线圈,以及连接至支撑框架第三线圈和相对的第四线圈,其中光学装置还包括与第一线圈相关联并且布置在外部框架构件上的第一磁体,以及与第二线圈相关联并布置在外部框架构件上的相对的第二磁体,并且其中所述光学装置还包括与第三线圈相关联并布置在内部框架上的第三磁体,以及与第四线圈相关联并布置在内部框架构件上的相对的第四磁体,并且其中每个磁体以居中的方式布置在其相关线圈的两个平行部分上方。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,每个磁体嵌入具有U形截面的磁通量返回结构中。
特别地,可以在各个磁体与其磁通量返回结构之间的每个磁体的两侧提供气隙。
此外,根据本发明的光学装置的实施方式,光学装置包括电能源和控制单元(另见上文),该控制单元配置为使电能源向导电线圈中的至少一个施加电流。
此外,根据本发明的光学装置的一个实施方式,光学装置配置为使用以下之一来测量内部框架构件和/或外部框架构件或板构件的位置(例如倾斜角):感应位置测量,特别是使用所述线圈或附加线圈中的至少一个,电容位置测量或霍尔传感器。
此外,优选地,控制单元配置为根据内部框架构件和/或外部框架构件的所述位置或者根据透明板构件的位置来控制所述能量来源。
附图说明
在下文中,参照附图描述了本发明的其他优点和特征以及本发明的实施方式,其中:
图1示出了根据本发明的光学装置的实施方式,其允许在一个方向上(1D)使图像偏移像素的一小部分;
图2图解示出了图1中所示类型的光学装置的单个组件的不同视图;
图3示出了根据本发明的光学装置的实施方式,其允许在两个(正交)方向上(2D)使图像偏移像素的一小部分,其中在该实施方式中,图1中所示类型的两个配件本质上堆叠在彼此顶部;
图4示出了图3中所示的光学装置的截面图;
图5至图7示出了与由载体与设备的支撑件之间的弹性联接提供的线性回复力相比,根据本发明的致动器产生的不同磁阻力(一次和二次)的图形表示;
图8示出了图2中所示的实施方式的修改,其中滚降弹簧构件用于在载体和透明板构件倾斜时进行降噪;
图9示出了图8中所示的实施方式的修改;
图10示出了使用用于降噪的滚降弹簧构件的根据本发明的光学装置的另一实施方式;
图11示出了载体的倾斜运动相对于时间的度量;
图12示出了根据本发明的光学装置的实施方式,其不采用载体的硬停;
图13示出了加速、减速和保持载体的驱动信号(电流)的图形表示,该驱动信号可特别地与图12中所示的实施方式一同使用;
图14示出了根据本发明的光学装置的另一实施方式,其能够用于通过借助于在相对位置和不同高度的两个线圈在载体两侧上经由磁阻原理将载体/透明板构件固定在各位置中使振动最小化;
图15示出了根据本发明的光学装置的实施方式,其采用了用于载体的停止件,其能够特别地借助于合适的材料(例如硅)来阻尼;
图16示出了形成磁阻致动器的一部分的磁通量返回结构的细节;
图17示出了本发明的另外的实施方式,其中用于折射和随其移动光束的透明板构件布置在支撑件外;
图18示出了根据本发明的光学装置的另一实施方式,其允许载体和板构件的2D倾斜以及图像因此沿图像平面的x轴(行)和/或沿y轴(列)偏移像素的一小部分;
图19示出了磁通量返回结构的细节的截面,其面向通过间隙与返回结构分开的磁通量引导结构,其中返回结构包括带有不同磁导率的两层不同材料;
图20示出了本发明的光学装置的另一实施方式,其中透明板构件能够以2D倾斜;
图21示出了根据本发明的光学装置的另一实施方式的不同视图,其允许透明板构件的2D倾斜;
图22示出了根据本发明的光学装置的另一实施方式的截面图,其允许透明板构件的2D倾斜;
图23示出了包括多层的根据本发明的另外的实施方式的透视图;
图24示出了图23中所示的实施方式的平面图;
图25示出了图23和图24中所示的实施方式的中间层;
图26示出了图23和图24中所示的实施方式的顶层(上部)和底层(下部);
图27示出了图23和图24中所示的实施方式的修改而无用于透明板构件的载体的停止件;
图28示出了不使用图25中所示的中间层的实施方式的细节,但可在顶层的顶部布置(例如PCB)层;
图29示出了本发明的还一实施方式的透视图,其具有外部框架构件和用于装载单个透明板构件的内部框架构件;
图30示出了使用内部线圈和外部线圈以及四个磁体用于倾斜内部框架构件和外部框架构件的图29中所示的实施方式的平面图;
图31示出了图29和图30中所示的实施方式的修改,其中这里四个线圈和相关磁体用于倾斜内部框架构件和外部框架构件;
图32示出了图31中所示的实施方式的平面图;
图33示出了图29和图30的实施方式的截面图;
图34示出了图31和图32的实施方式的版本的截面图,其中线圈包括金属芯;以及
图35示出了图31和图32的实施方式的版本的截面图,其线圈没有金属芯;以及
图36示出了图31和图32的实施方式的版本的截面图,其磁体包括U形磁通量返回结构。
具体实施方式
本发明涉及允许在沿第一方向x(例如对应于图像的像素行)以1D(例如水平地)或沿第一方向x和第二方向y(例如对应于图像的像素列)以2D(例如水平地和垂直地)使由光束投射的图像偏移像素的一小部分(例如二分之一像素)的光学装置。
图1示出了根据本发明的光学装置的实施方式,其允许在第一位置与第二位置之间以1D倾斜透明构件10,以使穿过板构件的光束偏移像素的一小部分(另见上文)。
这里板构件10包括彼此远离并沿板构件10的延伸平面延伸的两个平行的平整表面10a、10b。因此,穿过板构件10的光束在每个表面10a、10b处折射,最终入射光束20平行于透射光束20。特别地,选择第一位置和第二位置,即倾斜角,使得光束20的位移ΔP对应于图像30的像素的一小部分(例如二分之一)。
详细地,根据图1的光学装置1包括配置为折射穿过板构件10的所述光束20的所述透明板构件10,该光束20投射包括像素40的行和列的图像30,载体50形成为刚性安装所述(特别是圆形的)透明板构件10的周向(例如圆形)第一框架构件,其中载体50配置为绕由两个第一杆511界定的第一轴线A在第一位置与第二位置之间来回倾斜,该第一杆511将附有板构件10的载体50连接至环绕载体50和板构件10的周向(例如矩形或正方形)支撑件70。支撑件70或其至少一部分能够由钢或另一合适的材料制成(这适用于所有实施方式)。载体50界定了光束20能够穿过的孔穴5以便穿过板构件10。第一杆511彼此对准并与第一轴线A重合,第一载体50/板构件10能够绕其在第一与第二位置间倾斜。特别地,所述轴线A平行于板构件10延伸。
支撑件70形成为支撑框架70,支撑框架70还界定了中心孔穴700,载体50和板构件10布置在其中。
支撑件70包括以腿部71、72、73、74为形式的四个部位71、72、73、74,其各自借助其端部连接至相邻的腿部,以便形成矩形或正方形的支撑框架。特别地,支撑框架70包括平行于第一轴线A及第二腿部72延伸的第一腿部71,其在垂直于第一轴线A的方向上面向第一腿部71。第一腿部71和第二腿部72通过第三腿部73和第四腿部74连接,其中第三腿部73和第四腿部74也彼此平行延伸并在轴线A/第一杆511的方向上面向彼此。特别地,一个第一杆511将载体50弹性地联接至第三腿部73,而另一第一杆511将载体50弹性地联接至支撑框架70的第四腿部74,下文中将详细描述。
现在,为了使载体50和与其连接的板构件10倾斜,光学装置1包括磁阻致动器装置60,其包括安装在第一磁通量返回结构91上的第一导电线圈81,第一磁通量返回结构91连接到支撑件70,即第一腿部71,以及(例如整体地)连接至载体50的第一磁通量引导结构101。此外,磁阻致动器装置60包括安装在第二磁通量返回结构92上的第二导电线圈82,第二磁通量返回结构92连接到支撑件70,即第二腿部72,以及(例如整体地)连接至载体50的第二磁通量引导结构102。
特别地,第一磁通量引导结构101(例如整体地)连接至周向载体50的第一部分,而第二磁通量引导结构102(例如整体地)连接至周向载体50的相对的第二部分。
现在将载体50布置在支撑件70的所述孔穴700中,其位于两个磁通量返回结构91、92之间,其中所述第一磁通量引导结构101通过第一间隙G与所述第一磁通量返回结构91分开,其中所述第二磁通量引导结构102通过第二间隙G’与所述第二磁通量返回结构92分开。特别地,当板构件10不倾斜而平行于支撑框架70的延伸平面延伸时,第一间隙G和第二间隙G’的宽度可分别处于15μm至1000μm的范围内。
载体50还相对于磁通量引导结构91、92布置使得通过相应地倾斜载体50能够减小第一间隙G或第二间隙G’。
此外,载体或第一框架构件50经由所述第一杆511弹性地联接到所述支撑件70,使得当载体50移出其中板构件10平行于支撑框架70的延伸平面延伸的静止位置进入倾斜的第一位置或第二位置时产生回复力,其中板构件10包括相对于支撑框架70的倾斜。相应的回复力试图将载体50和板构件10枢转回所述静止位置。
为了使载体50和由此的板构件10倾斜至第一或第二(倾斜)位置,光学装置1包括电能源2和配置为使电能源2施加电流至导电线圈81、82的控制单元3。为了简单起见,控制单元3和电能源2仅在图1中示出,但也存在于其他实施方式中,其中这些组件2、3也施加电流至线圈以使各板构件10倾斜。
特别地,控制单元3配置为向第一线圈81施加第一电流,并向第二线圈82施加第二电流,使得当第一电流施加到第一线圈81时,由第一线圈81产生的磁通量经由所述第一间隙G由第一磁通量返回结构91和第一磁通量引导结构101引导,导致使载体50倾斜到第一位置的磁阻力以减小所述第一间隙G,并且使得当第二电流施加到第二线圈82,由第二线圈82产生的磁通量经由所述第二间隙G’由第二磁通量返回结构92和第二磁通量引导结构102引导,导致使第载体50进入第二位置的磁阻力以减小所述第二间隙G',其中特别地,控制单元3配置为使电能源2施加第一电流和第二电流使得载体50根据预定义模式在第一位置与第二位置之间来回倾斜。
此外,如图1所示,线圈81、82布置在支撑框架70的外侧,其中安装线圈81、82的磁通量返回结构91、92形成为U形板构件,其中每个U形板构件具有形成相应的磁通量返回结构91、92的正面91b、91b的两个自由端,其中这些自由端突出到支撑件70的所述孔穴700中。特别地,在本发明的情况下,U形板构件是包括具有两端的基部的板构件,其中端部从基部的每个端部突出,并且其中所述端部沿着相同的方向从基部突出,并且垂直于基部延伸。
详细地,第一磁通量返回结构91的自由端(或正面91b)与第一磁通量引导结构101的正面101b一起界定第一间隙G,而第二磁通量返回结构92的自由端(或正面92b)与第二磁通量引导结构102的正面102b一起界定第二间隙G’(另见图2)。
优选地,载体(第一框架构件)50、第一杆511、磁场引导结构101、102和所述臂512整个形成一体。特别地,如上所述,这些组件50、511、101、102、512特别地形成整体的平板构件,其特别地由软磁材料制成的。
特别地,例如,根据图1(或图2)的光学装置1的尺寸能够如下。所述整体平板构件50、511、101、102、512或组件50、511、101、102、512可具有0.8mm的厚度。第一杆511的宽度可在0.4mm至1.6mm的范围内,特别是0.4mm、0.8mm、1.2mm或1.6mm的宽度。此外,返回和引导结构91、91、101、102的厚度能够为0.8mm。
图2图解示出了图1中所示类型的组件以及光学装置的不同视图。
此处如前所述(参见图1),将载体(第一框架构件50)连接至支撑件70的每个第一杆511借助附至支撑结构70的细长的臂512整体形成,其中一个臂512连接至支撑件70的第三腿部73,另一臂512连接至支撑件70的第四腿部74。特别地,每个臂512的长度和宽度对应于支撑框架70的第三腿部73或第四腿部74的长度和宽度。
优选地,载体(第一框架构件)50、第一杆511、磁场引导结构101、102和所述臂512整个形成一体。特别地,如上所述,这些组件50、511、101、102、512特别地形成整体的平板构件,其特别地由软磁材料制成的。
图3和图4示出了根据本发明的光学装置1的实施方式,其允许以2D移动光束。
这通过例如如图1和图2中所述在彼此顶部堆叠两个1D光学装置1但相对于彼此旋转90°(绕板构件10的法线)来实现。该组合的光学装置1现在包括配置为折射所述光束20的另外的透明板构件10f,该另外的透明板构件10f沿另一板构件10延伸,以及刚性安装了所述另外的透明板构件的另外的载体50f,其中另外的载体50f配置为绕第二轴线A’在第三位置与第四位置之间来回倾斜,使得另外的板构件10f绕第二轴线A’在第三位置与第四位置之间来回倾斜。
根据图3和图4的光学装置1还包括另外的致动装置60f,其配置为使另外的载体50f和随其的另外的板构件10f绕第二轴线A’在第三位置与第四位置之间倾斜,其中所述另外的致动装置60f还形成设计为在另外的载体50f上施加磁阻力以上述方式使另外的载体50f和随其的另外的板构件10f绕第二轴线A’在第三位置与第四位置之间倾斜的磁阻致动器装置(也包括线圈81、82)。
由于两个单独的1D设备在连接(全等的)框架构件70前相对于彼此旋转90°,第二轴线A’的方向正交于第一轴线A。以此方式,光学装置1允许光束20投射的图像分别以2D(即沿x轴和/或y轴)偏移像素的一小部分(例如二分之一像素)。
图5至图7示出了用于由根据本发明的磁阻致动器产生的不同磁阻力(一次的和二次的)与由光学装置1的载体50与支撑件70之间弹性联接提供的一次回复力相比较的图形表示。作为各磁通量返回结构91、92与相关的磁通量引导结构101、102之间距离x函数,阻力基本上为一次的,一次回复力能够用于实现载体50中的稳定和快速的摆动。此外,如图6中所示,借助于如下所述关于图15的停止装置111、112的载体50的硬停能够另外用于避免载体50过冲。然而,若产生二次磁阻力(例如通过图7、15和16中所示的布置),优选地使用硬停,以到达载体50的界定和稳定倾斜的位置。如图5中所示,若通过各磁通量返回结构91的正面91b和相关的第一磁通量引导结构的基本上平行的正面101b限定各间隙G,能够实现基本上一次的磁阻力。
此外,如图7中所示,若通过各磁通量返回结构91a的水平表面区域和相关的第一磁通量引导结构101a的相应表面区域限定各间隙G,能够实现基本上二次的磁阻力。幸好,该情况能够用于建立硬停,例如通过使相应的磁通量引导结构101击中相关的返回结构91的表面区域91a,特别是使用中间阻尼装置。
图8示出了根据图2的光学装置的修改。相对于图2,第一线圈81和第二线圈82布置在由支撑框架70形成的孔穴700中。为此,第一磁通量返回结构91包括E形。特别地,这意味着第一磁通量返回结构91还包括基部以及从端部和从基部的中心沿相同方向突出的三个端部(每个端部垂直于基部)即突入支撑件70的孔穴700中,其中中间端部固定第一线圈81,其缠绕第一磁通量返回结构91的所述中间端部。第二磁通量返回结构92以同样的方式形成。而且此处第二返回结构92的端部指入孔穴700中,第二线圈位于中间端部上。同样,第一返回结构布置在第一腿部71上,而第二返回结构92布置在支撑框架70的相对的第二腿部72上。
此外,根据图8的光学装置1包括连接至载体50的(滚降)弹簧构件130,该弹簧构件130配置为当载体(50)倾斜至第一位置或第二位置中时在连接至支撑框架70的弯曲(滚降)表面130a上滚动。
一般地,这种弹簧构件130能够用于本文中所述的根据本发明的光学装置1的所有1D实施方式中,以便在载体50倾斜时降噪。图9示出了在图2中所示的实施方式中的弹簧构件130的应用。
此外,图10示出了在图3和图4中所示的光学装置1的情况下的滚降弹簧构件130。
图10的右下角中的细节示出了弹簧构件130将凸状弯曲滚降表面130a滚降至两个不同的位置中(位置1和位置2),其中在第一位置(位置1)中载体50尚未接触第二磁通量返回结构92的水平表面区域92a。在第二位置(位置2)中,载体50用其第二磁通量引导结构102接触所述表面区域92a。
例如,图11示出了载体50在其毗邻相应间隙的边缘处的机械运动。该运动的幅度(以mm为单位)显示在纵坐标上,而横坐标以ms为单位显示时间。利用这种运动,能够实现图像的子像素移动。
图12示出了根据本发明的另外的实施方式的不同视图,其中光学装置1原则上如结合图2所描述的那样设计。此外,在该实施方式中,载体50配置为执行无接触倾斜,其中载体50不用引导结构101、102接触返回结构91、92。载体50包括其不枢转的静止位置,该静止位置包括沿板构件10的法线较第一磁通量返回结构91和第二磁通量返回结构92不同的高度。如图12的右下角中所示,在其倾斜的第一位置中,第一间隙G小于第二间隙G’,而在其倾斜的第二位置中,第二间隙G’小于第一间隙G。
图13示出了由电能源2施加至第一线圈81和第二线圈82的优化驱动信号(例如电流信号)。据此,在第一线圈81已加速后,电流施加至第二线圈81以便当载体50接近第一位置时使其减速。在减速电流施加至第二线圈82后,保持电流施加至第一线圈81以便在预定义的时间区间内将载体50保持在第一位置中。其后,加速电流施加至第二线圈82,载体50倾斜至第二位置中。而且此处载体50根据上述原理减速和保持。
图14示出了根据本发明的光学装置的另外的实施方式,其中载体50还配置为执行无接触倾斜。
为此,光学装置1原则上设计如下面结合图2所述,但包括以下更多/不同的特征。
磁阻致动器装置60还包括在连接至支撑件70的第一腿部71的(例如u形的)第三磁通量返回结构93上安装的第三导电线圈83,以及连接至载体50的第三磁通量引导结构103,其中第三引导结构103能够与第一引导结构101形成一个整体。此外,第三磁通量引导结构103通过第三间隙G”与所述第三磁通量返回结构93分开。此外,磁阻致动器装置60包括在连接至支撑件70的第二腿部的(例如u形的)第四磁通量返回结构94上安装的第四导电线圈84,以及连接至载体50的第四磁通量引导结构104,其中所述第四引导结构104能够与第二引导结构102形成一个整体,其中所述第四磁通量引导结构104通过第四间隙G”’与所述第四磁通量返回结构94分开。
详细地,除了第一磁通量返回结构91之外,第三磁通量返回结构93布置在支撑件70的第一腿部71上,除了第二磁通量返回结构92之外,第四磁通量返回结构94布置在支撑件70的第二腿部72上。最终,分别在垂直于第一轴线A的方向上,第一返回结构91面向第二返回结构92,而第三返回结构93面向第四返回结构。
此外,第一磁通量返回结构91和第二磁通量返回结构92布置在相对于支撑件70的第一高度z1(例如沿板构件10的法线),第三磁通量返回结构93和第四磁通量返回结构94布置在相对于支撑件70的不同的(此处例如较高的)第二高度z2。因而,当载体50倾斜至第一位置时,第一间隙G和第四间隙G”’最小,其中特别地,当载体50倾斜至第二位置时,第二间隙G’和第三间隙G”最小。
这里,为了使载体50倾斜,控制单元3配置为使电能源2向所述第一线圈81施加第一电流,并向所述第四线圈84施加第四电流,以便生成两个磁阻力以同时减小第一间隙G和第四间隙G”’并将载体50倾斜至其第一位置中,其中控制单元3还配置为向所述第二线圈82施加第二电流,并向所述第三线圈83施加第三电流,以便生成两个磁阻力以同时减小第二间隙G’和第三间隙G”并将载体50倾斜至其第二位置中,特别地,第一电流和第四电流或者第二电流和第三电流能够相同并由相同的能源产生。
有利地,因为载体50/板构件10在一对相对的线圈81、84与83、82之间的两侧上的通过磁阻原理保持在每个位置中,这允许减小系统中的振动。此外,从而能够减小弹性联接件511的弹簧负载以最小化振动,而载体50加速得更快。
图15示出了根据本发明的光学装置1的另外的实施方式,其中光学装置1设计为如图2所述。另外,设备1包括至少一个配置为使载体50停止在第一位置中的第一停止装置111,以及至少一个配置为使载体50停止在第二位置中的第二停止装置112。此处第一停止装置111支撑在支撑件70的第一腿部71的部位71a上,第二停止装置112支撑在支撑件的第二腿部72的部位72a上。每个停止装置111、112可包括至少一个阻尼构件121、122,其包括例如其中布置了诸如硅的弹性阻尼材料114的空腔113,这些材料配置为形变并从而阻尼各磁通量引导结构101、102对相关的停止装置111、112的冲击。
如图16中所示,各返回结构91、92包括用于在相应的间隙G、G’处接收相应的磁通量引导结构101、102(特别是导致二次的磁阻力)的凹部。
详细地,磁通量返回结构91、92从而包括突出部或鼻部,其界定面向分别接近的磁通量引导结构101、102的表面区域91a、92a,导致截面中基本上呈L形的间隙G、G’。特别地,正面91b、92b从各表面区域91a、92a以直角离开,该正面91b、92b面向相关的磁通量引导结构101、102的正面101b、102b。
图17示出了根据本发明的光学装置1的另外的实施方式,其设计为图2中所示的设备1,区别在于载体50现在不完全布置在孔穴700中,而是包括第一磁通量引导结构和第二磁通量引导结构(例如整体地)连接的第一载体构件52,其中特别地,第一磁通量引导结构101连接至或形成第一载体构件52的第一部分,该第一部分面向第一载体构件52的第二部分,其中第二部分形成或连接至第二磁通量引导结构102。
此外,第一载体构件52通过与第一轴线A重合的杆513连接至第二载体构件53,载体50能够如前绕第一轴线A倾斜至第一位置和第二位置中。该杆513通过支撑框架70的第四腿部74上的轴承514支撑并对准第一杆511,载体50通过该第一杆511弹性联接至支撑框架70。
现在,第一载体构件52布置在由支撑框架70形成和环绕的孔穴700中,而透明板构件10连接至的第二载体构件53布置在所述孔穴700外,即在所述支撑结构70外,使得支撑件70的所述腿部74在第一载体构件52与第二载体构件53之间延伸。
图18示出了根据本发明的光学装置1的实施方式,其允许载体50以2D倾斜。此处光学装置1包括矩形(例如正方形)支撑框架70,其包括各自借助其端部连接至相邻腿部的四个腿部71、72、73、74,使得矩形或正方形的支撑框架70造成环绕孔穴700。特别地,支撑框架70包括平行于面向第一腿部71的第二腿部72延伸的第一腿部71。此外,第一腿部71和第二腿部72通过第三腿部73和第四腿部74连接,其中第三腿部73和第四腿部74也平行于彼此并面对彼此延伸。特别地,第一杆511将形成为周向(例如圆形)框架构件的载体50的第一部分联接至支撑框架70的角落区域,而另一第一杆511将载体的第二部分(该第二部分面向载体50的第一部分)联接至支撑框架70的另外的角落区域,使得两个第一杆彼此对齐并沿支撑框架70的对角线延伸。在角落区域的这些弹簧511相当弱,但仍配置为若无电流施加至线圈则将附至载体50的板构件10保持在适当的位置(将在下面描述)。
现在,为了使载体50和连接至其的板构件10倾斜,光学装置1包括(如前所述)磁阻致动器装置60,其包括在连接至支撑框架70的第一腿部71的(例如u形的)第一磁通量返回结构91上安装的第一导电线圈81,以及(例如整体地)连接至载体50的第一磁通量引导结构101,其中所述第一磁通量引导结构101通过第一间隙G与所述第一磁通量返回结构91分开。此外,磁阻致动器装置60包括在连接至支撑框架70的第二腿部72的(例如u形的)第二磁通量返回结构92上安装的第二导电线圈82,以及(例如整体地)连接至载体50的第二磁通量引导结构102,其中所述第二磁通量引导结构102通过第二间隙G’与所述第二磁通量返回结构92分开。
现在,相对于本文中所述设计的1D的大部分,磁阻致动器装置60还包括在连接至支撑框架70的第三腿部73的(例如u形的)第三磁通量返回结构93上安装的第三导电线圈83,以及(例如整体地)连接至载体50的第三磁通量引导结构103,其中所述第三磁通量引导结构103通过第三间隙G”与所述第三磁通量返回结构93分开。最后,磁阻致动器装置60还包括在连接至支撑框架70的第四腿部74的(例如u形的)第四磁通量返回结构94上安装的第四导电线圈84,以及(例如整体地)连接至载体50的第四磁通量引导结构104,其中所述第四磁通量引导结构104通过第四间隙G”’与所述第四磁通量返回结构94分开。
特别地,第一磁通量引导结构101(例如整体地)连接至周向载体50的第一部分,而第二磁通量引导结构102(例如整体地)连接至周向载体50的相对的第二部分。同样地,第三磁通量引导结构103(例如整体地)连接至周向载体50的第三部分,而第四磁通量引导结构104(例如整体地)连接至周向载体50的相对的第四部分。而且此处第三部分和第四部分如图18中所示面向彼此。
载体50现在布置在支撑件70的所述孔穴700中,使其定位在分别面向其相关的引导结构101、102、103、104的四个磁通量返回结构91、92、93、94之间。
为了使载体50和板构件10倾斜,第一磁通量返回结构91布置在相对于支撑框架70(例如沿板构件10的法线)的第一高度z1处,第二磁通量返回结构92布置在相对于支撑框架70(例如沿所述法线)的不同的第二高度z2处。此外,第三磁通量返回结构93布置在所述第一高度z1处,而第四磁通量返回结构94布置在所述第二高度z2处。
这里控制单元3配置为使电能源2向所述第一线圈81施加第一电流,同时向所述第二线圈82施加第二电流,使得产生两个磁阻力同时减小第一间隙G和第二间隙G’并使载体50绕第一轴线A(平行于腿部71、72)从第一(静止)位置倾斜至倾斜的第二位置。此外,控制单元3配置为使电能源2向所述第三线圈83施加第三电流,同时向所述第四线圈84施加第四电流,使得产生两个磁阻力同时减小第三间隙G”和第四间隙G”’并使载体50绕第二轴线A’(平行于腿部73、74)从第三(静止)位置倾斜至第四位置。
以此方式,载体50和透明板构件10能够独立地绕两个轴线A和A’倾斜,并能够从而以2D倾斜。投射的图像能够因此在x和/或y方向上(沿像素的行和/或列)偏移像素的一小部分。
图19示出了磁通量返回结构91的细节的截面,其面向通过间隙G与返回结构91分开的(材料u1的)磁通量引导结构101,其中返回结构91包括带有不同磁导率u1、u2的两层不同材料,其中特别地材料u1具有低于u2的磁导率。这样的配置能够用于所有实施方式中,并用于实现对于运动的不同的力-位移曲线。例如,如果磁通量引导结构101(u1)与带有低磁导率(u1)的材料处于同一水平,则将其向具有较高磁导率(u2)的材料牵引的力小于在磁通量引导结构101面对空气时将其向具有较高磁导率(u2)的材料牵引的力。这允许非对称加速。
此外,图20示出了根据本发明的实施方式的光学装置1的另外的实施方式,其中透明板构件10也能够以2D倾斜。而且此处光学装置1还包括矩形(例如正方形)支撑框架70,其包括各自借助其端部连接至相邻腿部的四个腿部71、72、73、74,使得矩形或正方形的支撑框架70造成环绕孔穴700。特别地,支撑框架70包括平行于第二腿部72延伸的第一腿部71,该第二腿部72面向第一腿部71。此外,第一腿部71和第二腿部72通过第三腿部73和第四腿部74相连接,其中第三腿部73和第四腿部74也平行于彼此并面向彼此延伸。
支撑框架70配置为支撑附有透明(例如圆形)板构件10的载体50。详细地,载体50包括固定透明板构件的第一框架构件501和第二框架构件550。框架构件501、550两者分别界定了孔穴5、6,光束20能够通过该孔穴5、6传播穿过由于折射而移动光束20/投射的像素的透明板构件10。
特别地,第一框架构件501通过连接至支撑件70的第三腿部73和第四腿部74的两个第一杆511弹性联接至环绕载体50的支撑框架70(即第一框架构件501和第二框架构件550)。两个第一杆511彼此对准并界定了第一轴线A,第一框架构件501能够(与第二框架构件550一起)绕其倾斜。
此外,第二框架构件550又通过两个(例如垂直延伸的)第二杆561弹性联接至第一框架构件501,使得第二框架构件550及其透明板构件10能够相对于第一框架构件501绕第二轴线A’倾斜。这里两个轴线A、A’垂直于彼此延伸。
现在,为了使透明板构件10以2D倾斜,光学装置1包括(如前所述)磁阻致动器装置60,其包括在连接至支撑框架70的第一腿部71的(例如u形的)第一磁通量返回结构91上安装的第一导电线圈81,以及(例如整体地)连接至载体50的第一框架构件501的第一磁通量引导结构101,其中所述第一磁通量引导结构101通过第一间隙G与所述第一磁通量返回结构91分开。此外,磁阻致动器装置60包括在连接至支撑框架70的第二腿部72的(例如u形的)第二磁通量返回结构92上安装的第二导电线圈82,以及(例如整体地)连接至载体50的第一框架构件510的第二磁通量引导结构102,其中所述第二磁通量引导结构102通过第二间隙G’与所述第二磁通量返回结构92分开。
此外,磁阻致动器装置60还包括在连接至支撑框架70的第三腿部73的(例如u形的)第三磁通量返回结构93上安装的第三导电线圈83,以及(例如整体地)连接至载体50的第二框架构件550的第三磁通量引导结构103,其中所述第三磁通量引导结构103通过第三间隙G”与所述第三磁通量返回结构93分开。最后,磁阻致动器装置60还包括在连接至支撑框架70的第四腿部74的(例如u形的)第四磁通量返回结构94上安装的第四导电线圈84,以及(例如整体地)连接至载体50的第二框架构件550的第四磁通量引导结构104,其中所述第四磁通量引导结构104通过第四间隙G”’与所述第四磁通量返回结构94分开。
由于沿板构件10的法线,第一框架构件501布置在第二框架构件550以下,所以第一返回结构91和第二返回结构92的高度相应地低于第三返回结构93和第四返回结构94的高度。
总之,载体50布置在支撑框架70的所述孔穴700中,以使其定位在分别面向其相关的引导结构101、102、103、104的四个磁通量返回结构91、92、93、94之间。
为了使载体50及其板构件10倾斜,控制单元3(参见图1)配置为使电能源2(参见图1)向所述第一线圈81施加第一电流,并向所述第二线圈82施加第二电流,使得当第一电流施加至第一线圈81时,由第一线圈81产生的磁通量通过所述第一间隙G由第一磁通量返回结构91和第一磁通量引导结构101引导,造成使第一框架构件501(与第二框架构件550和板构件10一起)绕第一轴线A在第一位置中倾斜的磁阻力,以减小所述第一间隙G,并且使得当第二电流施加至第二线圈82时,由第二线圈82产生的磁通量通过所述第二间隙G’由第二磁通量返回结构92和第二磁通量引导结构102引导,造成使第一框架构件501(与第二框架构件550和板构件10一起)绕第一轴线A在第二位置中倾斜的磁阻力,以减小所述第二间隙G’。
此外,特别地,控制单元3还配置为使电能源向所述第三线圈83施加第三电流,并且向所述第四线圈84施加第四电流,使得当第三电流施加至第三线圈83时,由第三线圈83产生的磁通量通过所述第三间隙G”由第三磁通量返回结构93和第三磁通量引导结构103引导,造成使第二框架构件550相对于第一框架构件501绕第二轴线A’在第三位置中倾斜的磁阻力,以减小所述第三间隙G”,并且使得当第四电流施加至第四线圈84时,由第四线圈84产生的磁通量通过所述第四间隙G”’由第四磁通量返回结构94和第四磁通量引导结构104引导,造成使第二框架构件550关于第一框架构件501绕第二轴线A’在第四位置中倾斜的磁阻力,以减小所述第四间隙G”’。
因此,透明板构件10能够独立地绕两个轴线A、A’倾斜,并能够从而以2D倾斜。因此,投射的图像能够在x和/或y方向上(沿像素的行和/或列)偏移像素的一小部分。
此外,图21示出了根据本发明的光学装置1的另一实施方式,其允许透明板构件10的2D倾斜。这里,相对于图20,支撑框架70是圆形的,图20的腿部71、72、73、74现在是支撑框架70的弯曲部分,其在端部连接至相邻的部分,以形成所述圆形支撑框架70。
此外,相对于图20,所有(例如U形)磁通量返回结构91、92、93、94布置在相对于支撑件70的相同高度,并且所有磁通量引导结构101、102、103、104连接至固定透明板构件10的第二框架构件550。此处第二框架构件550通过基本上沿板构件10的法线延伸的两个第二杆561弹性联接/连接至圆形第一框架构件501,其再通过两个第一杆511弹性联接至支撑框架70。此处所有磁阻力都首先作用在第二框架构件550上。例如,当适当的电流信号施加于第一线圈81或第二线圈82时,第一杆511能够扭曲而整个载体50(即第一框架构件501和第二框架构件550以及板构件10)绕第一轴线A倾斜以减小第一间隙G或第二间隙G’。然而,若适当的电流信号施加于第三线圈83或第四线圈84,第一杆511由于其沿驱动力方向延伸而不能扭曲。现在,第二杆561扭曲导致第二框架构件550和单独连接至其的板构件10(绕正交于第一轴线A的第二轴线A’)的倾斜运动。
最后,图22示出了根据图21中所示类型的本发明的光学装置1的另一实施方式,其也允许透明板构件10的2D倾斜。此处相对于图20,支撑框架70还包括图21中所示的圆形,而相对于图21,所有线圈91、92、93、94布置在由支撑框架70界定的孔穴700内。而且此处,用于折射和移动光束20的透明板构件10连接至第二框架构件550,其通过两个水平延伸的第二杆561弹性联接至第一框架构件501,其再通过两个第一杆511联接至支撑框架70。
此处,水平延伸的第二杆561分别布置在第一框架构件501的对应的开口563中,并且各自经由另外的杆564连接,杆564垂直于相应的第二杆561延伸并将其连接到第二框架构件550。
两个第二框架构件561彼此对齐,并沿着(或限定)第二旋转轴线A’延伸,第二框架构件550和透明板构件10绕其枢转,而对准的第一杆511限定第一轴线A,第一框架构件501(与第二框架构件550一起)绕其枢转。
而且此处,根据关于图21所述的原理,磁阻力作用于第二框架构件550上。
因此,透明板构件10也能够独立地绕两个轴线A、A’倾斜,并能够从而以2D倾斜。投射的图像能够因此在x和/或y方向上(沿像素的行和/或列)偏移像素的一小部分。
图23与图24至28一起示出了根据本发明的光学装置1的另外的实施方式,其允许透明构件10绕第一轴线A在第一位置与第二位置之间以1D倾斜,并允许另外的(基本上平行的)透明构件10f绕第二轴线A’在第三位置与第四位置之间以1D倾斜,使得穿过板构件10、10f的光束能够以2D偏移像素的一小部分(另见上文)。
此处如前所述,透明板构件10、10f分别包括两个平行的平整表面,其背对彼此并沿相应的板构件10、10f的延伸平面延伸。因而,穿过板构件10、10f的光束在每个表面处得以折射,并且最终入射光束20平行于透射光束20。特别地,选择所述位置,即倾斜角度,以使光束20的位移ΔP对应于图像30(参见图1)的像素的一小部分(例如二分之一)。
详细地,根据图23的光学装置1包括环绕刚性安装所述板构件10、10f的两个平行载体50a、50c的周向(例如矩形或正方形)支撑件70。支撑件70或至少其部分能够由钢或其他合适材料制成。两个载体50a、50c界定了同样的孔穴,光束20(参见图1)能够穿过其以穿过透明板构件10和10f。
支撑件70形成也界定中心孔穴的支撑框架70,其中布置了载体50a、50c和相应的板构件10、10f。
支撑框架70包括四个纵向部位或肢体71、72、73、74,其各自(例如整体地)借助其端部连接至相邻部位,以便形成矩形或正方形支撑框架70。特别地,支撑框架70包括第一纵向部位71,其平行于相对的第二纵向部位72延伸。第一部位71和第二部位72通过第三部位73和第四部位74连接,其中第三部位73和第四部位74也平行于彼此延伸。
优选地,两个载体50a、50c形成为周向的第一框架构件50a和第二框架构件50c,其中第一框架构件50a通过彼此对准的两个第一杆511a弹性联接,其界定对角地横跨支撑框架70的第一轴线A,并且其中第二框架构件50c通过也彼此对准的两个第二杆511b弹性联接。并界定对角地横跨支撑框架70的第二轴线A’,如图23中所示。
为了使板构件10、10f倾斜,设备1包括磁阻致动器装置60、60f,即磁阻致动器装置60包括布置在从支撑件70的第一部位71朝框架构件50a、50c向内突出的第一磁通量返回结构91上的第一导电线圈81,其中所述第一返回结构91偏移地面向由第一框架构件50a形成的第一磁通量引导结构101,其中所述第一磁通量引导结构101通过第一间隙G1与所述第一磁通量引导结构91分开。此外,磁阻致动器装置60包括安装在从支撑件70的所述第二部位72朝框架构件50a、50c向内突出(平行于第一返回结构91)的第二磁通量返回结构92上的第二导电线圈82,其中所述第二磁通量返回结构92偏移地面向由第一框架构件50a形成的第二磁通量引导结构102,其中所述第二磁通量引导结构102通过第二间隙G2与所述第二磁通量引导结构92分开。特别地,螺丝S1、S2之间的间断点75a、76a、75c、75c(参见图24和图26)负责分开例如防止间隙G2上的伴生力的磁返回结构102和94。优选地,一些螺丝(即S1)导磁以引导磁通量,而另一些(即S2)则不是。此外,层70a、70c的顶部与底部之间的层70b或间隙R防止磁通量穿过。例如,图24中示出了磁通量F的导向。
类似地,另外的磁阻致动器装置60f包括在从支撑件70的第一部位71向内突出的第三磁通量返回结构93上安装的第三导电线圈83,以及由第二框架构件50c形成的第三磁通量引导结构103,其中所述第三磁通量引导结构103通过第三间隙G3与所述第三磁通量引导结构93分开,并且其中另外的磁阻致动器装置60f还包括在从支撑件70的所述第二部位72向内突出的第四磁通量返回结构94上安装的第四导电线圈84,第四磁通量引导结构104由第二框架构件50c形成,其中所述第四磁通量引导结构104通过第四间隙G4与所述第四磁通量引导结构94分开。磁阻致动器60、60f根据上文已述的原理运行。
如图26中所示,支撑件70、第一框架构件50a和第二框架构件50c至少由布置在彼此顶部的顶层70a和底层70c形成。此处优选地,底层70c包括与顶层70a相同的形状,但底层70c附至顶层,使得底层70c绕处于底层70c的延伸平面中(并平行于第三部位或肢体73c和第四部位或肢体74c)的中心轴线(由虚线表示)相对于顶层旋转180°。
特别地,顶层70a包括由纵向部位或肢体71a、72a、73a、74a形成的外(例如矩形)框架构件700a,该外部框架构件700a通过所述第一杆511a整体地连接至第一框架构件50a,其中外部框架构件700a环绕第一框架构件50a。此外,底层70c包括由纵向部位/肢体71c、72c、73c、74c形成的外(例如矩形)框架构件700c,该外部框架构件700c通过所述第二杆511b整体地连接至第二框架构件50c,其中底层70c的外部框架构件环绕第二框架构件50c。
如还可从图26推断的那样,顶层70a包括从顶层70a的外部框架构件700a向内突出的两个部分94、93,该部分形成第三磁通量返回结构93和第四磁通量返回结构94。特别地,一个部分93从第一肢体71a向内突出,而另一部分94从第二肢体72a向内突出。
此外,底层70c包括从底层70c的外部框架构件700c向内突出的两个部分91、92,该部分形成第一磁通量返回结构91和第二磁通量返回结构92。特别地,一个部分91从第一肢体71c向内突出,而另一部分92从第二肢体72c向内突出。
优选地,层70a、70c两者都由允许通过磁阻致动器60、60f产生的磁通量的导向的金属制成。上文关于磁通量引导结构91至94以及101至104的描述也描述了能够使用的材料。
此外,由于顶层70a和底层70c的堆叠配置,返回结构91、92、93、94各自从相关的引导结构101、102、103、104的相对部位(例如形成突出的鼻部)在垂直于第一框架构件50a和第二框架构件50c的方向上偏移。
此外,如图25中所示,支撑件70可包括另外的周向层70b,其优选地布置在顶层70a与底层70c之间,但也可安装在不同的位置中。中间层70b提供了第一框架构件50a与第二框架构件50c之间的距离,使得两个框架构件50a、50b能够相互不干扰地倾斜。
中间层70b还能够用于为第一框架构件50a和第二框架构件50c以及连接至其的透明板构件10、10f的倾斜运动提供停止件111、112、111a、112a。这些停止件111、112、111a、112a可形成从周向中间层的外部(例如矩形)框架构件700b向内突出的平面矩形部分。这些部分可具有小于中间层70b的纵向肢体或部位71b、72b、73b和74b的宽度。然而,如图27所示,停止件111、112、111a、112a也可省略。
此外,为了电气接触线圈81、82、83和84,可在中间层70b上提供触点85,即在相对部分71b、72b上提供触点。
然而,根据图28,也可以不存在可由金属或塑料形成的中间层70b。然后,如图28所示,可以将凹槽R特别地蚀刻到第一框架构件50a和/或第二框架构件50c中,以实现用于两个框架构件50a、50c和附接板构件10的倾斜运动的足够的间隙,特别是为了间隔如上所述的磁通量引导结构以防止轴之间的串扰。
此外,图29结合图30示出了根据本发明的设备1的另外的实施方式。这里,设备又包括围绕用于单个透明板构件10的载体50的外部支撑框架70。详细地,载体50包括内部框架构件502和外部框架构件501,其中板构件10刚性地安装到内部框架构件502,并且其中外部框架构件501经由第一杆511a弹性地联接到周向/环绕的支撑框架70,使得其能够在第一位置与第二位置之间绕第一轴线A倾斜,并且其中内部框架构件502经由第二杆511b弹性地联接到外部框架构件501,使得其能够相对于外部框架构件在第三位置和第四位置之间绕第二轴线A’与板构件10一起倾斜。这里特别地,第一杆511a界定垂直于支撑件70的第三区域/肢体73和第四区域/肢体74的第一轴线A,而第二杆511b界定对角地穿过支撑件70的第二轴线A’。
如图29和图30中所示,相对于之前使用的磁阻致动器,设计成在内部框架构件502和/或外部框架构件501上施加洛伦兹力的电磁致动器用于相应地绕第一轴线A和/或第二轴线A’倾斜板构件10。
这里,作为图33所示的示例,致动器装置61配置为产生磁场B以及用于使外部框架构件501绕第一轴线A倾斜的电流I,使得相对于垂直于外部框架构件501的延伸平面的方向M(对应于例如所用磁铁的磁化)位于铅直垂直于上述电流I的磁场B平行于外部框架构件501的所述延伸平面。类似地,所述致动器装置61配置为产生磁场B以及用于使内部框架构件502绕第二轴线A’倾斜的电流I,使得相对于垂直于内部框架构件502的延伸平面的方向M(对应于例如所用磁铁的磁化)位于铅直垂直于上述电流I的磁场B平行于内部框架构件502的所述延伸平面。因此,有利地,用于使框架构件501、502倾斜的相关洛伦兹力基本上垂直于这些框架构件501、502,这允许对倾斜运动的优异控制。
根据图29、图30和图33中所示的实施方式,致动器装置61包括连接至支撑框架70的内部线圈82和外部线圈81用于产生所述电流I,该线圈82、81沿内部框架构件502和外部框架构架501周向延伸,其中致动器装置61的第一磁体801和相对的第二磁体802布置在外部框架构件501上,使得其布置在外部线圈81的上方,并且其中致动器装置61的第三磁体803和相对的第四磁体804布置在内部框架构件502上,使得其布置在内部线圈82的上方。优选地,所有磁体801、802、803、804包括平行于方向M的磁化,即垂直于相应的框架构件501、502。
优选地,如图33中所示,每个磁体801、802、803、804与具有L形截面的磁通量返回结构901、902、903、904(具有或不具有气隙)相邻布置,即这些返回结构中的每一个包括与磁化M平行的部分(即图33中的902b)以及垂直于磁化M的部分(参见图33中的902a),其中后者部分902a布置在磁体802的背离线圈81的一侧。类似的配置用于其它磁体801、803、804。然而,也可以将这种配置镜像用于四个磁体中相对的两个磁体,即“L”面向外。
在图31、图32、图34至图36中所示的可选实施方式中,设备1使用四个线圈81、82、83、84来移动板构件10。
详细地,为了产生所述电流I,则光学装置1包括连接至支撑框架70的第一线圈81和相对的第二线圈82,以及连接至支撑框架70的第三线圈83和相对的第四线圈84,其中光学装置1还包括与第一线圈81相关联并布置在外部框架构件501上的第一磁体801,以及与第二线圈82相关联并布置在外部框构件501上的相对的第二磁体802。此外,光学装置1包括与第三线圈83相关联并布置在内部框架构件502上的第三磁体803,以及与第四线圈84相关联并布置在内部框架构件502上的相对的第四磁体804,其中每个磁体801、802、803、804以居中方式布置在其相关联的线圈81、82、83、84的两个平行部分上方,如图34所示,以实现相应的电流I上的磁场B,基本上平行于相应的内部框架构件501或外部框架构件502的延伸平面。
如图36中所示,为了支持所产生的磁场B的这种反应,每个磁体801、802、803、804可嵌入具有U形截面(具有或不具有气隙)的磁通量返回结构901、902、903、904中。这里,相应的磁通量返回结构901包括在磁体801的两侧垂直于相应的框架构件501的延伸平面延伸的两个部分901b、901c,该部分通过布置在磁体801的远离线圈81的一侧上的结构901的部分901a整体连接。然而,如图35中所示,也可省略这种磁通量返回结构。
根据另一变体,如图34中所示,单个线圈81、82、83、84可配备有金属芯86,以便以适当的方式影响所产生的磁场。
此外,特别地,相对于两个线圈的设计,第一杆511a界定垂直于支撑件70的第三部位/肢体73和第四部位/肢体74的第一轴线A,而第二杆511b界定垂直于支撑件70的第一部位/肢体71和第二部位/肢体72的第二轴线A’。
如上所述,图23至图36的实施方式中的光学装置1优选地包括电能源2和控制单元3,其配置为使得电能源2将适当的电流I施加于导电线圈81、82、82、84的至少一者。
此外,光学装置1可配置为使用以下之一来测量内部框架构件501和/或外部框架构件502或载体50a、50c或板构件10、10f的位置:感应位置测量,特别是使用所述线圈81、82、83、84中的至少一个或附加线圈,电容位置测量或霍尔传感器。
特别地,本文中所述的控制单元3还可配置为根据所述测量位置或其他合适的(例如反馈)信号来控制所述能量来源2。
该装置可用于超分辨率成像,但也可用于超分辨率投影,然后集成在光学组件中,特别是与多个光学元件一起。典型应用包括显微投影机、家庭投影机、商业投影机、电影放映机、娱乐投影机、微型投影机、平视显示器、头戴显示器、数码相机、手机相机、虚拟现实显示器、增强现实显示器和机器视觉系统。
Claims (50)
1.一种用于增强图像分辨率的光学装置(1),包括:
-透明板构件(10),配置为用于折射穿过所述板构件(10)的光束(20),所述光束(20)投影包括行像素和列像素(40)的图像,
-载体(50、50a),所述透明板构件(10)刚性地安装到所述载体,其中所述载体(50、50a)配置为绕第一轴线(A)至少在第一位置和第二位置之间倾斜,使得所述板构件(10)绕所述第一轴线(A)在第一位置和第二位置之间倾斜,由此所述投影图像(30)沿第一方向(x)偏移像素的分数(ΔP),特别地偏移像素的一半,以及
-致动器装置(60),配置为使所述载体(50、50a)与所述板构件(10)在所述第一位置和所述第二位置之间绕所述第一轴线(A)倾斜。
2.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,所述致动器装置(60)形成为磁阻致动器装置,所述磁阻致动器装置设计成在所述载体(50、50a)上施加磁阻力使所述载体(50、50a)倾斜,并且因此所述板构件(10)围绕第一轴线(A)在第一和第二位置之间倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的光学装置,其特征在于,所述光学装置(1)包括支撑件(70),所述载体(50、50a)安装至所述支撑件或所述载体(50a)整体连接至所述支撑件,从而使得所述载体能够围绕第一轴线(A)倾斜。
4.根据权利要求2和3所述的光学装置,其特征在于,所述磁阻致动器装置(60)包括安装在连接至所述支撑件(70)的第一磁通量返回结构(91)上的第一导电线圈(81),以及连接至所述载体(50、50a)或由所述载体(50a)形成的第一磁通量引导结构(101),其中所述第一磁通量引导结构(101)与所述第一磁通量返回结构(91)间隔第一间隙(G、G1),其中特别地,所述磁阻致动器装置(60)包括安装在连接至所述支撑件(70)的第二磁通量返回结构(92)上的第二导电线圈(82)以及连接至所述载体(50、50a)或由所述载体(50a)形成的第二磁通量引导结构(102),其中所述第二磁通量引导结构(102)与所述第二磁通量返回结构(92)间隔第二间隙(G'、G2)。
5.根据权利要求4所述的光学装置,其特征在于,所述第一磁通量返回结构(91)布置在所述支撑件(70)的第一区域(71)上,其中特别地所述第二磁通量返回结构(92)布置在所述支撑件(70)的第二区域(72)上,其中特别地两个所述区域(71、72)彼此面对,其中特别地所述载体(50、50a)布置在两个所述返回结构(91、92)之间。
6.根据权利要求4或5所述的光学装置,其特征在于,所述载体(50、50a)弹性地耦合至所述支撑件(70),使得当所述载体(50、50a)倾斜到所述第一位置或所述第二位置时生成恢复力,所述恢复力试图使所述载体(50、50a)枢转返回初始静止位置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述光学装置(1)包括配置为在所述第一位置停止所述载体(50、50a)的第一止动装置(111)以及配置为在所述第二位置停止所述载体(50、50a)的第二止动装置(112)。
8.根据权利要求7所述的光学装置,其特征在于,当所述载体(50)到达所述第一位置时,所述第一止动装置(111)停止所述第一磁通量引导结构(101),其中特别地,当所述载体(50)到达所述第二位置时,所述第二止动装置(112)停止所述第二磁通量引导结构(102),其中特别地,所述第一止动装置(111)包括所述第一磁通量返回结构(91)或所述支撑件(70)的表面区域(91a、71a),其中特别地,所述第二止动装置(112)包括所述第二磁通量返回结构(92)或所述支撑件(70)的表面区域(92a、72a),其中特别地,所述第一止动装置和所述第二止动装置(111、112)均包括布置在相应的表面区域(91a、92a)上的阻尼构件(121、122),以减轻相应的表面区域(91a、92a;71a、72a)上相应磁通量引导结构(101、102)的影响。
9.根据权利要求4或根据当引用权利要求4时权利要求5至8中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述第一间隙(G、G1)至少由所述第一磁通量返回结构(91)的正面(91b)和相关联的所述第一磁通量引导结构(101)的正面(101b)限定,其中特别地,所述第二间隙(G'、G2)至少由所述第二磁通量返回结构(92)的正面(92b)和相关联的所述第二磁通量引导结构(102)的正面(102b)限定,其中特别地,所述第一间隙(G)还由所述第一磁通量返回结构(91)的所述表面区域(91a)限定,其中特别地,所述第二间隙(G')还由所述第二磁通量返回结构(92)的所述表面区域(92a)限定。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述光学装置(1)包括连接到所述载体(50)的弹簧构件(130)以及弯曲的滚降表面(130a),其中所述弹簧构件(130)配置为当所述载体(50)倾斜到所述第一位置或所述第二位置时在所述滚降表面(130a)上辗轧。
11.根据权利要求4或根据当引用权利要求4时权利要求5至10中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述光学装置(1)包括电能源(2)和控制单元(3),所述控制单元配置为使所述电能源(2)向至少一个导电线圈(81、82、82、84)施加电流。
12.根据权利要求11所述的光学装置,其特征在于,所述控制单元(3)配置为向所述第一线圈(81)施加第一电流,使得当所述第一电流施加到所述第一线圈(81)时,由所述第一线圈(81)产生的磁通量由所述第一磁通量返回结构(91)和所述第一磁通量引导结构(101)引导通过所述第一间隙(G、G1),导致使所述载体(50)倾斜至所述第一位置的磁阻力从而减小所述第一间隙(G、G1),其中所述控制单元(3)配置为向所述第二线圈(82)施加第二电流,使得当所述第二电流施加到所述第二线圈(82)时,由所述第二线圈(82)产生的磁通量由所述第二磁通量返回结构(92)和所述第二磁通量引导结构(102)引导通过所述第二间隙(G’、G2),导致使所述载体(50、50a)倾斜至所述第二位置的磁阻力从而减小所述第二间隙(G’、G2),其中特别地所述控制单元(3)配置为使所述电能源(2)施加所述第一电流和所述第二电流,从而使得所述载体(50、50a)根据预定模式在所述第一位置与所述第二位置之间来回倾斜。
13.根据权利要求11或12所述的光学装置,其特征在于,所述控制单元(3)配置为使所述电能源(2)向所述第二线圈(82)施加电流,以使当所述载体(50、50a)靠近所述第一位置时对所述载体(50、50a)减速,和/或其中所述控制单元(3)还配置为使所述电能源(2)向所述第一线圈(81)施加电流,以使当所述载体(50、50a)靠近第二位置时对所述载体(50、50a)减速。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述控制单元(3)配置为使所述电能源(2)向所述第一线圈(81)施加电流,以便保持所述载体(50、50a)在预定时间周期内处于其第一位置,其中特别地,所述控制单元(3)配置为使所述电能源(2)向所述第二线圈(82)施加电流,以便保持所述载体(50、50a)在预定时间周期内处于其第二位置。
15.根据前述权利要求中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述载体(50、50a)包括或形成为与所述透明板构件(10)连接的周向第一框架构件(501、50a),其中所述第一框架构件(501、50a)经由至少第一杆(511、511a)、特别是两个第一杆(511、511a)弹性联接至所述支撑件(70)。
16.根据前述权利要求中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述载体(50)包括与所述第一磁通量引导结构(101)和所述第二磁通量引导结构(102)连接的第一载体构件(52),其中特别地所述第一磁通量引导结构(101)连接至所述第一载体构件(52)的第一部分,所述第一部分面向所述第一载体部件(52)的第二部分,所述第二部分连接至所述第二磁通量引导结构(102),其中特别地,所述第一载体构件(52)通过支撑在所述支撑件(70)上的杆(513)连接至第二载体构件(53),其中所述第一载体构件(52)布置在由所述支撑件(70)形成的孔(700)中,并且其中与所述板构件(10)连接的所述第二载体构件(53)布置在所述孔(700)的外侧,使得所述支撑件(70)的腿(74)在第一载体膜与第二载体膜(52、53)之间延伸。
17.根据前述权利要求中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述磁阻致动器装置(60)还包括安装在连接至所述支撑件(70)的第三磁通量返回结构(93)上的第三导电线圈(83),以及与所述载体(50)连接的第三磁通引导结构(103),其中所述第三磁通量引导结构(103)与所述第三磁通量返回结构(93)间隔第三间隙(G”),其中所述磁阻致动器装置包括安装在连接至所述支撑件(70)的第四磁通量返回结构(94)上的第四导电线圈(84),以及连接至所述载体(50)的第四磁通量引导结构(104),其中所述第四磁通量引导结构(104)与所述第四磁通量返回结构(94)间隔第四间隙(G”’)。
18.根据权利要求5和17所述的光学装置,其特征在于,所述第三磁通量返回结构(93)布置在所述支撑件的除了所述第一磁通量返回结构(91)之外的第一区域(71)上,并且所述第四磁通量返回结构(94)布置在所述支撑件(70)的除了所述第二磁通量返回结构(92)之外的第二区域(72)上。
19.根据权利要求17或18所述的光学装置,其特征在于,所述第一磁通量返回结构和所述第二磁通量返回结构(91、92)相对于所述支撑件(70)布置在第一高度(z1)处,其中所述第三磁通量返回结构和所述第四磁通量返回结构(93、94)相对于所述支撑件(70)布置在不同的第二高度(z2)处,其中特别地,所述控制单元(3)配置为使所述电能源施加第一电流至所述第一线圈(81),并施加第四电流至所述第四线圈(84),使得同时产生减小所述第一间隙和所述第四间隙(G、G”’)并倾斜所述载体(50)至其所述第一位置的两个磁阻力,其中所述控制单元(3)配置为使所述电能源(2)施加第二电流至所述第二线圈(82)并施加第三电流至所述第三线圈(83),使得同时产生减小所述第二间隙和所述第三间隙(G'、G”)并使所述载体(50)倾斜至其第二位置的两个磁阻力。
20.根据权利要求1至15中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述光学装置(1)包括:
-另外的透明板构件(10f),配置为折射沿所述另外的板构件(10)延伸的所述光束(20),
-另外的载体(50f、50c),所述另外的透明板构件(10f)刚性地安装至所述另外的载体,其中所述另外的载体(50f、50c)配置为在第三位置和第四位置之间绕第二轴线(A')倾斜,使得所述另外的板构件(10f)在所述第三位置和所述第四位置之间绕所述第二轴线(A')倾斜,由此所述投影图像沿第二方向偏移像素的一部分,以及
-另外的致动器装置(60f),配置为使得所述另外的载体(50f、50c)和所述另外的板构件(10f)在所述第三位置和所述第四位置之间绕所述第二轴线(A')倾斜,其中所述另外的致动器装置(60f)形成另外的磁阻致动器装置(60f),其设计为在所述另外的载体(50f、50c)上施加磁阻力,以使所述另外的载体(50f、50c)和所述另外的板构件(10f)在所述第三位置和所述第四位置之间绕所述第二轴线(A')倾斜,以及
-其中特别地,所述另外的载体(50f)安装至与所述支撑件(70)连接的另外的支撑件(70f),使得所述另外的载体(50f)能够围绕所述第二轴线(A')倾斜,或者其中所述另外的载体(50f)安装至所述支撑件(70),特别地整体地连接至支撑件(70),使得所述支撑件(70)能够围绕第二轴线(A')倾斜。
21.根据权利要求17所述的光学装置,其特征在于,所述第三磁通量返回结构(93)布置在所述支撑件(70)的第三区域(73)上,而所述第四磁通量返回结构(94)布置在所述支撑件(70)的第四区域(74)上,其中所述两个区域(73、74)彼此面对,并且其中所述载体(50)布置在所述两个返回结构(93、94)之间,并且其中所述第三区域和所述第四区域(73、74)各自将所述第一区域和所述第二区域彼此连接,使得所述支撑件(70)形成为周向支撑框架。
22.根据权利要求21所述的光学装置,其特征在于,所述第一磁通量返回结构(91)相对于所述支撑件(70)布置在第一高度(z1)处,其中所述第二磁通量返回结构(92)相对于所述支撑件(70)布置在不同的第二高度(z2)处,其中所述第三磁通量返回结构(93)布置在所述第一高度(z1)处,其中所述第四磁通量返回结构(94)布置在所述第二高度(z2)处,其中特别地,所述控制单元(3)配置为使得所述电能源(2)施加第一电流至所述第一线圈(81),同时施加第二电流至所述第二线圈(82),使得同时产生减小第一间隙和第二间隙(G、G')的两个磁阻力,并使所述载体(50)围绕所述第一轴线(A)从第一静止位置倾斜至其第二位置,其中所述控制单元(3)配置为使所述电能源(2)施加第三电流至所述第三线圈(83),同时施加第四电流至所述第四线圈(84),使得同时产生减小第三间隙和第四间隙(G”、G”’)的两个磁阻力,并使所述载体(50)围绕第二轴线(A’)从第三静止位置倾斜至其第四位置。
23.根据权利要求21所述的光学装置,其特征在于,所述载体(50)包括周向第二框架构件(550),特别地所述周向第二框架构件经由两个第二杆(561)弹性地联接至所述第一框架构件(501),使得所述第二框架构件(550)能够相对于所述第一框架构件(501)围绕第二轴线(A')在第三位置和第四位置之间倾斜,其中所述第一框架构件(501)特别地通过两个第一杆(511)弹性地联接至所述支撑件(70),使得所述第一框架构件(501)与所述第二框架构件(550)能够一起围绕所述第一轴线(A)在所述第一位置与所述第二位置之间倾斜,其中所述第三磁通量引导结构(103)连接至所述第二框架构件(550)的第一部分(551),所述第一部分(551)面向所述第二框架构件的第二部分(552),所述第四磁通量引导结构(94)连接至所述第二部分(552),其中特别地,所述第一磁通量引导结构(101)连接至所述第二框架构件(550)的第三部分(553),所述第三部分(553)面向所述第二框架构件(550)的第四部分(554),所述第四磁通量引导结构(104)连接至所述第四部分(554)。
24.根据权利要求3和20所述的光学装置,其特征在于,所述另外的载体(50c)形成为与所述另外的透明板构件(10f)连接的周向第二框架构件(50c),其中所述第二框架构件(50c)经由至少第二杆(511b)、特别地两个第二杆(511b)弹性联接至所述支撑件(70)。
25.根据权利要求15和24所述的光学装置,其特征在于,所述光学装置(1)配置为通过所述杆(511a、511b)引导由所述致动器装置(60、60f)产生的磁通量。
26.根据权利要求24或25所述的光学装置,其特征在于,所述另外的磁阻致动器装置(60f)包括安装在与所述支撑件(70)连接的所述第三磁通量返回结构(93)上的第三导电线圈(83),和由所述第二框架构件(50c)形成的第三磁通量引导结构(103),其中所述第三磁通量引导结构(103)与所述第三磁通量返回结构(93)间隔第三间隙(G3),其中所述另外的磁阻致动器装置(60f)包括安装在与所述支撑件(70)连接的所述第四磁通量返回结构(94)上的第四导电线圈(84)和第四磁通量引导结构(104),其中所述第四磁通量引导结构(104)与所述第四磁通量返回结构(94)间隔第四间隙(G4)。
27.根据权利要求15和根据权利要求24至26中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述支撑件(70)、所述第一框架构件(50a)和所述第二框架构件(50c)至少由顶层(70a)和底层(70c)形成,所述顶层(70a)和所述底层(70c)布置在彼此顶部上。
28.根据权利要求27所述的光学装置,其特征在于,所述底层(70c)包括与所述顶层(70a)的形状相同的形状,但是所述底层(70c)附接至所述顶层,使得所述底层(70c)相对于顶层绕位于所述底层(70c)的延伸平面中的轴线旋转180°。
29.根据权利要求15和24以及根据权利要求27或28所述的光学装置,其特征在于,所述顶层(70a)包括外框架构件(700a),所述外框架构件(700a)经由所述第一杆(511a)整体连接至所述第一框架构件(50a),其中所述外框架构件(700a)围绕所述第一框架构件(50a),和/或所述底层(70c)包括外框架构件(700c),所述外框架构件(700c)经由所述第二杆(511b)整体连接至所述第二框架构件(50c),其中所述外框架构件(700c)围绕所述第二框架构件(50c)。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述顶层(70a)的外框架构件(700a)包括用于阻挡磁通量的断续构件(75a、76a)和/或所述底层(70c)的外框架构件(700c)包括用于阻挡磁通的断续构件(75c、76c)。
31.根据权利要求27至30中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述顶层和所述底层(70a、70c)通过第一紧固装置(S1)连接,所述第一紧固装置(S1)设计为引导来自所述顶层(70a)的磁通量至所述底层(70c),或引导来自所述底层(70c)的磁通量至所述顶层(70a)。
32.根据权利要求27至31中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述顶层和所述底层(70a、70c)通过第二紧固装置(S2)连接,所述第二紧固装置(S2)设计为阻挡或抑制磁通量从所述顶层(70a)至所述底层(70c),或阻挡或抑制磁通量从所述底层(70c)至所述顶层(70a)。
33.根据权利要求4和26所述的光学装置以及根据权利要求27至32中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述顶层(70a)包括从所述顶层(70a)的外框架构件(700a)向内突出的两部分(94、93),所述部分形成所述第三磁通量返回结构和所述第四磁通量返回结构(93、94),和/或其中所述底层(70c)包括从所述底层(70c)的外框架构件向内突出的两部分(91、92),所述部分形成所述第一磁通量返回结构和所述第二磁通量返回结构(91、92)。
34.根据权利要求27至33中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述支撑件(70)包括另外的周向层(70b),其特别地布置在所述顶层和所述底层(70a、70c)之间。
35.根据权利要求34所述的光学装置,其特征在于,所述另外的周向层(70b)配置为阻挡或抑制磁通量从所述顶层(70a)通至所述底层(70c),或阻挡或抑制磁通量从所述底层(70c)通至所述顶层(70a)。
36.根据权利要求34或35所述的光学装置,其特征在于,所述另外的周向层(70b)包括周向框架构件(700b)和从所述周向框架构件(700b)向内突出的部分,所述部分形成用于第一框架构件和第二框架构件(50a、50c)的止挡件(111、112、111a、112a)。
37.根据权利要求27至36中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述顶层和所述底层(70a、70c)布置在彼此顶部,而在所述顶层和所述底层(70a、70c)之间没有中间层,其中所述第一框架构件和/或所述第二框架构件(50a、50c)的一个或多个区域(R)被蚀刻或移除,以便在所述第一框架构件和所述第二框架构件(50a、50c)之间提供间隙,允许所述框架构件(50a、50c)围绕相应的轴线(A、A')倾斜和/或阻止磁通量从所述顶层(70a)通至所述底层(70c),反之亦然。
38.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,所述载体(50)包括内框架构件和外框架构件(502、501),其中所述板构件(10)刚性地安装至所述内框架构件(502),其中所述外框架构件(501)经由第一杆(511a)弹性地联接至周向支撑框架(70),使得所述载体(50)能够围绕所述第一轴线(A)在所述第一位置和所述第二位置之间倾斜,其中所述内框架构件(502)经由第二杆(511b)弹性地联接至所述外框架构件(501),使得其能够与所述板构件(10)一起围绕第二轴线(A')相对于所述外框架构件(501)在第三位置和第四位置之间倾斜。
39.根据权利要求38所述的光学装置,其特征在于,所述致动器装置(61)是电磁致动器(61),其被设计成在所述内框架构件和/或所述外框架构件(502、501)上施加洛伦兹力,以围绕所述第一轴线和/或所述第二轴线(A、A')倾斜所述板构件(10)。
40.根据权利要求38或39所述的光学装置,其特征在于,所述致动器装置(61)配置为产生磁场(B)以及用于使所述外框架构件(501)围绕所述第一轴线(A)倾斜的电流(I),使得相对于垂直于所述外框架构件(501)的延伸平面的方向(M)铅垂位于所述电流(I)的上方的磁场(B)平行于所述外框架构件(501)的所述延伸平面延伸和/或其中所述致动器装置(61)配置为产生磁场(B)以及用于使所述内框架构件(502)围绕所述第二轴线(A’)倾斜的电流(I),使得相对于垂直于所述内框架构件(502)的延伸平面的方向铅垂位于所述电流(I)的上方的磁场(B)平行于所述内框架构件(502)的所述延伸平面延伸。
41.根据权利要求39至40中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述致动器装置(61)包括连接至所述支撑框架(70)的内线圈和外线圈(82、81)用于产生所述电流(I),所述线圈(82,81)沿着所述内框架构件和所述外框架构件(502,501)周向延伸,其中所述致动器装置(61)的第一磁体和相对的第二磁体(801、802)布置在所述外框架构件(501)上,使得它们布置在所述外线圈(81)的上方,并且其中所述致动器装置(61)的第三磁体和相对的第四磁体(803、804)布置在所述内框架构件(502)上,使得它们布置在所述内线圈(82)的上方。
42.根据权利要求41所述的光学装置,其特征在于,每个磁体(801、802、803、804)布置在具有L形横截面的磁通量返回结构(901、902、903、904)邻近。
43.根据权利要求42所述的光学装置,其特征在于,在每个磁体(801、802、803、804)和其磁通量返回结构(901、902、903、904)之间、特别地在平行于所述支撑框架(70)的延伸平面的方向上设置气隙。
44.根据权利要求40所述的光学装置,其特征在于,为了产生所述电流(I),所述光学装置包括连接至所述支撑框架(70)的第一线圈和相对的第二线圈(81、82),以及连接至所述支撑框架(70)的第三线圈和相对的第四线圈(83、84),其中所述光学装置还包括与所述第一线圈(81)相关联并布置在所述外框架构件(501)上的第一磁体(801)以及与所述第二线圈(82)相关联并布置在所述外框架构件(501)上的相对的第二磁体(802),其中所述光学装置还包括与所述第三线圈(83)相关联并布置在所述内框架构件(502)上的第三磁体(803),以及与所述第四线圈(84)相关联并布置在所述内框架构件(502)上的相对的第四磁体(804),其中每个磁体(801、802、803、804)以集中的方式布置在其相关的线圈(81、82、83、84)的两个平行部分上方。
45.根据权利要求44所述的光学装置,其特征在于,每个磁体(801、802、803、804)嵌入具有U形横截面的磁通量返回结构(901、902、903、904)中。
46.根据权利要求45所述的光学装置,其特征在于,在相应的磁体(801、802、803、804)和其磁通量返回结构(901、902、903、904)之间的每个磁体(801、802、803、804)的两侧上设置气隙。
47.根据权利要求1至46的光学装置,其特征在于,所述光学装置(1)包括电能源(2)和控制单元(3),所述控制单元(3)配置为使所述电能源(2)施加电流至至少一个导电线圈(81、82、83、84)。
48.根据权利要求1至47的光学装置,其特征在于,所述光学装置(1)配置为使用感应位置测量装置、特别地使用所述线圈或附加线圈中的至少一个、电容位置测量装置、霍尔传感器中的任一个来测量所述框架构件(50a、50c、501、502)或所述板构件(10)的位置。
49.根据权利要求47和48所述的光学装置,其特征在于,所述控制单元配置为根据所测量的位置来控制所述能量源。
50.光学系统,特别是用于超分辨率成像或超分辨率投影的光学系统,所述光学系统配置为将图像投影到图像传感器或屏幕上,其中所述光学系统包括根据前述权利要求中任一项所述的光学装置以移动投影所述图像的光束。
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110007458A (zh) * | 2018-01-05 | 2019-07-12 | 扬明光学股份有限公司 | 光路调整机构及其制造方法 |
CN110068906A (zh) * | 2018-01-23 | 2019-07-30 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 多轴线万向节扩展像素分辨率致动器 |
CN111190279A (zh) * | 2018-11-15 | 2020-05-22 | 磁化电子株式会社 | 用于操作光学反射器的设备以及控制其位置的设备和方法 |
CN111624763A (zh) * | 2019-02-28 | 2020-09-04 | 中强光电股份有限公司 | 振动光学模块及投影机 |
CN108693686B (zh) * | 2017-04-06 | 2020-11-03 | 中强光电股份有限公司 | 投影装置 |
US10983422B2 (en) | 2018-05-31 | 2021-04-20 | Coretronic Corporation | Projection device |
CN112867960A (zh) * | 2018-08-20 | 2021-05-28 | 奥普托图尼股份公司 | 用于增强图像分辨率或减少散斑噪声的光学设备 |
TWI744445B (zh) * | 2017-12-22 | 2021-11-01 | 揚明光學股份有限公司 | 光路調整機構及其製造方法 |
CN115236850A (zh) * | 2021-04-23 | 2022-10-25 | 成都极米科技股份有限公司 | 一种控制振镜实现2倍和4倍像素点提升的方法及投影仪 |
CN115657295A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-01-31 | 东莞市维斗科技股份有限公司 | 一种可双轴向直线线性运动的振镜装置 |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106921856B (zh) * | 2015-12-25 | 2019-07-12 | 北京三星通信技术研究有限公司 | 立体图像的处理方法、检测分割方法及相关装置和设备 |
DE102016221038A1 (de) * | 2016-10-26 | 2018-04-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Schutzwafers mit schräggestellten optischen Fenstern und Vorrichtung |
DE102017202182A1 (de) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Reluktanz-Aktor |
CN109856898B (zh) * | 2017-11-30 | 2021-12-31 | 中强光电股份有限公司 | 投影机、光机模块、影像分辨率增强装置及其驱动方法 |
KR102523762B1 (ko) * | 2018-06-20 | 2023-04-20 | 엘지이노텍 주식회사 | 이미지 센서 및 이를 이용하는 카메라 모듈 |
CN110658665B (zh) * | 2018-06-29 | 2021-10-01 | 中强光电股份有限公司 | 投影装置及其成像模块 |
TWI699556B (zh) * | 2018-07-24 | 2020-07-21 | 銘異科技股份有限公司 | 單軸光學致動器之懸吊系統 |
JP7196552B2 (ja) | 2018-11-15 | 2022-12-27 | セイコーエプソン株式会社 | 光路シフトデバイスおよび画像表示装置 |
CN210428058U (zh) | 2018-11-29 | 2020-04-28 | 中强光电股份有限公司 | 光学模块以及投影机 |
JP7155967B2 (ja) | 2018-12-04 | 2022-10-19 | セイコーエプソン株式会社 | 光路シフトデバイスおよび画像表示装置 |
TWI798391B (zh) | 2019-03-20 | 2023-04-11 | 揚明光學股份有限公司 | 光路調整機構及其製造方法 |
JP2021009220A (ja) | 2019-07-01 | 2021-01-28 | パイオニア株式会社 | 駆動装置 |
JP7052784B2 (ja) * | 2019-09-30 | 2022-04-12 | セイコーエプソン株式会社 | 光学デバイス、プロジェクター、及び光学デバイスの制御方法 |
TWI765235B (zh) | 2020-02-27 | 2022-05-21 | 揚明光學股份有限公司 | 光路調整機構及其製造方法 |
US11906728B2 (en) * | 2021-04-16 | 2024-02-20 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Pixel shifting device |
CN116699780A (zh) | 2022-03-04 | 2023-09-05 | 奥普托图尼瑞士股份公司 | 用于光学元件的载体设备 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5786901A (en) * | 1995-05-30 | 1998-07-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image shifting mechanism and imaging device |
US5877806A (en) * | 1994-10-31 | 1999-03-02 | Ohtsuka Patent Office | Image sensing apparatus for obtaining high resolution computer video signals by performing pixel displacement using optical path deflection |
US20030190116A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-09 | Freeman William R | Zero static power optical switch |
US20040061960A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-01 | Heaton Mark W. | Scanning mems mirror with reluctance force motor |
US20060007057A1 (en) * | 2004-06-01 | 2006-01-12 | Lg Electronics Inc. | Display device |
US20060158046A1 (en) * | 2005-01-18 | 2006-07-20 | Barnes Ted W | Light direction assembly shorted turn |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4385373A (en) | 1980-11-10 | 1983-05-24 | Eastman Kodak Company | Device for focus and alignment control in optical recording and/or playback apparatus |
GB8709916D0 (en) | 1987-04-27 | 1987-10-21 | Gec Avionics | Imaging systems |
US5402184A (en) | 1993-03-02 | 1995-03-28 | North American Philips Corporation | Projection system having image oscillation |
CN1047904C (zh) | 1993-11-16 | 1999-12-29 | 大宇电子株式会社 | 用于光学投影系统中的薄膜致动反射镜阵列及其制造方法 |
JPH08130670A (ja) * | 1994-10-31 | 1996-05-21 | Canon Inc | 撮像装置 |
JP2000032317A (ja) | 1998-07-10 | 2000-01-28 | Canon Electron Inc | 光学装置 |
US7170665B2 (en) * | 2002-07-24 | 2007-01-30 | Olympus Corporation | Optical unit provided with an actuator |
AU2001286745A1 (en) * | 2000-08-27 | 2002-03-13 | Corning Intellisense Corporation | Magnetically actuated micro-electro-mechanical apparatus and method of manufacture |
-
2015
- 2015-02-06 WO PCT/EP2015/052564 patent/WO2016124253A1/en active Application Filing
-
2016
- 2016-02-06 US US15/548,779 patent/US10845570B2/en active Active
- 2016-02-06 JP JP2017540843A patent/JP6872487B2/ja active Active
- 2016-02-06 EP EP21173326.6A patent/EP3882684A1/en active Pending
- 2016-02-06 WO PCT/EP2016/052580 patent/WO2016124782A1/en active Application Filing
- 2016-02-06 EP EP16706545.7A patent/EP3254149B1/en active Active
- 2016-02-06 CN CN201680020183.0A patent/CN107430268B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5877806A (en) * | 1994-10-31 | 1999-03-02 | Ohtsuka Patent Office | Image sensing apparatus for obtaining high resolution computer video signals by performing pixel displacement using optical path deflection |
US5786901A (en) * | 1995-05-30 | 1998-07-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image shifting mechanism and imaging device |
US20030190116A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-09 | Freeman William R | Zero static power optical switch |
US20040061960A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-01 | Heaton Mark W. | Scanning mems mirror with reluctance force motor |
US20060007057A1 (en) * | 2004-06-01 | 2006-01-12 | Lg Electronics Inc. | Display device |
CN1906929A (zh) * | 2004-06-01 | 2007-01-31 | Lg电子株式会社 | 显示设备 |
US20060158046A1 (en) * | 2005-01-18 | 2006-07-20 | Barnes Ted W | Light direction assembly shorted turn |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108693686B (zh) * | 2017-04-06 | 2020-11-03 | 中强光电股份有限公司 | 投影装置 |
TWI744445B (zh) * | 2017-12-22 | 2021-11-01 | 揚明光學股份有限公司 | 光路調整機構及其製造方法 |
CN110007458A (zh) * | 2018-01-05 | 2019-07-12 | 扬明光学股份有限公司 | 光路调整机构及其制造方法 |
US11573396B2 (en) | 2018-01-23 | 2023-02-07 | Texas Instruments Incorporated | Multi-axis gimbal extended pixel resolution actuator |
CN110068906B (zh) * | 2018-01-23 | 2023-04-07 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 多轴线万向节扩展像素分辨率致动器 |
CN110068906A (zh) * | 2018-01-23 | 2019-07-30 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 多轴线万向节扩展像素分辨率致动器 |
US10983422B2 (en) | 2018-05-31 | 2021-04-20 | Coretronic Corporation | Projection device |
CN112867960A (zh) * | 2018-08-20 | 2021-05-28 | 奥普托图尼股份公司 | 用于增强图像分辨率或减少散斑噪声的光学设备 |
US11880044B2 (en) | 2018-08-20 | 2024-01-23 | Optotune Ag | Optical device for enhancing resolution of an image or for reducing speckle noise |
CN111190279A (zh) * | 2018-11-15 | 2020-05-22 | 磁化电子株式会社 | 用于操作光学反射器的设备以及控制其位置的设备和方法 |
CN111190279B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-10-22 | 磁化电子株式会社 | 用于操作光学反射器的设备以及控制其位置的设备和方法 |
CN111624763A (zh) * | 2019-02-28 | 2020-09-04 | 中强光电股份有限公司 | 振动光学模块及投影机 |
CN115236850A (zh) * | 2021-04-23 | 2022-10-25 | 成都极米科技股份有限公司 | 一种控制振镜实现2倍和4倍像素点提升的方法及投影仪 |
CN115236850B (zh) * | 2021-04-23 | 2024-03-15 | 成都极米科技股份有限公司 | 一种控制振镜实现2倍和4倍像素点提升的方法及投影仪 |
CN115657295A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-01-31 | 东莞市维斗科技股份有限公司 | 一种可双轴向直线线性运动的振镜装置 |
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