CN112867960A - 用于增强图像分辨率或减少散斑噪声的光学设备 - Google Patents

用于增强图像分辨率或减少散斑噪声的光学设备 Download PDF

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frame
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曼努埃尔·阿施万登
马塞尔·祖特尔
斯蒂芬·斯莫尔卡
罗曼·帕特沙伊德
戴维·安德烈亚斯·尼德雷尔
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Abstract

本发明涉及一种用于增强图像分辨率或用于减少散斑噪声的光学设备(1)。

Description

用于增强图像分辨率或减少散斑噪声的光学设备
说明书
本发明涉及光学设备,特别是用于增强图像分辨率或减少散斑(speckle,斑点、光斑)噪声的光学设备。
这样的用于增强图像分辨率的光学设备通常包括透明板(例如玻璃窗),该透明板被配置用于折射通过该板的光束,该光束可以投射出由像素行和像素列构成的图像。该板被配置为在第一和第二位置之间(例如,绕第一轴线)倾斜,使得该板在第一和第二位置之间来回倾斜,从而使所述光束移位(shift,偏移)(例如,所述投射的图像沿着第一方向移位一像素的一部分(通常是一像素的一半))。该设备还包括致动器,该致动器被配置为使板在第一和第二位置之间倾斜。这类光学设备例如在US7,279,812以及US5,402,184中公开。
通过像素的叠置来对图像进行上述增强也称为超分辨率投射或成像。在这里,例如,帧的时间序列被分割成两个子帧,其中,连续的子帧可以相对于彼此移位一像素的一部分(例如一半或三分之一)。子帧以足够快的方式投射,使得它们在人眼看来好像是同时投射并叠加的。例如,在将子帧对准以使一个子帧中的像素的角部被投射到下一子帧的中心上并以此类推的情况下,可以实现分辨率似乎是两倍高的错觉。这类像素移位可以在一个维度上进行(例如在X方向上移位),但也可以在两个维度(2D)上进行,例如在图像的X和Y方向上移位(即沿着数字图像的行和列移位或使像素对角地移位)。
此外,被配置为减少由激光产生的散斑噪声的光学设备通常包括:至少一个光学元件,该光学元件充当漫射器,即散射光,并且沿延伸平面延伸;以及致动器装置,致动器装置被设计为用于沿所述延伸平面使所述第一光学元件摆动,例如在沿着所述平面的第一和/或第二运动方向上摆动。可替代地,漫射器/光学元件也可以绕轴线倾斜,该轴线可以在漫射器延伸所沿着的平面中延伸。
这类光学设备往往与激光一起使用以抑制散斑噪声,散斑噪声是由于激光的高相干性而在屏幕上产生的干涉图案(客观散斑)或在人眼视网膜上产生的干涉图案(主观散斑)。
这样的减少可以通过让光或激光束穿过移动/摆动的漫射器或在其上反射来实现。在频率足够高的情况下,人脑会随着时间的推移整合感知到的光,这会显著降低感知到的散斑噪声。这样的光学设备是例如在US2011/0043768中公开,其描述了一种基于磁线圈的、具有复杂弹簧的移动漫射器,以及这样的光学设备还在WO2010078662中公开,其涉及一种基于通过电活性聚合物来致动的可移动漫射器。
基于上述情况,本发明的基本问题是提供一种改进的光学设备,特别是用于增强图像分辨率或用于减少散斑噪声的光学设备。
这个问题通过具有权利要求1的特征的光学设备来解决。下面还将描述本发明的其他方面。本发明方面的优选实施方式在对应的子权利要求中说明,并在下面进行描述。
根据权利要求1,公开了一种光学设备,特别是用于增强图像分辨率或用于减少散斑噪声的光学设备,包括:
-被配置为当光束入射到其上时与该光束相互作用的光学元件(例如,用于当光束通过所述第一板时折射光束的透明的第一板),
-用于支撑光学元件的支撑结构,
-至少一个弹性构件(或多个这样的部件),其连接到支撑结构和光学元件,从而使光学元件相对于支撑结构可移动(例如能够绕第一轴倾斜),
-被配置为通过洛伦兹力来移动(特别是倾斜)光学元件的致动器,其中,致动器包括第一线圈和第二线圈,其中,每个线圈包括多个绕组,其中,各线圈的绕组绕相应线圈的卷绕轴线延伸,并且其中,所述线圈与支撑结构成一体,并且其中,致动器包括面向第一线圈的第一磁体和面向第二线圈的第二磁体,其中,第一和第二磁体连接到光学元件;优选地,磁体分别包括相对于垂直于所述线圈的卷绕轴线延伸的平面以80°至100°之间的角定向的磁化强度。
根据一实施方式,支撑结构包括前侧和背离前侧的后侧。
此外,支撑结构是被配置为支撑光学元件的支撑框架,其中,支撑结构围绕着支撑结构的开口,该开口从支撑结构的前侧延伸到支撑结构的后侧,使得光可以穿过支撑结构(特别地,在光学元件是反射镜的情况下,支撑结构不需要包括这样的开口)。
此外,在一实施方式中,至少一个弹性构件是与支撑结构(或支撑框架)的前侧连接的第一弹簧结构,其中,第一弹簧结构包括光学元件所连接至的第一框架,其中,第一框架可以相对于支撑框架绕第一轴线倾斜,并且其中,致动器被配置为使光学元件绕第一轴线倾斜。
此外,根据光学设备的一实施方式,支撑结构(例如,支撑框架)是由印刷电路板(PCB)形成的,其中,特别地第一线圈和第二线圈(以及特别地还有第三线圈和第四线圈,如果存在的话)被嵌入在印刷电路板中。换言之,线圈优选地形成为PCB线圈,其中,每个线圈包括形成绕组的导体,该绕组与设备/支撑结构的印刷电路板(或基板)成一体。特别地,本文所述的本发明的所有方面和实施方式的线圈可以与基板(例如,印刷电路板)成一体。
此外,根据光学设备的一实施方式,支撑结构(特别是支撑框架)包括第一臂,该第一臂与支撑框架的第二臂相对,其中特别地,支撑框架的第一臂和第二臂平行延伸,并且其中,支撑框架的第一臂和第二臂通过支撑框架的第三臂和第四臂连接,其中特别地,第三臂与第四臂相对,并且其中特别地,支撑框架的第三臂和第四臂平行延伸。
此外,根据光学设备的一实施方式,第一弹簧结构包括经由第一扭转条(torsionbar,扭力杆、扭转杆)与第一框架连接的第一保持构件,并且其中,第一弹簧结构包括经由第二扭转条与第一框架连接的第二保持构件,其中,第一保持构件在支撑框架前侧上与支撑框架的第三臂连接,第二保持构件在支撑框架的前侧上与支撑框架的第四臂连接。
此外,根据光学设备的一实施方式,第一扭转条和第二扭转条与第一轴线对准。
特别地,第一轴线以与设备的支撑框架的每个臂成45°角延伸。
此外,特别地,第一保持构件通过两个槽从第一框架分离,该两个槽包括朝向第一扭转条增大的宽度,和/或其中,第二保持构件通过两个槽从第一框架分离,该两个槽包括朝向第二扭转条增大的宽度。
另外,根据一实施方式,第一线圈是L形的第一线圈,其包括与支撑框架的第一臂成一体的第一部分和与第一线圈的第一部分垂直的第二部分,其中,第一线圈的第二部分与支撑框架的第四臂成一体,并且其中,第二线圈为L形的第二线圈,其包括与支撑框架的第二臂成一体的第一部分和与第二线圈的第一部分垂直的第二部分,其中,第二线圈的第二部分与支撑框架的第三臂成一体。
另外,根据一实施方式,光学设备包括面向第二线圈的第三磁体和面向第一线圈的第四磁体,其中,第三磁体和第四磁体连接到第一框架,并且其中,第一磁体面向第一线圈的第一部分,并且其中,第二磁体面向第二线圈的第一部分,并且其中,第三磁体面向第二线圈的第二部分,并且其中,第四磁体面向第一线圈的第二部分,其中特别地,第三磁体和第四磁体分别包括相对于所述平面以80°至100°之间的角定向的磁化强度。
特别地,第一和第二磁体的磁化强度指向相同方向。此外,特别地,第三和第四磁体的磁化强度指向相同方向。
此外,根据光学设备的一实施方式,第一磁体面向第一线圈的第一部分,使得由第一磁体产生的磁场包括分量,该分量平行于支撑框架并在第一线圈的第一部分的位置处垂直于流经第一线圈的第一部分的电流,从而在对第一线圈施加电流时产生洛伦兹力,该洛伦兹力根据第一线圈的第一部分中电流的方向,将第一磁体推离第一线圈的第一部分或者将第一磁体拉向第一线圈的第一部分。
此外,在一实施方式中,第四磁体面向第一线圈的第二部分,使得由第四磁体产生的磁场包括平行于支撑框架并在第一线圈的第二部分的位置处垂直于流经第一线圈的第二部分的电流的分量,从而在对第一线圈施加电流时产生洛伦兹力,该洛伦兹力根据第一线圈的第二部分中电流的方向,将第四磁体推离第一线圈的第二部分或将第四磁体拉向第一线圈的第二部分。
此外,根据一实施方式,第二磁体面向第二线圈的第一部分,使得由第二磁体产生的磁场包括平行于支撑框架并在第二线圈的第一部分的位置处垂直于流经第二线圈的第一部分的电流的分量,从而在对第二线圈施加电流时产生洛伦兹力,该洛伦兹力根据第二线圈的第一部分中电流的方向,将第二磁体推离第二线圈的第一部分或将第二磁体拉向第二线圈的第一部分。
此外,根据一实施方式,第三磁体面向第二线圈的第二部分,使得由第三磁体产生的磁场包括平行于支撑框架且在第二线圈的第二部分的位置处垂直于流经第二线圈的第二部分的电流的分量,从而在对第二线圈施加电流时产生洛伦兹力,该洛伦兹力根据第二线圈的第二部分中电流的方向,将第三磁体推离第二线圈的第二部分或将第三磁体拉向第二线圈的第二部分。
此外,根据替代性实施方式,作为L形线圈的代替,第一线圈是外线圈,以及第二线圈是内线圈,其中,外线圈特别地相对于内线圈和外线圈的共同延伸平面(例如,内线圈和外线圈可以具有平行的卷绕轴线)围绕内线圈,并且其中,外线圈包括第一部分和相对的第二部分,并且其中,内线圈包括第一部分和相对的第二部分,其中,外线圈的第一部分相邻于内线圈的第一部分延伸,并且其中,外线圈的第二部分相邻于内线圈的第二部分延伸。
另外,根据一实施方式,外线圈包括将外线圈的第一部段与外线圈的第二部段连接的第三部段,并且其中,内线圈包括相邻于外线圈的第三部段延伸的第三部段,其中,内线圈的第三部段将内线圈的第一部段与内线圈的第二部段连接,并且其中,外线圈包括将外线圈的第一部段与外线圈的第二部段连接的第四部段,并且其中,内线圈包括相邻于外线圈的第四部段延伸的第四部段,其中,内线圈的第四部段将内线圈的第一部段与内线圈的第二部段连接。
此外,根据一实施方式,外线圈和内线圈的第一部分与支撑结构的第一臂成一体,其中,外线圈和内线圈的第二部分与支撑结构的第二臂成一体,其中,外线圈和内线圈的第三部分与支撑结构的第三臂成一体,并且其中,外线圈和内线圈的第四部分与支撑结构的第四臂成一体。
另外,根据一实施方式,光学设备包括连接到第一框架的第三磁体和连接到第一框架的第四磁体,其中,第一磁体在与支撑结构(例如,支撑框架)的前侧垂直的方向上面向外线圈和内线圈的第一部分,并且其中,第二磁体在与支撑结构(例如,支撑框架)的前侧垂直的方向上面向外线圈和内线圈的第二部分,并且其中,第三磁体在与支撑结构(例如,支撑框架)的前侧垂直的方向上面向外线圈和内线圈的第三部分,并且其中,第四磁体在与支撑结构(例如,支撑框架)的前侧垂直的方向上面向外线圈和内线圈的第四部分。另外,特别地,第三磁体和第四磁体分别包括相对于所述平面以80°至100°之间的角定向的磁化强度。另外,根据一实施方式,第一磁体包括第一磁化强度,并且其中,第二磁体包括第二磁化强度,并且其中,第三磁体包括第三磁化强度,并且其中,第四磁体包括第四磁化强度,并且其中,各磁化强度正交于第一板延伸,并且其中,第一和第四磁化强度指向一相同方向,而第二和第三磁化强度指向一相反方向。
另外,根据一实施方式,第一磁体面向外线圈和内线圈的第一部分,以及第四磁体面向外线圈和内线圈的第四部分,使得由第一磁体产生的磁场包括平行于支撑框架并垂直于流经外线圈的第一部分的电流且垂直于流经内线圈的第一部分的相反电流的分量,并且使得由第四磁体产生的磁场包括平行于支撑框架并垂直于流经外线圈的第四部分的电流且垂直于流经内线圈的第四部分的相反电流的分量,从而产生由此造成的洛伦兹力,该洛伦兹力将第一磁体推离外线圈和内线圈的第一部分,并将第四磁体推离外线圈和内线圈的第四部分,或者将第一磁体拉向外线圈和内线圈的第一部分,并将第四磁体拉向外线圈和内线圈的第四部分;和/或第三磁体面向外线圈和内线圈的第三部分,以及第二磁体面向外线圈和内线圈的第二部分,使得由第三磁体产生的磁场包括平行于支撑框架并垂直于流经外线圈的第三部分的电流且垂直于流经内线圈的第三部分的相反电流的分量,并且使得由第二磁体产生的磁场包括平行于支撑框架并垂直于流经外线圈的第二部分的电流且垂直于流经内线圈的第二部分的相反电流的分量,从而产生由此造成的洛伦兹力,该洛伦兹力将第三磁体推离外线圈和内线圈的第三部分,并将第二磁体推离外线圈和内线圈的第二部分,或者将第三磁体拉向外线圈和内线圈的第三部分,并将第二磁体拉向外线圈和内线圈的第二部分。
另外,在一实施方式中,光学设备包括透明的第二板,以用于当光束通过所述第二板时折射光束,其中,第一板面向第二板,并且其中,支撑框架被配置为支撑第二板。
特别地,两块板也可以分别用漫射器代替,其中,第一漫射器和第二漫射器可以倾斜,使得可以减少激光散斑,即由于漫射器的角度不同,产生了叠置的散斑图案,这有助于总体上降低激光散斑的对比度。
另外,根据一实施方式,光学设备包括与支撑框架的后侧连接的第二弹簧结构,其中,第二弹簧结构包括第二板所连接至的第二框架,其中,第二框架可以相对于支撑框架绕第二轴线倾斜,并且其中,致动器被配置为通过洛伦兹力使第二板绕第二轴线倾斜。
另外,在一实施方式中,致动器包括第三线圈和第四线圈,其中,第三线圈和第四线圈中的每一者都包括绕相应(第三或第四)线圈的卷绕轴线延伸的多个绕组,该卷绕轴线垂直于所述平面延伸,其中,第三线圈和第四线圈与支撑结构(例如,支撑框架)成一体,并且其中,致动器包括面向第三线圈的第三磁体和面向第四线圈的第四磁体,并且其中,第三和第四磁体连接到第二框架。特别地,第三磁体和第四磁体分别包括相对于所述平面以80°至100°之间的角定向的磁化强度。
另外,在一实施方式中,第三线圈与第三臂成一体,并且其中,第四线圈与支撑框架(例如,印刷电路板)的第四臂成一体。
另外,在一实施方式中,第二弹簧结构包括经由第三扭转条与第二框架连接的第三保持构件,并且其中,第二弹簧结构包括经由第四扭转条与第二框架连接的第四保持构件,其中,第三保持构件在支撑框架的后侧上与支撑框架的第一臂连接,第四保持构件在支撑框架的后侧上与支撑框架的第二臂连接。
另外,特别地,第三扭转条和第四扭转条与第二轴线对准。
此外,根据一实施方式,各磁体面向其相关联的线圈,使得由相应磁体产生的磁场包括平行于支撑框架且在相应线圈的位置处垂直于流经相应线圈的电流的分量,从而在对相应线圈施加电流时产生洛伦兹力,该洛伦兹力根据相应线圈中电流的方向,将相应磁体推离相应线圈或将相应磁体拉向相应线圈。
此外,根据光学设备的一实施方式,第一磁体和第二磁体的磁化强度指向相同方向。此外,特别地,第三和第四磁体的磁化强度指向相同方向。
此外,根据一实施方式,光学元件为以下中的一个:透明的第一板(也参见上文),用于在光束穿过所述第一板时对光束进行折射;漫射器;反射镜;棱镜。
另外,在一实施方式中,光学设备包括面向光学元件的静态漫射器(特别是在光学元件是可移动或可倾斜的漫射器的情况下)。
另外,根据光学设备的一实施方式,其中,至少一个弹性构件是下列部件中的一个或者包括下列部件中的一个或更多个:可弹性变形膜(其中特别地,该膜包括聚合物或由聚合物形成)、可弹性变形弦(90);可弹性变形的、特别地可弯曲的柱状件。
此外,根据本发明的又一方面,公开了一种光学设备,特别地用于增强图像分辨率(或用于减少散斑图案)的光学设备,其中,该光学设备包括:
-光学元件,其被配置为与入射到该光学元件上的光束相互作用,
-支撑框架(或支撑结构),其被配置为支撑光学元件,
-连接到支撑框架的(优选为单片式)弹簧结构,其中,弹簧结构包括光学元件所连接至的框架,其中,框架相对于支撑框架可移动,并且其中,弹簧结构包括经由第一弹簧元件连接到框架的第一保持构件,以及
-致动器,其被配置为通过洛伦兹力使框架相对于支撑框架移动。
优选地,在一实施方式中,弹簧结构包括经由第二弹簧元件连接到框架的第二保持构件,并且其中,弹簧结构包括经由第三弹簧元件连接到框架的第三保持构件,并且其中,弹簧结构包括经由第四弹簧元件连接到框架的第四保持构件,并且其中,各弹簧元件包括弯曲的或成角度的形状或部分。特别地,所述弯曲的形状或部分包括至少一个拐点。
特别地,由于弹性的、优选为单片式的悬挂件,弹簧结构的框架不包括明确的旋转接头。特别地,光学设备允许以两个自由度移动/倾斜呈窗口、反射镜、透明板、透镜或棱镜的形式的光学元件,其中,由于光学设备具有成本效益的具体设计,可以形成为在光路方向上具有较小高度的扁平设备,并且可以包括相对于设备的占地面积较大的孔径。此外,致动器的功率需求较低,并且可以进行线性致动,即致动器使用的电流与致动器产生的用于移动/倾斜光学元件的力成比例。此外,与磁阻致动器相比,该力对致动器位置的依赖性非常小。
此外,特别地,致动器可以以简单的方式进行控制(例如开环,其中特别地不需要校准)。
特别地,在各拐点处,相应弹簧元件的曲率改变其符号,即在各拐点处,相应弹簧元件的左弯曲部分与该弹簧元件的右弯曲部分联接。特别地,各弹簧元件包括至少一个拐点的事实可以意味着各弹簧元件包括s形或曲折形。
特别地,根据一实施方式,支撑框架由印刷电路板(PCB)形成或包括PCB。
特别地,在一实施方式中,支撑框架围绕该支撑框架的开口,该开口从支撑框架的前侧延伸到支撑框架的后侧,使得光可以穿过支撑框架。
此外,根据一实施方式,支撑框架包括第一臂,该第一臂与支撑框架的第二臂相对,并且其中,第一臂和第二臂由支撑框架的第三臂和第四臂连接以形成支撑框架。
此外,根据一实施方式,第一臂和第三臂在支撑框架的第一拐角部分处联接,并且其中,第三臂和第二臂在支撑框架的第二拐角部分处联接,并且其中,第二臂和第四臂在支撑框架的第三拐角部分处联接,并且其中,第四臂和第一臂在支撑框架的第四拐角部分处联接。
此外,根据一实施方式,第一保持构件连接到支撑框架的第一拐角部分(例如,在支撑框架的前侧上),并且其中,第二保持构件连接到支撑框架的第二拐角部分(例如,在支撑框架的前侧上),并且其中,第三保持构件连接到支撑框架的第三拐角部分(例如,在支撑框架的前侧上),并且其中,第四保持构件连接到支撑框架的第四拐角部分(例如,在支撑框架的前侧上)。
特别地,各拐角部分形成与相应的保持构件连接的突起部。
此外,根据一实施方式,致动器包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈,其中,所述线圈与支撑框架成一体,并且其中,致动器包括面向第一线圈的第一磁体、面向第二线圈的第二磁体、面向第三线圈的第三磁体和面向第四线圈的第四磁体,其中,磁体与框架连接。
此外,根据一实施方式,第一线圈与支撑框架的第一臂成一体,并且其中,第二线圈与支撑框架的第二臂成一体,并且其中,第三线圈与支撑框架的第三臂成一体,并且其中,第四线圈与支撑框架(例如,印刷电路板)的第四臂成一体。
此外,根据一实施方式,第一磁体包括第一磁化强度,并且其中,第二磁体包括第二磁化强度,并且其中,第三磁体包括第三磁化强度,并且其中,第四磁体包括第四磁化强度,并且其中,各磁化强度正交于框架延伸,并且其中,特别地第一和第二磁化强度指向相反的方向,并且其中,特别地第三和第四磁化强度指向相反的方向。
此外,根据一实施方式,各磁体面向相应的线圈,使得由各磁体产生的磁场包括平行于支撑框架且在相应线圈位置处垂直于流经相应线圈的电流的分量,从而在对相应线圈施加电流时产生洛伦兹力,该洛伦兹力根据相应线圈中电流的方向,将相应磁体推离相应线圈或将相应磁体拉向相应线圈。
此外,根据一实施方式,致动器被配置为对相对的第一线圈和第二线圈施加电流,使得第一磁体和第一线圈彼此吸引且第二磁体和第二线圈彼此排斥,从而使框架和随其的光学元件绕第一轴线倾斜,或者其中,致动器被配置为对相对的第一线圈和第二线圈施加电流,使得第一磁体和第一线圈彼此排斥且第二磁体和第二线圈彼此吸引,从而使框架和随其的光学元件绕第一轴线在相反的方向上倾斜。
此外,根据一实施方式,致动器被配置为对相对的第三线圈和第四线圈施加电流,使得第三磁体和第三线圈彼此吸引且第四磁体和第四线圈彼此排斥,从而使框架和随其的光学元件绕第二轴线倾斜,或者其中,致动器被配置为对相对的第三线圈和第四线圈施加电流,使得第三磁体和第三线圈彼此排斥且第四磁体和第四线圈彼此吸引,从而使框架和随其的光学元件绕第二轴线在相反的方向上倾斜。
此外,线圈中的电流可以使得光学元件绕任何轴线倾斜,该轴线可以由绕第一轴线的倾斜和绕第二轴线的倾斜的线性组合构成。特别地,该轴线可以是在对角线方向上。
此外,根据一实施方式,光学元件是以下中的一个:透明板,特别地为透明平板;反射镜;透镜;棱镜;漫射器。
特别地,在光学元件是透明板的情况下,光学元件被配置为与入射到该光学元件上的光束相互作用,使得该光束被光学元件折射。在此,如上所述,光学设备可以用于增强图像分辨率。
此外,根据一实施方式,光学设备包括面向光学元件的静态漫射器。
特别地,在本文所述的本发明的所有实施方式/方面中,光学设备可以包括用于产生施加到致动器的各线圈上的相应电流的能量源,以及包括用于控制各电流并随之控制可移动结构沿第一运动方向和/或沿第二运动方向移动的控制单元,其中特别地,各电流是电流脉冲或包括电流脉冲。
此外,在这方面,光学设备还可以包括至少一个传感器,特别地霍尔传感器,以用于测量光学元件的实际位置,其中,控制单元被配置为控制相应的电流,使得测量到的实际位置达到预限定的参考位置。
根据本发明的另一方面,公开了一种光学设备,特别地用于降低散斑噪声的光学设备,其包括:
-可移动漫射器,用于对通过所述漫射器的光束进行漫射,
-用于支撑漫射器的支撑结构,
其中,可移动漫射器由至少一个可弹性变形构件支撑在支撑结构上,该构件特别地包括聚合物或金属(或由聚合物或金属形成),使得漫射器能够沿着沿支撑结构延伸的第一运动方向和/或沿着沿支撑结构延伸的第二运动方向移动。特别地,聚合物可以是以下之一:弹性体、硅酮、橡胶。这也适用于在下面描述的实施方式中使用的聚合物。
此外,根据光学设备的一实施方式,至少一个可弹性变形构件是可弹性变形膜,该膜特别地包括聚合物或由聚合物形成。
此外,根据该光学设备的一实施方式,该膜包括与支撑结构连接的周向边缘区域。
此外,根据光学设备的一实施方式,漫射器特别地通过将可移动漫射器与膜连接的间隔件或保持元件来连接到膜的前侧,其中膜的前侧背离支撑结构。
此外,根据光学设备的一实施方式,漫射器被布置在膜的后侧,其中膜的后侧面向支撑结构。
此外,根据光学设备的一实施方式,漫射器由至少两个可弹性变形构件支撑在支撑结构上,其中每个可弹性变形构件包括聚合物或金属(或由聚合物或金属形成),使得漫射器可沿第一运动方向和/或沿第二运动方向移动。
此外,根据光学设备的一实施方式,漫射器由三个或四个可弹性变形构件支撑在支撑结构上,其中每个可弹性变形构件包括聚合物或金属(或由聚合物或金属形成),使得漫射器可沿第一运动方向和/或沿第二运动方向移动。特别地,可弹性变形构件被配置为使漫射器可以平行于支撑结构移动。
此外,根据光学设备的一实施方式,相应的可弹性变形构件是包括聚合物或由聚合物形成的可弹性变形弦,其中特别地两个弦沿支撑结构彼此平行地延伸,并且优选地与两个相对的紧固部分一体地形成,通过该紧固部分将两个弦紧固到支撑结构上,特别地紧固到其中可以成一体有线圈组件(例如,第一和/或第二线圈组件)的基板(例如,印刷电路板)上。
此外,根据光学设备的一实施方式,漫射器连接到相应弦的后侧,该后侧面向支撑结构。
此外,根据该光学设备的一实施方式,相应弦包括第一端部部段和相对的第二端部部段,其中端部部段连接到支撑结构。
此外,根据光学设备的一实施方式,相应的可弹性变形构件是从支撑结构突出的可弹性变形的、特别地可弯曲的柱状件。特别地,柱状件是可弯曲的,使得漫射器可以平行于支撑结构移动。
此外,根据光学设备的一实施方式,每个聚合物柱状件连接到漫射器的拐角区域或连接到保持构件,其中漫射器连接到保持构件。
此外,根据该光学设备的一实施方式,支撑结构界定了至少一个凹部或界定了从支撑结构的前侧延伸到支撑结构的后侧的至少一个贯通开口,其中特别地所述膜在所述贯通开口上延伸。
此外,根据一实施方式,漫射器或所述至少一个保持元件被布置在所述至少一个凹部或贯通开口的前面(例如在支撑结构的前侧上),特别地使得光可以穿过漫射器并经由所述贯通开口穿过支撑结构。
此外,根据一实施方式,漫射器形成悬伸部(并且特别地在第一方向上突出于支撑结构之外和/或在相反的第二方向上突出于支撑结构之外)。另外地,特别地,漫射器经由间隔件连接到膜的前侧。
此外,根据该光学设备的一实施方式,该光学设备包括面向可移动漫射器的静态漫射器。特别地,静态漫射器可以是以下中的至少一个:被布置在所述至少一个贯通开口中的;被布置在所述至少一个贯通开口的前面的;被连接到支撑结构的后侧的;形成为悬伸部的(其中,特别地静态漫射器在所述第一方向上突出于支撑结构之外和/或在所述相反的第二方向上突出于支撑结构之外)。
此外,根据光学设备的一实施方式,光学设备包括用于沿第一运动方向和/或沿第二运动方向移动漫射器的致动器,其中致动器包括连接到支撑结构的至少一个第一线圈组件和连接到至少一个可弹性变形构件(特别地膜)和/或可移动漫射器的至少一个第一磁体,使得至少一个第一磁体面向至少一个第一线圈组件。
另外地,根据一实施方式,第一线圈组件包括第一层,该第一层包括并排布置的第一线圈和第二线圈,使得第一线圈的一部分沿着第二线圈的相邻部段延伸,其中特别地第一线圈和第二线圈被配置为使得流经第一线圈和流经第二线圈的电流在所述相邻部段中沿相同的方向流动,并且其中,第一线圈组件包括第二层,其中第一层和第二层被布置为一个在另一个的顶部,并且其中,第二层包括并排布置的第三线圈和第四线圈,使得第三线圈的一部分沿着第四线圈的相邻部段延伸,其中特别地第三线圈和第四线圈被配置为使得流经第三线圈和第四线圈的电流在第三线圈的所述部分中和在第四线圈的所述相邻部段中沿相同的方向流动,并且其中,在第一线圈组件的交叉区域中,第一线圈的该部分和第二线圈的该部分各自与第三线圈的该部分和第四线圈的该部分交叉,其中特别地至少一个第一磁体面向所述交叉区域。
另外地,根据一实施方式,致动器包括与第一线圈组件相对的第二线圈组件,其中第二线圈组件连接到支撑结构,并且其中,致动器包括连接到至少一个可弹性变形构件(特别地膜)和/或可移动漫射器的第二磁体,使得第二磁体面向第二线圈组件。
另外地,根据一实施方式,第二线圈组件包括第一层,该第一层包括并排布置的第一线圈和第二线圈,使得第二线圈组件的第一线圈的一部分沿着第二线圈组件的第二线圈的相邻部段延伸,其中特别地第二线圈组件的第一线圈和第二线圈被配置为使得流经第二线圈组件的第一线圈和第二线圈的电流沿相同的方向流经第二线圈组件的所述相邻部段,并且其中,第二线圈组件包括第二层,其中第二线圈组件的第一层和第二层被布置为一个在另一个的顶部,并且其中,第二线圈组件的第二层包括并排布置的第三线圈和第四线圈,使得第二线圈组件的第三线圈的一部分沿着第二线圈组件的第四线圈的相邻部段延伸,其中特别地第二线圈组件的第三线圈和第四线圈被配置为使得流经第二线圈组件的第三线圈和第四线圈的电流沿相同的方向流经第二线圈组件的所述第三线圈的所述部分和第二线圈组件的第四线圈的所述相邻部段,并且其中,在第二线圈组件的交叉区域中,第二线圈组件的第一线圈的该部分和第二线圈组件的第二线圈的该部分各自与第二线圈组件的第三线圈的该部分和第二线圈组件的第四线圈的该部分交叉。
另外地,根据一实施方式,第一磁体包括指向或远离第一线圈组件的交叉区域的第一磁化强度,和/或其中第二磁体包括指向或远离第二线圈组件的交叉区域的第二磁化强度。
特别地,第一磁化强度正交于第一磁体的前侧,该前侧面向第一线圈组件的交叉区域。另外地,特别地,第二磁化强度正交于第二磁体的前侧,该第二磁体的前侧面向第二线圈组件的交叉区域。特别地,相应前侧是四边形,特别地是方形。
特别地,在第一线圈组件的交叉区域中,第一磁化强度优选地正交于流经其中一个部分的电流(特别地当漫射器平行于第一线圈组件的线圈延伸时)。此外,特别地,在第二线圈组件的交叉区域中,第二磁化强度优选地正交于流经其中一个部分的电流(特别地当漫射器平行于第二线圈组件的线圈延伸时)。
此外,特别地,相应线圈组件的第一层的第一和第二线圈的所述相邻部段沿第二运动方向延伸。
此外,特别地,相应线圈组件的第二层的第三和第四线圈的所述相邻部段沿第一运动方向延伸。
此外,根据一实施方式,光学设备被配置为将电流施加到至少一个第一线圈组件的第一层的第一和第二线圈上,使得电流在至少一个第一线圈组件的第一层的所述相邻部段中沿相同的方向流动,并且其中,特别地(可选地),光学设备被配置为还向第二线圈组件的第一层的第一和第二线圈施加电流,使得电流在第二线圈组件的第一层的所述相邻部段中沿相同的方向流动,从而产生使漫射器沿第一运动方向移动的洛伦兹力,特别地取决于第一线圈组件的第一层的所述相邻部段中电流的方向,并且可选地取决于第二线圈组件的第一层的所述相邻部段中电流的方向。
另外地,根据一实施方式,光学设备被配置为将电流施加到第一线圈组件的第二层的第三和第四线圈上,使得电流在第一线圈组件的第二层的所述相邻部段中沿相同的方向流动,并且其中,特别地(可选地),光学设备被配置为还向第二线圈组件的第二层的第三和第四线圈施加电流,使得电流在第二线圈组件的第二层的所述相邻部段中沿相同的方向流动,从而产生使漫射器沿第二运动方向移动的洛伦兹力,特别地取决于第一线圈组件的第二层的所述相邻部段中电流的方向,并且可选地取决于第二线圈组件的第二层的所述相邻部段中电流的方向。
此外,根据一实施方式,支撑结构包括基板或形成为基板,该基板特别地以印刷电路板(PCB)的形式,其中至少一个第一线圈组件和/或第二线圈组件与基板(例如PCB)成一体。
可选地,软磁板可以被布置在支撑结构或基板的后侧,使得支撑结构或基板被布置在软磁板与第一和/或第二磁体之间。
此外,根据一实施方式,支撑结构至少界定了从支撑结构的前侧延伸到支撑结构的后侧的第一贯通开口,并且界定了第一凹部(第一凹部可以形成第二贯通开口),其中漫射器被布置在第一(例如中心)贯通开口的前面,其中可移动漫射器由至少一个可弹性变形构件支撑在支撑结构上,该可弹性变形构件形成为膜(或可弹性变形销),该膜与支撑结构连接,使其在第一凹部中或在第一凹部上方延伸(例如,第二贯通开口,见上文),并且其中,特别地光学设备包括上述至少一个第一磁体,该磁体与至少一个可弹性变形构件连接(并被布置在第二贯通开口的前面或其中),并且其中,特别地光学设备包括至少一个保持元件,其中,特别地漫射器经由至少一个保持元件连接到至少一个第一磁体(以便将漫射器保持在支撑结构的第一贯通开口前面),并且其中,至少一个磁体被布置为使其面向所述至少一个第一线圈组件。
特别地,光学设备可以包括多个第一凹部(或第二贯通开口),其中每个第一凹部(例如第二贯通开口)可以被至少一个可弹性变形构件(例如膜)覆盖,其中可替代地,包括聚合物或由聚合物形成的单独可弹性变形构件(例如膜)可以被布置在每个第一凹部(例如第二贯通开口)中或其上方,其中磁体被布置在相应的第一凹部(或第二贯通开口)的前面或其中,并连接到至少一个膜或相应的膜,其中每个磁体被布置在线圈组件的前面。另外地,每个磁体经由保持元件连接到漫射器,以将漫射器保持在第一贯通开口的前面。另外地,特别地,各线圈组件可以被设计为上述至少一个第一线圈组件。各磁体优选地被配置为上述至少一个第一磁体。另外地,第一凹部(或第二贯通开口)可以被布置为围绕(例如中心)第一贯通开口。因此,借助由线圈组件和相关磁体形成的致动器,漫射器能够沿着沿支撑结构延伸的第一运动方向和/或沿着沿支撑结构延伸的第二运动方向移动。
此外,根据一实施方式,支撑结构界定了第一、第二和第三凹部(例如分别以从支撑结构的前侧延伸到支撑结构的后侧的贯通开口的形式),其中可移动漫射器被布置在支撑结构的第四凹部的前面,并且其中,可移动漫射器由被形成为膜的至少一个可弹性变形构件支撑在支撑结构上,该膜连接到支撑结构上,使其覆盖所述凹部(例如,贯通开口)并且其中,特别地至少一个第一磁体连接到至少一个可弹性变形构件并布置在第一凹部的前面,并且其中,特别地光学设备包括保持元件,其中特别地漫射器经由保持元件连接到至少一个第一磁体以便将漫射器保持在支撑结构的第一凹部的前面,并且其中,特别地保持元件包括将至少一个第一磁体连接到保持元件的第一突起部的第一臂,其中,第一突起部被支撑在膜上并被布置在第二凹部的前面,并且其中,保持元件包括将至少一个第一磁体连接到保持元件的第二突起部的第二臂,其中,第二突起部被支撑在膜上并被布置在第三凹部的前面,并且其中,漫射器连接到第一臂和第二臂,并且其中,至少一个第一磁体被布置为面向所述至少一个第一线圈组件。
特别地,第四凹部被布置在支撑结构的边缘区域中。另外地,特别地,光学设备包括静态漫射器,该静态漫射器在支撑结构的后侧上在第四凹部的上方延伸并面向可移动漫射器。另外地,特别地,第一臂和第二臂彼此成一体地连接并围成一锐角。
此外,根据光学设备的一实施方式,光学设备包括被布置在可弹性变形膜的后侧上的滑动支承件。
此外,根据光学设备的一实施方式,至少一个第一磁体和/或第二磁体被布置在膜的后侧上。
此外,根据光学设备的一实施方式,致动器的至少一个第一磁体和/或第二磁体连接到漫射器。
此外,根据光学设备的一实施方式,致动器的至少一个第一磁体和/或第二磁体被配置为在支撑结构的前表面上滑动。
此外,根据光学设备的一实施方式,致动器的至少一个第一磁体和/或第二磁体被配置为在布置于支撑结构的前表面上的铁磁流体上滑动。特别地,铁磁流体是由悬浮在载体流体中的纳米级铁磁或亚铁磁颗粒制成的胶状液体。
此外,根据光学设备的一实施方式,前表面是由支撑结构的层形成的,该层由玻璃或非磁性金属形成。
根据本发明的又一方面,公开了一种光学设备,特别地用于增强图像分辨率的光学设备,其包括:透明板,用于折射通过所述板的光束,其中,该板是可倾斜的(例如,绕第一轴线和第二轴线),并且其中,板包括第一端部部段和相对的第二端部部段,其中光学设备包括第一弹簧结构和相对的第二弹簧结构,其中第一弹簧结构包括连接(特别地胶合)到板的第一端部部段的长形第一保持臂,并且其中,第二弹簧结构包括连接(特别地胶合)到板的第二端部部段的长形第二保持臂,并且其中,第一保持臂经由第一条连接到第一弹簧结构的第一可弯曲构件,并且经由第二条连接到第一弹簧结构的第二可弯曲构件,并且其中,第二保持臂经由第三条连接到第二弹簧结构的第三可弯曲构件,并且经由第四条连接到第二弹簧结构的第四可弯曲构件。
此外,根据光学设备的一实施方式,各个条成一体地连接至相关联的可弯曲部分。
此外,根据光学设备的一实施方式,第一可弯曲构件包括顶部部分和垂直于第一可弯曲构件的顶部部分延伸的柱状件,其中第一可弯曲构件的柱状件将第一可弯曲构件的顶部部分连接到第一弹簧结构的底部部分,并且其中,第二可弯曲构件包括顶部部分和垂直于第二可弯曲构件的顶部部分延伸的柱状件,其中第二可弯曲构件的柱状件将第二可弯曲构件的顶部部分连接到第一弹簧结构的底部部分,并且其中,第三可弯曲构件包括顶部部分和垂直于第三可弯曲构件的顶部部分延伸的柱状件,其中第三可弯曲构件的柱状件将第三可弯曲构件的顶部部分连接到第二弹簧结构的底部部分,并且其中,第四可弯曲构件包括顶部部分和垂直于第四可弯曲构件的顶部部分延伸的柱状件,其中第四可弯曲构件的柱状件将第四可弯曲构件的顶部部分连接到第二弹簧结构的底部部分。
此外,根据光学设备的一实施方式,光学设备包括用于倾斜板的致动器,其中致动器包括被布置在第一弹簧结构的底部部分上的第一线圈和第二线圈,使得第一可弯曲构件的顶部部分面向第一线圈并与第一线圈形成第一气隙,并且使得第二可弯曲构件的顶部部分面向第二线圈并与第二线圈形成第二气隙,并且其中,致动器包括被布置在第二弹簧结构的底部部分上的第三线圈和第四线圈,使得第三可弯曲构件的顶部部分面向第三线圈并与第三线圈形成第三气隙,并且使得第四可弯曲构件的顶部部分面向第四线圈并与第四线圈形成第四气隙。
此外,根据光学设备的一实施方式,第一弹簧结构被配置为引导由第一或第二线圈产生的磁通量(当对第一或第二线圈施加电流时),并且其中,第二弹簧结构被配置为引导由第三或第四线圈产生的磁通量(当对第三或第四线圈施加电流时)。
此外,根据光学设备的一实施方式,光学设备被配置为向各线圈施加电流,使得各线圈由于由致动器的相应线圈产生的磁阻力而吸引相关联的可弯曲部分的顶部部分。
此外,根据光学设备的一实施方式,光学设备被配置为向第一和第二线圈或向第三和第四线圈施加电流,以使板绕平行于保持臂延伸的第一轴线倾斜。
此外,根据光学设备的一实施方式,光学设备被配置为将电流施加到第一和第三线圈或第二和第四线圈,以使板绕垂直于保持臂延伸的第二轴线倾斜。
此外,根据光学设备的一实施方式,各线圈包括垂直于各可弯曲构件的顶部部分延伸的线圈芯。
此外,根据光学设备的一实施方式,致动器包括第一基板,其中第一线圈和第二线圈与第一基板中(第一基板可以例如是印刷电路板)成一体,并且其中,致动器包括第二基板,其中第三线圈和第四线圈与第二基板中(第二基板可以例如是印刷电路板)成一体。
此外,根据光学设备的一实施方式,第一弹簧结构包括用于与致动器的第一基板接合的第一闩锁臂,其中第一闩锁臂从第一弹簧结构的第一和第二可弯曲构件之间的第一弹簧结构的底部部分突出,并且被配置为将第一基板紧固到第一弹簧结构的底部部分。此外,根据一实施方式,第二弹簧结构包括用于与致动器的第二基板接合的第二闩锁臂,其中,第二闩锁臂从第二弹簧结构的第三和第四可弯曲构件之间的第二弹簧结构的底部部分突出,并且被配置为将第二基板紧固到第二弹簧结构的底部部分。
根据本发明的又一方面,公开了一种光学设备,特别地用于增强图像分辨率或用于减少散斑噪声的光学设备,其包括:可移动结构,其包括用于与通过一光学区域的光束相互作用的所述光学区域;用于支撑可移动结构的支撑结构,该可移动结构经由球状件(ball:滚珠)被支撑在支撑结构上,使得可移动结构能够沿着沿支撑结构延伸的第一运动方向移动。
特别地,在一实施方式中,可移动结构经由球状件被支撑在支撑结构上,使得可移动结构能够沿着沿支撑结构延伸的第二运动方向移动。
特别地,在一实施方式中,每个球状件与支撑结构的相关凹部接合。
特别地,在一实施方式中,每个球状件与可移动结构的相关凹部接合。
特别地,在一实施方式中,用于与通过该光学区域的光束相互作用的所述光学区域是用于折射通过一透明区域的光束的透明区域。
特别地,在一实施方式中,可移动结构经由所述球状件被支撑在支撑结构上,使得可移动结构能够沿着沿支撑结构延伸的第一运动方向移动,并且当可移动结构沿第一运动方向移动时,使得可移动结构相对于支撑结构绕第一轴线倾斜。
特别地,在一实施方式中,可移动结构经由所述球状件被支撑在支撑结构上,使得可移动结构能够沿着沿支撑结构延伸的第二运动方向移动,并且当可移动结构沿第二运动方向移动时,使得可移动结构相对于支撑结构绕第二轴线倾斜。
特别地,在一实施方式中,支撑结构的各凹部包括用于接触与支撑结构的相应凹部接合的球状件的底部,其中该底部包括斜面。
特别地,在一实施方式中,可移动结构的各凹部包括用于接触与可移动结构的相应凹部接合的球状件的底部,其中可移动结构的各凹部的底部包括斜面。
此外,本文所述的各光学设备可以被配置为胶合在光学系统中(例如,形成光学系统的部件。此外,本文所述的各光学设备也可以被配置为滑动到光学系统中,使用例如支撑框架(特别地印刷电路板)作为用于所述滑动的引导结构。
在下文中,参照附图描述了本发明的各方面的实施方式以及本发明的其他特征和优点,其中
图1示出了根据本发明的光学设备的一实施方式的爆炸图(A)和立体图(B),该光学设备包括可倾斜的透明板,以用于增强光学图像的分辨率,其中(C)示出了该设备的可倾斜的框架的俯视图;
图2示出了根据本发明的光学设备的一实施方式的爆炸图(A)和立体图(B),该设备包括两个可倾斜的透明板,以用于增强光学图像的分辨率;
图3示出了可以与图2所示设备的实施方式结合使用的致动器的一实施方式的俯视图(A)和(B),以及可以与图1所示设备的实施方式结合使用的致动器的一实施方式的俯视图(C)和(D);
图4示出了可以与图1所示设备一起使用的致动器的另一实施方式的俯视图;以及
图5示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的立体图(A),该设备包括通过弹簧支撑的可倾斜的光学元件,其中(B)示出了该设备的致动器的俯视图;
图6示出了可以用于使光学元件/透明板倾斜的致动器的细节的示意性截面图,其中特别地致动器的相应线圈直接成一体在印刷电路板中,并且其中,特别地致动器使用相应磁体的磁场B的分量,该分量优选地垂直于相应线圈中的电流并且特别地垂直于由致动器产生的力FL
图7示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的示意性截面图,该设备包括被支撑在弹性聚合物柱状件上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少;
图8示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的示意性截面图,该设备包括被支撑在弹性膜上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少;
图9示出了根据本发明的光学设备的其他实施方式的示意性截面图(A)、(B),该设备包括被支撑在弹性膜上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少;
图10示出了根据本发明的光学设备的其他实施方式的示意性截面图(A)和俯视图(B),该设备包括被支撑在弹性膜上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少,以及示出了根据本发明的光学设备的一实施方式的俯视图(C),该设备包括被支撑在弹性聚合物弦上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少;
图11示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的示意性截面图,该设备包括被支撑在弹性聚合物柱状件上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少;
图12示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的示意性截面图,该设备包括被支撑在弹性聚合物柱状件上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少;
图13示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的示意性俯视图(A)和示意性截面图(B),该设备包括被支撑在弹性膜上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少,以及(C)示出了该设备的致动器的部件的俯视图;
图14示出了根据本发明的光学设备的示意性俯视图(A)、(B),该设备包括被支撑在至少一个弹性膜上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少;
图15示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的立体图,该设备包括被支撑在至少一个弹性膜上的漫射器,以用于实现散斑图案的减少;
图16示出了根据本发明的光学设备的一实施方式的立体图(A),该设备包括用于增强光学图像分辨率的可倾斜的透明板,其中(B)示出了该设备的爆炸图;
图1(A)结合图1(B)和图1(C)示出了根据本发明的光学设备1的一实施方式,其中光学设备1特别地被配置用于增强图像分辨率(通过如本文所述的使像素移位)。特别地,光学元件21(例如透明板21,特别地为玻璃)被配置为与通过所述板21的光束L相互作用,使得光束L在通过所述透明板21时得到折射。在光束L投射由像素行和像素列构成的图像并且板22在第一和第二位置之间(例如绕第一轴线A)倾斜的情况下,光束L被移位(例如,所述投射出的图像沿着第一方向被移位一像素的一部分(通常是一像素的一半))。另外,还可以通过使板21绕另一(例如正交的)轴线(图1中未示出)倾斜来移位光束L,从而使光束L还沿第二方向移位。
此外,使用这样的设备1,帧的时间序列可以被分割成两个子帧,其中连续的子帧可以相对于彼此移位一像素的一部分(例如一半或三分之一)。子帧以足够快的方式投射,使得它们在人眼看来好像是同时投射并叠加的。例如,在将子帧对准以使一个子帧中的像素的角部被投射到下一子帧的中心上并以此类推的情况下,可以实现分辨率似乎是两倍高的错觉。这类像素移位可以在一个维度上进行(例如在X方向上移位),但也可以在两个维度(2D)上进行,例如在图像的X和Y方向上移位(即沿着数字图像的行和列移位或使像素对角地移位)。
然而,图1所示的设备也可以用于减少所谓的散斑图案,该散斑图案是由于激光的高相干性而在屏幕上产生的干涉图案(客观散斑)或在人眼视网膜上产生的干涉图案(主观散斑)。
可以通过让光或激光束穿过呈移动/摆动漫射器形式的光学元件21或在其上反射,来实现这样的散斑图案的减少。在频率足够高的情况下,人脑会随着时间的推移整合感知到的光,这会显著降低感知到的散斑噪声。
特别地,图1所示的设备优选地包括
-透明的第一板21,用于当光束L穿过所述第一板21时,对光束进行折射,
-被配置为支撑第一板21的支撑框架或结构3,其中支撑框架3围绕着支撑框架3的开口31,该开口从支撑框架3的前侧3a延伸至支撑框架3的后侧3b,使得光可以穿过支撑框架3,
-与支撑框架3的前侧3a连接的第一弹簧(spring,弹力)结构600,
其中,第一弹簧结构600包括与第一板21连接的第一框架607,其中,
第一框架607能够绕第一轴线A相对于支撑框架3倾斜,以及
-致动器5,被配置为借助于洛伦兹力使第一板21绕第一轴线A倾斜,其中致动器5包括第一线圈60和第二线圈61,其中,所述线圈60、61被成一体在支撑框架3中,并且其中致动器5包括面向第一线圈60的第一磁体70和面向第二线圈61的第二磁体71,其中第一和第二磁体70、71连接到第一框架607。
特别地,磁体70、71各自包括一磁化强度,该磁化强度相对于垂直于所述线圈60、61的卷绕轴线W延伸的平面以在80°至100°之间的角α被定向(例如参照图6)。
特别地,光学设备1的支撑框架3由印刷电路板形成,并且优选地包括第一臂350,该第一臂与支撑框架3的第二臂351相对,其中第一和第二臂350、351由支撑框架3的第三和第四臂352、353连接。
此外,第一弹簧结构600包括经由第一扭转条601连接至第一框架607的第一保持构件602,以及经由第二扭转条603连接至第一框架607的第二保持构件604,其中,第一保持构件602在支撑框架3的前侧上连接至支撑框架3的第三臂352,并且其中,第二保持构件604在支撑框架3的前侧上连接至支撑框架3的第四臂353。特别地,第一保持构件602可以连接到从支撑框架3(例如,印刷电路板)突出的第一过模300。同样地,第二保持构件604可以连接到从支撑框架3突出的第二过模301。
如图1(C)所示,第一扭转条601和第二扭转条602与第一轴线A对准,板21可以绕该轴线倾斜。
另外地,特别地,通过两个槽605a、605b将第一保持构件602与第一框架607隔开,两个槽包括朝向第一扭转条增大的宽度。此外,还可以通过两个槽606a、606b将第二保持构件604与第一框架607隔开,两个槽包括朝向第二扭转条603增大的宽度。特别地,为了控制蚀刻,各扭转条601、603两侧上的槽的部分可以是对称的,如图1(C)所示。
特别地,光学元件(例如玻璃)21可以绕轴线A倾斜,该轴线相对于支撑框架的第三臂352以45°角延伸,即对角地跨第一框架607。特别地,光学元件21绕轴线A的倾斜角取决于像素大小和光学元件21的厚度。厚度可以例如在0.5mm至1mm的范围内,使得倾斜角在例如0.4°至1.5°的范围内。
如图1(A)、图3(C)和图3(D)中另外所示的,第一线圈60为L形的第一线圈60,该第一线圈包括与支撑框架3的第一臂351成一体的第一部分60a和垂直于第一线圈60的第一部分60a延展的第二部分60b,其中第一线圈60的第二部分60b与支撑框架3的第四臂353成一体,并且其中,第二线圈61为L型的第二线圈61,该第二线圈包括与支撑框架3的第二臂351成一体的第一部分61a和垂直于第二线圈61的第一部分61a延展的第二部分61b,其中第二线圈61的第二部分61b与支撑框架3的第三臂352成一体。
此外,光学设备1包括面向第二线圈61的第三磁体72和面向第一线圈60的第四磁体73,其中,第三和第四磁体72、73连接至第一框架607,并且其中,第一磁体70面向第一线圈60的第一部分60a,并且其中,第二磁体71面向第二线圈61的第一部分61a,并且其中,第三磁体72面向第二线圈61的第二部分61b,并且其中,第四磁体73面向第一线圈61的第二部分60b。特别地,磁体72、73可以各自包括磁化强度M3、M4,该磁化强度相对于上述的所述平面以在80°至100°之间的角α定向(例如参见图6)。
特别地,第一磁体70面向第一线圈60的第一部分60a,使得由第一磁体70产生的磁场B包括平行于支撑框架3并且在第一线圈60的第一部分60a的位置处垂直于流经第一线圈60的第一部分60a的电流I的分量,从而在对第一线圈60施加电流I时产生洛伦兹力FL,该洛伦兹力根据第一线圈60的第一部分60a中电流I的方向,将第一磁体70推离第一线圈60的第一部分60a或将第一磁体70拉向第一线圈60的第一部分60a(参见图6和图3(C))。
以类似的方式,第四磁体73面向第一线圈60的第二部分60b,使得由第四磁体73产生的磁场B包括平行于支撑框架3并在第一线圈60的第二部分60b的位置处垂直于流经第一线圈60的第二部分60b的电流I的分量,从而在对第一线圈60施加电流I时产生洛伦兹力FL,该洛伦兹力根据第一线圈60的第二部分60b中电流I的方向,将第四磁体73推离第一线圈60的第二部分60b或将第四磁体73拉向第一线圈60的第二部分60b(参见图6和图26(C))。
此外,类似地,第二磁体71面向第二线圈61的第一部分61a,使得由第二磁体71产生的磁场B包括平行于支撑框架3并在第二线圈61的第一部分61a的位置处垂直于流经第二线圈61的第一部分61a的电流I的分量,从而在对第二线圈61施加电流I时产生洛伦兹力FL,该洛伦兹力根据第二线圈61的第一部分61a中电流I的方向,将第二磁体71推离第二线圈61的第一部分61a或将第二磁体71拉向第二线圈61的第一部分61a(参见图6和图3(C))。
最后地,第三磁体72面向第二线圈61的第二部分61b,使得由第三磁体72产生的磁场B包括平行于支撑框架3并在第二线圈61的第二部分61b的位置处垂直于流经第二线圈61的第二部分61b的电流I的分量,从而在对第二线圈61施加电流I时产生洛伦兹力FL,该洛伦兹力根据第二线圈61的第二部分61b中电流I的方向,将第三磁体72推离第二线圈61的第二部分61b或将第三磁体72拉向第二线圈61的第二部分61b。
因此,通过控制施加至第一线圈和第二线圈的电流,可以使板21绕图1(C)中所示的轴线A倾斜。
此外,可选地,设备1可以包括静态漫射器211(例如在光学元件21是漫射器的情况下),其中静态漫射器面向光学元件21/漫射器21。这样的静态漫射器211也可用于其他实施方式(例如图5)。
此外,光学设备1还可以包括霍尔传感器H或另一传感器H,以测量第一弹簧结构600的位置。用于与设备1电接触的电触点305可以被布置在支撑框架3的其中一个臂上,例如被布置在第一臂350上或在第二臂351上。如图3(D)所示,支撑框架(例如,印刷电路板36)可以包括柔性部分,该柔性部分包括用于与设备1电连接的触点305。然而,这样的触点305一般也可以设置在设备1的其他位置上。
此外,图2示出了对图1所示的光学设备1的实施方式的修改,其中这里(除了图1所示的部件外),光学设备1包括透明的第二板210,以用于当光束L通过所述第二板210时折射光束L,其中第一板21面向第二板210,并且其中,支撑框架3被配置为支撑第二板210。
特别地,光学设备1包括连接到支撑框架3的后侧3b的第二弹簧结构700,其中第二弹簧结构700包括第二板210所连接至的第二框架,其中第二框架707能够相对于支撑框架3绕第二轴线A'倾斜,并且其中,致动器5被配置为通过洛伦兹力使第二板210绕第二轴线A'倾斜。
为此,致动器5包括第三线圈62和第四线圈63,其中第三和第四线圈62、63与支撑框架3成一体,并且其中,致动器包括面向第三线圈63的第三磁体72和面向第四线圈63的第四磁体73,并且其中,第三和第四磁体73、74连接第二框架707。
特别地,与图1形成对照,第一和第二线圈60、61不构成L形,而是根据图3(A)和图3(B)布置,其中第一线圈61与支撑框架3的第一臂350成一体,并且第二线圈与支撑框架3的相对第二臂351成一体。
以类似的方式,第三线圈62与第三臂352成一体,并且第四线圈63与支撑框架3(例如,印刷电路板)的第四臂353成一体。特别地,第一线圈60和第二线圈61可以电连接,以用于在轴线A上进行推拉动作。此外,第三线圈62和第四线圈63可以电连接,以用于在轴线A'上进行推拉动作。
此外,如图3(B)所示,设备1的一个或更多个电子部件306可以被布置在支撑框架3上,例如被布置在其中一个臂上(例如第二臂351)。特别地,相应的电子部件306被布置在电触点305的附近(例如在第二臂351上)。可选地,该设备可以包括用于每个框架607、707的霍尔传感器H,以用于测量对应框架607、707的位置,特别地测量相应光学元件21、210的位置。
此外,如图2(A)和图2(B)所示,第二弹簧结构700包括第三保持构件702,该第三保持构件经由第三扭转条701连接到第二框架707,并且其中,第二弹簧结构700包括第四保持构件704,该第四保持构件经由第四扭转条703连接到第二框架707,其中,第三保持构件702在支撑框架3的后侧3b上与支撑框架3的第一臂350连接,并且其中,第四保持构件704在支撑框架3的后侧3b上与支撑框架3的第二臂351连接。同样在此,各保持构件604、602、702、704可以分别与从支撑框架3(例如,印刷电路板)突出的相关过模300、301、302、303连接。同样在此,用于与设备1电接触的电触点305可以被布置在支撑框架3的其中一个臂上,例如第二臂351上。
特别地,第三扭转条701和第四扭转条703与第二轴线A'对准,如图2(A)所示。
此外,各磁体70、71、72、73面向相应的线圈60、61、62、63(另参见图6),使得由相应磁体70、71、72、73产生的磁场B包括平行于支撑框架3并在相应线圈60、61、62、63的位置处垂直于流经相应线圈60、61、62、63的电流I的分量,从而在对相应线圈60、61、62、63施加电流时产生洛伦兹力,该洛伦兹力根据相应线圈60、61、62、63中电流I的方向,将相应磁体70、71、72、73推离相应线圈60、61、62、63或将相应磁体70、71、72、73拉向相应线圈60、61、62、63。这允许使第一框架607和随其的第一板21绕第一轴线A倾斜,以及使第二框架707和随其的第二板210绕正交的第二轴线A'倾斜。
同样在此,绕相应轴线A、A'的倾斜角取决于相应光学元件21、210的像素大小和厚度。特别地,相应的厚度可以在0.5mm至1mm的范围内,使得相应的倾斜角在例如0.4°至1.5°的范围内。
图4示出了可以与图1(A)所示的光学设备1的实施方式一起使用的线圈60、61的其他布置,以代替两个L形线圈60、61。
根据图4,第一线圈60是外线圈60,以及第二线圈61是内线圈61,其中外线圈60环绕内线圈61,并且其中,外线圈60包括第一部段60a和相对的第二部段60b,并且其中,内线圈61包括第一部段61a和相对的第二部段61b,其中外线圈60的第一部段60a相邻于内线圈60的第一部段61a延伸,并且其中,外线圈60的第二部段60b相邻于内线圈61的第二部段61b延伸。
此外,外线圈60包括将外线圈60的第一部段60a连接到外线圈60的第二部段60b的第三部段60c,以及内线圈61包括相邻于外线圈60的第三部段60c延伸的第三部段61c,其中内线圈61的第三部段61c将内线圈61的第一部段61a连接到内线圈60的第二部段61b,并且其中,外线圈60包括将外线圈60的第一部段60a连接到外线圈60的第二部段60b的第四部段60d,并且其中,内线圈61包括相邻于外线圈60的第四部段60d延伸的第四部段61d,其中内线圈61的第四部段61d将内线圈61的第一部段61a连接到内线圈61的第二部段61b。
此外,如图4所示,外线圈和内线圈60、61的第一部段60a、61a与支撑结构3的第一臂350成一体,以及外线圈和内线圈60、61的第二部段60b、61b与支撑结构3的第二臂351成一体。另外地,外线圈和内线圈60、61的第三部段60c、61c与支撑结构3的第三臂352成一体,以及外线圈和内线圈60、61的第四部段60d、61d与支撑结构3的第四臂353成一体。
同样在此,光学设备1包括与第一框架607连接的磁体70、71、72、73,这些磁体被线圈60、61吸引或排斥,以使框架607和随其的光学元件21相应地倾斜。
特别地,第一磁体70在垂直于支撑框架3的前侧3a的方向上面向外线圈60和内线圈60、61的第一部分60a、61a,以及第二磁体71在垂直于支撑框架3的前侧3a的方向上面向外线圈和内线圈60、61的第二部分60b、61b。此外,第三磁体72在垂直于支撑框架3的前侧3a的方向上面向外线圈60和内线圈61的第三部分60c、61c,以及第四磁体73在垂直于支撑框架3的前侧3a的方向上面向外线圈和内线圈60、61的第四部分60d、61d。
此外,每个磁体70、71、72、73包括磁化强度M1、M2、M3、M4,其中相应的磁化强度M1、M2、M3、M4正交于第一板21延伸,其中第一和第四磁体70、73的磁化强度M1、M4指向一相同方向,而第二和第三磁体71、72的磁化强度M2、M3指向一相反方向。
特别地,第一磁体70面向外线圈和内线圈60、61的第一部分60a、61a,以及第四磁体73面向外线圈和内线圈60、61的第四部分60d、61d,使得由第一磁体70产生的磁场B包括平行于支撑框架3并垂直于流经外线圈60的第一部分60a的电流I且垂直于流经内线圈61的第一部分61a的相反电流I'的分量,并且使得由第四磁体73产生的磁场B包括平行于支撑框架3并垂直于流经外线圈60的第四部分60d的电流I且垂直于流经内线圈61的第四部分61d的相反电流I'的分量,从而产生由此造成的洛伦兹力FL,该洛伦兹力将第一磁体70推离外线圈和内线圈60、61的第一部分60a、61a,以及将第四磁体73推离外线圈和内线圈60、61的第四部分60d、61d,或者将第一磁体70拉向外线圈和内线圈60、61的第一部分60a、61a,以及将第四磁体73拉向外线圈和内线圈60、61的第四部分60d、61d。
以类似的方式,第三磁体72面向外线圈和内线圈60、61的第三部分60c、61c,以及第二磁体71面向外线圈和内线圈60、61的第二部分60b、61b,使得由第三磁体72产生的磁场B包括平行于支撑框架3并垂直于流经外线圈60的第三部分60c的电流I且垂直于流经内线圈61的第三部分61c的相反电流I'的分量,并且使得由第二磁体71产生的磁场B包括平行于支撑框架3并垂直于流经外线圈60的第二部分60b的电流I且垂直于流经内线圈61的第二部分61b的相反电流I'的分量,从而产生由此造成的洛伦兹力FL,该洛伦兹力将第三磁体72推离外线圈和内线圈60、61的第三部分60c、61c,并将第二磁体71推离外线圈和内线圈60、61的第二部分60b、61b,或者将第三磁体72拉向外线圈和内线圈60、61的第三部分60c、61c,并将第二磁体71拉向外线圈和内线圈60、61的第二部分60b、61b。
此外,图5示出了光学设备1的又一实施方式,该光学设备特别地被配置用于增强图像分辨率和/或用于减少散斑图案。根据图5,光学设备1包括至少:光学元件21,该光学元件被配置为与入射到光学元件21上的光束L相互作用;被配置为支撑光学元件21的支撑框架3;连接到支撑框架3的优选单片式弹簧结构900,其中弹簧结构900包括光学元件21所连接至的框架909,其中框架909能够相对于支撑框架3移动,并且其中,弹簧结构900包括经由第一弹簧元件901连接到框架909的第一保持构件902,并且其中,弹簧结构900包括经由第二弹簧元件903连接到框架909的第二保持构件904,并且其中,弹簧结构900包括经由第三弹簧元件905连接到框架909的第三保持构件906,并且其中,弹簧结构900包括经由第四弹簧元件907连接到框架909的第四保持构件908。
优选地,单片式弹簧结构900由金属板形成。此外,优选地,各弹簧元件901、903、905、907包括弯曲形状,弯曲形状包含至少一个拐点P1、P2、P3、P4。
特别地,在相应的拐点P1、P2、P3、P4处,相应的弹簧元件901、903、905、907的曲率改变其符号,即在相应的拐点P1、P2、P3、P4处,相应的弹簧元件901、903、905、907的左弯曲部分与该弹簧元件901、903、905、907的右弯曲部分联接。特别地,各弹簧元件901、903、905、907弯曲使得各弹簧元件901、903、905、907包括两个弧形部分,两个弧形部分连接以使得各弹簧元件901、903、905、907包括如图5所示的s形或曲折形。
另外地,光学设备1包括致动器5,该致动器被配置为借助于洛伦兹力使框架909相对于支撑框架3移动。
根据一优选的实施方式,支撑框架3由印刷电路板形成。特别地,支撑框架3优选地环绕支撑框架3的开口31,该开口从支撑框架3的前侧3a延伸到支撑框架3的后侧3b,使得光可以穿过支撑框架3。
特别地,支撑框架3包括与支撑框架3的第二臂351相对的第一臂350,并且其中,第一和第二臂350、351通过支撑框架3的第三和第四臂352、353连接。
此外,第一和第三臂350、352在支撑框架3的第一拐角部分910处联接,并且其中,第三和第二臂352、351在支撑框架3的第二拐角部分911处联接,并且其中,第二和第四臂351、353在支撑框架3的第三拐角部分912处联接,并且其中,第四和第一臂353、350在支撑框架3的第四拐角部分913处联接。
现在,为了将弹簧结构900与支撑框架3连接,第一保持构件902与支撑框架3的第一拐角部分910连接,第二保持构件904与支撑框架3的第二拐角部分911连接,第三保持构件906与支撑框架3的第三拐角部分912连接,以及第四保持构件908与支撑框架3的第四拐角部分913连接。
特别地,各拐角部分910、911、912、913形成突起部,相应的保持构件902、904、906、908与突起部连接。
为了使框架909倾斜,致动器5包括第一线圈60、第二线圈61、第三线圈62和第四线圈63,其中所述线圈60、61、62、63优选地与支撑框架3成一体。此外,致动器5包括面向第一线圈60的第一磁体70、面向第二线圈61的第二磁体71、面向第三线圈62的第三磁体72以及面向第四线圈63的第四磁体73,其中,磁体70、71、72、73与框架909连接。
特别地,每个磁体70、71、72、73包括磁化强度M1、M2、M3、M4,其中相应的磁化强度M1、M2、M3、M4正交于框架909延伸,其中特别地第一和第二磁化强度M1、M2指向相反方向(或相同方向),并且其中,特别地第三和第四磁化强度M3、M4指向相反方向(或相同方向)。
特别地,第一线圈60与支撑框架3的第一臂350成一体,第二线圈61与支撑框架3的第二臂351成一体,第三线圈62与支撑框架3的第三臂352成一体,以及第四线圈63与支撑框架3的第四臂353成一体。特别地,支撑框架3可以包括或者可以形成为其中成一体有线圈60、61、62、63的印刷电路板。
如图5(B)所示,各磁体70、71、72、73面向相应线圈60、61、62、63,使得由相应磁体70、71、72、73产生的磁场B包括平行于支撑框架3并在相应线圈60、61、62、63的位置处垂直于流经相应线圈60、61、62、63的电流I的分量(也参见图6),使得在对相应线圈60、61、62、63施加电流时产生洛伦兹力,该洛伦兹力根据相应线圈60、61、62、63中电流I的方向,将相应磁体70、71、72、73推离相应线圈60、61、62、63或者将相应磁体70、71、72、73拉向相应线圈60、61、62、63。
特别地,致动器5被配置为对相对的第一线圈和第二线圈60、61施加电流,使得第一磁体70和第一线圈60彼此吸引且第二磁体71和第二线圈61彼此排斥,从而使框架909和随其的光学元件21绕第一轴线A倾斜,或者其中,致动器5被配置为对相对的第一线圈和第二线圈60、61施加电流,使得第一磁体70和第一线圈60彼此排斥且第二磁体71和第二线圈61彼此吸引,从而使框架909和随其的光学元件21绕第一轴线A在相反方向上倾斜。
以同样的方式,致动器5优选地被配置为对相对的第三线圈和第四线圈62、63施加电流,使得第三磁体72和第三线圈62彼此吸引且第四磁体73和第四线圈63彼此排斥,从而使框架909和随其的光学元件21绕第二轴线A'倾斜,或者其中,致动器5被配置为对相对的第三线圈和第四线圈62、63施加电流,使得第三磁体72和第三线圈62彼此排斥且第四磁体73和第四线圈63彼此吸引,从而使框架909和随其的光学元件21绕第二轴线A'在相反方向上倾斜。
如图5所示,光学元件21是具有平行平面表面的平坦透明板。然而,在其他实施方式中,光学元件21可以是以下中的一种:反射镜、透镜、棱镜、或者将绕例如两个独立的轴线A、A'倾斜的任何其他光学元件。
在下文中,与图7至图15有关,更详细地描述了本发明的一方面,其中,光学设备1优选地用于减少散斑图案(也被称为散斑噪声),其中设备1包括用于对穿过可移动漫射器21的光束L进行漫射的所述漫射器21,以及用于支撑漫射器21的支撑结构3,其中,如例如图7所示,可移动漫射器21通过至少一个可弹性变形构件90被支撑在支撑结构3上,该可弹性变形构件包括例如聚合物或例如金属(或者由聚合物或金属形成),使得漫射器21能够沿着沿支撑结构3延伸的第一运动方向x移动和/或能够沿着也沿支撑结构3延伸的第二运动方向y(垂直于图7所示的截面平面)移动。
如图7和图11所示,漫射器21可以通过从支撑结构3突出的至少两个可弹性变形构件90被支撑在支撑结构3上(例如与支撑结构3的前侧3a垂直),其中每个可弹性变形构件90包括聚合物或金属,或者可以由聚合物或金属形成。优选地,漫射器21通过三个或四个这样的可弹性变形构件90被支撑在支撑结构3上。
特别地,如图7和图11所示,相应的可弹性变形构件90是从支撑结构3(例如从支撑结构3的前侧3a)突出的可弹性变形的、特别地可弯曲的柱状件90。特别地,柱状件90可以被配置为使得仅允许光学元件/漫射器21的侧向移动(例如平行于支撑结构3/沿漫射器21的延伸平面)。
特别地,如图7所示,每个柱状件90可以连接到漫射器21的拐角区域21c。
可替代地,如图11所示,各柱状件90可以连接到保持构件23,其中漫射器21连接到保持构件23。
在图7和图11所示的实施方式中,各支撑结构3可以界定从支撑结构3的前侧3a延伸到支撑结构3的后侧3b的贯通开口31(在图7中不可见)。特别地,各漫射器21被布置在所述贯通开口31的前方,使得光L可以穿过漫射器21并经由所述贯通开口31穿过支撑结构3。
此外,如图11所示,光学设备1还可以包括面向可移动漫射器21的静态漫射器210,其中静态漫射器210可以被布置在所述开口31的前方或该开口中。特别地,静态漫射器210可以与支撑结构3的后侧3b连接。
在图7和图11所示的光学设备1的实施方式中,为了移动漫射器21,可以使用致动器,如结合图13所述(见下文)。因此,光学设备1优选地包括可以连接到漫射器21的第一和第二磁体70、71,如图11所示。此外,每个磁体70、71优选地面向连接到支撑结构3的相关线圈组件80、81。特别地,各线圈组件与支撑结构成一体,特别地与由支撑结构3构成或形成支撑结构3的印刷电路板36成一体。
作为柱状件90的替代,光学设备1还可以包括例如图8、图9、图10和图12所示的可弹性变形膜90。同样在此,膜90可以被配置为使得仅允许光学元件/漫射器21的侧向移动(例如平行于支撑结构3/沿漫射器21的延伸平面)。
在此,用于降低散斑噪声的光学设备1特别地包括用于对穿过可移动漫射器21的光束L进行漫射的所述漫射器21,以及包括如前所述的用于支撑漫射器21的支撑结构3,其中,可移动漫射器21通过至少一个可弹性变形膜90被支撑在支撑结构3上,该可弹性变形膜例如包括聚合物(或由聚合物形成),使得漫射器21能够沿着沿支撑结构3延伸的第一运动方向x移动和/或能够沿着沿支撑结构延伸的第二运动方向y移动(第二运动方向y垂直于图8、图9、图10(A)和图12所示的截面平面延伸)。
特别地,如图8、图9、图10(A)和图12所示,膜90可以包括周向边缘区域90c,膜90经由该周向边缘区域与支撑结构3连接(例如参见图10(B))。此外,如图8、图9、图10(A)所示,漫射器21可以连接到膜90的前侧90a,其中膜90的前侧90a背离支撑结构(3)。可替换地,例如如图12所示,漫射器21也可以被布置在膜90的后侧90b上,其中膜90的后侧90b面向支撑结构3。
此外,如图9(A)所示,光学设备1可以包括与膜90的后侧90b连接的滑动支承件6,该滑动支承件6可以被配置在支撑结构3上滑动。滑动支承件6可以是滑动红宝石盘。滑动支承件6也可以由磁体形成,然后在设备的表面(例如间隔玻璃)上直接滑动。
可替代地或另外地,设备1的致动器的第一和第二磁体70、71可以被配置为在支撑结构3的前表面3aa上滑动,如图9(B)所示。特别地,如图10(A)和图12所示,所述磁体70、71可以被配置为在布置于支撑结构3的前表面3aa上的铁磁流体7上滑动。特别地,各前表面3aa可以通过由玻璃或非磁性金属形成的层形成。铁磁流体润滑剂减少摩擦,并起到位置限定和潜在振动消除的作用。此外,铁磁流体可以增加致动器的磁场。可选地,薄玻璃或非磁性金属板77可以被布置在支撑结构3上以及在线圈组件80、81的上方,特别地在印刷电路板36上。
另外,在与图8、图9、图10(A)和图12有关的实施方式中,各支撑结构3(包括或形成为印刷电路板36)可以界定从支撑结构3的前侧3a延伸到支撑结构3的后侧3b的贯通开口31。特别地,各漫射器21可以被布置在所述贯通开口31的前方,使得光L可以穿过漫射器21并经由所述贯通开口31穿过支撑结构3。特别地,如图12所示,光学设备可以包括面向可移动漫射器21的静态漫射器210,其中,静态漫射器210可以被布置在所述开口31的前方或其中。特别地,静态漫射器210可以与支撑结构3的后侧3b连接。
在图8、图9(B)、图10(A)和图12所示的光学设备1的实施方式中,为了移动漫射器21,可以使用致动器,如结合图13所述(例如见下文)。在这个情况下,光学设备1优选地包括第一和第二磁体70、71,它们可以连接到如图8、图9(B)和图10(A)所示的膜90(特别地连接至后侧90b)或者连接到如图12所示的漫射器21。此外,每个磁体70、71优选地面向连接到支撑结构3的相关线圈组件80、81。特别地,如图9(B)和图10(A)所示,设备1可以包括被布置在印刷电路板36的一侧上的回流结构38,该侧背离漫射器21。
特别地,代替上述的可弹性变形膜90,光学设备1还可以包括至少一个可弹性变形弦。该弦可以包括聚合物,或者可以由聚合物形成。
根据图10(C)所示的实施方式,光学设备1可以包括两个这样的弦90。特别地,两个弦90沿着支撑结构3彼此平行延伸。特别地,各弦90包括第一端部部段90d和相对的第二端部部段90e,其中端部部段90d、90e与支撑结构3连接。特别地,弦90可以与两个相对的紧固部分91、92一体形成(例如通过注塑模制的方式),两个弦90经由该紧固部分91、92紧固到支撑结构3。支撑结构3包括或形成基板(例如,印刷电路板36),如本文所述的线圈组件80可以与该基板成一体。特别地,紧固部分91、92可以安装到印刷电路板36上。此外,漫射器21可以连接到相应弦90的后侧,该后侧面向支撑结构3。磁体70可以连接到漫射器21,并且能够移动以借助于线圈组件80移动漫射器21,如将结合图13在下面更详细描述的。
图13示出了用于降低散斑噪声的光学设备1的又一实施方式,该设备包括呈膜90形式的可弹性变形构件,以用于支撑漫射器21。特别地,该设备1包括:用于对穿过可移动漫射器21的光束L进行漫射的所述漫射器21;以及用于支撑漫射器21的支撑结构3(例如框架);其中,可移动漫射器21通过可弹性变形膜90(包括例如聚合物或由例如聚合物形成)被支撑在支撑结构3上,使得漫射器21能够沿着沿支撑结构3延伸的第一运动方向x移动和/或能够沿着沿支撑结构3延伸的第二运动方向y移动。支撑结构3可以包括印刷电路板。特别地,支撑结构3可以是印刷电路板。
特别地,漫射器21可以连接到膜90的前侧90a,特别地经由间隔件95连接(参见图13(B)),其中膜90的前侧90a背离支撑结构3。间隔件95可以是双面胶带或塑料零件。
此外,优选地,漫射器21形成悬伸部,并在第一方向D1上突出于支撑结构3之外,如图13(A)所示。
另外地,光学设备1还可以包括面向可移动漫射器21的静态漫射器210(参见图13(B))。
为了使漫射器21在第一和/或第二运动方向x、y上来回移动,光学设备1包括致动器5,该致动器包括如图13(B)所示的连接到支撑结构3的线圈组件80和连接到膜90(或者可替代地连接到可移动漫射器21)的磁体70,使得磁体70面向线圈组件80。特别地,线圈组件与支撑结构成一体,特别地与印刷电路板成一体。
如图13(C)中所示,线圈组件80包括第一层80a,该第一层包括并排布置的第一线圈和第二线圈800、801,使得第一线圈800的一部段800a沿着第二线圈801的相邻部段801a延伸,其中特别地第一线圈和第二线圈800、801被配置为使得流经第一线圈和第二线圈800、801的电流I在所述相邻部段800a、801a中沿相同的方向流动,并且其中,线圈组件80包括第二层80b,其中第一层和第二层80a、80b被布置为一个在另一个的顶部,并且其中,第二层80a包括并排布置的第三线圈和第四线圈802、803,使得第三线圈802的一部段802a沿着第四线圈803的相邻部段803a延伸,其中特别地第三线圈和第四线圈802、803被配置为使得流经第三线圈和第四线圈802、803的电流I在所述第三线圈802的所述部段802a和第四线圈803的所述相邻部段803a中沿相同的方向流动,并且其中,在线圈组件80的交叉区域C中,第一线圈800的部段800a和第二线圈801的部段801a各自与第三线圈802的部段802a和第四线圈802的部段803a交叉。
此外,磁体70包括指向或远离线圈组件80的交叉区域C的磁化强度M1。特别地,磁化强度M1优选地正交于磁体70的后侧70a,该后侧70a面向线圈组件80的交叉区域C(参见图13(B))。
此外,磁化强度M1优选地正交于流经线圈组件80的交叉区域C中的部段800a、801a、802a、803a中的一个的电流I。
此外,线圈组件80的第一层80a的第一线圈和第二线圈800、801的所述相邻部段800a、801a优选地沿着第二运动方向y延伸。此外,线圈组件80的第二层80b的第三线圈和第四线圈802、803的所述相邻部段802a、803a优选地沿着第一运动方向x延伸。
为了使用磁体70和线圈800、801、802、803移动漫射器21,光学设备1被配置为对线圈组件80的第一层80a的第一线圈和第二线圈800、801施加电流I,使得电流I在第一线圈组件80的第一层80a的所述相邻部段800a、801a中沿相同的方向流动,从而产生洛伦兹力FL,该洛伦兹力使漫射器21沿第一运动方向x移动。
类似地,光学设备1优选地被配置为对线圈组件80的第二层80b的第三线圈和第四线圈(802、803)施加电流I,使得电流I在线圈组件80的第二层80b的所述相邻部段802a、803a中沿相同的方向流动,从而产生洛伦兹力FL,该洛伦兹力使漫射器21沿第二运动方向y移动。
特别地,支撑结构3包括或形成为基板36,特别地以印刷电路板的形式,其中线圈组件80与该基板36成一体。
图14(A)示出了图13所示的实施方式的修改,其中这里与图13相反,经由可弹性变形膜90也被支撑在支撑结构3上的漫射器21在两个相反方向D1和D2上突出超过支撑结构3,因此光L可以经过漫射器21的突出部分而不受支撑结构3的影响。作为图14(A)中的示例,表示了设备1的可能尺寸。同样在此,磁体70可以面向致动器的线圈组件80,该致动器可以如结合图13所述进行配置。特别地,使漫射器在D1、D2两个方向上突出,可以提高系统的稳定性。
图14(B)示出了图14(A)所示的光学设备1的实施方式的修改。光学设备包括用于降低散斑噪声的可移动漫射器21,其中漫射器被支撑在支撑结构3上。在此,一个或更多个膜单元(包括电动机)可以用于移动漫射器。
特别地,支撑结构3界定了分别从支撑结构3的前侧3a延伸到支撑结构3的后侧(未示出)的至少一个第一和第二贯通开口3c、31,其中可移动漫射器21被布置在第一(例如中央)贯通开口3c的前面。特别地,第二贯通开口31也可以是没有完全延伸穿过支撑结构3的凹部。
可移动漫射器21通过至少一个可弹性变形膜90被支撑在支撑结构3上,该膜90连接到支撑结构3,使其延伸到第二贯通开口31内或上方。特别地,磁体70连接到至少一个可弹性变形膜90,其中漫射器21经由至少一个保持元件96连接到磁体70。优选地,磁体70被布置为使其面向连接到支撑结构3的线圈组件80。同样在此,磁体70和线圈组件80可以形成结合图13所述的致动器的一部分。
此外,如图14(B)所示,光学设备1可以包括多个第二贯通开口或凹部31(例如,四个这样的贯通开口31),其中每个第二贯通开口31可以被至少一个可弹性变形膜90覆盖,其中可替代地,包括聚合物或由聚合物形成的单独的可弹性变形膜可以被布置在每个第二贯通开口31中或上面。此外,磁体70被布置在相应第二贯通开口31的前面或其中,并连接到至少一个膜90或相应的膜90,其中相应的磁体70被布置在线圈组件80的前面。另外地,每个磁体70经由保持元件96连接到漫射器21,以将漫射器保持在支撑结构3的第一(例如中心)贯通开口3c的前面。另外地,特别地,各线圈组件80和面向线圈组件80的相应磁体70可以形成上面结合图13描述的致动器的一部分。
另外地,第二贯通开口31可以围绕(例如中心)第一贯通开口3c布置。因此,借助于由线圈组件80和相关磁体70形成的致动器,漫射器可根据本文所述的原理沿着沿支撑结构3延伸的第一运动方向x和/或沿着沿支撑结构3延伸的第二运动方向y移动。
特别地,图14所示的光学设备1的支撑结构3包括或形成为基板36,特别地以印刷电路板的形式,其中线圈组件80(或多个线圈组件80)与该基板36成一体。
图15示出了用于降低散斑噪声的光学设备1的又一实施方式。同样在此,设备1包括可移动漫射器21(以及面向可移动漫射器21的可选的静态漫射器210),其中漫射器21(以及静态漫射器210)被支撑在支撑结构3上。
特别地,支撑结构3界定了分别从支撑结构3的前侧3a延伸至支撑结构3的后侧3b的第一、第二和第三贯通开口31a、31b、31c,其中可移动漫射器21被布置在支撑结构3的凹部3c的前面,并且其中,可移动漫射器21通过与支撑结构3连接的可弹性变形膜90被支撑在支撑结构3上,使其覆盖所述贯通开口31a、31b、31c。可替代地,开口31a、31b、31c可以由单独的膜覆盖。此外,贯通开口31a、31b、31c也可以形成为没有完全延伸穿过支撑结构3的凹部。
此外,磁体70连接到覆盖第一贯通开口31a的膜90,并且被布置在第一贯通开口31a的前面,其中特别地光学设备1包括将漫射器21连接到磁体70的保持元件96。如图15所示,保持元件96可以包括将磁体70连接到保持元件96的第一突起部961的第一臂96a,其中第一突起部961被支撑在膜90上并被布置在第二贯通开口31b的前面,并且其中,保持元件96可以包括将磁体70连接到保持元件96的第二突起部962的第二臂96b,其中第二突起部962被支撑在膜90上并被布置在第三贯通开口31c的前面。此外,漫射器21连接到第一和第二臂96a、96b),并且磁体70被布置为使其面向被布置在开口31a前面的线圈组件80。
特别地,图14所示的光学设备1的支撑结构3包括或形成为基板36,特别地以印刷电路板的形式,其中线圈组件80与该基板36成一体。
此外,特别地,线圈组件80和面向线圈组件80的磁体70可以形成上述结合图13描述的致动器的一部分,以用于使漫射器21沿第一和/或第二运动方向x、y移动。
图16示出了本发明的光学设备1的另一实施方式,该设备允许光学元件21(例如透明板21)绕两个不同的轴线A、A'倾斜,使得该设备可以用于如本文所述的图像的像素移位/分辨率增强。
特别地,根据图16,光学设备1包括用于折射穿过透明板21的光束L的所述板21,其中板21是可倾斜的,并且其中,板21包括第一端部部段21e和相对的第二端部部段21f。透明板21可以是玻璃板21。
另外地,光学设备1包括第一弹簧结构400和相对的第二弹簧结构500,其中,第一弹簧结构400包括与板21的第一端部部段21e连接的长形第一保持臂401,并且其中,第二弹簧结构500包括与板21的第二端部部段21f连接的长形第二保持臂501。特别地,板21与保持臂401、501胶合。
第一保持臂401经由第一条402连接到第一弹簧结构400的第一可弯曲构件403,并经由第二条404连接到第一弹簧结构400的第二可弯曲构件405,并且其中,第二保持臂501经由第三条502连接到第二弹簧结构500的第三可弯曲构件503,并经由第四条504连接到第二弹簧结构500的第四可弯曲构件505。
此外,第一可弯曲构件403包括顶部部分403a和垂直于第一可弯曲构件403的顶部部分403a延伸的柱状件403b,其中第一可弯曲构件403的柱状件403b将第一可弯曲构件403的顶部部分403a连接到第一弹簧结构400的底部部分406。
类似地,第二可弯曲构件405包括顶部部分405a和垂直于第二可弯曲构件405的顶部部分405a延伸的柱状件405b,其中第二可弯曲构件405的柱状件405b将第二可弯曲构件405的顶部部分405a连接到第一弹簧结构400的底部部分406。
此外,第三可弯曲构件503包括顶部部分503a和垂直于第三可弯曲构件503的顶部部分503a延伸的柱状件503b,其中第三可弯曲构件503的柱状件503b将第三可弯曲构件503的顶部部分503a连接到第二弹簧结构500的底部部分506。
类似地,第四可弯曲构件505包括顶部部分505a和垂直于第四可弯曲构件505的顶部部分505a延伸的柱状件505b,其中第四可弯曲构件505的柱状件505b将第四可弯曲构件505的顶部部分505a连接到第二弹簧结构500的底部部分506。
为了倾斜板21,根据图16所述的光学设备1包括致动器5,该致动器包括被布置在第一弹簧结构400的底部部分406上的第一线圈和第二线圈60、61,使得第一可弯曲构件403的顶部部分403a面向第一线圈60并与第一线圈60一起形成第一气隙G,并且使得第二可弯曲构件405的顶部部分405a面向第二线圈61并与第二线圈61一起形成第二气隙G'。
以类似的方式,致动器5还包括被布置在第二弹簧结构500的底部部分506上的第三线圈和第四线圈62、63,使得第三可弯曲构件503的顶部部分503a面向第三线圈62并与第三线圈62一起形成第三气隙G”,并且使得第四可弯曲构件505的顶部部分505a面向第四线圈63并与第四线圈63一起形成第四气隙G”'。
这些气隙G、G'、G”、G”'优选地用于产生使板21倾斜的力,如将在下面描述的。
为此,第一弹簧结构400被配置为引导由第一或第二线圈60、61产生的磁通量(当电流被施加到第一或第二线圈时),并且其中,第二弹簧结构500被配置为引导由第三或第四线圈62、63产生的磁通量(当电流被施加到第三或第四线圈时)。换言之,每个弹簧结构400、500也形成磁通量的回流结构。
特别地,光学设备1被配置为对各线圈60、61、62、63施加电流,使得相应线圈60、61、62、63由于通过致动器5的相应线圈60、61、62、63产生的磁阻力而吸引相关可弯曲部分403a、405a、503a、505的顶部部分403a、405a、503a、505。
特别地,光学设备1被配置为对第一线圈和第二线圈60、61或者对第三线圈和第四线圈62、63施加电流,以使板21绕平行于保持臂401、501延伸的第一轴线A倾斜。
此外,光学设备1被配置为对第一和第三线圈60、62或对第二和第四线圈61、63施加电流,以使板绕垂直于保持臂401、501延伸的第二轴线A'倾斜。
优选地,各线圈60、61、62、63包括垂直于相应可弯曲构件403、405、503、505的顶部部分403a、405a、503a、505a延伸的线圈芯64。
此外,致动器5优选地包括第一基板36a,其中第一线圈和第二线圈60、61与第一基板36a成一体(第一基板36a可以是印刷电路板),以及包括第二基板36b,其中第三线圈和第四线圈62、63与第二基板36b成一体(第二基板36b也可以是印刷电路板)。
此外,为了将基板36a、36b连接到相应的弹簧结构400、500,第一弹簧结构400包括用于与致动器5的第一基板36a接合的第一闩锁臂407,其中,第一闩锁臂407在第一弹簧结构(400)的第一和第二可弯曲构件403、405之间从第一弹簧结构400的底部部分406中突出,以及第二弹簧结构500包括用于与致动器5的第二基板36b接合的第二闩锁臂507,其中,第二闩锁臂507在第二弹簧结构500的第三和第四可弯曲构件503、505之间从第二弹簧结构500的底部部分506中突出。

Claims (46)

1.光学设备(1),包括:
-光学元件(21),所述光学元件被配置为当光束(L)入射到所述光学元件(21)上时与所述光束相互作用,
-支撑结构(3),所述支撑结构被配置为支撑所述光学元件(21),
-至少一个弹性构件(600、90),所述至少一个弹性构件被连接到所述支撑结构(3)和所述光学元件(21),使得所述光学元件(21)能够相对于所述支撑结构(3)移动,
-致动器(5),所述致动器被配置为通过洛伦兹力来移动所述光学元件(21),其中所述致动器(5)包括第一线圈(60)和第二线圈(61),其中每个线圈包括多个绕组,其中相应线圈(60、61)的绕组绕所述相应线圈(60、61)的卷绕轴线(W)延伸,其中所述线圈(60、61)与所述支撑结构(3)成一体,并且其中所述致动器(5)包括面向所述第一线圈(60)的第一磁体(70)和面向所述第二线圈(61)的第二磁体(71),其中所述第一磁体和所述第二磁体(70、71)连接到所述光学元件(21),并且其中磁体(70、71)分别包括相对于垂直于所述线圈(60、61)的所述卷绕轴线(W)延伸的平面以80°至100°之间的角(α)定向的磁化强度(M1、M2)。
2.根据权利要求1所述的光学设备,其特征在于,所述支撑结构是被配置为支撑所述光学元件(21)的支撑框架(3),其中所述支撑结构(3)围绕着所述支撑结构(3)的开口(31),所述开口从所述支撑结构(3)的前侧(3a)延伸到所述支撑结构(3)的后侧(3b),使得光能够穿过所述支撑结构(3)。
3.根据权利要求2所述的光学设备,其特征在于,所述至少一个弹性构件是连接到所述支撑框架(3)的所述前侧(3a)的第一弹簧结构(600),其中所述第一弹簧结构(600)包括所述光学元件(21)所连接至的第一框架(607),其中所述第一框架能够相对于所述支撑框架(3)绕第一轴线(A)倾斜,并且其中所述致动器被配置为使所述光学元件绕所述第一轴线(A)倾斜。
4.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述支撑结构(3)由印刷电路板构成或包括印刷电路板。
5.根据权利要求2或根据引用权利要求2时的权利要求3至4中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述支撑框架(3)包括第一臂(350),所述第一臂与所述支撑框架(3)的第二臂(351)相对,并且其中所述第一臂和所述第二臂(350、351)通过所述支撑框架(3)的第三臂和第四臂(352、353)连接。
6.根据权利要求3或根据引用权利要求3时的权利要求4至5中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述第一弹簧结构(600)包括经由第一扭转条(601)连接至所述第一框架(607)的第一保持构件(602),并且其中所述第一弹簧结构(600)包括经由第二扭转条(603)连接至所述第一框架(607)的第二保持构件(604),其中所述第一保持构件(602)在所述支撑框架(3)的所述前侧上连接至所述支撑框架(3)的所述第三臂(352),并且其中所述第二保持构件(604)在所述支撑框架(3)的所述前侧上连接至所述支撑框架(3)的所述第四臂(353)。
7.根据权利要求3和6所述的光学设备,其特征在于,所述第一扭转条(601)和所述第二扭转条(602)与所述第一轴线(A)对准。
8.根据权利要求5或根据引用权利要求5时的权利要求6至7中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述第一线圈(60)为L形第一线圈(60),所述第一线圈包括与所述支撑框架(3)的所述第一臂(350)成一体的第一部分(60a)和垂直于所述第一线圈(60)的第一部分(60a)延展的第二部分(60b),其中所述第一线圈(60)的第二部分(60b)与所述支撑框架(3)的第四臂(353)成一体,并且其中所述第二线圈(61)为L形第二线圈(61),所述第二线圈包括与所述支撑框架(3)的所述第二臂(351)成一体的第一部分(61a)和垂直于所述第二线圈(61)的第一部分(61a)延展的第二部分(61b),其中所述第二线圈(61)的第二部分(61b)与所述支撑框架(3)的所述第三臂(352)成一体。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学设备(1)包括面向所述第二线圈(61)的第三磁体(72)和面向所述第一线圈(60)的第四磁体(73),其中所述第三磁体和所述第四磁体(72、73)连接到所述第一框架(607),并且其中所述第一磁体(70)面向所述第一线圈(60)的第一部分(60a),并且其中所述第二磁体(71)面向所述第二线圈(61)的第一部分(61a),并且其中所述第三磁体(72)面向所述第二线圈(61)的第二部分(61b),并且其中所述第四磁体(73)面向所述第一线圈(60)的第二部分(60b),其中特别地所述第三磁体和所述第四磁体(72、73)分别包括相对于所述平面以在80°至100°之间的角(α)定向的磁化强度(M3、M4)。
10.根据权利要求9所述的光学设备,其特征在于,所述第一磁体(70)面向所述第一线圈(60)的第一部分(60a),使得由所述第一磁体(70)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑框架(3)并在所述第一线圈(60)的第一部分(60a)的位置处垂直于流经所述第一线圈(60)的第一部分(60a)的电流(I)的矢量分量,从而在对所述第一线圈(60)施加电流(I)时产生洛伦兹力(FL),所述洛伦兹力根据所述第一线圈(60)的第一部分(60a)中电流(I)的方向,将所述第一磁体(70)推离所述第一线圈(60)的第一部分(60a)或者将所述第一磁体(70)拉向所述第一线圈(60)的第一部分(60a);和/或其中所述第四磁体(73)面向所述第一线圈(60)的第二部分(60b),使得由所述第四磁体(73)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑框架(3)并在所述第一线圈(60)的第二部分(60b)的位置处垂直于流经所述第一线圈(60)的第二部分(60b)的电流(I)的矢量分量,从而在对所述第一线圈(60)施加电流(I)时产生洛伦兹力(FL),所述洛伦兹力根据所述第一线圈(60)的第二部分(60b)中电流(I)的方向,将所述第四磁体(73)推离所述第一线圈(60)的第二部分(60b)或者将所述第四磁体(73)拉向所述第一线圈(60)的第二部分(60b);和/或其中所述第二磁体(71)面向所述第二线圈(61)的第一部分(61a),使得由所述第二磁体(71)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑框架(3)并在所述第二线圈(61)的第一部分(61a)的位置处垂直于流经所述第二线圈(61)的第一部分(61a)的电流(I)的矢量分量,从而在对所述第二线圈(61)施加电流(I)时产生洛伦兹力(FL),所述洛伦兹力根据所述第二线圈(61)的第一部分(61a)中电流(I)的方向,将所述第二磁体(71)推离所述第二线圈(61)的第一部分(61a)或者将所述第二磁体(71)拉向所述第二线圈(61)的第一部分(61a);和/或其中所述第三磁体(72)面向所述第二线圈(61)的第二部分(61b),使得由所述第三磁体(72)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑框架(3)并在所述第二线圈(61)的第二部分(61b)的位置处垂直于流经所述第二线圈(61)的第二部分(61b)的电流(I)的矢量分量,从而在对所述第二线圈(61)施加电流(I)时产生洛伦兹力(FL),所述洛伦兹力根据所述第二线圈(61)的第二部分(61b)中电流(I)的方向,将所述第三磁体(72)推离所述第二线圈(61)的第二部分(61b)或者将所述第三磁体(72)拉向所述第二线圈(61)的第二部分(61b)。
11.根据权利要求1至7中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述第一线圈是外线圈(60),以及所述第二线圈(61)是内线圈,其中所述外线圈(60)环绕所述内线圈(61),并且其中所述外线圈(60)包括第一部段(60a)和相对的第二部段(60b),并且其中所述内线圈(61)包括第一部段(61a)和相对的第二部段(61b),其中所述外线圈(60)的第一部段(60a)相邻于所述内线圈(60)的第一部段(61a)延伸,并且其中所述外线圈(60)的第二部段(60b)相邻于所述内线圈(61)的第二部段(61b)延伸。
12.根据权利要求11所述的光学设备,其特征在于,所述外线圈(60)包括将所述外线圈(60)的第一部段(60a)连接至所述外线圈(60)的第二部段(60b)的第三部段(60c),并且其中所述内线圈(61)包括相邻于所述外线圈(60)的第三部段(60c)延伸的第三部段(61c),其中所述内线圈(61)的第三部段(61c)将所述内线圈(61)的第一部段(61a)连接到所述内线圈(60)的第二部段(61b),并且其中所述外线圈(60)包括将所述外线圈(60)的第一部段(60a)连接至所述外线圈(60)的第二部段(60b)的第四部段(60d),并且其中所述内线圈(61)包括相邻于所述外线圈(60)的第四部段(60d)延伸的第四部段(61d),其中所述内线圈(61)的第四部段(61d)将所述内线圈(61)的第一部段(61a)连接到所述内线圈(61)的第二部段(61b)。
13.根据权利要求12所述的光学设备,其特征在于,所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第一部段(60a、61a)与所述支撑结构(3)的所述第一臂(350)成一体,其中所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第二部段(60b、61b)与所述支撑结构(3)的所述第二臂(351)成一体,其中所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第三部段(60c、61c)与所述支撑结构(3)的所述第三臂(352)成一体,并且其中所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第四部段(60d、61d)与所述支撑结构(3)的所述第四臂(353)成一体。
14.根据权利要求12至13中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学设备(1)包括连接到所述第一框架(607)的第三磁体(72)和连接到所述第一框架(607)的第四磁体(73),其中所述第一磁体(70)在与所述支撑结构(3)的前侧(3a)垂直的方向上面向所述外线圈(60)和所述内线圈(60、61)的第一部分(60a、61a),并且其中所述第二磁体(71)在与所述支撑结构(3)的前侧(3a)垂直的方向上面向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第二部分(60b、61b),并且其中所述第三磁体(72)在与所述支撑结构(3)的前侧(3a)垂直的方向上面向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第三部分(60c、61c),并且其中所述第四磁体(73)在与所述支撑结构(3)的前侧(3a)垂直的方向上面向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第四部分(60d、61d),并且其中特别地所述第三和第四磁体分别包括相对于所述平面以在80°至100°之间的角定向的磁化强度(M3、M4)。
15.根据权利要求14所述的光学设备,其特征在于,所述第一磁体(70)包括第一磁化强度(M1),并且其中所述第二磁体(71)包括第二磁化强度(M2),并且其中所述第三磁体(73)包括第三磁化强度(M3),并且其中所述第四磁体(73)包括第四磁化强度(M4),并且其中相应的磁化强度(M1、M2、M3、M4)正交于所述光学元件(21)延伸,并且其中所述第一磁化强度和所述第四磁化强度(M1、M4)指向一相同方向,而所述第二磁化强度和所述第三磁化强度(M2、M3)指向一相反方向。
16.根据权利要求14或15所述的光学设备,其特征在于,所述第一磁体(70)面向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第一部分(60a、61a),以及所述第四磁体(73)面向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第四部分(60d、61d),使得由所述第一磁体(70)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑结构(3)并垂直于流经所述外线圈(60)的第一部分(60a)的电流(I)且垂直于流经所述内线圈(61)的第一部分(61a)的相反电流(I')的矢量分量,并且使得由所述第四磁体(73)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑结构(3)并垂直于流经所述外线圈(60)的第四部分(60d)的电流(I)且垂直于流经所述内线圈(61)的第四部分(61d)的相反电流(I')的矢量分量,从而产生由此造成的洛伦兹力(FL),所述洛伦兹力将所述第一磁体(70)推离所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第一部分(60a、61a),并将所述第四磁体(73)推离所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第四部分(60d、61d),或者将所述第一磁体(70)拉向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第一部分(60a、61a),并将所述第四磁体(73)拉向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第四部分(60d、61d);和/或所述第三磁体(72)面向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第三部分(60c、61c),以及所述第二磁体(71)面向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第二部分(60b、61b),使得由所述第三磁体(72)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑结构(3)并垂直于流经所述外线圈(60)的第三部分(60c)的电流(I)且垂直于流经所述内线圈(61)的第三部分(61c)的相反电流(I')的矢量分量,并且使得由所述第二磁体(71)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑结构(3)并垂直于流经所述外线圈(60)的第二部分(60b)的电流(I)且垂直于流经所述内线圈(61)的第二部分(61b)的相反电流(I')的矢量分量,从而产生由此造成的洛伦兹力(FL),所述洛伦兹力将所述第三磁体(72)推离所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第三部分(60c、61c),并将所述第二磁体(71)推离所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第二部分(60b、61b),或者将所述第三磁体(72)拉向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第三部分(60c、61c),并将所述第二磁体(71)拉向所述外线圈和所述内线圈(60、61)的第二部分(60b、61b)。
17.根据权利要求1至7中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学设备(1)包括透明的第二板(210),以用于当所述光束(L)通过所述第二板(210)时折射所述光束,其中所述第一板(21)面向所述第二板(210),并且其中所述支撑框架(3)被配置为支撑所述第二板(210)。
18.根据权利要求17所述的光学设备,其特征在于,所述光学设备包括连接到所述支撑框架(3)的所述后侧(3b)的第二弹簧结构(700),其中所述第二弹簧结构(700)包括所述第二板(210)所连接至的第二框架,其中所述第二框架(707)能够相对于所述支撑框架绕第二轴线(A')倾斜,并且其中所述致动器(5)被配置为通过洛伦兹力使所述第二板(210)绕所述第二轴线(A')倾斜。
19.根据权利要求18所述的光学设备,其特征在于,所述致动器(5)包括第三线圈(62)和第四线圈(63),所述第三和第四线圈(62、63)中的每一者都包括绕相应线圈(62、63)的卷绕轴线(W)延伸的多个绕组,其中所述卷绕轴线垂直于所述平面延伸,其中所述第三线圈和所述第四线圈(62、63)与所述支撑框架(3)成一体,并且其中所述致动器包括面向所述第三线圈(63)的第三磁体(72)和面向所述第四线圈(63)的第四磁体(73),并且其中所述第三磁体和所述第四磁体连接所述第二框架(707),并且其中特别地所述第三和第四磁体各自包括相对于所述平面以在80°至100°之间的角定向的磁化强度(M3、M4)。
20.根据权利要求5和19所述的光学设备,其特征在于,所述第三线圈(62)与所述第三臂(352)成一体,并且其中所述第四线圈(63)与所述支撑框架(3)的所述第四臂(353)成一体。
21.根据权利要求5和根据权利要求18至20中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述第二弹簧结构(700)包括经由第三扭转条(701)连接到所述第二框架(707)的第三保持构件(702),并且其中所述第二弹簧结构(700)包括经由第四扭转条(703)连接到所述第二框架(707)的第四保持构件(704),其中所述第三保持构件(702)在所述支撑框架(3)的所述后侧(3b)上连接至所述支撑框架(3)的所述第一臂(350),并且其中所述第四保持构件(704)在所述支撑框架(3)的所述后侧(3b)上连接至所述支撑框架(3)的所述第二臂(351)。
22.根据权利要求21所述的光学设备,其特征在于,所述第三扭转条(701)和所述第四扭转条(703)与所述第二轴线(A')对准。
23.根据权利要求19或根据引用权利要求19时的权利要求20至22中的一项所述的光学设备,其特征在于,相应磁体(70、71、72、73)面向相应线圈(60、61、62、63),使得由所述相应磁体(70、71、72、73)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑框架(3)并且在所述相应线圈(60、61、62、63)的位置处垂直于流经所述相应线圈(60、61、62、63)的电流(I)的矢量分量,使得在对所述相应线圈(60、61、62、63)施加电流时产生洛伦兹力,所述洛伦兹力根据所述相应线圈(60、61、62、63)中电流(I)的方向,将所述相应磁体(70、71、72、73)推离所述相应线圈(60、61、62、63)或者将所述相应磁体(70、71、72、73)拉向所述相应线圈(60、61、62、63)。
24.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学元件是以下中的一者:透明的第一板(21),用于在光束(L)穿过所述第一板(21)时对所述光束进行折射;漫射器;反射镜;棱镜。
25.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学设备包括面向所述光学元件(21)的静态漫射器(211)。
26.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述至少一个弹性构件包括以下中的一者:聚合物、金属、合成材料、复合材料、碳纤维复合材料、纤维增强复合材料、纤维增强聚合物。
27.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述至少一个弹性构件是以下中的一者或包括以下中的一者:可弹性变形膜、可弹性变形弦(90);可弹性变形的、特别地可弯曲的柱状件(90)。
28.光学设备(1),包括:
-光学元件(21),所述光学元件被配置为与入射到所述光学元件(21)上的光束(L)相互作用,
-支撑框架(3),所述支撑框架被配置为支撑所述光学元件(21),
-连接至所述支撑框架(3)的弹簧结构(900),其中所述弹簧结构(900)包括所述光学元件(21)所连接至的框架(909),其中所述框架(909)能够相对于所述支撑框架(3)移动,并且其中所述弹簧结构(900)包括经由第一弹簧元件(901)连接至所述框架(909)的第一保持构件(902),以及
-致动器(5),所述致动器被配置为通过洛伦兹力使所述框架(909)相对于所述支撑框架(3)移动。
29.根据权利要求28所述的光学设备,其特征在于,所述弹簧结构(900)包括经由第二弹簧元件(903)连接至所述框架(909)的第二保持构件(904)。
30.根据权利要求29所述的光学设备,其特征在于,所述弹簧结构(900)包括经由第三弹簧元件(905)连接至所述框架(909)的第三保持构件(906)。
31.根据权利要求30所述的光学设备,其特征在于,所述弹簧结构(900)包括经由第四弹簧元件(907)连接至所述框架(909)的第四保持构件(908)。
32.根据权利要求28至31中的一项所述的光学设备,其特征在于,相应弹簧元件(901、903、905、907)包括以下中的一者:弯曲部分、成角度部分。。
33.根据权利要求32所述的光学设备,其特征在于,相应弯曲部分包括至少一个拐点。
34.根据权利要求30至33中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述支撑框架(3)由印刷电路板形成或包括印刷电路板。
35.根据权利要求28至34中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述支撑框架(3)包括第一臂(350),所述第一臂与所述支撑框架(3)的第二臂(351)相对,并且其中所述第一臂和所述第二臂(350、351)通过所述支撑框架(3)的第三臂和第四臂(352、353)连接。
36.根据权利要求35所述的光学设备,其特征在于,所述第一臂和所述第三臂(350、352)在所述支撑框架(3)的第一拐角部分(910)处联接,并且其中所述第三臂和所述第二臂(352、351)在所述支撑框架(3)的第二拐角部分(911)处联接,并且其中所述第二臂和所述第四臂(351、353)在所述支撑框架(3)的第三拐角部分(912)处联接,并且其中所述第四臂和所述第一臂(353、350)在所述支撑框架(3)的第四拐角部分(913)处联接。
37.根据权利要求36所述的光学设备,其特征在于,所述第一保持构件(902)连接到所述支撑框架(3)的所述第一拐角部分(910),并且其中所述第二保持构件(904)连接到所述支撑框架(3)的所述第二拐角部分(911),并且其中所述第三保持构件(906)连接到所述支撑框架(3)的所述第三拐角部分(912),并且其中所述第四保持构件(908)连接到所述支撑框架(3)的所述第四拐角部分(913)。
38.根据权利要求28至37中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器(5)包括第一线圈(60)、第二线圈(61)、第三线圈(62)和第四线圈(63),其中所述线圈(60、61、62、63)与所述支撑框架(3)成一体,并且其中所述致动器(5)包括面向所述第一线圈(60)的第一磁体(70)、面向所述第二线圈(61)的第二磁体(71)、面向所述第三线圈(62)的第三磁体(72)和面向所述第四线圈(63)的第四磁体(73),其中所述磁体(70、71、72、73)连接到所述框架(909)。
39.根据权利要求35和38所述的光学设备,其特征在于,所述第一线圈(60)与所述支撑框架(3)的所述第一臂(350)成一体,并且其中所述第二线圈(61)与所述支撑框架(3)的所述第二臂(351)成一体,并且其中所述第三线圈(62)与所述支撑框架(3)的所述第三臂(352)成一体,并且其中所述第四线圈(63)与所述支撑框架(3)的所述第四臂(353)成一体。
40.根据权利要求38或39所述的光学设备,其特征在于,所述第一磁体(70)包括第一磁化强度(M1),并且其中所述第二磁体(71)包括第二磁化强度(M2),并且其中所述第三磁体(73)包括第三磁化强度(M3),并且其中所述第四磁体(73)包括第四磁化强度(M4),并且其中相应磁化强度(M1、M2、M3、M4)正交于所述框架(909)延伸。
41.根据权利要求38或根据引用权利要求38时的权利要求39至40中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述相应磁体(70、71、72、73)面向所述相应线圈(60、61、62、63),使得由所述相应磁体(70、71、72、73)产生的磁场(B)包括平行于所述支撑框架(3)并且在所述相应线圈(60、61、62、63)的位置处垂直于流经所述相应线圈(60、61、62、63)的电流(I)的矢量分量,使得在对所述相应线圈(60、61、62、63)施加电流时产生洛伦兹力,所述洛伦兹力根据所述相应线圈(60、61、62、63)中电流(I)的方向,将所述相应磁体(70、71、72、73)推离所述相应线圈(60、61、62、63)或者将所述相应磁体(70、71、72、73)拉向所述相应线圈(60、61、62、63)。
42.根据权利要求38至41中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器(5)被配置为对所述第一线圈和所述第二线圈(60、61)施加电流,使得所述第一磁体(70)和所述第一线圈(60)彼此吸引且所述第二磁体(71)和所述第二线圈(61)彼此排斥,从而使所述框架(909)和随其的所述光学元件(21)绕第一轴线(A)倾斜,或者其中所述致动器(5)被配置为对所述第一线圈和所述第二线圈(60、61)施加电流,使得所述第一磁体(70)和所述第一线圈(60)彼此排斥且所述第二磁体(71)和所述第二线圈(61)彼此吸引,从而使所述框架(909)和随其的所述光学元件(21)绕所述第一轴线(A)倾斜。
43.根据权利要求41至42中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器(5)被配置为对相对的第三和第四线圈(62、63)施加电流,使得所述第三磁体(72)和所述第三线圈(62)彼此吸引且所述第四磁体(73)和所述第四线圈(63)彼此排斥,从而使所述框架(909)和随其的所述光学元件(21)绕第二轴线(A')倾斜,或者其中所述致动器(5)被配置为对相对的第三和第四线圈(62、63)施加电流,使得所述第三磁体(72)和所述第三线圈(62)彼此排斥且所述第四磁体(73)和所述第四线圈(63)彼此吸引,从而使所述框架(909)和随其的所述光学元件(21)绕所述第二轴线(A')倾斜。
44.根据权利要求41至43中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器被配置为控制施加到相应线圈的相应电流,使得所述光学元件(21)绕轴线(A”)倾斜,该轴线是所述第一轴线(A)和所述第二轴线(A')的线性组合。
45.根据权利要求28至44中的一项所述的光学元件,其特征在于,所述光学元件(21)是以下中的一者:透明板、反射镜、透镜、棱镜。
46.根据权利要求28至45中的一项的光学设备,其特征在于,所述光学设备(21)包括面向所述光学元件(21)的静态漫射器(211)。
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