JP6831321B2 - 光学素子、特にミラーを傾斜させるための機器 - Google Patents

Description

本発明は光学素子、特にミラーを保持し傾斜（又はピボット回転）させるための機器に関する。

特許文献１は、ミラー組立体が上に取り付けられるピボット回転するボール・ジョイントを開示している。ミラー組立体は、アクチュエータ組立体（例えば、電磁石又は圧電性に基づくアクチュエータ）に動作可能に結合される。

さらに、特許文献２は、少なくとも１つの光学素子を位置決めするための装置であって、光学素子を保持するための少なくとも１つの可動キャリアを備えた装置を開示している。

さらに、特許文献３は、入射光ビームを偏向及び透過させるための偏向面部分、及び偏向面部分と対向する部分的球面部分を有する部分的球体と、部分的球体を回転可能な様式で支持するための基板と、部分的球体を回転させるための駆動手段とを備えた光偏向機器を記載している。

さらに、特許文献４は、放射ビームを所望の方向に向けるための方法及び装置を示している。固定部材によって移動のために支持される可動部材が提供され、この可動部材は光学素子、例えば、それに固定取り付けされた平面ミラーを有する。ここで、磁石の磁化が、コイル（単数又は複数）の巻軸に垂直に伸びるので、望ましくない力成分もまた生成される。

さらに、特許文献５は、光ビームを角度偏向させるための、ミラー・ボディを回転可能に支持する空気ベアリング機構を含む回転ミラー・システムであって、ミラー・ボディの上に１つ又はそれ以上のミラー・ファセットが設けられ、ミラー・ボディが電気モータの回転部である、回転ミラー・システムを開示している。

さらに、特許文献６は、基板と、基板の表面から間隔を空けられた反射素子と、基板の表面に隣接して配置され、互いに間隔を開けられた一対の電極であって、反射素子の両端部に隣接して配置され、少なくとも反射素子と一対の電極との間に配置された誘電液体を含む一対の電極と、を含むマイクロ・ミラー機器を記載している。

さらに、特許文献７は、支持部材と偏向部材を有する光偏向機器を教示している。支持部材には開口が設けられる。開口のアーチ型内面が球環に対応する。

さらに、特許文献８は、ガルバノメータ・ミラー及びそれを用いた光スイッチング機器を開示している。

さらに、特許文献９は、レーザ・ビームを偏向させるための機器であって、ミラーと、レーザ・ビームの制御された偏向のための所定の式に従ってミラーを配向させるための手段とを備えた、機器を記載している。ミラーは２つの軸の周りで振動できるように支持され、ミラーを配向させるための手段は、前記ミラーに磁力を及ぼすように制御され時間的に変動する電流が供給される複数の電磁石を備える。

さらに、特許文献１０は、高速走査型ミラーを操作する方法であって、ミラーが、ベース、内部ステージ、リフレクタ、コントローラ、並びに、ステージ及びリフレクタをピボット回転可能に支持する機械的サブシステムを有する、方法を開示している。

最後に、特許文献１１は、放射源、光検知器、入口開口部、及びアフォーカル素子を含む光学系を開示している。アフォーカル素子には、光源及び検知器によって見られる外部物品及び体積に関する視野を拡大する開口部が付随する。さらに、システム内で、選択的に、光源又は検知器と入口開口部との間の光路に沿って、複数の軸の周りで回転可能な少なくとも１つのミラーが配置されて、光源及び検知器を、光学系の外部の体積の様々な部分に向けさせる。

米国特許第７３８８７００（Ｂ１）号明細書 国際公開第２０１２／１７１５８１号明細書 欧州特許出願公開第０９１６９８３（Ａ１）号明細書 米国特許第７１３６５４７（Ａ１）号明細書 米国特許第５４３０５７１（Ａ）号明細書 米国特許第６６６６５６１（Ｂ１）号明細書 米国特許第５９５９７５８（Ａ）号明細書 米国特許第６８７９７４７（Ａ１）号明細書 米国特許第５７５４３２７号明細書 米国特許第８７５２９６９（Ｂ１）号明細書 米国特許第８２０３７０２号明細書

上記に基づいて、本発明の根底にある課題は、光学素子を、特に２次元（２Ｄ）において傾斜させるための改善された特に費用効率の高い機器を提供することである。具体的には、本発明の目的は、高速且つ高度に制御可能な２Ｄ走査型ミラーを作製することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する機器によって解決される。本発明の好ましい実施形態は従属請求項において記述され、以下で説明される。

それにより、光学素子を傾斜させるための機器は、
− 光学素子であって、少なくとも第１の軸の周りに傾斜させることができるように移動可能に取り付けられる、光学素子と、
− 延長方向に延びる（例えば、永久）磁石であって、前記延長方向に整列した磁化（即ち、磁化が延長方向に平行に伸びる）を備え、さらに前面を備える磁石と、
− 延長方向において磁石の前面と向き合う、第１の方向に沿って延びる第１の導体部分と、
を備え、
− ここで、光学素子は磁石又は第１の導体部分に堅く結合され、
− 第１の導体部分に電気的に接続された電流源手段であって、前記第１の導体部分に電流を印加して、磁石と第１の導体部分との間に、光学素子を前記第１の軸の周りに、第１の傾斜方向に又はそれと逆方向に傾斜させる（電流の方向に依存する）ローレンツ力が生成されるように設計される電流源手段をさらに備える。

具体的には、第１の傾斜方向は第１の軸に直交させることができる。しかし、具体的に、その周りに傾斜が起きる２つの独立な軸（例えば、第１及び第２の軸、以下を参照されたい）が存在する場合には、第１の傾斜方向が第１の軸に直交する必要はない（同様に、第２の傾斜方向が第２の軸に直交する必要はない）。

具体的には、光学素子はミラーであるが、以下の素子、即ち、プリズム、レンズ、マイクロレンズ、回折光学素子又は任意の他の光学素子のうちの１つとすることもできる（このことは以下で説明する本発明の第２の態様にも適用される）。

磁石（並びに以下で説明するさらに別の磁石）は必ずしも円柱形である必要はなく、また平坦面（例えば、前面）で終わる必要もない。しかし、一般に磁石（単数又は複数）は全ての実施形態において円柱形とすることができ、さらに平坦な前面を備えることができる。しかし、磁力線を可能な限り平行に最適角度に維持しながら、それぞれの磁石を導体のより近くに配置することができるように、前面は凸型曲率、例えば、球面曲率、（例えば、全ての実施形態において）を備えることもできる。さらに、一般に、磁石（単数又は複数）は他の形状を有することもできる。例えば、磁石（単数又は複数）は球面を有することができる（例えば、球を形成できる）。具体的には、全ての実施形態において、磁石の延長方向はその磁化軸（主磁場軸）と一致することができる。具体的には、延長方向は、磁石の対称軸（例えば、円柱軸）又は、長手軸方向などのいずれかの軸方向に一致することができる。

本発明の一実施形態により、機器は、延長方向において磁石の前面と向き合う第２の導体部分を備え、ここで、第２の導体部分は、第１の方向とは異なる第２の方向に沿って延び、ここで、光学素子を第１の軸に加えて第１の軸とは異なる第２の軸の周りにも傾斜させることができるように、移動可能に光学素子が取り付けられる。具体的には、第２の軸は第１の軸に直角に延びるが、第１の軸と、９０°とは異なる角度を囲むこともできる。さらに、具体的には、電流源手段は第２の導体部分にも電気的に接続され、ここで、電流源手段は、第２の軸の周りに、第２の傾斜方向に又はその反対方向に光学素子を傾斜させる（第２の導体部分の中の電流の方向に依存する）ローレンツ力が第２の導体部分と磁石の間に生成されるように、前記第２の導体部分に電流を印加するように設計される。具体的には、第２の傾斜方向は、第１の傾斜方向とは異なり、ここで、第２の傾斜方向は、具体的には第１の方向に直角に延びる（しかし、両方の傾斜方向は、９０°とは異なる角度を囲むこともできる）。従って、光学素子を２Ｄにおいて傾斜又はピボット回転させることができる。

具体的には、光学素子が第１の導体部分に堅く結合されるとき、これはさらに第２の導体部分に堅く結合される。具体的には、光学素子が導体部分（単数又は複数）に結合される実施形態において、光学素子は、例えば、それぞれのコイル手段又はコイル・キャリア（以下を参照されたい）に、例えば、直接に又は他の構成要素を介して間接に堅く結合することができる。

好ましくは、光学素子は（例えば実質的に）、第１の軸と第２の軸の交点を通り、さらに前記第１及び第２の軸に直角に延びる軸に対して、同軸に配置される。具体的には、光学素子は前記軸に沿って磁石と向き合う。

具体的には、電流源手段は、第１の導体部分（単数又は複数）及び第２の導体部分（単数又は複数）に、互いに独立に電流を印加し、その結果前記電流の各々を別々に制御し調節する（例えば、電流源手段によって）ことができるように、設計される。具体的には、電流源手段は、第１の導体部分（及び、最終的にはさらに別の第１の導体部分、以下を参照されたい）のための第１の電流源を備えることができ、ここで、第１の電流源は第１の導体部分に電気的に接続され、前記電流を前記第１の導体部分に印加するように設計される。さらに、具体的には、電流源手段は、第２の導体部分（及び、最終的にはさらに別の第２の導体部分、以下を参照されたい）のための第２の電流源を備えることができ、ここで、第２の電流源は第２の導体部分に電気的に接続され、前記電流を前記第２の導体部分に印加するように設計される。

具体的には、第１の導体部分と第２の導体部分とは互いに交差する。具体的には、第１の導体部分と第２の導体部分とは互いに対して直角に延びる。しかし、第１及び第２の導体部分によって囲まれる角度はまた、１３５°〜４５°、具体的には１３０°〜６０°、具体的には１０５°〜７５°、具体的には１００°〜８０°、具体的には９５°〜８５°の範囲にすることができる。

具体的には、磁石の前面と向き合うこれらの交差電流（例えば、磁石の磁化の延長方向又はその方向における）は、２つの異なる、具体的には直交する傾斜方向に、光学素子を傾斜（ピボット回転）させることを可能にし、その結果、光学素子を２次元（２Ｄ）においてピボット回転させることができる。

具体的には、交点又は交差領域は、延長方向に整列し、又は延長方向における磁石の前面の射影（例えば、コイル・キャリア上への射影、以下を参照されたい）の中に位置する。

さらに、具体的には、第１及び第２の導体部分（又は第１及び第２の方向）は、磁石の前記前面がそれに沿って延びる（仮想）延長平面に沿って延び、ここで前面は、光学素子（又は磁石）の傾斜に応じて、前記延長平面に対して傾斜させることができる。さらに、具体的には、第１及び第２の方向は、同じく前記延長平面に沿って又はその中を延びる（例えば、前記延長平面に広がる）。さらに、磁石（又は光学素子）は、磁石の延長方向又はその磁化が前記延長平面に垂直に延びる、及び／又は磁石の前記前面が前記延長平面に平行に延びる、特定の位置を備えることができる。具体的には、本明細書において、そのような特定の位置は、傾斜可能な磁石又は光学素子が存在することができる磁石又は光学素子の位置であり、それに応じて、機器に磁石又は光学素子を傾斜させることによって別の位置から達することができる位置である。例えば、特定の位置は、磁石又は光学素子が傾斜していない（例えば、静止位置）位置（例えば、初期位置）又はいずれかの他の位置とすることができる。

さらに、具体的には、第１及び／又は第２の導体部分は、磁石の前面に沿って延びる。磁石の特定の（例えば、傾斜していない）位置において、第１及び／又は第２の導体部分（或いは第１の方向及び／又は第２の方向）は、延長方向又は磁石の磁化に垂直に延びる。さらに、具体的には、磁石の前記特定の位置において、第１及び／又は第２の導体部分（或いは第１の方向及び／又は第２の方向）は、磁石の前面に平行に延びる。具体的には、第１の導体部分又は第２の導体部分と、磁石の延長方向（又は磁化）との間の角度は、正確に９０°である必要はなく、この値からの４０°まで、具体的には３０°まで、具体的には２０°まで、具体的には１０°まで、具体的には５°まで、の偏差を含むことができる。換言すれば、前記角度は、１３０°〜５０°、具体的には１２０°〜６０°、具体的には１１０°〜７０°、具体的には１００°〜８０°、具体的には９５°〜８５°の範囲にあれば良い。

本発明のさらに別の実施形態により、機器は第１のコイル手段（具体的には、前記延長平面に沿って延びる）を備え、ここで、第１の導体部分が第１のコイル手段の導体の一部分を形成し、この第１のコイル手段の導体が少なくとも第１の巻軸（具体的には、前記延長平面に垂直に又は少なくとも実質的に垂直に伸びる）の周りに巻かれ、ここで具体的には、磁石の特定の位置において、第１の巻軸が、延長方向又は磁石の磁化に平行に（又は少なくとも実質的に平行に）伸びる。

具体的には、前記特定の位置に関して、第１の巻軸は、延長方向又は磁化に対して、±２５°、具体的には±２０°、具体的には±１５°、具体的には±１０°、具体的には±５°以内で平行に伸びる。換言すれば、第１の巻軸と延長平面とによって囲まれる角度は１１５°〜６５°、具体的には１１０°〜７０°、具体的には１０５°〜７５°、具体的には１００°〜８０°、具体的には９５°〜８５°の範囲内にあれば良い。さらに、具体的には、全ての実施形態において、機器は、原理的に、全ての角度を±２５°の間で設定できるように設計することができる。

さらに、本発明による機器の一実施形態により、機器は第２のコイル手段（具体的には、前記延長平面に沿って延びる）を備え、ここで、第２の導体部分が第２のコイル手段の導体の一部分を形成し、この第２のコイル手段の導体が少なくとも第２の巻軸（具体的には、前記延長平面に垂直に又は少なくとも実質的に垂直に伸びる）の周りに巻かれ、ここで具体的には、磁石の前記特定の位置において、第２の巻軸が、延長方向又は磁石の磁化に平行に（又は少なくとも実質的に平行に）伸びる。具体的には、第２の巻軸と延長方向との間の角度、又は第２の巻軸と延長平面との間の角度は、第１の巻軸に関する上記の範囲の中に入ることができる。

さらに、本発明の一実施形態により、第１のコイル手段は第１及び第２のループを備え、ここで第１の導体部分の少なくとも一部分（又は完全な第１の導体部分）が第１のループの一部分を形成し、ここで機器はさらに別の第１の導体部分を備え、さらに別の第１の導体部分の少なくとも一部分（又は完全なさらに別の第１の導体部分）が第２のループの一部分を形成し、ここで、第１の導体部分とさらに別の第１の導体部分とは、互いに沿って、具体的には第１の方向に沿って（具体的には互いに平行に）延び、ここで具体的には第１の導体部分とさらに別の第１の導体部分とは、磁石の前面と（磁石の延長張方向において）向き合う第１のコイル手段の中央領域を形成する。さらに、具体的には、電流源手段が、第１のコイル手段の第１のループ及び第２のループに電流を、前記２つの第１の導体部分の中で電流が同じ（第１の）方向に流れるように、印加するように設計される。すでに述べたように、第１の方向を第１の軸に合わせることができる。

具体的には、第１のコイル手段の導体は、第１の巻軸の周りに第１のループに巻かれ、さらに別の第１の巻軸の周りに第２のループに巻かれ、その結果、具体的には２つのループが反対の巻き方向を有する。具体的には、第１の巻軸とさらに別の第１の巻軸とは互いに平行に、又は少なくとも実質的に平行に伸びる。さらに、具体的には、磁石の特定の位置において、第１の巻軸とさらに別の第１の巻軸とは、延長方向又は磁石の磁化に平行に、又は少なくとも実質的に平行に伸びる。延長方向（磁化）又は延長平面に対する第１の巻軸に関する上記の角度は、さらに別の第１の巻軸及び／又はさらに別の第２の巻軸に関しても当てはまる（以下を参照されたい）。

さらに、本発明の一実施形態により、第２のコイル手段は第１及び第２のループを備え、ここで第２の導体部分の少なくとも一部分（又は完全な第２の導体部分）が第１のループの一部分を形成し、ここで機器はさらに別の第２の導体部分を備え、さらに別の第２の導体部分の少なくとも一部分（又は完全なさらに別の第２の導体部分）が第２のループの一部分を形成し、ここで、第２の導体部分とさらに別の第２の導体部分とは、互いに沿って、具体的には第２の方向に（具体的には互いに平行に）延び、ここで具体的には第２の導体部分とさらに別の第２の導体部分とは、磁石の前面と（磁石の延長方向において）向き合う第２のコイル手段の中央領域を形成する。さらに、具体的には、電流源手段が、第２のコイル手段の第１及び第２のループに電流を、前記２つの第２の導体部分の中で電流が同じ（第２の）方向に流れるように、印加するように設計される。すでに述べたように、第２の方向を第２の軸に合わせることができる。

具体的には、第２のコイル手段の導体は、第２の巻軸の周りに第２のコイル手段の第１のループに巻かれ、さらに別の第２の巻軸の周りに第２のコイル手段の第２のループに巻かれ、その結果、具体的には２つのループが反対の巻き方向を有する。具体的には、第２の巻軸とさらに別の第２の巻軸とは互いに平行に伸びる。さらに、具体的には、磁石の特定の位置において、第２の巻軸とさらに別の第２の巻軸とは、延長方向又は磁石の磁化に平行に伸びる。

好ましい実施形態により、第１の導体部分（さらに別の第１の導体部分に沿って又は平行に伸びる）及びさらに別の第１の導体部分は、第２の導体部分（さらに別の第２の導体部分に沿って又は平行に伸びる）及びさらに別の第２の導体部分を横切って延びる。具体的には、第１の導体部分は第２の導体部分に直角に延び、ここで具体的には、第１の導体部分と第２の導体部分との交点又は交差領域が磁石の前面と（延長方向において）向き合い、及び具体的にはその下に、磁石の前記特定の位置の垂直真下にある。第１の導体部分と（交差する）第２の導体部分とによって囲まれる角度は、第１及び第２の導体部分に関して上述した範囲内にあることができる。さらに、本発明の一実施形態により、第１及び／又は第２のコイル手段の２つのループは、それぞれ別々のコイルを形成することができる。ここで、具体的には、第１のループ（第１のコイル手段の）の導体は第１の巻軸の周りに巻かれ、第２のループ（第１のコイル手段の）の導体はさらに別の第１の巻軸の周りに、即ち具体的には、第１のループの導体と反対の巻方向に巻かれ、その結果、（中央の）隣接する第１の導体部分の中の電流は、同じ（第１又は第２の）軸に沿って（その方向に又は反対方向に）流れる。この場合もやはり、巻軸と延長方向／面との間の角度は上記のものとすることができる。

さらに、代替的な一実施形態により、第１及び／又は第２のコイル手段の２つのループは、それぞれ、単一のコイル、例えば図８コイル、を形成することができる

図８コイルにおいて、導体は２つの巻軸（例えば、第１及びさらに別の第１の巻軸、又は第２及びさらに別の第２の巻軸）の周りに巻かれ、ここで２つの巻軸は互いに平行に伸びるので、コイルは、図８の形状を形成する２つの（電気的に接続された）ループを構成するように形成される。具体的には、導体は、２つの巻軸の周りに反対方向（反対の巻方向）に巻かれる。ここでもやはり、それぞれの図８コイルの中央領域が存在し、その中で２つのそれぞれの（第１又は第２の）導体部分が互いに沿って伸び、その中で電流が同じ方向に（例えば、第１及び第２の方向に沿って）流れる（上記を参照されたい）。この場合もやはり、巻軸と延長方向／平面との間の角度は、上記のものとすることができる。

さらに、具体的には、前記導体部分の各々は１つ又は幾つかの電導体、例えばワイヤを備えることができる。

本発明のさらに別の実施形態により、第１及び／又は第２のコイルの各々は、少なくとも１つの層又は幾つかの層を備えることができ、ここで、具体的には、第１のコイルの少なくとも１つの層が、第２のコイルの少なくとも１つの層の上に、前記延長平面に垂直に（又は前記延長方向に）配置され、又はここで、具体的には、第１及び第２のコイルの層が、前記延長平面に垂直に又は前記延長方向に、互いの上に交互に配置される。ここで、上記の導体部分は、それゆえに、１つ又は幾つかの層を備える。

一般に、コイル手段、コイル又はループは、円形状又は円形輪郭を有する必要はない。コイル／ループの形状又は輪郭は円形にすることができるが、円形構造から逸脱することもできる（例えば、長方形、楕円形、丸みのある縁を有する長方形など）

本発明による機器のさらに別の一実施形態により、機器はさらに別の第１の導体部分を備え、ここで第１の導体部分及びさらに別の第１の導体部分は第１の方向に沿って延び、ここで、機器はさらに別の第２の導体部分を備え、ここで第２の導体部分及びさらに別の第２の導体部分は互いに沿って第２の方向に延び、ここで各々の導体部分は、別々のコイルによって形成され（即ち、４つの別々のコイルが存在する）、ここで、具体的には電流源手段は、前記別々のコイルに電流を、前記２つの第１の導体部分の中で電流が同じ方向に、具体的には第１の方向に又はその反対方向に流れるように、及び、前記２つの第２の導体部分の中で電流が同じ方向に、具体的には第２の方向に又はその反対方向に流れるように、印加するように設計される。

例えば、磁石を２Ｄにおいて動かすために、このように４つのコイル（即ち、方向毎に２つのコイル）を備えることは、磁場が最大となるコイル・キャリア／ＰＣＢ（以下も参照されたい）の中心に均一な電流フローを生成することを可能にする。

前記コイルは、層状ＰＣＢ構造体に中に実装されるように設計されることが好ましい。層設計において、両方の直交方向が互い違いになって双方向性の力を生じることが好ましい。ここで、具体的には、コイル・キャリア／ＰＣＢは種々の形状（例えば、丸みのある輪郭／外縁）を有するように設計することができる。具体的には、有利に、リターン電流がコイル・キャリア／ＰＣＢの外側のコイルを流れ、コイル・キャリア（例えばＰＣＢ）の中心以外の磁束を最小にするように最適化された備えられた誘導構造体のために、小さな反動力を生じるだけである。さらに、具体的には、磁気リターン構造体もまた、そうしなければ作動を妨害し得る外部磁場から、コイルを遮蔽するのに役立つことができる。リターン構造体及び磁気遮蔽は同じ構造にする必要はない。電磁遮蔽はファラデー・ケージとも呼ばれ、コイルを囲む導電性シートに存することができる。

さらに、本発明による機器の一実施形態により、第１及び第２の導体部分の各々は、別々のコイルで形成され、この別々のコイルの各々は、磁束誘導板（例えば、鉄板又は鋼板の形態の）の周りに巻かれる。さらに、そのような磁束誘導構造体の文脈で本明細書において説明される他の材料を使用することもできる。

好ましくは、第１及び第２の導体部分の各々は、複数の平行なワイヤ部分を備え、ここで、第１の導体部分のワイヤ部分は、第２の導体部分のワイヤ部分を横切って伸び、その結果、ワイヤ部分の格子構造が、例えば、前記磁石と向き合う前記磁束誘導板の表面上に形成される。

ここで、必要な電気的及び光学的構成要素を有する（例えば、単に非常に薄い）ＰＣＢを、そのような板の上、例えば、方向毎に理想的に均一な電流を生じる（具体的には、反動力を生じる可能性のある反対方向に電流が流れない）ように設計された前記ワイヤ部分の上に配置することができる。

好ましくは、前記磁束誘導板を磁束誘導構造体、例えば、機器の磁場（若しくは磁束）リターン構造体の中に埋め込むことができるか、又は、本明細書で様々な実施形態において説明するように外側磁束誘導構造体の底部の一部分又は完全な底部を形成することができる。好ましくは、コイル・ワイヤは、例えば、リターン構造体に埋め込まれた前記板の真下に閉鎖される。この板のために、前記板の下のさらに別の磁束誘導（例えば、リターン）構造体は、板がそのような構造体の機能を果たすことができるので、省略することができる。

従って、磁束誘導板の厚さは、磁束誘導板が磁束誘導構造体の一部分となり、鉄板の真下のコイル巻線を通る逆流電流が、本明細書で説明する（例えば、外側）磁束誘導構造体の内部の磁場を変更しないような厚さであることが好ましい。

そのようなコイル構造体は、均一な一方向力の生成を可能にし、高いコイル実装密度及びコイルの良好な熱接続（即ち、鉄板／リターン構造体への）を備える。本発明のさらに別の（第２の）態様により、光学素子をピボット回転させるための機器であって、
− 光学素子であって、少なくとも第１の軸の周りに傾斜させることできるように移動可能に取り付けられる、光学素子と、
− 延長方向に延びる第１の（例えば、永久）磁石（さらに以下で説明する他の磁石も永久磁石とすることができる）であって、前記延長方向に整列する磁化（即ち、磁化が延長方向に平行に伸びる）又は延長方向に垂直に伸びる磁化を備え、さらに前面を備える第１の磁石と、
− 延長方向において又は延長方向に垂直に第１の磁石の前面と向き合い、第１の巻軸の周りに巻かれた導体を備えた第１のコイル手段であって、具体的には、前記第１の巻軸は、第１の磁石が特定の（例えば、傾斜しない）位置に配置されるとき第１の磁石の延長方向に平行に伸びる、第１のコイル手段と、
を備え、
− 光学素子は第１の磁石又は前記第１のコイル手段に堅く結合され、
− 第１のコイル手段に電気的に接続された電流源手段であって、前記第１のコイル手段に電流を印加して、第１の磁石と第１のコイル手段との間に、光学素子を前記第１の軸の周りに、第１の傾斜方向に又はその反対方向に傾斜させる（第１のコイル手段の中の電流の方向に依存する）電磁力が生成されるように設計される電流源手段をさらに備える、
機器が開示される。

本発明の一実施形態により、機器は延長方向に延びる第２の磁石を備え、ここで第２の磁石は、第２の磁石の前記延長方向に整列するか又は第２の磁石の延長方向に直角に伸びる、磁化を備え、（具体的には、第１及び第２の磁石の延長方向は互いに平行に伸びる）、ここで光学素子は、第１の軸とは異なる第２の軸の周りにも光学素子を傾斜させることができるように、移動可能に取り付けられる。さらに、具体的には、機器は、第２の磁石の前面と、具体的には第２の磁石の延長方向において（又は第２の磁石の延長方向に垂直に）向き合う第２のコイル手段を備え、ここで第２のコイル手段は第２の巻軸の周りに巻かれた導体を備え、ここで具体的には、前記第２の巻軸は、第２の磁石が特定の位置に配置されるとき、延長方向に平行に伸び、ここで、光学素子は、第２の磁石又は第２のコイル手段（及び具体的には第１のコイル手段）に堅く結合される。さらに、具体的には、電流源手段がさらに第２のコイル手段に電気的に接続され、前記第２のコイル手段に電流を印加し、その結果、第２の磁石と第２のコイル手段との間に電磁力が生成され、その結果、光学素子が第２の軸の周りで第２の傾斜方向に又はその反対方向に（第２のコイル手段の中の電流の向きに依存して）傾斜させられる、ように設計される。

具体的には、光学素子が第１のコイル手段に堅く結合されるとき、これはまた第２のコイル手段に（及び最終的にはさらに別のコイル手段に）堅く結合される。具体的には、光学素子が前記コイル手段に結合される実施形態において、光学素子は、例えば、コイル・キャリアに（以下を参照されたい）、例えば、直接に又は他の構成要素を介して間接に、堅く結合することができる。

具体的には、第２の傾斜方向は第１の傾斜方向とは異なり、ここで第２の傾斜方向は、具体的には第１の傾斜方向と直角に延びる。さらに、具体的には、第１の軸は第２の軸と直角に延びる。しかし、第１の軸及び第２の軸が存在する場合、２つの軸は互いに対して直角に伸びる必要はない。それに対応して、同じことが第１及び第２の傾斜方向に対して成り立つ。さらに、２つの傾斜軸の場合、即ち、第１及び第２の軸が存在する場合、第１の導体部分（単数又は複数）の第１の方向は、第１の軸と一致する必要はない。さらに、第２の導体部分（単数又は複数）の第２の方向は、第２の軸と一致する必要はない。

従って、この場合もやはり、本発明の第２の態様により、光学素子を２Ｄにおいてピボット回転させることができる。

またここで、光学素子は、上記の素子のうちの１つとすることができる。具体的には、以前と同様に、電流源手段は、第１のコイル手段と第２のコイル手段とに対して互いに独立に電流を印加し、その結果、前記電流の各々を別々に制御し調節する（例えば、電流源手段により）ことができるように、設計される。具体的には、電流源手段は、第１のコイル手段のための（及び最終的にはさらに別のコイル手段のための、以下を参照されたい）第１の電流源を備えることができ、ここで第１の電流源は第１のコイル手段に電気的に接続され、前記電流を前記第１のコイル手段に印加するように設計される。さらに、具体的には、電流源手段は、第２のコイル手段のための（及び最終的にはさらに別のコイル手段のための、以下を参照されたい）第２の電流源を備えることができ、ここで第２の電流源は第２のコイル手段に電気的に接続され、前記電流を前記第２のコイル手段に印加するように設計される。

さらに、具体的には、第１及び第２のコイル手段は、（架空の）延長平面に沿って延び、さらにそれに沿って前記前面が延びることができ（代替的に、前面は延長平面に垂直に延びることができ）、ここで前面は、光学素子の（又は磁石の）傾斜に応じて前記延長平面に対して傾斜させることができる。さらに、具体的には、第１及び第２の傾斜方向は、やはり前記延長平面に沿って又はその中で延びる（例えば、前記延長平面に広がる）。さらに、２つの磁石（又は光学素子）は、それぞれの（第１又は第２の）磁石又はその磁化の延長方向が前記延長平面に垂直に延びる、及び／又は磁石の前記前面が前記延長平面に平行に（又は垂直に）延びる、特定の位置を備えることができる。

具体的には、第１及び／又は第２のコイル手段は、関連付けられる磁石と（例えば、それぞれの延長方向と）同軸に配置され、ここで、具体的には、第１及び／又は第２のコイル手段の外径は、それぞれの磁石の外径より大きい。

具体的には、第１及び第２のコイル手段の各々は、それぞれループを形成する別々のコイルとして形成される。さらに、具体的には、第１及び第２のコイル手段の各々は、前記平面に沿って延び、ここで、それらは重ならずに、前記延長平面内で又はそれに沿って、隣り合って延びる。

具体的には、本発明の第２の態様による機器は、４つの磁石、即ち、第１、第２、並びに第３及び第４の磁石を備える。具体的には、第３及び第４の磁石もまた延長方向に延び、それぞれの延長方向に整列する（又はそれに垂直に伸びる）磁化を備える。さらに、具体的には、第３及び第４の磁石もまた光学素子に堅く結合される（しかし、その代わりに、光学素子がコイル手段又はコイル・キャリアに結合されることも可能である）。具体的には、本機器は対応する複数のコイル手段（例えば、それぞれループを形成する別々のコイルとして形成された）、即ち、第１及び第２のコイル手段、並びに第３及び第４のコイル手段を備える。さらに、具体的には、第３のコイル手段が第３の磁石に関連付けられ、第３の磁石の延長方向において第３の磁石の前面と向き合い、第４のコイル手段が第４の磁石に関連付けられ、第４の磁石の延長方向において第４の磁石の前面と向き合う。

さらに、具体的には、第３及び第４のコイル手段は、第３の巻軸（第３のコイル手段）及び第４の巻軸（第４のコイル手段）の周りに巻かれた導体を備え、ここで、それぞれの巻軸は、それぞれの磁石が例えばピボット回転していない前記特定の位置（上記を参照されたい）に配置されるとき、関連付けられる（第３又は第４の）磁石の磁化に平行に向けられる。具体的には、第３及び第４のコイル手段（及びそれぞれのコイル手段の導体）は、第３及び第４のコイル手段のそれぞれの巻軸に垂直に伸びる前記延長平面に沿って延びる。

具体的には、さらに第３及び第４のコイル手段の各々は、それぞれループを形成する別々のコイルとして形成される。さらに、具体的には、第３及び第２のコイル手段の各々は、前記延長平面に沿って延び、ここで、具体的には、４つのコイル手段は重ならず、前記延長平面内で又はそれに沿って隣り合わせに配置される。

具体的には、第１及び第３のコイル手段は、第１の方向において互いに向き合い、他方、第２及び第４のコイル手段は、具体的には第１の方向に垂直に伸びる第２の方向において互いに向き合う。

具体的には、電流源手段はコイル手段に電気的に接続され、この電流源手段は、第１、第２、第３及び／又は第４のコイル手段に電流を（独立に）印加し、その結果、光学素子を第１の方向に若しくはその反対方向に、及び／又は第２の方向に若しくはその反対方向に（それぞれの軸の周りに）、それぞれのコイル手段の中の電流の方向に応じて傾斜させる電磁力が生成されるように、設計される。

具体的には、第３及び／又は第４のコイル手段はさらに、関連付けられる磁石と同軸に配置され、ここで、具体的には、第３及び／又は第４のコイル手段の外径はまた、それぞれの（第３又は第４の）磁石の外径より大きい。

さらに、第１及び第２の磁石のために（並びに具体的にはさらに第３及び第４の磁石のために）磁束リターン構造体を備えることが可能である。各々の磁束リターン構造体は、具体的には、関連付けられる磁石の延長方向に平行に延びるリムを備え、このリムは関連付けられるコイルを通して延び、ここで、それぞれのコイルは関連付けられる磁石と、それぞれの延長方向に垂直な又は前記延長平面に沿った方向において向き合う。

一般に、複数の磁石、例えば４つの磁石などを用いる代わりに、単に１つの磁石を、本発明の第２の態様において備えることができ、ここで、それゆえに、個々のコイル手段に（例えば、４つの異なるコイルに）磁束を誘導する１つの磁束リターン構造体が使用される。従って、実際上４つの磁気的手段又は磁束がこのようにもたらされ、これが上記のように関連付けられるコイル手段と相互作用することができる。

以下の特徴及び実施形態を、上記の本発明の両方の態様に適用することができる。

さらに、全ての実施形態において、機器は、第１及び／又は第２のコイル手段（並びに最終的にはさらに別のコイル手段）を支えるため、又は前記別々の４つのコイル（上記を参照されたい）を支えるためのコイル・キャリアを備えることができる。具体的には、コリ・キャリアは基板、例えば、プリント回路基板とすることができ、ここで、第１及び／又は第２のコイル手段（並びに最終的には、第３及び／又は第４のコイル手段のようなさらに別のコイル手段）がコイル・キャリアの上に配置されるか又はコイル・キャリア内に組み込まれる。すでに述べたように、光学素子を磁石に堅く結合する代わりに、固定磁石（単数又は複数）に対して動くコイル・キャリアに光学素子を結合することもできる。

具体的には、前記キャリアは板状キャリアであり、ここで、第１及び／又は第２の巻軸に垂直なキャリアの寸法は、第１及び／又は第２の巻軸に沿ったキャリアの寸法より著しく大きい。

さらに、本発明の一実施形態により、第１及び／又は第２のコイル手段（並びに最終的にはさらに別のコイル手段）は、平面コイルとして、例えば、単層又は多層プリント回路基板のコイルとして形成される。さらに、第３及び／又は第４のコイル手段も平面コイルにすることができる。換言すれば、それぞれのコイル又はコイル手段を、プリント回路基板として形成されたコイル・キャリアに組み込むか又は埋め込むことができる。

具体的には、本発明の意味での平面コイルは、巻軸又は複数の巻軸に垂直な外側の直径が、巻軸（又は複数の巻軸）の方向における厚さと少なくとも同じ大きさである、コイルである。前記直径は、前記厚さより著しく大きい、具体的には１０倍大きい、具体的には１００倍大きい、具体的には１０００倍大きいことが好ましい。例えば、平面コイル（手段）は、巻軸の方向に例えば３０μｍの厚さ、及び例えば３０ｍｍの直径（巻軸に垂直な）を有することができる。

一般に、本発明のさらに別の実施形態により、本発明による機器は、センサ手段を備え、具体的には、第１の磁石又は前記複数の磁石の位置を計測するための少なくとも１つの磁場センサ（例えばホール・センサ）を備える。

具体的には、センサ手段はコイル・キャリアの上、具体的には磁石又は複数の磁石と向き合うコイル・キャリアの側面の上、或いは磁石又は複数の磁石から離れる方向を向くコイル・キャリアの側面の上に配置される。具体的には、センサ手段は延長方向において磁石と向き合い、具体的には、第１の磁石と（少なくとも、磁石の前記特定の位置において）同軸に配置される。

具体的には、センサ手段が、磁石又は複数の磁石と向き合う側面の上に配置されるとき、センサ手段は、磁石の数に対応する数の磁場センサ（例えば、ホール・センサ）を備え、ここで各々の磁場センサは関連付けられる磁石の近傍に配置される。具体的には、センサ手段が、第１の磁石から離れる方向を向く前記他の側面の上に配置されるとき、センサ手段は具体的には単一の磁場センサ、例えば、磁石の位置を検出するように設計された、（２Ｄ）ホール・センサを備える。

さらに、本発明による機器の一実施形態により、センサ手段は４つのホール・センサ、即ち、回転軸毎に２つのホール・センサを備えることができ、これらは回転軸に沿ったミラーの直交する側面の上に、好ましくは、前記４つのホール・センサを備えた前記センサ手段によって生成される信号が磁石の位置に依存するように、配置される。

さらに、具体的には、機器は、電流源手段（例えば、個々の電流源）を、第１の磁石又は前記複数の磁石及びそれゆえにそれに接続された光学素子の現在の位置が基準値に近づくように、制御するためのコントローラを備える。

具体的には、電流源手段及び／又はコントローラを、センサ手段（例えば、ホール・センサ）に組み込むことができる。

代替的な一実施形態により、機器は、光源、具体的にはＬＥＤ、及び光強度センサ、例えば、光ダイオードを備え、ここで、光源は光を放射するように構成され、その結果、光源によって放射された前記光が、磁石、又は磁石に接続された反射手段（例えば、ミラー）によって強度センサ（例えば、光ダイオード）に向けて反射され、その結果、強度センサ（例えば、光ダイオード）に衝突する前記反射された光により強度センサ（光ダイオード）によって生成される（フィードバック）信号（例えば、電流）が、磁石の位置に依存する。

さらに別の実施形態により、光ダイオードは、クアドラチャ光ダイオード（例えば、４つのクアドラントを備え、各々のクアドラントが、それぞれのクアドラントに衝突する光に応じた信号をもたらす）、又は、例えばクアドラチャ光ダイオードに類似するように配置された４つの単一の光ダイオードであり、ここで、前記光源（例えば、ＬＥＤ又はレーザ）は、クアドラチャ光ダイオードの中心、具体的には光ダイオードの窪みの中に配置される。

さらに、本発明による機器の一実施形態により、磁石又は前記反射手段は、前記信号が磁石の延長方向の周りの磁石の回転角並びに第１及び／又は第２の傾斜方向における磁石の傾斜を示すように、シェーディングを備える。

さらに、本発明による機器の一実施形態により、機器は、磁石の位置に依存する信号を生成するように構成された容量センサ手段を備える。

具体的には、前記センサ手段は、可動ミラーに取り付けられた電導性の第１の板部材を備えることができる。さらに、具体的には、センサ手段は、例えばコイル・キャリアに結合された第２及び第３の（別々の）板部材を備えることができ、この第２及び第３の板部材はミラーと一緒には動かず、第１の板部材から間隔を空けられるが後者と向き合い、その結果、直列に配置された２つのコンデンサが前記板部材によって形成される。

容量センサ手段は、ミラーが動くときに変化する、直列の２つのコンデンサの容量を計測するように構成されることが好ましい。この容量は、ミラーの動きを制御するために上記のコントローラが使用できる信号に対応する。

具体的には、機器は、電流源手段（例えば、個々の電流源）を制御して、信号が、第１の磁石及び従って光学素子の望ましい基準位置に関連付けられる基準信号に近づくようにするコントローラを備える。具体的には、コントローラは、磁石又は光学素子の、名目上の傾斜範囲の外の回転（例えば、磁石の延長方向の周りの回転）が防止されるように、電流源を制御するように構成される。

さらに、本発明の一実施形態により、光学素子を支持するために、機器は、機器の窪みの中、具体的には機器のケージ部材であって、具体的にはコイル・キャリアに接続されたケージ部材の窪みの中に配置される、ベアリング・ボールを備える。

具体的には、ベアリング・ボールは光学素子に接続される。

具体的には、光学素子は、光学素子を保持する保持要素を介してベアリング・ボールに接続される。

具体的には、ベアリング・ボールはケージ部材の窪みの軸受面に沿って摺動する球状に湾曲した凸面を備え、その結果、ベアリング・ボールは前記窪みの中で回転して磁石及び光学素子をピボット回転させることができる。

さらに、具体的には、ベアリング・ボールは、ベアリング・ボールの第１の（例えば、下部の）側面を備え、この第１の側面がコイル・キャリア又は存在するコイル手段と向き合い、他方、ベアリング・ボールの第２の側面は第１の側面から離れる方向を向く。

具体的には、磁石及び／又はその前面がベアリング・ボールの第１の側面の上に配置され、他方、光学素子及び／又は保持要素はベアリング・ボールの第２の側面の上に配置される。

具体的には、磁石はベアリング・ボールの第１の側面に接続され、他方、ベアリング・ボールの第２の側面は光学素子に、具体的にはベアリング・ボールに接続された保持要素を介して、接続される。

具体的には、磁石はベアリング・ボールの第１の側面上のベアリング・ボールの窪みの中に配置され、ここで具体的には窪みはベアリング・ボールの貫通開口であり、磁石の裏面は光学素子に接続されるように設計され、この磁石の裏面は、磁石の前記前面から離れる方向を向く。具体的には、磁石の前記裏面は、ベアリング・ボールの表面とぴったり重なり、又は窪みから突き出ることができる。さらに、具体的には、磁石の前記前面を備えた磁石の末端部分は、ベアリング・ボールの第１の側面上のベアリング・ボールの窪みから、例えば、コイル・キャリア又はコイル手段に向かって突き出る。

さらに、代替的に、磁石はベアリング・ボールの第１の側面上のベアリング・ボールの貫通開口の中に配置され、ここで、保持部材の一部分が、ベアリング・ボールの第１の側面から離れる方向を向く第２の側面の上の貫通開口の中に挿入される。具体的には、保持部材は、光学素子を保持するように設計される、即ち、光学素子が保持部材に接続される。具体的には、第１の磁石の前記前面を備える第１の磁石の末端部分がベアリング・ボールの貫通開口から突き出る。

代替的に、具体的には、保持要素は、ベアリング・ボールの前記窪み（例えば、貫通開口）の中に配置されてそれから突き出る部分を、ベアリング・ボールの第１の側面上の末端部分と共に備え、ここで磁石は、保持要素の前記末端部分に固定される。

幾つかの磁石（例えば、前記４つの磁石）が存在する場合、磁石は、具体的には、前記コイル手段又はコイル・キャリアと向き合う、保持部材の第１の側面又は光学素子に接続される。保持部材のこの第１の側面は、光学素子が取り付けられる保持部材の第２の側面から離れる方向を向く。

さらに、具体的には、磁石は前記ベアリング・ボールを形成することができる。

具体的には、磁石及び／又は保持要素は、ベアリング・ボールに接着することができる。

具体的には、ベアリング・ボール及びケージ部材は、インサート成形型ボール・ベアリングを形成する。具体的には、ベアリング・ボールは、光学素子の光学特性に影響せずに回転自由度を可能にする回転対称性を備える。

さらに、本発明の一実施形態により、機器は、磁石を支持するための複数のベアリング・ボールを備えたボール・ベアリングを備え、その結果、磁石を任意の軸の周りに傾斜させることができ、このボール・ベアリングは、ミラーを支持する第１の支持部材と、第１の支持部材及び／又は磁石を囲む第２の支持部材との間に形成される円周方向隙間の中に配置され、ここで、第２の支持部材がコイル・キャリアに接続されることが好ましい。

さらに、本発明による機器の一実施形態により、本明細書で説明するように、例えばコイル・キャリア（例えばＰＣＢ）の下に配置することができる、例えば、磁束誘導構造体又はリターン構造体への磁石のスナップ・インを防ぐために、及び／又は、磁石の回転（例えば、その延長方向の周りの）を防ぐために、機器は、ミラーに接続された内側磁束誘導構造体、及びコイル・キャリアに接続された（例えば環状の）外側磁束誘導構造体を備え、この外側磁束誘導構造体は前記内側磁束誘導構造体を囲む。

さらに、一実施形態により、（例えば、外側）磁束誘導構造体はさらに、光学素子及び磁石が機器から落ちるのを防ぐように構成される。さらに、（例えば、外側）磁束誘導構造体又はリターン構造体（又は代替的に特定の遮蔽物）はまた、機器を外部磁場から遮蔽するように構成される。

さらに、本発明の一実施形態により、内側磁束誘導構造体は、複数の第１の突起を備え、ここで、各々の第１の突起は外側磁束誘導構造体に向かって放射状に外向きに突き出し、ここで、外側磁束誘導構造体は対応する数の第２の突起を備え、ここで各々の第２の突起は、内側磁束誘導構造体に向かって、各々の第１の突起が関連付けられる第２の突起と位置合わせされて隙間を形成するように、放射状に内向きに突き出る。

本発明のさらに別の実施形態により、光学素子又は前記保持部材は、具体的にはコイル・キャリアの上に、具体的には復元力をもたらす弾性的に変形可能なバネ手段によって支持される。

具体的には、バネ手段は、ポリマなどの弾性材料製の円筒ボディのようなボディとすることができる。

さらに、本発明の一実施形態により、バネ手段は、複数の磁石（例えば、第１、第２、第３及び／又は第４の磁石）に接続された中央部分を備え、ここで中央部分は、中央部分を囲む円周方向第１の部分に一体的に接続され、その結果、中央部分を第１の軸の周りに第１の部分に対して傾斜させることができ、ここで、第１の部分は、第１の部分を囲む円周方向第２の部分に一体的に接続され、その結果、第１の部分を中央部分と共に、第２の部分に対して、第１の軸に垂直に伸びる第２の軸の周りに傾斜させることができ、ここで第２の部分は、具体的にはコイル・キャリアに接続される。

さらに、本発明の一実施形態により、バネ手段は、それを介して、光学素子に固定される、具体的には第１の磁石又は複数の磁石のうちの１つに固定される第１の固定点から、それを介してコイル・キャリアに固定される第２の固定点まで延びる少なくとも１つのアームを備える。具体的には、２つの固定点は光学素子の中心軸に近接し、この中心軸は光学素子及び／又はコイル・キャリアに垂直に伸びる。

さらに、本発明の一実施形態により、バネ手段は、具体的にはカルダン継手を形成する。

具体的には、バネ手段は、バネ手段の中心から外側に延びる４つのアーム（即ち、第１、第２、第３及び第４のアーム）を有する十字形バネ部材を備える。具体的には、第１のアームは第２のアームと整列し、ここで、第１及び第２のアームは、第１の軸（傾斜移動の）に対して例えば４５°の角度で延び、ここで、第３のアームは第４のアームと整列し、第３及び第４のアームは、第１及び第２のアームに対して垂直である。具体的には、各々のアームは外側末端領域を備える。さらに、機器は、それに光学素子が接続され、及びそれに磁石又は第１及び／又は第２の磁石（並びに最終的にはさらに第３及び第４の磁石）が接続される第１のキャリア部材（保持部材を形成する）（磁石（単数又は複数）の代わりにコイル手段を第１のキャリア部材に接続することができる）と、それに第１及び／又は第２のコイル手段（並びに最終的にはさらに第３及び第４のコイル手段）が接続される第２のキャリア部材（コイル手段の代わりに磁石（単数又は複数）を第２のキャリア部材に接続することができる）とを備え、ここで、具体的には、十字形部材が２つのキャリア部材の間に配置され、ここで、第１及び第２のアームの末端領域は、具体的には第１のキャリア部材に固定され、他方、第３及び第４のアームの末端領域は、具体的には第２のキャリア部材に固定され、その結果、第１のキャリア部材を（光学素子と一緒に）、第１及び／又は第２の軸の周りに第２のキャリア部材に対して傾斜させることができる。バネ手段に関して、光学素子を磁石（単数又は複数）と一緒に、固定されたコイル手段に対して傾斜させることができることに留意されたい。代替的に、光学素子をコイル手段と一緒に、固定された磁石（単数又は複数）に対して、傾斜させることができる。具体的には、これは、本発明の枠組み中で用いられる全ての支持概念に当てはまる。

バネ手段の代わりに、ジャイロ・ジョイント（２軸ジャイロとも呼ばれる）を用いることもできる。この機構は、光学素子１０及び具体的には磁石（単数又は複数）又は使用される導体部分（単数又は複数）若しくはコイル手段を保持するための前記保持部材を形成する第１の部材、第２の部材、及び第３の部材を備える。光学素子のための２Ｄピボット回転可能な支持を実現するために、第２の部材は第１の部材の上に回転可能に支持され、その結果、第２の部材を第１の軸の周りに第１の部材に対して傾斜させることができ、ここで、第３の部材は第２の部材の上に回転可能に支持され、その結果、第３の部材を、例えば第１の軸と直交する第２の軸の周りに（第２の部材に対して）傾斜させることができる。結果として、第３の部材を、２つの独立な軸の周りに、２次元（２Ｄ）において第１の部材に対して傾斜させることができる。第１の部材を、コイル・キャリア又は使用される導体部分（単数又は複数）又はコイル手段に、或いは代替的に磁石（単数又は複数）に、接続することができる。

さらに、本発明の一実施形態により、機器は、光学素子を初めの位置に戻すための復元力をもたらすように設計された復元力手段を備え、ここで、具体的には復元力手段は以下のうちの１つを具体的に備える：
− 磁場（又は磁束）リターン構造体であって、磁石（単数又は複数）（即ち、前記磁石又は第１、第２、第３、及び第４の磁石）によって生成される磁束（例えば、コイルの中を通る）を改善するため、及び、復元力を生成するために、コイル手段又は導体部分（単数又は複数）の下に配置することができる、磁場（又は磁束）リターン構造体。具体的には、磁場リターン構造体は、具体的にはコイル・キャリアに、具体的には磁石（単数又は複数）から離れる方向を向く側面に接続される板の形態を備えることができる。具体的には、前記リターン構造体は磁気的に軟らかい材料及び／又は強磁性材料（例えば、鉄又は鋼）から構成することができる。具体的には、磁場リターン構造体は、磁石（単数又は複数）の磁化又は延長方向に垂直な延長平面／コイル・キャリアに沿って延びる。具体的には、リターン構造体は、それに沿って磁場が、それぞれの磁石の延長方向に平行に伸びる距離を長くし、それゆえに例えば大きなローレンツ力を導体部分のうえに生じるように設計される。さらに、磁場リターン構造体と磁石（単数又は複数）との間に、磁石（単数又は複数）を初めの位置に戻す引力が存在する。
− 代替的に、前記復元力手段は磁石、又は
− バネ手段（例えば、上記のような）を備えることができる。

本発明の一態様により、視野拡大結像システムが提供され、これは本発明による少なくとも１つの機器を備える。具体的には、視野拡大結像システムは、視野を拡大するように、具体的には、所定の第１の角度（例えば、２０°）の視野を、レンズ積層体の後ろに配置された画像センサの上に異なる方向からの光を向け直すことによって、所定のより大きな第２の角度（例えば、６０°）の視野に拡大するように設計された結像システム（即ち、画像を生成するシステム）である。

本発明のさらに別の態様により、本発明による機器は、動的光ステアリング（システムの照明経路又は結像経路内における）、例えば、照明用途に使用される。本発明の一態様により、本発明による少なくとも１つの機器を備えた、動的光ステアリングのための対応するシステムが提供される。この機器は、単一ユニット構成において、又は複数の機器のアレイにおいて使用することができる。例えば、本発明のさらに別の態様により、本発明による複数の機器であって、アレイ構成に配置された機器を備えたシステムが提供される。一般に、本発明による機器は光学素子を単に１次元（１Ｄ）において又は２次元（２Ｄ）において傾斜させるために使用することができる。

上記の全ての実施形態において、回転軸又は複数の回転軸（即ち、第１及び第２の軸）は、力の方向の軸（例えば、前記ローレンツ力が導体部分（単数又は複数）又は磁石に作用する方向）に整列する必要はない。

一般に、光学素子は、プリズム、ミラー、レンズ、回折光学素子及び他の光学素子とすることができる。非磁性ベアリング・ボールは以下の材料、即ち、ガラス（例えば、溶融石英）、セラミックス（例えば、ジルコニア酸化物及び酸化アルミニウム）、ルビー、サファイア、鋼（例えば、クロム鋼）、ＡＩＳＩ３１６（オーステナイトステンレス鋼）の内の１つから構成できることが好ましい。

ケージ部材は、以下の材料、即ち、ポリアミド−イミド（例えば、トルロン（Ｔｏｒｌｏｎ）４３０１）、アセタール樹脂（例えば、デルリン（Ｄｅｒｌｉｎ）５００ＡＬ）、ＰＴＦＥ（特に強化されたＰＴＦＥ、例えばルロン（Ｒｕｌｏｎ）Ｊ）、ＰＶＸ（例えば、テカ（Ｔｅｃａ）ＰＥＥＫ）、ＳＬＸ（ナイロン、例えばナイキャスト（Ｎｙｃａｓｔ）ＮｙｌＯｉｌ）のうちの１つから構成することができる。

具体的にはミラーの形態の光学素子は、以下の材料、即ち、ベリリウム、シリコン、溶融石英／水晶、ＳｉＣ、ＢＫ７、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＭｇＦ２のうちの１つから構成することができる。

本明細書で説明する磁石又は複数の磁石は、以下の材料、即ち、サマリウムコバルト ＳｍＣｏ３３ＥＮ Ｓ３００、ネオジム−鉄−ホウ素（ＮｄＦｅＢ）Ｎ５０Ｍのうちの１つから形成することができる。

鋼板に対しては、ＡＩＳＩ１０１０炭素鋼を使用することができる。

プリント回路基板（例えば、コイル・キャリア）は、例えば、ＦＰＣから形成することができ、又は、ＨＤＩ Ａｎｙｌａｙｅｒのような多層ＰＣＢとすることができる。

コイルのための導体は、１０μｍ〜２００μｍ、具体的には２０μｍ〜６０μｍの範囲の厚さを有することができる銅から作製することができる。

ホール・センサとして、以下のセンサ、即ち、ＡＳ５０１３（２Ｄホール・センサ）、ＡＳ５５１０、ＬＣ８９８２１４ＸＣを用いることができる。勿論、他のホール・センサを用いることもできる。

上記の材料は、例として理解されたい。他の材料も同様に用いることができる。

具体的には、本発明による機器の典型的な外径は２ｍｍ〜７５ｍｍの範囲にある（延長平面に沿って）。

具体的には、本発明による機器は、以下の分野において使用することができ、又は以下の機器のうちの１つの構成要素として形成することができる：照明、マシンビジョン、レーザ加工、ライトショー、３Ｄプリンタを含むプリンタ、計量学、医療用機器、飛行時間カメラ、視野拡大器、ライダー、動き追跡、顕微鏡、内視鏡、研究、監視カメラ、自動車、プロジェクタ、距離計、携帯電話、視覚システム、眼鏡レンズ、フォロプターなどの眼科機器、屈折計、眼底カメラ、ｐｐｔ．バイオメトリ、視野計、屈折計、眼圧計、アノマロスコープ、コントラストメータ、内皮顕微鏡、アノマロスコープ、ビノプトメータ、ＯＣＴ、ロダテスト、検眼鏡、ＲＴＡ、並びに照明機器、（例えば、頭部装着型）眼鏡、ロボット・カム望遠鏡、双眼鏡、眼鏡レンズ、バーコード・リーダ、及びウェブ・カム、ファイバ結合、バイオメトリック機器、電子拡大鏡、軍用、デジタル・スチル・カメラ、ウェブ・カム、工業用途、視覚システム及びヘッドアップ・ディスプレイ。

具体的には、本発明による機器は、車両の前照灯によって生成された光を偏向させて、調節可能な方向に沿って進み、従って道路などの湾曲に対して調節することができるダイナミック・ヘッド・ライトを生成するように、車両の中で使用することができる。

本発明の別の態様は、３Ｄ拡張現実感のための装置であって、
− 好ましくは請求項１〜２８のいずれか１項に記載の又は本明細書で説明する本発明による機器の形態の、この機器の前記光学素子がミラーである、可動２Ｄミラーと、
− コリメート光ビームを生成するためのレーザであることが好ましい光源と、
− 焦点制御機器と、
− 走査型ミラー機器であることが好ましい画像プロジェクタと、
− 投影スクリーンと、
− 装置のユーザの眼の瞳の投影スクリーンに対する位置を検出するように構成された視標追跡機器と、
を備え、
光源は、焦点制御機器を通るように誘導される光ビームを生成するように構成され、この焦点制御機器は前記光ビームを焦点合わせ及び焦点ぼかしするように構成され、ここで、画像プロジェクタは前記光ビームを用いて画像を生成するように構成され、可動２Ｄミラーは、前記画像を投影スクリーンの上に、少なくとも検出された瞳の位置に応じて反射するように構成される、
装置に関する。

好ましい一実施形態により、焦点制御機器は、最も好ましくは液体レンズの形態の焦点調節可能レンズである（例えば、引用によりそれらの全体が本明細書に組み入れられる米国特許第８，０００，０２２（Ｂ２）号明細書又は米国特許第８，７５５，１２４（Ｂ２）号明細書に記載されている）。しかし、焦点制御機器はまた、並進レンズ・システムとすることもできる。

画像プロジェクタは、前記光ビームを偏向させて前記画像を生成するように構成された走査型ミラー機器であることが好ましい。

本装置の一実施形態により、装置は頭部装着型表示器である。投影スクリーンは湾曲した半透明又は反射スクリーン（例えば、ガラス板）であることが好ましい。

一実施形態により、ガラス板は、画像プロジェクタの波長（色）を部分的に又は完全に反射することが好ましい。

さらに、一実施形態により、投影スクリーン（例えば、ガラス板）上の投影範囲は、最大でも現在の眼の視野に限定され、可動２Ｄミラー（例えば、本発明による機器）の使用により、瞳の動きによって変化する。

瞳の位置は、任意の適切な視標追跡機器によって見いだせることが好ましい。投影される画像のサイズは、可動２Ｄミラー（例えば、本発明による機器）の光学素子（ミラー）の表面の傾斜角に依存する。

従って、投影される画像の解像度は、投影スクリーン／ガラス板全体を照明することに比べて、視野のみを照明するときに向上させることができる。

具体的には、ガラス板を照明するのに必要な範囲は、投影される仮想物体のサイズによって与えられる。その物体が、幾つかのサブフレームで構成され、人の視覚システムが処理する全画像がサブフレームの重ね合わせである場合、照明範囲をさらに減らし、単位面積当たりのピクセル解像度を増すことができる。サブフレームは、例えば、記号を認識することができ且つ高解像の虚像が必要な視野の内部で、可動２Ｄミラー（例えば、本発明による機器）のミラー（光学素子）を僅かに動かすことによって得ることができる。一実施形態において、低解像画像を、左右の眼の視野限界によって制限される両眼視野の中且つ記号を認識することができる視野の外に、投影できることが好ましい。

さらに、具体的には、放射された光の総量を瞳の中に向けることができるので、投影スクリーン（例えば、ガラス板）の一部分のみを照明するとき、エネルギー消費が減少する。

さらに、具体的には、コリメート光源（例えば、レーザ）と可動２Ｄミラー（例えば、本発明による機器）のミラー（光学素子）との間の前記焦点制御機器又は焦点調節可能（例えば、液体）レンズの位置調整は、視聴者に対して提示される虚像の距離を動的に変化させることができるように、光線の焦点合わせ及び焦点ぼかしを行うことを可能にする。

一実施形態において、焦点制御機器又は（例えば液体）レンズが、個々のピクセルの光線のコリメーションを修正することによって虚像の焦点面を変化させるように構成されることが好ましい。光路内に、焦点制御機器（例えば、前記レンズ）を、画像プロジェクタ（例えば、走査型ミラー機器）の前又は後ろに配置できることが好ましい。その位置は、画像機器及び適用される制御アルゴリズムに依存し得る。

本発明の好ましい実施形態により、別々の頭部装着型表示器がユーザの各々の眼に対して準備され、人の視覚システムが物体の距離を再構築することができる立体視を可能にする。

換言すれば、本発明による装置は、それぞれ、各々の眼のための前述の構成要素を備える。しかし、投影スクリーン（例えば、ガラス板）を両眼のために使用することができる。

人の視覚システムが画像を処理できるよりも速いフレームレートで種々異なる距離において画像を投影することは、これらの画像のオーバレイを生じ、脳は種々異なる焦点面に応じた視野の深さを有する３Ｄ画像を生成する。これは、画像プロジェクタ、及び十分に速く調節することができる焦点制御機器（例えば、調節可能レンズ）によって実現することができる。一例として、人の視覚システムは、１６Ｈｚ未満の明滅に気が付く。従って、滑らかな３Ｄ体験を生成するために、調節可能（例えば、液体）レンズは例えば５０Ｈｚ付近又はそれ以上で振動できることが好ましい。

さらに別の実施形態により、視標（動き）追跡機器の他に、目蓋の動きだけでなくユーザの手のジェスチャにも反応するように構成されたジェスチャ追跡機器を備えて、目蓋及び／又はジェスチャから記録された制御命令に従う装置によって画像を投影するようにすることができる。

本発明のさらに別の特徴及び利点並びに本発明の実施形態を、以下で図面を参照しながら説明する。

本発明の第１の態様による機器の実施形態を示す。 本発明の第１の態様による機器の別の実施形態を示す。 本発明の第１の態様による機器の別の実施形態を示す。 図１〜３に示す機器の磁石及び光学素子を傾斜可能な様式で支持するための可能性を示す。 図１〜３に示す機器の磁石及び光学素子を傾斜可能な様式で支持するための別の可能性を示す。 図１〜３に示す機器の磁石及び光学素子を傾斜可能な様式で支持するための別の可能性を示す。 図１〜３に示す種類の本発明の一実施形態の断面図を示す。 図７に示す本発明による機器の実施形態の分解図を示す。 本発明による機器によって傾斜させることができる光学素子を示す。 本発明による機器によって傾斜させることができる別の光学素子を示す。 本発明の第１の態様の基本原理の斜視図を示す。 図２に示す実施形態の修正物を示す。 ピエゾ・アクチュエータを用いて光学素子を傾斜させるためのさらに別の機器の斜視図を示す。 本発明の第２の態様によるさらに別の実施形態を示す。 図１４に示す実施形態の概略図を示す。 図１４に示す実施形態の別の概略図を示す。 本発明の第２の態様による機器のさらに別の実施形態を示す。 図１７に示す実施形態の修正物を示す。 本発明の第２の態様によるさらに別の実施形態を示す。 本発明の第２の態様によるさらに別の実施形態を示す。 本発明の第２の態様によるさらに別の実施形態を示す。 図１に示す実施形態の修正物を示す。 本発明の第２の態様によるさらに別の実施形態を示す。 本発明の第２の態様によるさらに別の実施形態を示す。 本発明の第２の態様によるさらに別の実施形態を示す。 本発明の第２の態様によるさらに別の実施形態を示す。 光学素子を傾斜可能な様式で支持するためのバネ手段の一実施形態を示す。 本発明による機器の使用法の略図を示す。 光学素子及び光学素子に堅く結合された磁石（単数又は複数）を支持するためのベアリング構造体（２軸ジャイロ）を示す。 図２９に示す種類のジャイロを使用する本発明の一実施形態を示す。 図３０に示す実施形態の修正物を示す。 本発明のさらに別の実施形態の図を示す。 本発明のさらに別の実施形態の別の図を示す。 本発明のさらに別の実施形態の別の図を示す。 アレイ構成における図３２〜３４による機器を示す。 アレイ構成における図３２〜３４による機器を示す。 本発明による機器のさらに別の実施形態の斜視図を示す。 例えば、図３７に示す機器の磁石を動かすための、図３８に示すコイルの配置の略平面図を示す。 上部に、一例として図３９の下部に斜視図で示されるコイルの配置の略平面図を示す。これらのコイルは、例えば図３７に示す機器の磁石を動かすために使用することができる。 図３７による機器のミラーの、磁石の軸回転並びに第１及び第２の傾斜方向ｘ及びｙにおける傾斜角の検出のためのシェーディングを有する底部の平面図を示す。 図３７による機器のミラーの、磁石の軸回転並びに第１及び第２の傾斜方向ｘ及びｙにおける傾斜角の検出のためのシェーディングを有する底部の平面図を示す。 図３７に示す機器の磁石の軸回転及び傾斜角の検出に関する。 図３７に示す機器の磁石の軸回転及び傾斜角の検出に関する。 本発明による機器の磁石の位置を検出するためのさらに別の可能性を示す。 １つの光軸に沿った磁石の位置を、２つのホール・センサを用いて検出するためのさらに別の可能性を示す。 １つの光軸に沿った磁石の位置を、２つのホール・センサを用いて検出するためのさらに別の可能性を示す。 図３７による機器の磁石の回転を防ぐため、及び、例えばコイル・キャリア／ＰＣＢの下の地帰路構造体への磁石のスナップ・インを防ぐための内側及び外側磁場誘導構造体の使用法に関する。 図３７による機器の磁石の回転を防ぐため、及び、例えばコイル・キャリア／ＰＣＢの下の地帰路構造体への磁石のスナップ・インを防ぐための内側及び外側磁場誘導構造体の使用法に関する。 図３７による機器の磁石の回転を防ぐため、及び、例えばコイル・キャリア／ＰＣＢの下の地帰路構造体への磁石のスナップ・インを防ぐための内側及び外側磁場誘導構造体の使用法に関する。 本発明による、図１に示す種類の機器のさらに別の実施形態を示す。 本発明による、１Ｄミラー機器の形態における機器のさらに別の実施形態を示す。 本発明による、ミラーがバネ手段によって支持される機器のさらに別の実施形態を示す。 本発明による、３Ｄ拡張現実感のための装置の第１の実施形態に関する。 本発明による、３Ｄ拡張現実感のための装置の第１の実施形態に関する。 本発明による、３Ｄ拡張現実感のための装置の第１の実施形態に関する。 本発明による、３Ｄ拡張現実感のための装置の第１の実施形態に関する。 本発明による、３Ｄ拡張現実感のための装置の第２の実施形態に関する。 本発明による、３Ｄ拡張現実感のための装置の第２の実施形態に関する。

図１１は、本発明の第１の態様、即ち、光学素子１０（図示せず、例えば図１〜３参照）をピボット回転又は傾斜させるための機器１の基本原理の斜視図を示し、ここで機器１は、少なくとも第１の軸Ａの周りに傾斜させることができるように移動可能に取り付けられた光学素子１０（例えばミラー）と、光学素子１０に堅く結合された円柱型磁石２０とを備え、この磁石２０は延長方向（円柱軸）Ｚに延び、ここで、磁石２０は前記延長方向Ｚに整列する磁化Ｍ、及び、図１１には見えない前面２０ａを備える。機器１は、延長方向Ｚにおいて磁石２０の前面２０ａと向き合う第１の導体部分３０を備え、ここで、第１の導体部分３０は第１の軸Ａに沿った第１の方向Ｃに延び、第１の軸Ａの周りに磁石２０及びそれに接続された光学素子１０がピボット回転可能又は傾斜可能である。磁石２０の磁化Ｍがその延長方向Ｚに整列する事実により、電流Ｉが第１の導体部分３０に印加されるとき、第１の導体部分３０の延長方向Ｚに直角に又は第１の軸Ａに直角に伸びる第１の傾斜方向Ｘに作用するローレンツ力Ｆが生成される。本発明を実施するために、実際には、傾斜方向毎に単一の第１の導体部分３０のみが必要であるが、図１１によると、磁石２０の前面２０ａの下で第１の導体部分３０に沿って伸びるさらに別の第２の導体部分３１が存在することができる。具体的には、図１１に示すように、２つの導体部分３０、３１は互いに平行に第１の方向Ｃに延び、２つのループ６１、６２を備えた図１１の平面コイル手段６０として形成される第１のコイル手段６０の隣接部分を形成する。この第１のコイル手段６０は、仮想延長平面Ｐに沿って延び、ここで、第１のループ６１の第１の巻軸Ｗ及び第２のループ６２の第２の巻軸Ｗ’は、前記延長平面Ｐに垂直に伸びる。磁石２０及び光学素子１０が、前記第１の軸Ａの周りにピボット回転も傾斜もされないとき、延長方向Ｚ及び磁石２０の磁化Ｍもまた、前記延長平面Ｐに垂直に伸びる。具体的には、第１のコイル手段６０は、同じく前記延長平面Ｐに沿って延びるコイル・キャリア８０によって保持される、即ち、前記コイル・キャリア８０は、前記延長平面Ｐ内に延びる又は前記延長平面Ｐに広がる、磁石２０の前面２０ａと向き合う表面を備えることができる。図１１には示されていない光学素子１０もまた前記延長平面Ｐに沿って延び、特に、延長方向Ｚ又は磁石２０の磁化方向において磁石２０及びコイル・キャリア８０と向き合うことが好ましい。磁石は、導体部分（単数又は複数）３０、３１又は第１のコイル手段６０若しくはコイル・キャリア８０に対して動くので、光学素子１０は原理的に磁石２０に堅く結合されて磁石２０と共に動くことができるか、或いは、光学素子１０は、導体部分（単数又は複数）３０、３１又は第１のコイル手段６０若しくはコイル・キャリア８０に堅く結合されて、この構成要素と共に動くことができる。

一般に、磁石２０及び従ってそれに結合された光学素子１０を、例えば、第１の傾斜方向Ｘに直角に伸びる第２の傾斜方向Ｙにも傾斜させることができるために、本発明の前記第１の態様による機器１は、第２の導体部分４０又は２つのそのような第２の導体部分４０、４１（第２の導体部分４０、４１は図１１には示されていないが、図８から推察することができる）を備えることができ、これらは、図１１に示す第１の導体部分３０、３１と同様に形成されるが、第１の導体部分３０、３１が第２の導体部分４０、４１と交差するように、第１の導体部分３０、３１に対して回転させられ（基本的に、第１のコイル手段６０の延長平面Ｐの中で約９０°）、ここで交差点又は領域は、磁石２０の前面２０ａの下に縦に膨らんで位置する。具体的には、第２の導体４０部分又は第２の導体部分４０、４１は、第２の軸Ａ’に沿って延び、この軸の周りに磁石２０又は光学素子１０がやはりピボット回転可能に取り付けられる。図８に例示的に示すように、第２の導体部分４０、４１の各々は、図１１には図示しない第２のコイル手段７０の第１及び第２のループ７１、７２の一部分を形成する。ひとたび２つの軸（即ち、第１及び第２の軸）Ａ、Ａ’が存在すると、それらは、導体部分３０、３１、４０、４１と整列する必要がないことに留意されたい。磁石２０は任意の方向に機械的に自由に回転する。

次に、電流Ｉが第２の導体部分４０、又は部分４０、４１に印加される場合、やはり、第２の軸Ａ’に直角に伸びる方向Ｙに磁石２０を押しやるローレンツ力Ｆが生成される。従って、適切な電流Ｉを第１及び第２の導体部分３０、３１、４０、４１に印加することにより、磁石２０及び従ってそれに接続された光学素子１０を二次元において連続的に傾斜させることができる。図１１に示すように、第１の導体部分３０及びさらに別の第１の導体部分３１を各々、第１のコイル手段の別々のコイル又はループ６１、６２の一部分とすることができるが、例えば図７及び８に示すように、いわゆる図８コイル６０、７０の一部分とすることもできる。これらコイル手段６０、７０の各々は、２つの接続されたループ６１、６２、７１、７２を備え、その結果、電流Ｉは各ループ６１、６２、７１、７２内では逆方向に流れるが、図８コイルの、前記第１の導体部分３０、３１が第１の軸Ａに沿って延び、他方第２の導体部分４０、４１が第２の軸Ａ’（Ａ”）に沿って延びる中央領域においては同じ方向に流れるので、磁石２０及び従って光学素子１０を２Ｄにおいて傾斜させることが可能になる。図７及び図８に示すように、本発明において使用するコイル手段６０、７０は、原理的に、多層プリント回路基板のコイルとすることができ、ここで、第１及び第２の導体部分３０、３１、４０、４１は、図７に示す断面図及び図８の分解図に見ることができるように、互いの上に積み重ねられる。このようにして、それぞれ、第１の磁石２０の前面２０ａの直ぐ下の領域を備える、非常にコンパクトなコイルを組み立てることでき、ここで、電流Ｉは、第１の方向Ｃに沿って（例えば、第１の軸Ａに沿って）両方向に、又は第２の方向Ｃ’に沿って（例えば、第２の軸Ａ’に沿って）両方向に流れることができ、従って、磁石２０及び光学素子１０を、第１及び／又は第２の軸Ａ、Ａ’の周りに前後に、及び任意のランダムな方向における組み合わせで、ピボット回転させることが可能になる。

勿論、磁石２０、及び磁石２０に堅く結合された光学素子１０をピボット回転可能に取り付けるための様々な方法がある。図１〜３に示すようにボール型のベアリング要素１２を使用することができ、これが、ケージ部材１５の窪み１３の中にぴったり合う様式でピボット回転可能に保持され、その結果、磁石２０及びそれに接続された光学素子１０をピボット回転させるために、ベアリング・ボール１２が前記窪み１３の中で摺動／回転することができる。ここで、ケージ部材１５は、コイル・キャリア８０と共に、磁石２０が内部に配置される筐体を形成することができ、ここで筐体の外側に、ベアリング・ボール１２を介して磁石２０に堅く接続される光学素子１０が配置される。従って、磁石２０が、第１及び／又は第２の導体部分３０、３１、４０、４１を通して流れる電流Ｉによって生成されるローレンツ力Ｆによって動かされるとき、磁石２０に接続されたベアリング・ボール１２が回転し、従って、光学素子１０をコイル・キャリア８０に対して傾斜させる。図９及び１０に示すように、プリズム１０（図９）又はレンズ１０（図１０）などの種々様々な光学素子１０を、直接に又はさらに別の要素（例えば、保持部材１１）を介して間接に、ベアリング・ボール１２に取り付けることができ、それにより、本発明による機器１、２は、非常に多くの可能な用途を有する。さらに、レンズ（又は別の光学素子１０）が図１０に破線で示す（少なくとも、光学素子１０／磁石２０のいずれかの位置における）ように、例えば、保持部材１１又はコイル・キャリアに対して縦に又は垂直に配置され、光が左から右へ又はその逆に通過する、実施形態を考えることができる。このように、レンズ１０を、複光路方式でミラーと共に使用する必要はない。

非常に重要な用途を図２８に示す。これは、本発明による、この例においては視野拡大器として使用される機器１に、光学系Ｏを介して結合された光センサＳを示す。従って、ミラーの形態の光学素子１０をピボット回転させることにより、比較的大きい視野からくる光線を比較的小さいセンサＳの上に収束させることができ、これは、比較的小さくそれゆえに費用効率が高いセンサＳを、かなり大きい範囲を走査するのに使用することができるという利益を有する。

本発明による機器１、２によってピボット回転させることができる可能性のある光学素子１０は、ミラー、プリズム、レンズ他多数である。

さらに、図４〜６は、磁石２０を光学素子１０（例えば、ミラー）に接続するための種々の可能性を示す。図４に示すように、ベアリング・ボール１２は、コイル・キャリア８０又はコイル手段と向き合う第１の（下）側面１２ａ、及び第１の側面１２ａから離れる方向を向く第２の側面１２ｂを備える。図４によれば、光学素子１０は第２の側面１２ｂに接続され、他方、磁石２０はベアリング・ボール１２の第１の側面１２ａに接続される。例えば、光学素子１０及び磁石２０をベアリング・ボール１２に接着することができる。さらに、図５及び６に示すように、磁石２０をベアリング・ボール１２の窪み１２ｃの中に、少なくとも一部を挿入し、磁石２０の前面２０ａがベアリング・ボール１２の窪み１２ｃから突き出るように、又は前記窪み１２ｃの外側に配置されるようにすることができる。さらに、図５によれば、光学素子１０を、ベアリング・ボール１２の窪み１２ｃの中に挿入された磁石２０に直接接続することができる。図６はこの状況の、光学素子１０が、ベアリング・ボール１２の第２の側面１２ｂ上の貫通開口１２ｃに一部分が挿入された保持部材１１に接続され、他方、磁石２０が、ベアリング・ボールの窪み１２ｃ又は貫通開口１２ｃに第１の側面１２ａから一部分が挿入され、窪み１２ｃの中で、光学素子１０が取り付けられた保持部材１１に接続される、修正物を示す。

磁石２０及び従って光学素子１０の、第１及び／又は第２の軸Ａ、Ａ’の周りの動き又は傾斜を制御することを可能にするために、本発明による機器１、２は、センサ手段、具体的には磁場センサ９０、例えば、図１〜３に示すホール・センサ９０を備えることが好ましい。具体的には、図１に示すように、そのようなホール・センサ９０は、コイル・キャリア８０に、具体的には、磁石２０から離れる方向を向く側面８０ａに取り付けられる。そのような場合、ホール・センサ９０は、ローレンツ力Ｆによる磁石２０の２次元ピボット回転を検出することができる、いわゆる２次元ホール・センサ９０であることが好ましい。別の可能性が図３に示され、ここではホール・センサ９０が、磁石２０と向き合うコイル・キャリア８０の側面８０ｂの上に配置される。この場合、磁力線を誘導するため及びコイル手段を通る電流が減少してゼロになるときに磁石２０を初期位置に戻す復元力を生成するための、（例えば、鋼）板９１の形態の磁束リターン構造体を、磁石２０から離れる方向を向くコイル・キャリア８０の側面８０ａの上に配置することができる。さらに、この復元力は、機器１のより簡単な開ループ可制御性を可能にする。具体的には、鋼板が磁場ガイドとして作用する。これは磁力線を、あまりに早く外に曲がらずに垂直に留まるように強制する。

さらに、本発明による機器１、２は、例えば、図２〜３に示すように、電流源手段５０（例えば、電流源手段で構成される個々の電流源）を制御して、第１の磁石２０及びそれゆえにそれに接続された光学素子１０の現在の（実際の）位置が基準値に近づくようにするためのコントローラ９２を備える（図１１参照）。磁石２０の動きを制御するために磁石２０の位置を決定する別の方法が図１２に示され、ここで、光源１００、具体的にはＬＥＤが、コイル・キャリア８０の側面上に配置され、磁石２０の延長方向Ｚにおいて磁石２０の前面２０ａに向き合い、それにより、前記光源１００から放射された光が磁石２０又はそれに取り付けられた反射手段に当たり、その結果、磁石２０又は前記反射手段によって反射された光が、やはり磁石２０と向き合うコイル・キャリア８０の前記側面８０ｂの上に配置された少なくとも１つの、好ましくは２つの光ダイオード１０１に当たる。従って、磁石２０の位置に応じて異なる量の光が、磁石２０によって光ダイオード１０１に向けて反射され、その結果、磁石２０の位置を、光ダイオード１０１によって生成される信号から推測することができる。さらにここで、機器１、２は電流源手段５０（例えば、使用される個々の電流源、上記参照）を制御するためのコントローラ９２を備え、それにより、少なくとも１つの光ダイオード１０１によってもたらされる信号が、磁石２０及びそれゆえに光学素子１０の所望の基準位置に関連付けられる基準信号に近づくようにすることが好ましい。

図１３に示すように、磁石２０及びそれに堅く接続された光学素子１０をピボット回転させるために、ローレンツ力Ｆ又は電磁力を使用すること以外に、ピエゾ・アクチュエータ９５を使用して光学素子１０をピボット回転させることもできる。光学素子（例えば、ミラー）１０を傾斜させるためのそのような機器３を図１３に示す。ここで、半球体１２が、プリント回路基板８０と向き合う光学素子（例えば、ミラー）１０の側面に取り付けられ、プリント回路基板８０の上に３つのピエゾ・アクチュエータ９５が配置され、このアクチュエータ９５は半球体１２に接触し、ピエゾ・アクチュエータ９５の適切な圧縮及び膨張によって半球体１２を回転させるように設計される。光学素子１０の傾斜を制御することを可能にする光学素子１０の位置を決定するために、磁石２０が光学素子１０に取り付けられ、この磁石２０が、プリント回路基板８０の上、ピエゾ・アクチュエータ９５から離れる方向を向く側面上に配置された２次元ホール・センサ９０によって検知される磁場を生成する。光学素子１０とＰＣＢ８０との間の円周方向隙間は、ピエゾ・アクチュエータ９５の上で摺動する半球体１２に定められた力を加える（例えば、可撓性）膜８１によって覆うことができる。

図１４は、本発明の第２の態様による一実施形態を示す。ここで、機器２は、帯磁性鋼から形成することができる保持部材１１に取り付けられた光学素子（例えば、ミラー、具体的には円形又は楕円形ミラー）１０を備える。

保持部材１１は、バネ手段１１０（ここで及び以後そのようなバネ手段１１０は、例えば、一体的に、鋼又は他の適切な材料で形成することができる）を用いてコイル・キャリア８０（例えば、プリント回路基板の形態の）の上に弾性的に支持され、その結果、保持部材１１及び光学素子１０は、少なくとも第１及び直交する第２の軸Ａ、Ａ’の周りピボット回転させることができ、具体的にはさらにバネ手段１１０の弾性による復元力を受けることができる。図１５に示すように、光学素子１０及び保持部材１１は、代替的に又は付加的に、コイル・キャリア８０に取り付けられたリング部材１４の上に静止した曲面を有するボール部材１２によって支持することができる。

図１４及び１６に示すように、バネ手段１１０は４つのアームを備え、それらの各々は、それぞれのアーム１１４が関連付けられる磁石２１、２２、２３、２４に隣接する保持部材１１又は光学素子１０に、それを介して接続される上部の第１の固定点１１５から、例えばリング部材１４の上の下部中央の第２の固定点１１６まで延びる。具体的には、各々のアーム１１４は特定の経路を備え、ここでそれぞれのアーム１１４は、それぞれの第１の固定点から中央の第２の固定点１１６に向かって内向きに延び、次いで方向を変えて外向きに延び（中央の第２の固定点１１６から離れる方へ）、最後に方向を変えて、再びそれぞれの中央の第２の固定点１１６（１６）に向かって内向きに延びる。ここで、これらのアーム１１４の各々は、２つの隣り合う磁石２１、２２、２３、２４の間に延びる。

コイル・キャリア８０は、少なくとも第１及び第２のコイル手段６０、７０、及び好ましくはさらに第３及び第４のコイル手段６０ａ、７０ａを支え、ここで前記コイル手段６０、７０、６０ａ、７０ａの各々は、前記板状コイル・キャリア８０がそれに沿って延びる共通延長平面Ｐに沿って延びる別々の（例えば、円形）コイルとして形成される。具体的には、コイル６０、７０、６０ａ、７０ａは、コイル・キャリア８０（例えば、プリント回路基板）の中に埋め込まれる。さらに、機器２は少なくとも第１及び第２の磁石２１、２２、しかし好ましくはさらに第３及び第４の磁石２３、２４を備える。各々の磁石２１、２２、２３、２４は同じ延長方向Ｚに延び、保持部材１１の第１の（下）側面１１ａに堅く接続される。各々の磁石２１、２２、２３、２４はさらに、それぞれの延長方向Ｚに整列する磁化Ｍを備える。具体的には、第１のコイル６０は第１の磁石２１に関連付けられ、第１の磁石２１の延長方向Ｚにおいて第１の磁石２１の前面２１ａと向き合い、第２のコイル７０は第２の磁石２２に関連付けられ、第２の磁石の延長方向Ｚにおいて第２の磁石２２の前面２２ａと向き合う。さらに、第３のコイル手段６０ａは第３の磁石２３に関連付けられ、第３の磁石２３の延長方向Ｚにおいて第３の磁石２３の前面２３ａと向き合い、最後に、第４のコイル手段７０ａは第４の磁石２４に関連付けられ、第４の磁石２４の延長方向Ｚにおいて第４の磁石２４の前面２４ａ（２４）と向き合う。磁石２１、２２、２３、２４の前面２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａは、それぞれの延長方向Ｚに対して垂直に延びる。

さらに、各々のコイル６０、６０ａ、７０、７０ａは、第１、第２、第３及び第４の巻軸Ｗ、Ｗ’、Ｗ’’、Ｗ’’’と呼ばれる巻軸を備え、ここで、これらの軸は全て、磁石２１、２２、２３、２４又は光学素子１０が特定の（非傾斜）位置にあるとき、それぞれの磁石２１、２２、２３、２４の延長方向Ｚ又は磁化Ｍと平行に伸びる（延長平面Ｐに垂直な延長方向Ｚ）。

さらに、第１及び第３のコイル手段６０、６０ａ、並びに第１及び第３の磁石２１、２３は、第１の傾斜方向Ｘにおいて又は第１の軸Ａに垂直に、互いに向き合い、他方、第２及び第４のコイル手段７０、７０ａ、並びに第２及び第４の磁石２２、２４は、第２の傾斜方向Ｙにおいて又は第２の軸Ａ’に垂直に、互いに向き合う。ここで、第１及び第２の傾斜方向Ｘ、Ｙは（第１及び第２の軸Ａ、Ａ’と同様に）直交する。具体的には、コイル６０、７０、６０ａ、７０ａはさらに、関連付けられる磁石２１、２２、２３、２４に対して同軸上に配置され、ここで具体的には、それぞれのコイル６０、７０、６０ａ、７０ａ（７０）の外径は、関連付けられる磁石２１、２２、２３、２４の外径より大きい。

次に、本発明の第１の態様により、磁石２１、２２、２３、２４を動かすことによって光学素子１０をピボット回転（又は傾斜）させるために、電流源手段５０（図１１参照）が備えられ、ここで電流源は、第１及び第３のコイルに、並びに別個に第２及び第４のコイルに電流を印加するように設計される。個々の電流の方向に応じて、それぞれの磁石は関連付けられるコイルに向かって引っ張られるか又はそれから押しやられ、その結果光学素子１０の２Ｄ傾斜を達成することができる。光学素子の傾斜の制御は、前述のように１つ又は幾つかの磁場センサ（例えば、ホール・センサ）を用いることにより、又は光源（例えば、ＬＥＤ）及び少なくとも１つの、好ましくは２つの光ダイオード又は他の光強度センサを使用する前述の光センサ手段を用いることによって行うことができる。

図１７はさらに、本発明の第２の態様による一実施形態を示す。ここでもやはり、機器２は帯磁性鋼から形成することができる保持部材１１に取り付けられた光学素子（例えば、ミラー、具体的には円形ミラー）１０を備える。保持部材１１は、ケージ部材１５の窪み１３の中にピボット回転可能に配置されたベアリング・ボール１２に取り付けられ、その結果、保持部材１１及び光学素子１０を、少なくとも第１及び直交する第２の軸Ａ、Ａ’（図１６参照）の周りにピボット回転させることができる。

ケージ部材１５は、図１４に関連して説明したように、少なくとも第１及び第２のコイル手段６０、７０並びに好ましくは第３及び第４のコイル手段６０ａ、７０ａを支えるコイル・キャリア８０に接続される。図１７から分かるように、ケージ部材１５は、図１４に関連して説明したように、コイル６０、７０、６０ａ、７０ａに関して配置された４つの磁石２１、２２、２３、２４の間に基本的に配置される。具体的には、ケージ部材１５は磁石２１、２２、２３、２４を受け入れるための４つの窪みを備える。光学素子１０の傾斜動作の作動及び制御は、図１４に関連して説明したように行うことができる。さらに、図１４及び１６に関連して説明したバネ手段１１０を、付加的な復元力又は改善された支持をもたらすために使用することができる。

図１８に示す変形物からさらに分かるように、ケージ部材１５はさらに、保持部材１１（又は光学素子１０）のコイル・キャリア８０と向き合う側面上に堅く接続することができるので、コイル・キャリア８０に固定されたベアリング・ボール１２の球面に沿って摺動する。さらに、図１４及び１６に関連して前述したように、バネ手段１１０を用いることができる。

図１９は、図１９〜２１に関連して、組み込まれたコイル手段を、即ち、各々が三角ループを有する第１、第２、第３及び第４のコイル６０、７０、６０ａ、７０ａの形態で含むコイル・キャリア（例えば、プリント回路基板の形態の）を備える、本発明のさらに別の実施形態を示す。４つの磁石の代わりに、この機器は、コイル・キャリア８０及び埋め込まれた三角コイル６０、７０、６０ａ、７０ａがそれに沿って延びる延長平面Ｐに垂直に伸びる（磁石２０がピボット回転しないとき）延長方向Ｚに沿って延びる中央磁石２０を備える。磁石２０の磁化Ｍは延長方向Ｚに整列し、三角コイルの巻軸に平行に延びる。磁石２０は、帯磁性鋼から形成され、コイル・キャリア８０に向かって延長方向に延びる４つの突起１１ｃを備える保持部材１１の下面に取り付けられ、ここで、前記突起１１ｃの各々は、関連付けられるコイルの外側（直線的）部分７３に沿って延びる。磁石２０はコイル・キャリア８０の上に、コイル・キャリア８０のリング部材１４の上を摺動する磁石２０の前面２０ａに取り付けられたベアリング・ボール１２によって、及び／又は、光学素子１０／保持部材１１に対してピボット回転可能な支持及び復元力をもたらすバネ手段１１０によって支持することができ、このバネ手段１１０は４つのアーム１１４を備え、これらアームは、それを介してそれぞれのアーム１１４が保持部材１１に固定されるか又は後者に接触する（上部）第１の固定又は接触点１１５から、それを介してそれぞれのアーム１１４がコイル・キャリア８０に固定される第２の固定点１１６（例えば、中央リング部材１４の上の）まで延びる。

図１９による現在の実施形態において、傾斜させる力は磁石２０の下には生成されず、その代わりに強磁性構造体の突起１１ｃの下に生成される。突起１１ｃは磁場を誘導して、磁場がコイル・キャリア（ＰＣＢ）８０の外縁の垂直上方に現れるようにする。そこで、磁場は、三角コイルのそれぞれの外側部分７３と相互作用してトルクを生成する。この実施形態の主要な利点は、所与の力に対して、大きなテコ比によってトルクが増加することである。コイル・キャリア８０のそれぞれの三角コイル６０、６０ａ、７０、７０ａの２つの内側の辺（中心の方向を指す辺）は、力の生成には使用されない。それらは根本的に不要である。それらは、単に、外縁導体を直列に接続する簡単な方法をもたらす。中心には、磁石２０の下に、何らかの寄生力が存在し得るが、電流フローはほぼ反対方向に流入及び流出するので、結果として生じる寄生力は重要ではない。さらに、図２２は、図２に示す実施形態の修正物を示し、ここで、使用されるコイル手段６０、７０の外側部分が延長方向Ｚにおいて、導体部分３０、３１、４０、４１とは異なる他の高さ、具体的には磁石２０により近く及び具体的には磁石２０と同じ高さに配置され、他方、磁石２０の前面２０ａの下に、力を生成する交差導体部分３０、３１、４０、４１が延長方向Ｚにおいて磁石に対してより大きい距離を有する。この位置において、コイル手段６０、７０の外側部分は、それらがそれらの元の位置において生成する受取力の代わりにより大きい受取力を生成する。これは、磁石２０の高さにあるコイル手段の外側部分において磁場が１８０°反転して、導体の反転電流方向を補償するために起こる。

さらに、図２３〜２４は、図１４に示す実施形態の修正物であって、第１の軸Ａ及び独立した第２の軸Ａ’の周りの傾斜動作を可能にする修正されたバネ手段１１０を備えた修正物を示す。このために、バネ手段１１０は、磁石２１、２２、２３、２４に接続された中央部分１１１を備え、ここで中央部分１１１は中央部分１１１を囲む円周方向第１の部分１１２に一体的に接続され、それにより、中央部分１１１が第１の軸Ａの周りに第１の部分１１２に対して傾斜することができ、ここで第１の部分１１２は、第１の部分１１２及び中央部分１１１を囲む円周方向第２の部分１１３に一体的に接続され、その結果、第１の部分１１２を中央部分１１１と一緒に、第１の軸Ａに垂直に伸びる第２の軸Ａ’の周りで、第２の部分１１３に対して傾斜させることができる。ここで、バネ手段１１０の第２の部分１１３は、具体的にはコイル・キャリア８０に接続される。

バネ手段１１０の代わりに、図２９に示す２軸ジャイロ３００であって、外側リング部材３０１の形態の第１の部材、中間リング部材３０２の形態の第２の部材、並びに、光学素子１０及び／又は磁石２０若しくは磁石２１、２２、２３、２４を保持するための保持部材を形成する内側部材３０３の形態の第３の部材を備える２軸ジャイロ３００を使用することもでき、ここで、外側リング部材３０１は、中間リング部材３０２及び内側部材３０３を囲み、中間リング部材３０２は内側部材３０３を囲む。光学素子１０及び磁石２０又は磁石２１、２２、２３、２４の２Ｄピボット回転可能な支持を実現するために、中間リング部材３０２は外側リング部材３０１の上に回転可能に支持され、その結果、中間リング部材３０２を第１の軸Ａの周りに外側リング部材３０１に対して傾斜させることができ、ここで、内側部材３０３は中間リング部材３０２の上に回転可能に支持され、その結果、内側部材３０３を、第１の軸Ａに直交する第２の軸Ａ’の周りに（中間リング部材３０２に対して）傾斜させることができる。結果として、内側部材３０３（１１）を２つの独立した軸Ａ、Ａ’の周りに、外側リング部材３０１に対して２Ｄにおいて傾斜させることができ、この外側リング部材３０１にコイル・キャリア８０及び／又は使用するコイル手段を接続することができる。

図２５及び２６は、本発明の第２の態様による機器２のさらに別の実施形態を示し、ここで光学素子（例えば、ミラー、具体的には円形ミラー）が、ポリマ・ブロックの形態のバネ手段１１０を介して、プリント回路基板の形態のコイル・キャリア８０に取り付けられる。ポリマ・ブロック１１０は、支持部材１１及びコイル・キャリア８０の中心に配置され、コイル・キャリア８０の上の光学素子１０を支持する。ポリマ・ブロック１１０は、光学素子１０を、少なくとも２つの直交する軸Ａ、Ａ’の周りで、対応する傾斜方向Ｘ、Ｙに、ピボット回転させることを可能にする。

コイル・キャリア８０は、少なくとも第１及び第２のコイル手段６０、７０、並びに好ましくはさらに第３及び第４のコイル手段６０ａ、７０ａを支え、ここで前記コイル手段６０、７０、６０ａ、７０ａの各々は、前記板状コイル・キャリア８０もまたそれに沿って延びる共通延長平面Ｐに沿って延びる別々の（例えば、円形）コイルとして形成される。具体的には、コイル６０、７０、６０ａ、７０ａはコイル・キャリア８０の中に埋め込まれて矩形輪郭を構成する。

さらに、機器２は少なくとも第１及び第２の磁石２１、２２、しかし好ましくはさらに第３及び第４の磁石２３、２４を備える。各々の磁石２１、２２、２３、２４はそれぞれの延長方向Ｚ（光学素子１０が図２５に示す特定の非傾斜位置にあるときに光学素子１０に垂直に、及びさらにコイル・キャリア８０に垂直に伸びる）に延び、光学素子１０の第１の（下）側面１０ａに、磁束を誘導するように適合された磁束リターン構造体２５を介して、堅く接続される。具体的には、リターン構造体２５は磁気的に軟らかい材料で構成されるか又は作られる。さらに、各々の磁束リターン構造体２５は具体的には、関連付けられる磁石２１、２２、２３、２４の延長方向Ｚに延びるリム２６を備える。各々のリム２６は、関連付けられるコイル手段６０、７０、６０ａ、７０ａを貫通して延び、ここでそれぞれのコイル６０、７０、６０ａ、７０ａは、関連付けられる磁石２１、２２、２３、２４と、それぞれの延長方向Ｚに（磁化Ｍの方向に）垂直に又は前記延長平面Ｐに沿って、向き合う。

またここで、各々の磁石２１、２２、２３、２４はさらに、それぞれの延長方向Ｚに垂直に伸びる磁化Ｍを備える。具体的には、第１のコイル６０が第１の磁石２１に関連付けられ、延長平面Ｐに沿って第１の磁石２１の垂直な前面２１ａと向き合い、第２のコイル７０が第２の磁石２２に関連付けられ、延長平面Ｐに沿って第２の磁石２２の垂直な前面２２ａと向き合う。さらに、第３のコイル手段６０ａが第３の磁石２３に関連付けられ、延長平面Ｐに沿って第３の磁石２３の垂直な前面２３ａと向き合い、最後に第４のコイル手段７０ａが第４の磁石２４に関連付けられ、延長平面Ｐに沿って第４の磁石２４の垂直な前面２４ａ（２４）と向き合う。磁石２１、２２、２３、２４の前面２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａは外側に向き、各々それぞれの延長方向Ｚに延びる

さらに、各々のコイル６０、６０ａ、７０、７０ａは、第１、第２、第３及び第４の巻軸Ｗ、Ｗ’、Ｗ’’、Ｗ’’’と呼ばれる巻軸を備え、ここでこれらの軸の全ては、磁石２１、２２、２３、２４又は光学素子１０が前記特定の（非傾斜）位置にあるときに、それぞれの延長方向Ｚに平行に、及びそれぞれの磁石２１、２２、２３、２４の磁化Ｍに垂直に、伸びる（延長平面Ｐに垂直な延長方向Ｚ）。

さらに、第１及び第３のコイル手段６０、６０ａ並びに第１及び第３の磁石２１、２３は、第１の傾斜方向Ｘにおいて又は第１の軸Ａに垂直に、互いに向き合い、他方、第２及び第４のコイル手段７０、７０ａ並びに第２及び第４の磁石２２、２４は、第２の傾斜方向Ｙにおいて又は第２の軸Ａ’に垂直に、互いに向き合う。ここで、第１と第２の傾斜方向Ｘ、Ｙは（第１と第２の軸Ａ、Ａ’と同様に）直交する。

磁石２１、２２、２３、２４を動かすことによって光学素子１０をピボット回転させる（又は傾斜させる）ために、電流源手段５０が、すでに上で述べたように、備えられ、この電流源手段は、第１及び第３のコイルに、並びに別に第２及び第４のコイルに、電流を印加するように設計される。個々の電流の方向に応じて、それぞれの磁石２１、２２、２３、２４は、関連付けられるコイルに引きつけられるか又はそれから押しやられ、その結果、光学素子１０の２Ｄ傾斜を実現することができる。光学素子１０の傾斜の制御は、ここでは、透明なポリマ・ブロック１１０の中に配置された光源（例えばＬＥＤ）を用い、前記光源１００によって放射された光が光学素子１０に当たり、コイル・キャリア８０の上、ポリマ・ブロック１１０の周りに配置された４つの光ダイオード１０１のうちの１つに向かって反射により戻されるようにすることによって行われる。光ダイオード１０１の信号は光学素子１０の位置に依存するので、電流源手段５０に電流をコイル６０、７０、６０ａ、７０ａに印加させ、光ダイオード１０１の所望の基準信号に近づくようにすることによって傾斜を制御することができる。

図２７は、本発明による機器１、２の中の光学素子１０を弾性的に支持して、２つの直交する軸Ａ、Ａ’の周りにピボット回転させることができるように使用することができるバネ手段１１０のさらに別の実施形態を示す。このために、バネ手段１１０は、バネ部材１１０の中心１２４から外向きに延びる４つの一体的に接続されたアーム１２０、１２１、１２２、１２３を備えた十字形バネ部材として形成され、ここで第１のアーム１２０は第２のアーム１２１と整列し、ここで第１及び第２のアーム１２０、１２１は前記第１の軸Ａに沿って延び、ここで第３のアーム１２２は第４のアーム１２３と整列し、ここで第３及び第４のアーム１２２、１２３は前記第２の軸Ａ’に沿って延び、ここで各々のアーム１２０、１２１、１２２、１２３は末端領域１２５を備える。十字形バネ部材１１０を用いることにより、機器１、２の光学素子１０を接続することができる第１のキャリア部材１３０、並びに磁石２０又は磁石２１、２２、２３、２４を、第１及び／又は第２のコイル手段６０、７０若しくは４つのコイル手段６０、７０、６０ａ、７０ａを接続することができる第２のキャリア部材１３１の上にピボット回転可能に支持することができる。具体的には、第１のキャリア部材１３０は、磁石（単数又は複数）２０、２１〜２４に接続するための第１の側面１３０ａ、及び前記第１の側面１３０ａから離れる方向を向く第２の側面１３０ｂを備え、この第２の側面１３０ｂは光学素子１０に接続されることが好ましい。第１及び第２のアーム１２０、１２１の末端領域１２５は第１のキャリア部材１３０に固定され、第３及び第４のアーム１２２、１２３の末端領域１２５は第２のキャリア部材１３１に固定され、その結果、第１のキャリア部材１３０を光学素子１０と一緒に第１及び／又は第２の軸Ａ、Ａ’の周りで、第２のキャリア部材１３１に対して傾斜させることができる。

さらに、図３０は、図２９に示す原理によるジャイロ継手３００を使用する第１の態様による本発明の一実施形態を示す。ここで、磁石２０は光学素子１０に堅く結合され、ここで磁石２０並びに第１及び第２のコイル手段６０、７０（第２のコイル手段７０は図示せず）は、図７及び８に関して説明したように構成される、即ち、第１のコイルは、延長方向Ｚにおいて又は磁石２０の磁化Ｍの方向において、磁石２０の前面２０ａと向き合う２つの第１の平行な導体部分３０、３１を備える。磁石２０のピボット回転していない位置において、これらの導体部分は、磁石２０の磁化Ｍ／延長方向Ｚに垂直に延び、第１の軸Ａに直角に伸びる第１の傾斜方向Ｘに磁石２０／光学素子１０を傾斜させるためのローレンツ力を生成し、第１の軸Ａの周りにジャイロ継手の円周方向第２の部材３０２が、コイル手段６０、７０を支えるコイル・キャリア８０を支える第１の部材３０１の上に、ピボット回転可能に支持される（例えば、前述のように）。第１の部材３０１は磁石２０に対する導体部分３０、３１のより良好な露出のための窪み３０１ｂを備える。具体的には、第１の部材３０１は、延長方向Ｚに沿って延びる２つの対向する突起３０１ａを備え、その上に第２の部材３０２がピボット回転可能に支持され、ここで磁石２０はこれらの突起３０１ａの間に配置される。さらに、前記継手は、第３の部材３０３を備え、これはそれ自体で、延長方向Ｚに沿って第１の部材３０１の突起３０１ａと反対方向に、第３の部材３０３から突き出る２つの突起３０３ａを介して第２の部材３０２の上に、第２の軸Ａ’の周りにピボット回転可能に支持される。第３の部材は磁石２０、及び他の側面で光学素子１０を支える。具体的には、光学素子１０は第３の部材３０３の一部分を形成することができ、ここで、具体的には突起３０３ａが光学素子１０自体から突き出ることができる。結果として、第３の部材３０３並びに従って光学素子１０及び磁石２０を軸Ａ、Ａ’の周りに２Ｄで傾斜させることができる。磁石２０の作動及び制御は、例えば、図１１に関連して前述したように、電流源手段５０及びコントローラ９２、並びに磁石２０の実際の位置を検知する（例えば、１つ又は幾つかのホール・センサ又は他の適切なセンサによって）ためのセンサ手段９０を使用して行うことができる。一般に、大部分は、光学素子１０が磁石２０又は磁石２０〜２４に接続される実施形態が図示されているが、光学素子１０をコイル・キャリア８０に取り付け、これを次に、空間に固定された磁石２０又は磁石２１〜２４に対して傾斜可能にすることも本発明の趣旨の範囲に入る。

そのような実施形態は図３０による実施形態の修正物であり、図３１に示す。

それによれば、図３０とは対照的に、第１の部材３０１は、今度は磁石２０（見えない）を支え、ここで円周方向第２の部材３０２は、第１の部材３０１の対向する突起３０１ａの上に、第１の軸Ａの周りにピボット回転可能に支持される。今度はコイル・キャリア（ＰＣＢ）８０及びコイル手段６０、７０（図示せず）を支える第３の部材３０３が、その対向する突起３０３ａを介して、第２の部材３０２の上に、第２の軸Ａ’の周りにピボット回転可能に支持され、その結果、コイル・キャリア（ＰＣＢ）８０を、その例えば一体化されたコイル手段６０、７０と共に、固定された磁石２０に対して２Ｄで傾斜させることができる。第３の部材３０３の上面（コイル・キャリア８０から離れる方向を向く）に光学素子１０を取り付けて、これが、図３０に示す配置におけるように、延長方向Ｚ又は磁石２０の磁化Ｍの方向に沿って磁石２０と向き合うようにすることができる。

本発明の第２の態様によるさらに別の実施形態は、アレイ用途に特に適したものであり、図３２〜３４に示す。ここで、機器１は、それぞれ四角形の輪郭を有する（例えば、一体化された）４つのコイル６０、６０ａ、７０、７０ａを有するコイル・キャリア（例えば、ＰＣＢ）を備える。これらのコイル６０、６０ａ、７０、７０ａは、例えば、図２６に関して説明したように、互いに対をなして向き合う。コイルは単一の磁石２１と、磁石２１及び従って磁石２１に堅く結合された光学素子１０を傾斜させるように、相互作用するように構成される。磁石２１は、４つの接続されたアームを備えた外周四角形を備え、ここで、各々のアームは、関連付けられるコイル６０、６０ａ、７０、７０ａと、磁石２１の磁化Ｍと整列する磁石の延長方向Ｚにおいて、向き合う。ここで、磁石２１がピボット回転しないとき、磁化はコイル６０、６０ａ、７０、７０ａが隣り合って延びる延長平面に垂直となり、ここで、これらのコイルの巻軸は前記平面／コイル・キャリア８０に垂直に伸びることが好ましい。

次に、磁石２１及び光学素子をピボット回転可能に支持するために、磁石が保持部材１１に接続され、この保持部材１１が次に、好ましくは磁気的に軟らかい材料で形成されてコイル・キャリア８０から突き出る外周壁８５の上に２つの対向するバネ手段１１０を介して支持される。この壁は、機器２のアレイを、図３５及び３６に示すように機器２を隣り合うように配置することによって容易に構築することができるように、四角形の構成を備えることが好ましい。

さらに、本発明による機器１、２の全ての実施形態を、相等しい機器１又は２のアレイに拡張することができる。

さらに、図３７は、ボール・ベアリング４２０によって移動可能に取り付けられた好ましくはミラー１０の形態の光学素子１０を、ピボット回転又は傾斜させて任意の軸の周りに光学素子１０を傾斜させることができるようにした、本発明による機器１の別の実施形態を示す。機器１はさらに、光学素子１０に堅く結合された円柱型磁石２０を備え、この磁石２０は延長方向（円柱軸）Ｚに延び、ここで、磁石２０は前記延長方向Ｚに整列する磁化Ｍ及び前面２０ａを備える。

例えば、図３８に示すように、磁石２０をすでに上で説明した様式で動かすために、機器１は、コイル・キャリア８０（好ましくはＰＣＢの形態の）の上に配置された４つの別々のコイル、即ち、第１のコイル４０１、第２のコイル４０２、第３のコイル４０３、及び第４のコイル４０４を備えることができる。これらのコイル４０１、４０２、４０３、４０４は延長平面Ｐに平行に延びる平面コイルであり、ここでコイル４０１、４０２、４０３、４０４の巻軸はこの平面Ｐに垂直に延びる。第１及び第２のコイル４０１、４０２は同じ平面内に延びることができ、やはり同じ平面内に延びることができる第３及び第４のコイル４０３、４０４の上に配置することができる。さらに、第１及び第２のコイル４０１、４０２は、第１の方向Ｃに沿って延びる平行な第１の導体部分３０、３１を形成し、他方、第３及び第４のコイルは、第１の方向Ｃに垂直に伸びる第２の方向Ｃ’に延びる第２の導体部分４０、４１を形成する。第１の導体部分３０、３１は、磁石２０の前面２０ａ（２０）の下方で第２の導体部分４０、４１と交差して伸び、その磁石２０の前面は（磁石２０が傾斜していない場合）前記延長平面Ｐに平行に伸びる。従って、コイル４０１、４０２、４０３、４０４に電流が、第１の導体部分３０、３１内で第１の方向Ｃに又はその反対方向に流れ、及び／又は、第２の導体部分４０、４１内で第２の方向Ｃ’に又はその反対方向に流れるように印加されるとき、上で詳細に説明したように、対応するローレンツ力によって磁石２０を所望の方向に傾斜させることができる。前記電流を供給するために、機器１は、本明細書で説明するようにコントローラによって制御することができる電流源手段を備えることができる。

図３７に示す実施形態（又はいずれかの他の実施形態）において磁石２０を駆動するための２つの交差する導体部分３０及び４０を備えるための別の可能性を図３９に示す。ここで、必要な電気的及び光学的構成要素を有する十分に薄いＰＣＢを、方向Ｃ、Ｃ’毎に理想的な均一電流フロー（反動力を生じる可能性がある反対方向の電流フローが存在しない）を生成するように構成されたコイル４０５、４０６の上に配置することができる。このために、第１及び第２の導体部分３０、４０の各々は、別々のコイル４０５、４０６によって形成され、この別々のコイル４０５、４０６の各々は、磁束誘導板４０７（例えば、鉄又は鋼板４０７）の周りに巻かれ、これが、以下でさらに詳しく説明する磁場リターン構造体（本明細書においては磁束リターン構造体とも呼ぶ）のような磁束誘導構造体４３１の（例えば、鉄の）接地板９１の中に埋め込まれるか、又は、図３９の下側に示す外側磁束誘導構造体４３１（例えば、図３７参照）の底部（例えば９１）又は底部の一部分を形成できることが好ましい。コイル４０５、４０６は、鉄板４０７の周りに、磁石２０の前面２０ａに向き合う板４０７の表面上で第１及び第２の導体部分３０、４０が各々複数の平行ワイヤ部分を備えるように巻かれ、ここで第１の導体部分３０のワイヤ部分が第２の導体部分４０のワイヤ部分と交差して伸び、その結果、ワイヤ部分の格子構造が鉄板４０７の前記表面の上に形成される。このように板４０７の周りに巻かれたコイル４０５、４０６は、均一な一方向性力を生成することを可能にし、高いコイル実装密度並びにコイルの良好な熱的接続（即ち、鉄板／リターン構造体への）を備える。

磁石２０及び従ってミラー１０の任意の軸の周りの傾斜を可能するために、機器１は磁石２０を支持するためのボール・ベアリング４２０を備え、このボール・ベアリング４２０が、磁石２０及び光学素子１０を支持する第１の支持部材４２２と、コイル・キャリア８０の上に置かれた第２の支持部材４２３との間に形成される円周方向隙間４２１の中に配置され、この第２の支持部材４２３は第１の支持部材４２２及び磁石２０を囲む。

ここで、第１の支持部材４２２は、ベアリング４２０のボールに接触するための球面曲率を有する凸表面を備え、他方、第２の支持部材４２３は、ベアリング４２０のボールに他の側から接触するための球面曲率を有する凹表面を形成する。

磁石２０及び光学素子（例えば、ミラー１０）はさらに、磁束誘導構造体４３１の底部又は接地板９１にネジ３９を介して接続される外側磁束誘導構造体４３１によって囲まれ、この底部９１はまた磁束リターン構造体と呼ぶこともできる。透明なカバー要素又はガラス１０ｂを外側磁束誘導構造体に接続して、光学素子１０を覆って保護することができる。さらに、内側磁場誘導構造体４３０が磁石２０に、外側磁束誘導構造体４３１で囲まれるように、取り付けられる。内側及び外側磁束誘導構造体４３０、４３１は磁気的に軟らかい及び／又は強磁性材料で形成することができる。機器１はさらに、別の機器への信号接続をもたらすためのコネクタ３８を備えることができる。

２つの誘導構造体４３０、４３１は、磁石２０の底部９１／ＰＣＢ８０へのスナップ・インを防ぐように、及び／又は磁石２０のその延長方向又は軸ｚの周りの回転を防ぐように構成されることが好ましい。このために、図３７及び具体的には図４７、４８、４９に示すように、内側磁束誘導構造体４３０は、複数の第１の突起４３２を備え、ここで各々の第１の突起４３２は、外側磁束誘導構造体４３１に向かって放射状に外向きに突き出る。さらに、外側磁束誘導構造体４３１は対応する数の第２の突起４３３を備え、ここで各々の第２の突起４３３は、内側磁束誘導構造体４３０に向かって放射状に内向きに、各々の第１の突起４３２が関連付けられる第２の突起４３３に整列し、それと一緒に隙間４３４を形成するように突き出る。従って、各々の突起対４３２、４３３の両側に大きい隙間Ａ’’、Ａ’’’（図４８参照）が存在する。

この構成のために、磁石２０／光学素子１０の前記軸ｚの周りの回転により第１の突起４３２が外側の突起４３３と整列しなくなるとき、内側磁束誘導構造体４３０の中に、従って磁石２０及びそれに接続された光学素子１０に、有限なトルクが誘起される。このトルクが回転を妨げるので、縦軸に生成されるトルク及び横軸に回転角度を示す図４７に示されるように回転が抑制される。

一般に、横壁又は障壁がないと、磁石２０は底部接地板９１（図３７参照）に飛び付く傾向があり、これは、ここでは外側磁束構造体４３１の形態のそのような壁によって抑制することができる。

さらに、磁石２０／光学素子１０は、磁石２０に接続された内側磁束誘導構造体４３０と外側磁束誘導構造体との間の円周方向空隙４３４ａ（図４９参照）が最小になるとき、図３７に示すように、主として水平位置に留まる。

前記突起４３２、４３３を用いて、磁石２０が底部９１に飛び付く傾向と水平位置を維持する傾向との間の平衡を、突起４３２、４３３の充填率、即ち、図４８及び４９に示すような突起４３２、４３３の間の面積Ａ’’、Ａ’’’のサイズ、を最適にすることによって、達成することができる（図４８において、左側の構造体はより小さい充填率、即ち、図４８の右側の面積Ａ’’’より大きい面積Ａ’’を有する）。

さらに、第２の突起４３３のｚ方向における高さを、磁石２０の接地板９１への飛び付きを妨げるように、さらに最適化することができる。

具体的には、図４９は、左側の、より小さい空隙４３４ａ（グラフ中の実線）及びより大きい空隙４３４ａ（グラフ中の破線）を有する２つの構成に関する、トルクを縦軸に及び傾斜角を横軸に示す。これらを、上記のように図４９の右側に示す整列した突起４３２、４３３の構造体を用いて空隙４３４ａと組み合わせると、所望の平衡が得られる。

従って、図４９に示すように力が適切に最小化されるとき、トルクは最小になり、機器１全体の効率、例えば、速度は最大になる。これは、磁石２０の傾斜を制御するための制御アルゴリズムをさらに簡単にする。

有利なことに、上述のように整列した突起４３２、４３３を使用することは、さらに磁石２０の前記軸回転を防ぐ。

本発明の他の実施形態において、バネ構造体又は手段５００を用いて磁石２０の前記軸回転を防ぐこと（例えば、図５２参照）及び具体的には、機器１の筐体からミラーが落ちるのを防ぐことができる。従って、そのようなバネ手段を本発明の機器１の他の実施形態と組み合わせることができる。

さらに、代替の実施形態において、膜（例えば、薄い弾性／可撓性ポリマー膜）を、可動光学素子／ミラー１０と外側磁束誘導構造体との間に広げて前記軸回転を妨げることができる。

具体的には、図５２は、本明細書で様々な実施形態において説明したコイル及びセンサ手段を備えた可撓性コイル・キャリア（例えば、ＰＢＣ）８０が備えられた機器１の実施形態を示し、ここで、外側外縁磁束誘導構造体４３１は、光学素子（例えば、ミラー）１０が取り付けられた磁石２０の筐体として、前記ＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ：プリント回路基板）８０の上に置かれる。

磁石２０及び光学素子１０を、後者を図示された軸Ａ、Ａ’の周りに傾斜させることができるように、支持するためのバネ手段５００は、次に誘導構造体４３１に取り付けられ、バネ手段５００が誘導構造体４３１にそれを介して接続される外側フレーム部材５０６と、磁石２０及び光学素子１０が接続される内側フレーム部材５０３とを備える。

具体的には、磁石２０及び光学素子１０を内側フレーム部材５０３の中央の窪みの中に収容する環状内側フレーム部材５０３は、第１の回転軸Ａに整列された２つの第１のアーム５０４、５０５によって四角形の外側フレーム部材５０６に接続され、第１の回転軸Ａの周りに、内側フレーム部材５０３（及び従って光学素子１０）を外側フレーム部材５０６に対して傾斜させることができる。さらに、磁石２０及び光学素子１０が内側フレーム部材５０３に、第１の回転軸に垂直に伸びる第２の回転軸Ａ’に整列された２つの第２のアーム５０１、５０２を介して接続され、その結果、光学素子１０を第２の回転軸Ａ’の周りに内側フレーム部材５０３に対して傾斜させることができる。この場合もやはり、本明細書で説明したようにコイルによって磁石を作動させることができ、このコイルを本明細書で説明したようにコントローラによって制御することができる。

図５２に示す実施形態の修正物により、振動（例えば、外部撹乱による）を避けるために、例えば、上記のように、バネ構造体５００の直下にボール・ベアリング４２０を配置することによって、磁石２０／光学素子１０を付加的に支持することが可能である。

磁石２０の位置を検出することを可能にするために（例えば、図３７に示す実施形態において）、機器１はクアドラチャ光ダイオード１０１、即ち、４つの個々の四分円を備えた光ダイオード又は正方形の隅点に配置された光ダイオードを備えることができる。さらに、このクアドラチャ光ダイオード１０１（さらに図４３参照）は中心に、例えばＬＥＤの形態の光源１００を収容するための窪みを備える。

この構造体１００、１０１は磁石２０の前面２０ａの下方のコイル・キャリア８０の上に、クアドラチャ光ダイオード１０１及びＬＥＤが磁石２０の前面２０ａと向き合うように配置され（図４３において、１０ｅはミラーのピボット点を示す）、ここでＬＥＤ１００は、前面２０ａに当たる光を放射するように構成され、この前面２０ａは、例えば、図４０及び４１に示すようなシェーディング２０ｂを含む。そのようなシェーディング２０ｂは、前面２０ａからクアドラチャ光ダイオード１０１に反射によって戻されるＬＥＤ１００の検出された光から導かれるクアドラチャ・ダイオード１０１によって与えられる信号が、磁石２０の軸回転角度（例えば、ｚ軸の周りの）を示し、さらに２つの（例えば直交する）傾斜方向ｘ、ｙにおける傾斜角度を示すように、形成される。これは、回転対称ではない（例えば、回転軸としての前面２０ａの中心法線に関して）シェーディングパターン２０ｂを用いて達成することができる。

具体的には、図４２及び４３は、光ダイオード１０１の正規化された信号のほぼ直線的な進行が、磁石の前面の散乱特性に関連する幅広いガウス分布のシグマにわたっていかに達成されるかを示す。ここで好ましくは、信号が、いかに多くの光が散乱されるかに無関係に、依然として角度情報を含むことを達成することが望まれる。表面がより粗く、反射性がより低いとき、光線は種々異なる方向に後方散乱され、配置は光ダイオードの配置にはあまり敏感ではなくなる、即ち、機械的公差が大きくなり得る。図示した構成（例えば、図４３）は、基本的に、理想的な線形フィードバック曲線に対応する。

光ダイオード１０１によって与えられる信号は、磁石２０及び従って光学素子１０（例えば、ミラー）の動きを制御するためのフィードバック信号として使用することができる。このために、コントローラは、本明細書で説明するように、電流源手段を用いて、前記フィードバック信号が所望の基準信号に達するように適切な電流を供給することによって、磁石をそのように動かすことができる。

代替の実施形態において、フィードバック信号は、図４４に示すように容量センサ手段４１０によってもたらすことができる。ここで具体的には、前記センサ手段４１０は、可動光学素子／ミラー１０に取り付けられた導電性の第１の板部材４１１を備えることができる。さらに、具体的には、センサ手段４１０は、例えば、コイル・キャリア８０又は筐体構造体に結合された第２及び第３の（別々の）板部材４１２、４１３を備えることができ、この第２及び第３の板部材４１２、４１３（４１３、４１４）は光学素子１０と一緒には動かず、第１の板部材４１１から間隔を開けられて後者と向き合い、その結果、前記板部材４１１、４１２、４１３によって直列に配置された２つのコンデンサが形成される。

従って、容量センサ手段４１０は、光学素子１０が傾斜するときに変化する、直列の２つのコンデンサの容量を計測するように構成される。この容量は、上記のように、光学素子１０の動きを制御するためにコントローラによって用いることができるフィードバック信号に対応する。

さらに、代替の実施形態において、フィードバック信号は、図４５及び４６に示すように２つのホール・センサ９０ａ、９０ｂ（例えば、回転軸毎の）によってもたらすことができる。

ここで、２つのホール・センサ９０ａ、９０ｂは、磁石２０の両側、例えば、図３７の実施形態に関連して説明した前記突起対４３２、４３３の隙間４３４の下方に、配置することができる。これら２つのセンサ９０ａ、９０ｂによって与えられ、図４５に示される差ホール信号は、図４５に示すような単調なフィードバック信号（図４６における磁石２０の傾斜又は回転軸の周りの傾斜に関するホール信号の差）をもたらし、この信号を、上記のようにコントローラ及び電流源手段を使用して、磁石２０の位置を制御するのに用いることができる。

さらに、図５０は本発明による機器１の、磁石２０を図３７に関して説明したように、例えば、前述のクアドラチャ光ダイオード１０１及びＬＥＤ１００を用いて動かし制御することができる別の実施形態を示し、ここで、図３７とは対照的に、磁石２０はこの場合には、図７及び類似の実施形態に関連して説明した原理によるベアリング・ボール１２を用いて支持される。このベアリング・ボール１２は、ケージ部材１５の窪みの中に、ぴったり合う様式で、ピボット回転可能に保持され、その結果、ベアリング・ボール１２は、磁石２０及びそれに接続された光学素子１０（例えば、ミラー）をピボット回転させるように、前記窪みの中で摺動／回転することができる。ケージ部材１５は、ケージ部材１５に接続された底部９１と共に筐体を形成する。両方の構成要素１５、９１は、磁石２０の磁束を誘導するための磁束誘導構造体を形成する。例えば、平面コイル構造（図示せず）で形成される第１及び／又は第２の導体部分３０、３１、４０、４１を支持するコイル・キャリア８０は、底部９１の上、クアドラチャ光ダイオード１０１及びＬＥＤ１００の下方に配置される。磁石２０は、ケージ部材１５及び底部９１によって形成される筐体内に配置され、他方、光学素子１０はこの筐体の外部に配置され、ベアリング・ボール１２を介して磁石２０に堅く接続される。従って、例えば、第１及び／又は第２の導体部分３０、３１、４０、４１を流れる電流によって生成されるローレンツ力Ｆによって磁石２０が動かされるとき、磁石２０に接続されたベアリング・ボール１２が回転し、従って、光学素子１０をコイル・キャリア（例えば、ＰＣＢ）８０又はケージ部材１５に対して傾斜させる。具体的には、光学素子１０は、ベアリング・ボール１２に接続された保持部材１１によって支持され、ここでこの保持部材１１もまた磁束誘導構造体を形成する。ここで、保持部材１１はケージ部材１５の円錐形屋根領域に接触することができ、それゆえに、ケージ部材１５の上から、光学素子１０が傾斜するときに穏やかに停止させるためのシリコン・パッド１１ｄで覆われる。

さらに、図５１は、本発明による機器１の、光学素子１０（例えば、ミラー）を１次元（１Ｄ）において、即ち、磁石２０の軸方向磁化Ｍに垂直に延びる軸Ａの周りに傾斜させるための、さらに別の実施形態を示す。

磁石２０は、光学素子（例えば、ミラー）１０が軸Ａの周りに傾斜されるように取り付けられる上面を備えた内側磁束誘導構造体４３０の下面に取り付けられる。

図５１に示すように、内側誘導構造体４３０は、２つの対向する第１の突起４３２を備え、この各々が磁石２０を超えて延び、さらに各々が、機器の筐体を形成する外側磁束誘導構造体４３１の第２の突起４３３から隙間４３４を介して離間され、ここで磁石２０は、ボール・ベアリング４２０ａを介して前記筐体の上にピボット回転可能に支持される。

磁石２０及び従ってミラー１０を軸Ａの周りに傾斜させるために、コイル６０が磁石２０の下方に配置され、このコイル６０は前記筐体４３１の底部８０の領域の周りに巻かれ、従って、この底部８０はコイル・キャリア並びに磁束誘導構造体４３１の底部分を形成する。このコイル６０は、磁石２０の下方の第１の導体部分（図示せず）を形成し、その結果、磁石２０は、第１の導体部分に電流が印加されるとき、ローレンツ力によって傾斜させることができる。この電流は、本明細書で説明する様々な実施形態に従って印加し制御することができる。

磁石の傾斜の際に、磁石２０を穏やかに停止させるために、シリコン・パッド１１ｄが、磁石２０の下方のコイル６０の上に配置される。

さらに、図５３は、図５４〜５６と共に、本発明による３Ｄ拡張現実感のための、２Ｄにおいてミラー１０をピボット回転させる２Ｄミラー機器を使用した装置２００を示し、ここで、装置２００には本明細書で説明する本発明による機器１、２、３を使用することが好ましい。

図５３は、ユーザの頭部２１１の第１の位置のための装置を示し、他方、図５４はユーザの頭部２１１の第２の位置のための装置を示す。

図５３及び５４により、装置２００は頭部装着型（又は装着可能）機器２００として形成することができ、本発明による、ミラー１０を２Ｄにおいてピボット回転させる前記機器１、２、３に加えて、光源２０１、例えば、コリメート光ビーム２０８をもたらすためのレーザ、好ましくは液体レンズの形態の焦点調節可能レンズ２０２、好ましくは走査型ミラー機器の形態の画像プロジェクタ２０３、投影スクリーン２０４、及び、ユーザの眼２０７の瞳２０６の、投影スクリーン２０４に対する位置を検出するように構成された視標追跡機器２０５をさらに備える。本発明により、光源２０１はレンズ２０２を通るように誘導される光ビーム２０８を生成するように構成され、そのレンズ２０２は前記光ビーム２０８の焦点を合わせ及び焦点ぼかしするように構成され、ここで画像プロジェクタ２０３は、前記光ビーム２０８を用いて画像２０９を生成するように構成され、ここで、機器１、２、３は、前記画像２０９を、瞳２０６の検出された位置に応じて投影スクリーン２０４の上に反射するように構成される。

投影スクリーン２０４は、頭部装着型ディスプレイの一部分とすることができ、ここで前記投影スクリーン２０４は、半透明又は反射性の湾曲ガラス板２０４で形成されることが好ましい。ガラス板２０４は、画像プロジェクタ２０３の波長（色）に対して部分的に又は完全に反射性であることが好ましい。画像プロジェクタ２０３は、投影スクリーン２０４の上に表示される画像２０９を生成するための、レーザ２０１によって生成されたビーム２０８を偏向させる走査型ミラー機器であることが好ましい。

ガラス板２０４への投影の面積は、最大でも眼２０７の現在の視野Ｖに限定され、２Ｄミラー機器１、２、３を用いた瞳２０６の移動によって変化する。

瞳２０６の位置は、任意の適切な視標追跡又は動作追跡機器２０５により、例えば、ＬＥＤによって放射され、眼によって反射された光を分析することによって見いだすことができる。

投影される画像２０９のサイズは、２Ｄミラー機器１、２、又は３のミラー表面の傾斜角に依存する。

投影される画像２０９の解像度は、従って、ガラス板２０４全体を照明することに比べて、視野Ｖのみを照明するときに高めることができる。

照明することが必要なガラス板２０４の面積は、投影される仮想物体のサイズによって与えられる。物体が幾つかのサブフレームで構成され、その結果、人の視覚システムが処理する画像全体がサブフレームの重ね合わせである場合、照明面積をさらに減らして単位面積あたりのピクセル解像度を増すことができる。サブフレームは、２Ｄミラー機器１、２、３を僅かに動かすことによって得ることができる。

エネルギー消費は、投影される画像２０９の全光強度が瞳２０６に入るので、ガラス板２０４の一部分のみを照明するときに減少する。

コリメート光源２０１と２Ｄミラー機器１、２又は３との間に高速調節可能液体レンズ２０２を置くことにより、光線２０８の焦点合わせ及び焦点ぼかしが可能になり、その結果、人の眼２０７が、液体レンズの合焦能力に応じて眼から特定の距離において画像を再構築することができる。

液体レンズ２０２は、虚像の焦点面を、個々のピクセルの光線２０８のコリメーションを修正することによって変化させる。レンズ２０２は画像プロジェクタ２０３（例えば、走査型ミラー機器）の前又は後ろに配置することができる。この位置は、画像プロジェクタ２０３及び適用される制御アルゴリズムに従って選択することができる。

人の視覚システムが物体の距離を再構築することができるような立体視を可能にするために、各々の眼２０７に対して別々の頭部装着型装置２００を備えることができる。

人の視覚システムが画像を処理できるよりも速いフレーム速度で種々異なる距離において画像を投影することは、これらの画像の重ね合わせを生じ、脳は、種々異なる焦点面に応じた視野の深さを有する３Ｄ画像を作成する。これは、高速画像プロジェクタ２０３及び高速調節可能レンズ２０２によって実現することができる。

眼球運動追跡機器２０５は、眼２０７の目蓋の動きばかりでなくユーザの手のジェスチャにも反応するように構成されたジェスチャ追跡機器によって拡張し、目蓋及び／又はジェスチャからの記録された制御命令に従って、画像を投影することができる。

ユーザの眼２０７、瞳２０６及び鼻２１０を示す図５５及び５６にさらに示すように、湾曲ガラス板２０４（ガラスの代わりに任意の他の適切な材料を使用することができる）は、瞳２０６が見るあらゆる方向に対して、２Ｄミラー機器１、２、３を、例えば、本明細書で説明するように、湾曲ガラス板２０４からの光ビーム２０８が眼２０７に入るように調節することができるように設計される。必要な全体のガラス形状が、３つの空間方向ｘ、ｙ、及びｚの全てに対して計算されることが好ましい。

さらに、図５７及び５８は、本発明による、ユーザの両眼２０７のための、具体的には反射球の形態の球状ミラー２０４（例えば、各々の眼２０７のための別々のスクリーン２０４の代わりに）を備えた装置２００の一実施形態を示す。ここで、図５３及び５４に示す実施形態に加えて、光源（例えば、レーザ）２０１によって生成される光ビーム２０８を、調節可能焦点（例えば、液体）レンズ２０２を通過する前にミラー２０８ａによって反射することができる。この場合もやはり、ガラス板２０４を図５５及び５６に示す原理に従って設計することができる。

Claims (22)

1. 光学素子を傾斜させるための機器であって、
   − 光学素子（１０）であって、少なくとも第１の軸（Ａ）の周りに傾斜させることができるように、かつ、前記第１の軸（Ａ）とは異なる第２の軸（Ａ’）の周りにさらに傾斜させることができるように移動可能に取り付けられた光学素子（１０）と、
   − 延長方向（Ｚ）に延びる磁石（２０）であって、前記延長方向（Ｚ）に整列する磁化（Ｍ）を備え、前面（２０ａ）を備え、前記光学素子（１０）が前記延長方向（Ｚ）において向き合う磁石（２０）と、
   − 前記延長方向（Ｚ）において前記磁石（２０）の前記前面（２０ａ）と向き合う第１の導体部分（３０）であって、第１の方向（Ｃ）に沿って延びる第１の導体部分（３０）と、
   − 前記延長方向（Ｚ）において前記磁石（２０）の前記前面（２０ａ）と向き合う第２の導体部分（４０）であって、前記第１の方向（Ｃ）とは異なる第２の方向（Ｃ’）に沿って延びる第２の導体部分（４０）と、を備え、
   前記第１及び前記第２の導体部分（３０、４０）は互いに交差し、
   − 前記機器はさらに別の第１の導体部分（３１）を備え、前記第１の導体部分（３０）及び前記さらに別の第１の導体部分（３１）は前記第１の方向（Ｃ）に沿って延び、
   前記機器（１）はさらに別の第２の導体部分（４１）を備え、前記第２の導体部分（４０）及び前記さらに別の第２の導体部分（４１）は、互いに沿って前記第２の方向（Ｃ’）に延び、
   各々の前記導体部分（３０、３１、４０、４１）は、別々のコイル（４０１、４０２、４０３、４０４）によって形成され、
   前記コイル（４０１、４０２、４０３、４０４）は、１つの平面に平行に延びる平面コイルであり、前記コイル（４０１、４０２、４０３、４０４）の巻軸が前記平面に垂直に延び、
   − 前記光学素子（１０）は、前記磁石（２０）又は前記第１の導体部分（３０）に堅く結合され、
   − 前記第１の導体部分（３０）に電気的に接続される電流源手段（５０）であって、前記第１の導体部分（３０）に電流（Ｉ）を印加するように設計され、その結果、前記光学素子（１０）を前記第１の軸（Ａ）の周りに、第１の傾斜方向（Ｘ）に沿って傾斜させるローレンツ力（Ｆ）が生成される、電流源手段（５０）をさらに備え、
   前記電流源手段（５０）は前記第２の導体部分（４０）に電気的に接続され、前記電流源手段（５０）は電流（Ｉ）を前記第２の導体部分（４０）に印加するように設計され、その結果、前記光学素子（１０）を前記第２の軸（Ａ’）の周りに第２の傾斜方向（Ｙ）に沿って傾斜させるローレンツ力（Ｆ）が生成され、
   前記電流源手段（５０）は電流（Ｉ）を前記コイル（４０１、４０２、４０３、４０４）に、前記電流（Ｉ）が前記２つの第１の導体部分（３０、３１）の中を同じ方向に流れるように、かつ、前記電流（Ｉ）が前記２つの第２の導体部分（４０、４１）の中を同じ方向に流れるように、印加するように設計される、
   機器。
2. 前記第１及び第２の導体部分（３０、４０）は、平面に沿って延びることを特徴とする、請求項１に記載の機器。
3. 前記機器（１）は、第１、第２、第３、第４のコイル手段（６０、７０、６０ａ、７０ａ）を支えるコイル・キャリア（８０）を備え、前記コイル手段（６０、７０、６０ａ、７０ａ）は前記別々のコイル（４０１、４０２、４０３、４０４）として各々形成され、前記コイル（４０１、４０２、４０３、４０４）と前記コイル・キャリア（８０）とは共通平面に沿って延び、
   前記第１の導体部分（３０）が前記第１のコイル手段（６０）の導体の一部分を形成し、前記第１のコイル手段（６０）の前記導体は少なくとも第１の巻軸（Ｗ）の周りに巻かれ、及び／又は、前記第２の導体部分（４０）が前記第２のコイル手段（７０）の導体の一部分を形成し、前記第２のコイル手段（７０）の前記導体は少なくとも第２の巻軸（Ｗ’）の周りに巻かれることを特徴とする、請求項２に記載の機器。
4. 前記第１及び／又は第２のコイル手段（６０、７０）の各々は、前記平面に沿って延びる少なくとも１つの層（６００、７００）又は幾つかの層（６００、７００）を備え、前記第１のコイル手段（６０）の前記少なくとも１つの層（６００）が、前記第２のコイル手段（７０）の前記少なくとも１つの層（７００）の上に、前記平面に垂直な方向に配置され、又は、前記第１及び第２のコイル手段（６０、７０）の前記層（６００、７００）が互いの上に交互に、前記平面に垂直な方向に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の機器。
5. 前記第１のコイル手段（６０）は第１及び第２のループ（６１、６２）を備え、前記第１の導体部分（３０）の少なくとも一部分が前記第１のループ（６１）の一部分を形成し、前記機器は前記さらに別の第１の導体部分（３１）を備え、前記さらに別の第１の導体部分（３１）の少なくとも一部分が前記第２のループ（６２）の一部分を形成し、前記第１の導体部分（３０）及び前記さらに別の第１の導体部分（３１）は前記第１の方向（Ｃ）に沿って延び、前記電流源手段（５０）が電流（Ｉ）を前記第１のコイル手段（６０）の前記第１及び第２のループ（６１、６２）に、前記電流（Ｉ）が前記２つの第１の導体部分（３０、３１）の中を同じ方向に流れるように、印加するように設計されることを特徴とする、請求項３〜４のいずれか１項に記載の機器。
6. 前記機器（１、２）は、前記別々のコイル（４００、４０１、４０２、４０３）を支えるためのコイル・キャリア（８０）を備え、前記別々のコイルは前記コイル・キャリア（８０）の上に配置されるか又は前記コイル・キャリア（８０）に組み込まれ、前記コイル・キャリア（８０）はプリント回路基板であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の機器。
7. 前記別々のコイル（４００、４０１、４０２、４０３）は、それぞれ平面コイルとして形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の機器。
8. 前記機器（１、２）は、前記磁石（２０）又は前記磁石（２１、２２、２３、２４）の位置を計測するためのセンサ手段（９０）を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の機器。
9. 前記機器（１）は、光源（１００）及び光ダイオード（１０１）を備え、前記光源（１００）は光を放射し、その結果、前記光源（１００）によって放射された前記光が、前記磁石（２０）により、又は前記磁石（２０）に取り付けられた反射手段によって前記光ダイオード（１０１）に向かって反射され、その結果、前記光ダイオードに当たる前記反射光のために前記光ダイオードによって生成される信号が、前記磁石（２０）の前記位置に依存することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の機器。
10. 光ダイオード（１０１）はクアドラチャ・ダイオードであり、前記光源（１００）は前記クアドラチャ光ダイオード（１０１）の中心に配置されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の機器。
11. 前記磁石（２０）又は前記反射手段は、前記信号が、前記磁石（２０）の前記延長方向（Ｚ）の周りの前記磁石（２０）の回転角並びに前記光学素子（１０）の傾斜を示すシェーディング（２０ｂ）を備えることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の機器。
12. 前記機器（１）は、前記磁石（２０）の前記位置に依存する信号を生成するように構成された容量センサ手段（４１０、４１１、４１２、４１３）を備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の機器。
13. 前記光学素子（１０）を支持するために、前記機器（１、２）は、前記機器（２）の筐体の窪み（１３）中に配置されたベアリング・ボール（１２）を備え、前記筐体はコイル・キャリア（８０）に接続されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の機器。
14. 前記機器は、前記磁石（２０）を全ての方向に傾斜させることができるように、前記磁石（２０）を支持するためのボール・ベアリング（４２０）を備え、前記ボール・ベアリング（４２０）は、前記光学素子（１０）を支持する第１の支持部材（４２２）と、前記第１の支持部材（４２２）及び／又は前記磁石（２０）を囲む第２の支持部材（４２３）との間に形成される円周方向隙間（４２１）の中に配置され、前記第２の支持部材（４２３）はコイル・キャリア（８０）に接続されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の機器。
15. 前記磁石（２０）のスナップ・インを防ぐため及び／又は前記磁石（２０）の回転を防ぐために、前記機器（１）は、前記光学素子（１０）に接続された内側磁束誘導構造体（４３０）及びコイル・キャリア（８０）に接続された外側磁束誘導構造体（４３１）を備え、前記外側磁束誘導構造体は前記内側磁束誘導構造体（４３０）を囲むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の機器。
16. 前記内側磁束誘導構造体（４３０）は複数の第１の突起（４３２）を備え、各々の前記第１の突起（４３２）は、前記外側磁束誘導構造体（４３１）に向かって放射状に外向きに突き出し、前記外側磁束誘導構造体（４３１）は対応する数の第２の突起（４３３）を備え、各々の前記第２の突起（４３３）は前記内側磁束誘導構造体（４３０）に向かって放射状に内向きに突き出し、その結果、各々の前記第１の突起（４３２）が関連付けられる第２の突起（４３３）に整列してそれと隙間（４３４）を形成することを特徴とする、請求項１５に記載の機器。
17. 前記光学素子（１０）は、コイル・キャリア（８０）の上に、バネ手段（１１０）によって支持されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の機器。
18. 前記バネ手段（１１０）は、前記磁石（２１、２２、２３、２４）に接続された中央部分（１１１）を備え、前記中央部分（１１１）は、前記中央部分（１１１）を囲む円周方向第１の部分（１１２）に、前記中央部分（１１１）を前記第１の軸（Ａ）の周りに前記第１の部分（１１２）に対して傾斜させることができるように、一体的に結合され、前記第１の部分（１１２）は、前記第１の部分（１１２）を囲む円周方向第２の部分（１１３）に、前記第１の部分（１１２）を前記中央部分（１１１）と一緒に、前記第２の部分（１１３）に対して、前記第２の軸（Ａ’）の周りに傾斜させることができるように、一体的に結合されることを特徴とする、請求項１７に記載の機器。
19. 前記バネ手段（１１０）は、少なくとも１つのアーム（１１４）であって、前記光学素子（１０）にそれを介して固定される第１の固定点（１１５）から、コイル・キャリア（８０）にそれを介して固定される第２の固定点（１１６）まで延びる、少なくとも１つのアーム（１１４）を備えることを特徴とする、請求項１７に記載の機器。
20. 前記バネ手段（１１０）は、前記バネ手段（１１０）の中心（１２４）から外向きに延びる４つのアーム（１２０、１２１、１２２、１２３）を有する十字形バネ部材として形成され、第１のアーム（１２０）は第２のアーム（１２１）と整列し、前記第１及び第２のアーム（１２０、１２１）は前記第１の軸（Ａ）に沿って延び、第３のアーム（１２２）は第４アーム（１２３）と整列し、前記第３及び第４のアーム（１２２、１２３）は前記第２の軸（Ａ’）に沿って延び、各々の前記アーム（１２０、１２１、１２２、１２３）は末端領域（１２５）を備え、前記機器（１、２）は、前記光学素子（１０）が接続され、さらに前記磁石（２０）、或いは前記第１及び／又は第２の磁石（２１、２２）、或いは前記第１及び／又は第２のコイル手段（６０、７０）が接続される第１のキャリア部材（１３０）と、前記第１及び／又は第２のコイル手段（６０、７０）、或いは前記磁石（２０）、或いは前記第１及び／又は第２の磁石（２１、２２）が接続される第２のキャリア部材（１３１）とを備え、前記第１及び第２のアーム（１２０，１２１）の前記末端領域（１２５）は前記第１のキャリア部材（１３０）に固定され、前記第３及び第４のアーム（１２２、１２３）の前記末端領域（１２５）は前記第２のキャリア部材（１３１）に固定され、その結果前記第１のキャリア部材（１３０）を第１及び／又は第２の軸（Ａ、Ａ’）の周りに前記第２キャリア部材（１３１）に対して傾斜させることができることを特徴とする、請求項１７に記載の機器。
21. 前記機器（１、２）は、前記光学素子（１０）を初めの位置に戻すための復元力をもたらすように設計された復元力手段（９１）を備え、前記復元力手段は、
    − 磁気的に軟らかい材料及び／又は強磁性材料で構成される磁場リターン構造体（９１）、
    − 磁石、
    − バネ部材（１１０）
    の内の１つを備えることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の機器。
22. ３Ｄ拡張現実感のための装置（２００）であって、
    − 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の機器（１、２、３）であって、前記機器（１、２、３）の前記光学素子（１０）がミラーである、前記機器（１、２、３）と、
    − 光源（２０１）と、
    − 焦点制御機器（２０２）と、
    − 画像プロジェクタ（２０３）と、
    − 投影スクリーン（２０４）と、
    − ユーザの眼（２０７）の瞳（２０６）の、前記投影スクリーン（２０４）に対する位置を検出するように構成された視標追跡機器（２０５）と、
    を備え、
    − 前記光源（２０１）は、レンズ（２０２）を通して誘導される光ビーム（２０８）を生成するように構成され、前記レンズ（２０２）は前記光ビーム（２０８）の焦点を合わせ及び焦点ぼかしするように構成され、前記画像プロジェクタ（２０３）は前記光ビーム（２０８）を用いて画像（２０９）を生成するように構成され、前記機器（１）は前記画像（２０９）を、前記瞳（２０６）の前記検出された位置に応じて、前記投影スクリーン（２０４）の上に反射するように構成される、
    装置（２００）。

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