[發明專利]裝有萬向接頭的掃描鏡陣列

有效

• 申請號: 201380015506.3
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN104221058B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: N·查亞特;Y·格森
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G02B26/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 宋海寧

技術領域

本發明整體涉及光學掃描。

背景技術

現有技術中存在已知用于光學3D測繪的各種方法，即，通過處理物體的光學圖像產生物體表面的3D輪廓。這種3D輪廓也稱為3D圖、深度圖或深度圖像，3D測繪也稱為深度測繪。

PCT國際公開WO?2012/020380(通過引用將其公開并入本文)描述了用于測繪的裝置，該裝置包括照明模塊。此模塊包括被配置為發射輻射束的輻射源以及被配置為在選定角度范圍上接收和掃描射束的掃描器。照明光學器件被配置為投射被掃描射束，以便創建在感興趣的區域上延伸的點圖案。成像模塊被配置為捕獲被投射到感興趣的區域中物體上的圖案的圖像。處理器被配置為處理圖像，以便構造物體的三維(3D)圖。

美國專利申請公開2011/0279648(通過引用將其公開并入本文)描述了一種用于構造受檢對象3D表示的方法，包括利用攝像機捕獲受檢對象的2D圖像。該方法還包括在受檢對象上掃描調制的照明射束以一次一個地照射受檢對象的多個目標區域，以及測量從每個目標區域反射的照明射束光的調制方面。使用移動鏡射束掃描器來掃描照明射束，并使用光電探測器來測量調制方面。該方法還包括基于為每個目標區域測量的調制方面來計算深度方面，以及將深度方面與2D圖像的對應像素相關聯。

美國專利8,018,579(通過引用將其公開并入本文)描述了一種三維成像和顯示系統，其中根據其相移，通過測量調幅掃描射束的路徑長度，以光學方式檢測成像體積中的用戶輸入。給出了關于所檢測用戶輸入的視覺圖像用戶反饋。

美國專利7,952,781(通過引用將其公開并入本文)描述了一種掃描光束的方法和一種制造微型機電系統(MEMS)(可以并入掃描設備中)的方法。

發明內容

下文描述的本發明的實施例提供了改進型掃描設備，以及利用這種設備進行3D測繪的裝置與方法。

因此，根據本發明一個實施例，提供了一種光學掃描設備，該光學掃描設備包括基底，對基底進行蝕刻以限定兩個或更多個平行微鏡的陣列和圍繞微鏡的支座。相應主軸將微鏡連接到支座，從而限定微鏡相對于支座的相應平行旋轉軸。一個或多個柔性耦合構件連接到微鏡，以便同步微鏡圍繞相應軸的振蕩。

在本發明所公開的一個實施例中，蝕刻基底以將支座從圍繞支座的基底分開，并限定將支座連接到基底的其他主軸，從而提供垂直于微鏡旋轉軸的支座的另一旋轉軸。

在一個實施例中，一個或多個柔性耦合構件包括帶子，帶子是從基底蝕刻的并具有分別附接到微鏡中的第一微鏡和第二微鏡的第一末端和第二末端，并在第一末端和第二末端之間的一點錨定到支座。可相對于基底減薄帶子。

可耦合一個或多個柔性耦合構件以便使微鏡同相地振蕩，使得微鏡在振蕩期間具有相同的角取向，或者可替代地以便使微鏡反相地振蕩。

該設備通常包括涂布于微鏡上基底的反射涂層，其中基底是硅晶圓的一部分。在本發明所公開的一個實施例中，該設備包括電磁驅動器，耦合其以驅動微鏡圍繞相應的平行軸振蕩。

根據本發明的一個實施例，還提供了一種掃描裝置，該掃描裝置包括基底，蝕刻基底以限定兩個或更多個平行微鏡的陣列以及圍繞微鏡的支座，其中耦合微鏡以圍繞相應的平行第一旋轉軸相對于支座相互同步地旋轉，同時支座圍繞第二軸相對于基底旋轉。耦合電磁驅動器以使微鏡和支座分別圍繞第一軸和第二軸旋轉。

在一些實施例中，該電磁驅動器包括定子總成，包括具有氣隙的至少一個磁芯和纏繞在磁芯上的至少一個線圈；以及至少一個轉子，支座安裝于該至少一個轉子上且該至少一個轉子懸浮于氣隙中，以便響應于通過至少一個線圈來驅動的電流在氣隙之內移動。在本發明所公開的一個實施例中，支座具有一對翼，每個翼通過相應的主軸連接到基底，并且至少一個轉子包括一對永磁體，每個永磁體連接到翼的相應一個。除此之外或作為另外一種選擇，可配置電磁驅動器和電流以使微鏡以第一頻率圍繞第一軸旋轉，第一頻率為旋轉的諧振頻率，同時使支座以第二頻率圍繞第二軸旋轉，第二頻率低于第一頻率。

在本發明所公開的一個實施例中，蝕刻基底以限定將微鏡連接到支座的相應第一主軸，從而限定相對于支座的微鏡的相應平行第一旋轉軸；連接到微鏡以便同步微鏡圍繞相應第一軸的振蕩的一個或多個柔性耦合構件，以及沿第二軸將支座連接到基底的第二主軸。