[發明專利]雙軸式掃描鏡

有效

• 申請號: 201380039521.1
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN104520750B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: A·斯羅米恩;N·查雅特;R·埃爾里奇;Y·格爾森;A·斯龐特;R·韋伯
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B26/10;H02K33/16
• 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: 邊海梅

相關申請的交叉引用

本專利申請要求2012年7月26日提交的美國臨時專利申請61/675,828和2013年6月17日提交的美國臨時專利申請61/835,655的權益。本專利申請還涉及2013年2月14日提交的美國專利申請13/766,801，2013年3月13日提交的美國專利申請13/798,251。所有以上相關的申請均以引用方式并入本文。

技術領域

本發明整體涉及光學掃描。

背景技術

在本領域中存在已知用于光學3D標測的各種方法，即，通過處理物體的光學圖像來產生物體表面的3D輪廓。這種3D輪廓也稱為3D圖、深度圖或深度圖像，3D標測也稱為深度標測。

PCT專利申請PCT/IB2011/053560描述包括照明模塊的用于標測的裝置，該PCT專利申請轉讓給了本專利申請的受讓人并且其公開內容以引用方式并入本文。此模塊包括了被配置為發射輻射束的輻射源以及被配置為在所選擇的角度范圍上方接收和掃描光束的掃描器。照明光學器件被配置為投射所掃描的光束以便產生在所關注的區域上方延伸的光斑圖案。成像模塊被配置為捕獲被投射到所關注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(其公開內容以引用方式并入本文)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光束以一次一個地照射受檢對象的多個目標區域，以及測量來自從每個目標區域反射的照明光束的光的調制方面。使用移動鏡光束掃描器掃描照明光束，并使用光電探測器測量調制方面。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(其公開內容以引用方式并入本文)描述了一種三維成像和顯示系統，其中根據其相移，通過測量調幅掃描光束的路徑長度，以光學方式檢測成像體積中的用戶輸入。給出了關于所檢測的用戶輸入的視覺圖像用戶反饋。

美國專利7,952,781(其公開內容以引用方式并入本文)描述了一種掃描光束的方法和一種制造微型機電系統(MEMS)(可以并入到掃描設備中)的方法。在公開的實施例中，用安裝在其上的永磁材料形成具有至少一個微鏡的轉子組件，并且定子組件具有用于在至一個微鏡上施加預先確定的力矩的線圈布置。

另外的帶有磁驅動器的MEMS鏡組件例如在美國專利申請公布US 2008/0143196、US 2009/0284817和US 2010/0046054中描述。

發明內容

以下所描述的本發明的實施例提供了帶有增強的性能和能力的光學掃描器。

因此，根據本發明的實施例來提供光學裝置，這種光學裝置包括定子組件，定子組件包括包含氣隙的芯和包括導線的一個或多個線圈，該一個或多個線圈卷繞在芯上以使芯響應于導線中流動的電流而形成穿過氣隙的磁路。掃描鏡組件包括支撐結構、被安裝成相對于支撐結構圍繞第一軸線旋轉的基部以及被安裝成相對于基部圍繞第二軸線旋轉的鏡。至少一個轉子包括固定到掃描鏡組件并定位在氣隙中以響應于磁路而移動的一個或多個永磁體。驅動器被耦合成以所選擇的一個或多個頻率在一個或多個線圈中生成電流，使得至少一個轉子的運動響應于磁路而使基部以第一頻率圍繞第一軸線旋轉，同時使鏡以第二頻率圍繞第二軸線旋轉。

在一個實施例中，該鏡圍繞至少第一軸線不對稱地負重，以使鏡圍繞第一軸線的第一旋轉耦合到基部圍繞第二軸線的第二旋轉。通常，第二頻率是鏡圍繞第二軸線的旋轉的諧振頻率，并且驅動器被耦合成以第一頻率生成電流。

在一些實施例中，該芯包括了第一對極片和第二對極片，從而限定氣隙，并且至少一個轉子包括了第一轉子和第二轉子，該第一轉子和第二轉子分別固定到基部的相對的第一側和第二側并且分別被定位在位于第一對極片和第二對極片之間的氣隙中。在公開的實施例中，驅動電路被配置為以第一頻率利用第一電流以及以第二頻率利用第二電流來驅動該一個或多個線圈。通常，該一個或多個線圈包括鄰近第一對中的極片卷繞的第一線圈和鄰近第二對中的極片卷繞的第二線圈，并且驅動電路被配置為以第一頻率同相地以及以第二頻率反相地驅動第一線圈和第二線圈。