Title:
Bildversetzungsmodul
Kind Code:
A1
Abstract:

Ein Bildversetzungsmodul ist für ein optisches Gerät ausgelegt, um zwischen Bildpositionen einer Mehrzahl von flächigen Bildern zu wechseln. Das Bildversetzungsmodul umfasst eine Trägerbasis und eine sich drehende Basis. Die Trägerbasis ist ausgelegt, um die sich drehende Basis zu steuern, sodass diese innerhalb eines Winkelbereichs hin und her schwingt, so dass die Abbildungspositionen des flächigen Bildes auf der horizontalen Richtung um eine erste Distanz versetzt werden und dass gleichzeitig die Abbildungspositionen des flächigen Bildes auf der vertikalen Richtung um eine zweite Distanz versetzt werden. Alternativ ist die Trägerbasis ausgelegt, um die sich drehende Basis zu steuern, sodass diese sich relativ zu zwei Achsen einer Referenzebene dreht, so dass das flächige Bild um eine Distanz entlang einer Bewegungsrichtung aus einer Mehrzahl von Bewegungsrichtungen versetzt wird.



Inventors:
Lin, Wei-Szu (Hsinchu, TW)
Chen, Chao Shun (Hsinchu, TW)
Liao, Chia-Chen (Hsinchu, TW)
Chang, Yu-Chen (Hsinchu, TW)
Tsai, Chien-Hsing (Hsinchu, TW)
Application Number:
DE102016116150A
Publication Date:
06/08/2017
Filing Date:
08/30/2016
Assignee:
Young Optics Inc. (Hsinchu, TW)
International Classes:
Other References:
https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_scanning
Attorney, Agent or Firm:
2K Patentanwälte Blasberg Kewitz & Reichel Partnerschaft mbB, 60325, Frankfurt, DE
Claims:
1. Bildversetzungsmodul (240), umfassend:
einen Träger (420);
ein optisches Element (422), das an dem Träger (420) angeordnet und ausgelegt ist, um einen Bildlichtbereich aus mehreren Pixeln (214a) zu transmittieren; und
ein erstes Betätigungselement (1420), das eine erste Spule (C4) und ein erstes magnetisches Teil (M3, M4) aufweist;
wobei
die erste Spule das optische Element (422) umgibt,
der Träger (420) ausgelegt ist, um um eine erste Achse (430) mit einem ersten Verbindungsteil (432) zu kreisen,
und der transmittierte Bildlichtbereich aus mehreren Pixeln (214a) durch das optische Element (422) versetzt werden kann.

2. Bildversetzungsmodul (240, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1000e, 1000f, 1000g, 1940), umfassend:
einen Träger (420, 1200);
ein optisches Element (422, 1500), das an dem Träger (420, 1200) angeordnet ist und ausgelegt ist, um einen Bildlichtbereich aus mehreren Pixeln (214a) zu transmittieren;
einen Rahmen (1110, 1710), der mit dem Träger (420, 1200) mit einem ersten Verbindungsteil (1310) in einer ersten Richtung (X) verbunden ist; und
eine Basis (410, 1120), die mit dem Rahmen (1110, 1710) mit einem zweiten Verbindungsteil (1320) in einer zweiten Richtung (Y) verbunden ist; wobei
der Träger (420, 1200) ausgelegt ist, um um eine erste Achse (1610) mit dem ersten Verbindungsteil (1310) und um eine zweite Achse (1620) mit dem zweiten Verbindungsteil (1320) zu kreisen,
der transmittierte Bildlichtbereich aus mehreren Pixeln (214a) durch das optische Element (422, 1500) versetzt werden kann und in Antwort auf das Kreisen des Trägers (420, 1200) entlang einer dritten Richtung (XY1) versetzt werden kann, wobei die erste Richtung (X) verschieden zu der zweiten Richtung (Y) ist.

3. Bildversetzungsmodul (240, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1000e, 1000f, 1000g, 1940) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der transmittierte Bildlichtbereich aus mehreren Pixeln (214a) entlang von n Positionen bewegt bzw. versetzt wird, wobei gilt: n < 10.

4. Bildversetzungsmodul (240, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1000e, 1000f, 1000g, 1940) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Träger (420, 1200) sich innerhalb von 5 Grad um die erste Achse (1610) dreht bzw. kreist.

5. Bildversetzungsmodul (240, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1000e, 1000f, 1000g, 1940) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Verbindungsteil (1310) eine elastische Platte ist.

6. Bildversetzungsmodul (240, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1000e, 1000f, 1000g, 1940) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, weiterhin umfassend ein erstes Betätigungselement (1410), wobei das erste Betätigungselement (1410) ein erstes Signal bereitstellt, um die Drehung des ersten Verbindungsteils (1310) zu steuern.

7. Bildversetzungsmodul (240, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1000e, 1000f, 1000g, 1940) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das erste Betätigungselement (1410) eine erste Spule (C1, C2) und einen ersten Magnetteil (M1, M2) umfasst.

8. Bildversetzungsmodul (240, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1000e, 1000f, 1000g, 1940) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Träger (420, 1200) und das optische Element (422, 1500) einstückig ausgebildet sind.

9. Projektor (1920), umfassend:
eine Lichtquelle (212), um ein Beleuchtungslicht (214) zu erzeugen;
ein Lichtventil (220), das in dem Transmissionspfad des Beleuchtungslichts (214) angeordnet ist und das Beleuchtungslicht (214) in einen Bildlichtbereich aus mehreren Pixeln (214a) umwandelt;
eine Projektionslinse (230), die in dem Transmissionspfad des Bildlichtbereichs aus mehreren Pixeln (214a) angeordnet ist; und
das Bildversetzungsmodul (240, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1000e, 1000f, 1000g, 1940) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. 3D-Druckvorrichtung (1900a, 1900b), umfassend:
einen Behälter (1910), der ein lichtempfindliches Material (1912) enthält;
eine Plattform (1932), um das lichtempfindliche Material (1912) zu empfangen;
einen Projektor (1920) zum Projizieren eines Bildlichts (B) auf die Plattform (1932), wobei der Projektor (1920) umfasst:
eine Lichtquelle (212) zum Erzeugen eines Beleuchtungslichts (214);
ein Lichtventil (220), das in dem Transmissionspfad des Beleuchtungslichts (214) angeordnet ist und das Beleuchtungslicht (214) in einen Bildlichtbereich aus mehreren Pixeln (214a) umwandelt;
eine Projektionslinse (230), die in dem Transmissionspfad des Bildlichtbereichs aus mehreren Pixeln (214a) angeordnet ist; und
das Bildversetzungsmodul (240, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1000e, 1000f, 1000g, 1940) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

Description:
HINTERGRUND DER ERFINDUNGGebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Bildversetzungsmodul und betrifft insbesondere ein Bildversetzungsmodul zur Erhöhung der erzielbaren Bildauflösung.

Beschreibung des Standes der Technik

Die meisten Rückprojektionsdisplays erzeugen ein Bild und projizieren das Bild mittels einer optischen Einrichtung auf eine Projektionsfläche. Um die Bildauflösung des mittels der optischen Einrichtung auf die Projektionsfläche projizierten Bildes zu erhöhen, benötigt die optische Einrichtung ein Anzeigeelement mit einer höheren Auflösung. Darüber hinaus können existierende Flüssigkristallanzeigen mit Ultra-High-Definition-Auflösung bereits Bildauflösungen in den beiden Spezifikationen 3840 × 2160 und 4096 × 2160 bereitstellen. Im Gegensatz dazu erfüllt die Auflösung von existierenden fall-HD-Rückprojektions-Displays nicht mehr die Marktanforderungen und deshalb benötigen Rückprojektions-Displays eine höhere Auflösung, um der Marktnachfrage gerecht zu werden. Da jedoch die Kosten von Anzeigeelementen mit höherer Auflösung höher sind, ist es unter Kostengesichtspunkten eine wichtige Aufgabe, eine Lösung zu finden, um einen hochauflösenden Projektionsflächen-Effekt mittels eines Lichtventils mit Pixeln einer niedrigen Auflösung zu erzielen, die Produktionsausbeute zu erhöhen und die Kosten des Anzeigegeräts zu verringern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bildversetzungsmodul bereitzustellen, das eine vergleichsweise hohe Auflösung bereitstellen kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Bildversetzungsmodul nach Anspruch 1 oder 2 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Ansprüche.

Eine Bildversetzungsmodul nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist für ein optisches Gerät ausgelegt, um die Abbildungspositionen einer Mehrzahl von ebenen bzw. flächigen Bildern zu verändern. Das Bildversetzungsmodul umfasst einen Träger und eine Basis. Ein optisches Element ist an dem Träger angeordnet und dazu ausgelegt, um einen Bildlichtbereich aus mehreren Pixeln zu transmittieren. Ein Rahmen ist mit dem Träger mit einem ersten Verbindungsteil in einer ersten Richtung verbunden. Die Basis ist mit dem Rahmen mit einem zweiten Verbindungsteil in einer zweiten Richtung verbunden. Der Träger könnte um eine erste Achse mit dem ersten Verbindungsteil kreisen und um eine zweite Achse mit dem zweiten Teil kreisen. Der transmittierte Bildlichtbereich aus mehreren Pixeln könnte durch das optische Element bewegt bzw. versetzt werden und in Reaktion auf das Drehen des Trägers entlang einer dritten Richtung bewegt bzw. versetzt werden. Die erste Richtung ist verschieden zu der zweiten Richtung. In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung ist eine Basis mit Betätigungselementen dazu ausgelegt, um eine Drehbewegung des Trägers zu steuern, sodass dieser sich unter einem Winkel hin und her dreht, so dass die Abbildungspositionen eines flächigen Bildes auf der horizontalen Richtung um eine erste Distanz versetzt werden und die Abbildungspositionen des flächigen Bildes auf der vertikalen Richtung um eine zweite Distanz versetzt werden. Daher kann die optische Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgelegt sein, um ein Bild mit einer vergleichsweise hohen Auflösung mit Hilfe eines reflektierenden Lichtventils zu projizieren, das eine vergleichsweise geringe Auflösung aufweist.

Um die vorgenannten Merkmale und Vorteile der Erfindung verständlicher zu machen, werden nachfolgend Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren ausführlich beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen und sind eingearbeitet und bilden einen Teil dieser Offenbarung. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.

1 ist eine strukturelle schematische Darstellung einer optischen Vorrichtung.

2 veranschaulicht eine stereoskopische schematische Ansicht eines Bildversetzungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

3 bis 7 veranschaulichen jeweils strukturelle schematische Darstellungen von Bildversetzungsmodulen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.

8A and 8B zeigen jeweils schematische Ansichten der Bewegungsrichtungen und der Abbildungspositionen des flächigen Bildes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

9A veranschaulicht eine schematische Ansicht der Bewegungsrichtungen und der Abbildungspositionen des flächigen Bildes gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

9B veranschaulicht in einem schematischen Vergleich die Abbildungspositionen des flächigen Bildes des Trägers der Ausführungsform nach 9A, der sich relativ zu verschiedenen Richtungen in einer Rahmenzeit dreht.

10A bis 10C veranschaulichen jeweils stereoskopische strukturelle schematische Darstellungen von Bildversetzungsmodulen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.

11A und 11B zeigen jeweils schematische Ansichten der Bewegungsrichtungen und der Abbildungspositionen der flächigen Bilder einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

12A veranschaulicht eine stereoskopische strukturelle schematische Darstellung eines Bildversetzungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

12B veranschaulicht eine stereoskopische strukturelle schematische Darstellung eines elastischen Elements der Ausführungsform nach 12A.

12C veranschaulicht die Beziehung zwischen der Amplitude und der Zeit des elastischen Elements der Ausführungsform nach 12A.

12D veranschaulicht die Beziehung zwischen der Amplitude und der Zeit des Signals, um das elastische Element der Ausführungsform nach 12A anzutreiben.

13A und 13B veranschaulichen jeweils schematische Darstellungen von verschiedenen 3D-Druckern, die irgendein Bildversetzungsmodul gemäß den obigen Ausführungsformen der Erfindung einsetzen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorstehenden und weitere technische Inhalte, Merkmale und Funktionsweisen der Erfindung sollen im Folgenden anhand der Figuren und diversen Ausführungsbeispiele ausführlicher beschrieben werden. In den nachfolgenden Ausführungsformen werden Bezeichnungen verwendet, um eine Richtung zu bezeichnen, wie beispielsweise ”oben”, ”unten”, ”vorne”, ”hinten”, ”links” und ”rechts”, was sich lediglich auf Richtungen in den beigefügten Zeichnungen beziehen soll. Daher werden die Richtungsbezeichnungen eher zur Veranschaulichung der Erfindung und nicht zu deren Beschränkung verwendet.

1 zeigt eine strukturelle schematische Darstellung einer optischen Vorrichtung. Gemäß der 1 umfasst eine optische Vorrichtung 200 ein Beleuchtungssystem 210, ein Lichtventil 220, eine Projektionslinse 230, ein Bildversetzungsmodul 240 und eine Projektionsfläche 400. Das Beleuchtungssystem 210 weist eine Lichtquelle 212, die ausgelegt ist, um einen Lichtstrahl 214 bereitzustellen, und das Lichtventil 220 auf, das auf dem Strahlengang des Lichtstrahls 214 angeordnet ist, um den Lichtstrahl 214 in ein ebenes bzw. flächiges Bild 214a umwandeln. Die Projektionslinse 230 und das Bildversetzungsmodul 240 sind auf dem Strahlengang des flächigen Bildes 214a angeordnet und das Lichtventil 220 ist zwischen dem Beleuchtungssystem 210 und der Projektionslinse 230 angeordnet. Das Beleuchtungssystem 210 ist beispielsweise ein telezentrisches Beleuchtungssystem oder ein nicht-telezentrisches Beleuchtungssystem. Das Lichtventil 220 ist beispielsweise eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD; digital micromirror device), ein LCD oder ein LCoS (Liquid Crystal an Silicon) und das vorliegende Ausführungsbeispiel wird durch eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (”DMD”) veranschaulicht. Das Lichtventil 220 ist nicht auf ein reflektierendes Lichtventil beschränkt und kann gemäß einer weiteren Ausführungsform ein lichtdurchlässiges bzw. transmissives Lichtventil sein. Das Lichtventil 220 gibt das flächige Bild aus mehreren Lichtpixeln oder ein flächiges Bildlicht aus, das verschieden ist zu dem Bildlicht, das von der Laser-Scan-Einrichtung (https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_scanning) zur Verfügung gestellt. Das flächige Bildlicht enthält mehrere Pixel in zwei Richtungen.

Wenn das flächige Bild 214a (flächiges Bildlicht) das Bildversetzungsmodul 240 durchläuft, wird der Strahlengang des flächigen Bildes 214a verändert. Mit anderen Worten, das flächige Bild 214a wird auf eine erste Position auf der Projektionsfläche 400 projiziert und das flächige Bild 214a wird zu einem anderen Zeitpunkt auf eine zweite Position auf der Projektionsfläche 400 projiziert, wobei die erste Position und die zweite Position um einen festen Abstand auf bzw. entlang der horizontalen Richtung (x-Achse) und/oder auf bzw. entlang der vertikalen Richtung (z-Achse) zueinander beabstandet sind. Daher können die horizontale und die vertikale Auflösung des flächigen Bildes erhöht werden.

Der Lichtstrahl 214 wird von der der Lichtquelle 212 als ein Beleuchtungslicht bereitgestellt. Der Lichtstrahl 214 durchlauft ein Farbrad 216, einen Lichtsammelstab 217, eine Linsengruppe 218 und ein Prisma mit Totalreflexion (TIR) 219 in dieser Reihenfolge, und das Prisma 219 reflektiert den Lichtstrahl 214 zu dem Lichtventil 220. Dann wandelt das Lichtventil 220 den Lichtstrahl 214 in das flächige Bild 214a aus mehreren Lichtpixeln (Licht mit mehreren Pixeln) oder ein flächiges Bildlicht, das das Bildversetzungsmodul 240 und das Prisma 219 oder das Prisma 219 und das Bildversetzungsmodul 240 in dieser Reihenfolge durchläuft, dann wird das flächige Bild 214a mittels der Projektionslinse 230 auf der Projektionsfläche 400 projiziert. Das flächige Bild 214a umfasst mindestens N Pixel entlang der horizontalen Richtung (x-Achse) bzw. mindestens N Pixel entlang der vertikalen Richtung (z-Achse), wobei bevorzugt gilt: N > 100. Es sei angemerkt, dass, wenn LEDs mit unterschiedlichen Farben als Lichtquelle 212 verwendet werden, das Farbrad 216 dann nicht erforderlich ist. Darüber hinaus kann ein Linsenarray auch den Lichtsammelstab 217 ersetzen, um eine Lichthomogenisierung durchzuführen.

2 veranschaulicht eine stereoskopische schematische Ansicht eines Bildversetzungsmoduls 1000c gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das auf der Innenseite einer Projektionslinse 230 eingesetzt ist; aber das Bildversetzungsmodul 1000c kann auch außerhalb der Projektionslinse 230 angeordnet sein, so dass die projizierte Bildauflösung größer ist als die Bildauflösung des Lichtventils.

Wie in der 3 gezeigt, weist das Bildversetzungsmodul 240 eine Basis 410 und einen Träger 420 auf. Der Träger 420 ist mit der Basis 410 verbunden. Vorzugweise ist der Träger 420 drehbar auf der Basis 410 gelagert, die den Träger 420 steuert bzw. führt, sodass dieser innerhalb eines endlichen Winkels θ (nicht gezeigt), der nicht größer ist als 10 Grad, hin und her kreisen (oder vibrieren) kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der endliche Winkel Θ kleiner als 5 Grad. Der Träger 420 weist ein optisches Element 422 auf, das das flächige Bild 214a empfängt (wie in der 1 gezeigt). Wenn der Träger 420 hin und her schwingt, kann das optische Element 422 jeweils die Positionen des flächigen Bildes 214a auf der horizontalen Richtung (x-Achse) und/oder auf der vertikalen Richtung (z-Achse) gleichzeitig um eine Distanz bewegen bzw. versetzen.

Die Basis 410 umfasst beispielsweise eine Basis 412 aus einem magnetischen Material, zwei Magnete 414a und 414b und ein Sensormodul (nicht gezeigt). Der Träger 420 umfasst beispielsweise ein optisches Element 422, eine Basis 424 für das optische Element, ein Spulenmodul 426 und eine Drehachse 428. Das obere und untere Ende der Drehachse 428 ist mittels Löchern bzw. Bohrungen 432 fixiert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Sensormodul beispielsweise eine Leiterplatte (nicht gezeigt) und einen Sensor (nicht gezeigt). Der Sensor ist ausgelegt, um die Schwingungsamplitude der Drehachse 428 des Trägers 420 zu erfassen, und wenn die Drehachse 428 mit einer bestimmten Amplitude in Richtung auf den Magneten 414a schwingt, ändert die Leiterplatte die magnetischen Eigenschaften des Spulenmoduls 426, so dass eine Abstoßungskraft zwischen dem Spulenmodul 426 und dem Magneten 414a erzeugt wird (eine Anziehungskraft zwischen dem Spulenmodul 426 und dem Magneten 414b erzeugt wird), so dass das Spulenmodul 426 dem Magneten 414a abgewandt ist. Wenn die Drehachse 428 mit einer bestimmten Amplitude in Richtung auf den Magneten 414b schwingt, ändert die Leiterplatte die magnetischen Eigenschaften des Spulenmoduls 426, so dass eine Abstoßungskraft zwischen dem Spulenmodul 426 und dem Magneten 414b erzeugt wird (eine Anziehungskraft zwischen dem Spulenmodul 426 und dem Magneten 414a erzeugt wird), so dass das Spulenmodul 426 dem Magneten 414b abgewandt ist. Durch Halten des Spulenmodul 426 nahe zu/weit entfernt zu oder weit entfernt zu/nahe zu den Magneten 414a/414b kann der Träger 420 hin und her schwingen, so dass die Abbildungspositionen des flächigen Bildes 214a verändert werden. Es sei angemerkt, dass die Drehbewegung des Trägers 420 relativ zur Drehachse 428 durch das Spulenmodul 426 und die Magnete 414a/414b angetrieben wird, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der gleichen Ebene angeordnet sind.

Das Spulenmodul 426 weist beispielsweise eine Spulenbasis 426a und eine Spule 426b auf und die Spule 426b umgibt die Spulenbasis 426a. Bei dieser Ausführungsform können die Drehachse 428 und das optische Element 422 mittels eines Spritzgussverfahrens einstückig ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Drehachse 428 und das optische Element 422 auch gesondert hergestellt werden, und dann werden das optische Element 422 und die Drehachse 428 zusammengesetzt. Ferner weist das optische Element 422 einen reflektierenden Spiegel und/oder eine Linse auf. Das optische Element ist nicht auf eine einzelne Linse beschränkt und kann auch eine Mehrzahl von durchlässigen Linsen umfassen, die gemeinsam eine Linsengruppe bilden.

Die 4 zeigt eine stereoskopische strukturelle schematische Darstellung eines Bildversetzungsmoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Hauptunterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der Ausführungsformen gemäß der 3 besteht darin, dass das obere und untere Ende der Drehachse 428 in der 3 jeweils horizontal und vertikal angeordnet ist und dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das obere und untere Ende der Drehachse 428 horizontal angeordnet ist. Darüber hinaus ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Spulenmodul in zwei Abschnitte 427a und 427b unterteilt. Indem die Spulenmodule 427a und 427b nahe zu/weit entfernt zu oder weit entfernt zu/nahe zu den magnetischen Materialien 414a/414b gehalten werden, kann der Träger 420 hin und her schwingen, so dass die Abbildungspositionen der flächigen Bilder 214a verändert werden.

Bezugnehmend auf die 5 umfasst ein Bildversetzungsmodul 1000a einen Rahmen 1110, eine Basis 1120 und einen Träger 1200. Der Träger 1200 dreht sich relativ zu zwei Achsen einer Referenzebene S. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Achsen der Referenzebene S beispielsweise eine erste Achse 1610 auf bzw. entlang einer ersten Richtung X und eine zweite Achse 1620 auf bzw. entlang einer zweiten Richtung Y. Der Winkel zwischen der ersten Achse 1610 und der zweiten Achse 1620 beträgt 90 Grad, und die erste Achse 1610 und die zweite Achse 1620 definieren die Referenzebene S. Der Rahmen 1110, die Basis 1120 und der Träger 1200 sind relativ zu der ersten Achse 1610 symmetrisch. Die Drehbewegung des Trägers 1200 relativ zu der ersten Achse 1610 wird von der Spule C1 und den Magneten M1 und M2 angetrieben, die in der gleichen Ebene angeordnet sind, und die Drehbewegung des Trägers 1200 relativ zu der zweiten Achse 1620 wird durch die Spulen C2 und C3 und die Magneten M3 und M4 angetrieben, die bei diesem Ausführungsbeispiel in der gleichen Ebene angeordnet sind.

Darüber hinaus weist das Bildversetzungsmodul 1000a ein optisches Element 1500 auf, das auf dem Träger 1200 angeordnet ist. Das optische Element 1500 empfängt ein ebenes bzw. flächiges Bild 214a von dem Lichtventil 220 (wie in der 1 gezeigt). Das flächige Bild 214a umfasst mindestens N Pixel entlang der horizontalen Richtung und mindestens N Pixel entlang der vertikalen Richtung, wobei jeweils gilt: N > 100. Das optische Element 1500 umfasst einen reflektierenden Spiegel und/oder eine Linse. Das optische Element ist nicht auf eine einzelne Linse beschränkt und kann auch eine Mehrzahl von durchlässigen Linsen umfassen, um eine Linsengruppe zu bilden.

Bei dieser Ausführungsform umfasst das mindestens eine elastische Element 1300 ein erstes elastisches Paar 1310 (ein erstes Verbindungsteil) und ein zweites elastisches Paar 1320 (ein zweites Verbindungsteil). Der Rahmen 1110 ist mit der Basis 1120 verbunden, die den Rahmen 1110 umgibt. Der Rahmen 1110 ist mit dem Träger 1200 über das erste elastische Paar 1310 verbunden und die Basis 1120 ist mit dem Rahmen 1110 über das zweite elastische Paar 1320 verbunden. Außerdem ist es bei vorliegenden Ausführungsform nicht notwendig, dass die Drehung des Trägers 1200 oder des Rahmens 1110 180 Grad überschreitet. Die Drehung in einem Winkel innerhalb von 10 Grad ist akzeptabel. Das erste elastische Paar 1310 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 1110 entlang der zweiten Achse 1620 angeordnet und das zweite elastische Paar 1320 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten der Basis 1120 entlang der ersten Achse 1610 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist das zumindest eine elastische Element 1300 eine Feder, aber das zumindest eine elastische Element 1300 kann auch ein anderes elastisch verformbares Teil sein, beispielsweise ein Metallteil, Blech, eine Torsionsfeder, eine Platte oder ein Kunststoffteil, und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.

Das Bildversetzungsmodul 1000a umfasst ferner eine Mehrzahl von Betätigungselementen 1400, die auf dem Rahmen 1110 und/oder der Basis 1120 und/oder dem Träger 1200 angeordnet sind. Ein erstes Betätigungselement 1410 ist entlang der zweiten Richtung Y angeordnet und ein zweites Betätigungselement 1420 ist entlang der zweiten Richtung X angeordnet. Die Drehbewegung des Trägers 1200 um die erste Achse 1610 wird von dem ersten Betätigungselement 1410 angetrieben und die Drehbewegung des Trägers 1200 um die zweite Achse 1620 wird von dem zweiten Betätigungselement 1420 angetrieben.

Bei dieser Ausführungsform umfasst das erste Betätigungselement 1410 zwei Magnete M1 und M2 und eine Spule C1. M1 und M2 sind auf der Basis 1120 derart angeordnet, dass M1 und M2 symmetrisch zu der ersten Achse 1610 angeordnet sind. C1 ist auf der ersten Achse 1610 angeordnet und zwischen M1 und M2 angeordnet. Das zweite Betätigungselement 1420 umfasst zwei Magnete M3 und M4 und zwei Spulen C2 und C3. M3 und M4 sind auf der Basis 1120 derart angeordnet, dass M3 und M4 symmetrisch zur zweiten Achse 1620 angeordnet sind. C2 und C3 sind auf dem Träger 1200 derart angeordnet, dass C2 und C3 symmetrisch zur zweiten Achse 1620 und zwischen M3 und M4 angeordnet sind. M3, M4, C2 und C3 sind entlang der ersten Richtung X angeordnet. Es sei angemerkt, dass die Gesamtlänge der Spulen, die von dem Bildversetzungsmodul 1000a nach dieser Ausführungsform verwendet werden, am kürzesten ist und dass dessen Rotationsträgheit am geringsten ist.

Ein Sensormodul (nicht gezeigt) steuert die Drehbewegung des Trägers 1200 relativ zu den beiden Achsen der Referenzebene S durch Änderung der magnetischen Eigenschaften von C1, C2 und C3. Das Sensormodul (nicht gezeigt) umfasst eine Leiterplatte und einen Sensor. Der Sensor ist so ausgelegt, um die Schwingungsamplitude der ersten Achse 1610 und der zweiten Achse 1620 zu erfassen. Wenn die erste Achse 1610 oder die zweite Achse 1620 mit einer bestimmten Amplitude schwingt, ändert die Leiterplatte die magnetischen Eigenschaften von C1, C2 und C3 durch Ändern der Stromrichtung auf C1, C2 und C3. Daher wird eine Abstoßungskraft oder eine Anziehungskraft zwischen C1, C2 und C3 und zwischen M1, M2, M3 und M4 erzeugt, so dass C1, C2 und C3 entfernt zu oder nahe zu M1, M2, M3 und M4 angeordnet sind und auf diese Weise wird der Träger 1200 gesteuert, um sich relativ zu den beiden Achsen der Referenzebene S zu drehen. Es sei angemerkt, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Drehbewegung des Trägers 1200 relativ zu der ersten Achse 1610 von C1, M1 und M2 angetrieben wird und dass die Drehbewegung des Trägers 1200 relativ zu der zweiten Achse 1620 von C2, C3, M3 und M4 angetrieben wird. C1, C2 und C3 werden jeweils getrennt individuell gesteuert und unabhängig voneinander betrieben. Bei anderen Ausführungsformen kann die gleiche Verstellwirkung wie bei diesem Ausführungsbeispiel auch durch piezoelektrische Materialien oder Schrittmotoren erreicht werden, und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.

Die nachfolgenden Ausführungsformen verwenden die Bezugszeichen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und einen Teil der Offenbarung davon, wobei die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um die gleichen oder ähnliche Elemente zu bezeichnen und die Beschreibung der gleichen technischen Inhalte wird weggelassen. Die weggelassenen Abschnitte sind so, wie für die vorstehende Ausführungsformen beschrieben, und werden bei den nachfolgenden Ausführungsformen nicht wiederholt.

Die 6 veranschaulicht eine stereoskopische strukturelle schematische Darstellung eines Bildversetzungsmoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Hauptunterschied zwischen dem Bildversetzungsmodul 1000b und dem Bildversetzungsmodul 1000a besteht darin, dass eine Spule C4 den Träger 1200 umgibt. Es sei angemerkt, dass, weil die beiden Spulen verwendet werden, die Herstellung im Vergleich einfacher ist.

Die 7 veranschaulicht eine stereoskopische strukturelle schematische Darstellung eines Bildversetzungsmoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zusätzlich zur Symmetrie relativ zu der ersten Achse 1610 sind die Basis 1120, der Rahmen 1110 und der Träger 1200 auch relativ zu der zweiten Achse 1620 symmetrisch. Das erste Paar von elastischen Elementen 1310 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 1110 entlang der ersten Achse 1610 angeordnet, und das zweite Paar von elastischen Elementen 1320 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten der Basis 1120 entlang der zweiten Achse 1620 angeordnet. Das erste Betätigungselement 1410 umfasst zwei Magnete M5 und M6 und zwei Spulen C5 und C6. M5 und M6 sind jeweils symmetrisch zur ersten Achse 1610 angeordnet und C5 und C6 sind jeweils symmetrisch zur ersten Achse 1610 angeordnet. M5, M6, C5 und C6 sind auf bzw. entlang der zweiten Richtung angeordnet. Weil das erste Betätigungselement 1410 und das zweite Betätigungselement 1420 des Bildversetzungsmoduls 1000c eine hohe Symmetrie aufweisen und die Motoren eingestellt werden können, um die gleiche Leistung abzugeben, ist die Steuerung folglich einfacher. Das erste Betätigungselement 1410 liefert ein erstes Signal (nicht gezeigt), um die Drehung des ersten Verbindungsteils zu steuern, und das zweite Betätigungselement 1420 liefert ein zweites Signal (nicht gezeigt), um die Drehung des zweiten Verbindungsteils zu steuern. Das erste Signal und das zweite Signal durchlaufen verschiedene Pfade.

Darüber hinaus haben das erste Betätigungselement 1410 und das zweite Betätigungselement 1420 im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsformen längere Kraftarme und deshalb ist auch die erforderliche Leistung zum Starten des Bildversetzungsmoduls 1000c im Vergleich niedriger. Weil der Abstand zwischen den vier Magneten oder den vier Spulen im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsformen größer ist, tritt eine Wechselwirkung bzw. Störung zwischen diesen weniger leicht auf.

8A veranschaulicht eine schematische Ansicht der Bewegungsrichtungen des flächigen Bildes nach einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Die 8B ist eine schematische Ansicht der Abbildungspositionen der flächigen Bilder des Ausführungsbeispiels gemäß 8A. Bezugnehmend auf die 8A und 8B verändert das Bildversetzungsmodul die Abbildungspositionen des flächigen Bildes, so dass das flächige Bild 500 um eine Distanz entlang einer Bewegungsrichtung aus einer Mehrzahl von Bewegungsrichtungen versetzt wird. Die Positionen der flächigen Bilder 500 werden je nach dem Rotationsverfahren des Trägers 1200 festgelegt. Wenn sich der Träger 1200 relativ zu der ersten Achse 1610 oder relativ zu der zweiten Achse 1620 dreht, befinden sich die Positionen der flächigen Bilder 500 beispielsweise auf der Projektionsfläche 400 der 1 und werden diese um eine Distanz entlang einer Bewegungsrichtung aus einer Mehrzahl von Bewegungsrichtungen bewegt bzw. versetzt, wobei es sich bei Mehrzahl von Bewegungsrichtungen beispielsweise um die erste Richtung X oder die zweite Richtung Y handelt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Distanz etwa 0,7 Pixelbreiten. Daher kann das flächige Bild 500 ausgehend von den ursprünglichen Positionen (Gitter mit durchgezogenen Linien) zu vier verschiedenen Positionen schwingen (Gitter mit gestrichelten Linien). Mit anderen Worten, die Bildauflösung kann auf das Vierfache der ursprünglichen Bildauflösung erhöht werden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das flächige Bild 500 entlang einer Bewegungsrichtung von einer Mehrzahl von Bewegungsrichtungen bewegt bzw. versetzt werden, beispielsweise entlang der ersten Richtung X, der zweiten Richtung Y, einer dritten Richtung XY1 und einer vierten Richtung XY2. Genauer gesagt, wenn sich der Träger 1200 gleichzeitig relativ zu der ersten Achse 1610 und relativ zu der zweiten Achse 1620 dreht, wird das flächige Bild 500 beispielswiese um eine Distanz auf bzw. entlang der dritten Richtung XY1 oder der vierten Richtung XY2 bewegt, wobei die dritte Richtung XY1 und die vierte Richtung XY2 zwischen der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y liegen.

Die 9A zeigt eine schematische Ansicht der Bewegungsrichtungen und der Abbildungspositionen des flächigen Bildes eines weiteren Ausführungsbeispiels nach der Erfindung. Die 9B zeigt schematisch einen Vergleich der Abbildungspositionen des flächigen Bildes des Ausführungsbeispiels gemäß 9A, das sich in einer Rahmenzeit (frame time) relativ zu verschiedenen Richtungen dreht. Bezugnehmend auf die 9A, wenn sich der Träger relativ zu der ersten Achse und/oder zu der zweiten Achse dreht, werden die Positionen des flächigen Bildes 500 entlang der Richtungen X', Y', X'Y'1 und X'Y'2 versetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Distanz, um die das flächige Bild 500 auf bzw. entlang der Richtung X' und der Richtung Y' bewegt bzw. versetzt wird, jeweils eine Pixelbreite und beträgt die Distanz, um die das flächige Bild 500 auf bzw. entlang der Richtung X'Y'1 oder der Richtung X'Y'2 versetzt wird, etwa 1,4 Pixelbreiten.

Genauer gesagt bezeichnen in den 9A und 9B die Bezugszeichen 1 bis 9 jeweils das gleiche flächige Bild an unterschiedlichen Positionen zu unterschiedlichen Zeiten. Das flächige Bild wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Grundlage von neun festen Positionen bewegt bzw. versetzt, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Das Bezugszeichen 1 stellt die Position des flächigen Bildes ohne Bewegung dar. Die Bezugszeichen 3 und 7 stellen die Positionen des flächigen Bildes 500 dar, das nach rechts oder nach links auf der X-Richtung versetzt wurde. Die Bezugszeichen 5 und 9 stellen die Positionen des flächigen Bildes 500 dar, das nach oben oder nach unten auf der Y-Richtung versetzt wurde. Die Bezugszeichen 2 und 6 stellen die Positionen des flächigen Bildes 500 dar, das auf der Richtung X'Y'1 versetzt wurde. Die Bezugszeichen 4 und 8 stellen die Positionen des flächigen Bildes 500 dar, das auf der Richtung X'Y'2 versetzt wurde.

Die Bezugszeichen 1 bis 9 in der 9B stellen dar, dass sich das flächige Bild 500 innerhalb des Zeitintervalls auf den Positionen befinden, die den Bezugszeichen 1 bis 9 der Figur 9A entsprechen. Die vertikale Achse von 9B stellt dar, dass das flächige Bild 500 entlang unterschiedlicher Richtungen (Richtung X' und/oder Richtung Y') in unterschiedlichen Zeitintervallen versetzt werden kann. Wenn beispielsweise das Bezugszeichen 1 ist, sind dessen Werte auf der vertikalen Achse, die der Richtung X' und der Richtung Y' entsprechen, beide jeweils 0, was bedeutet, dass das flächige Bild 500 nicht in der Richtung X' und der Richtung Y' bewegt bzw. versetzt wurde. Wenn das Bezugszeichen 2 ist, sind dessen Werte auf der vertikalen Achse, die der Richtung X' und der Richtung Y' entsprechen, beide jeweils positiv, was bedeutet, dass das flächige Bild 500 von der Position 1 hin zu der Richtung zwischen der Richtung X' und der Richtung Y' zu der Position 2 versetzt wurde, also in der Richtung X'Y'1. Wenn das Bezugszeichen 4 ist, ist dessen Wert auf der vertikalen Achse, die der Richtung X' entspricht, positiv und ist dessen Wert auf der vertikalen Achse, die der Richtung Y entspricht, negativ, was bedeutet, dass das flächige Bild 500 von der Position 1 in die Richtung, die aus den Vektoren der Richtung X' und der negativen Richtung Y' zusammengesetzt ist, und hin zu der Position 4 bewegt bzw. versetzt wurde, was die entgegengesetzte Richtung zur Richtung X'Y' ist. Die anderen Bezugszeichen sind in der gleichen Weise definiert und werden hier nicht wiederholt. Darüber hinaus kann das flächige Bild 500 (Gitter in durchgezogenen Linien) zu neun verschiedene Positionen (Gitter in gestrichelten Linien) in der 9A versetzt werden. Mit anderen Worten, die Bildauflösung kann auf das Neunfache der ursprünglichen Bildauflösung erhöht werden.

Die 10A veranschaulicht eine stereoskopische strukturelle schematische Darstellung eines Bildversetzungsmoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Hauptunterschied zwischen einem Bildversetzungsmodul 1000d und dem Bildversetzungsmodul 1000b besteht darin, dass der Winkel zwischen der ersten Achse 1610 und der zweiten Achse 1620 45 Grad beträgt, dass mit anderen Worten die erste Achse 1610 und die zweite Achse 1620 nicht darauf beschränkt sind, senkrecht zueinander zu sein.

Die 10B zeigt eine strukturelle schematische Darstellung eines Bildversetzungsmoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Hauptunterschied zwischen einem Bildversetzungsmodul 1000f und dem Bildversetzungsmodul 1000d besteht in der Auslegung des elastischen Elements 1300 und der Betätigungselemente 1400 der vorliegenden Ausführungsform. Zum Beispiel ist das erste elastische Paar 1310 an zwei gegenüberliegenden Seiten der Basis 1120 entlang der ersten Achse 1610 angeordnet, und ist das zweite elastische Paar 1320, das einstückig, in einem Stück hergestellt ist, auf dem Rahmen 1110 angeordnet und verbindet den Träger 1200 entlang der zweiten Achse 1620. Der Winkel zwischen der ersten Achse 1610 und der zweiten Achse 1620 beträgt 45 Grad. Das erste Betätigungselement 1410 umfasst zwei Magnete M1 und M2 und zwei Spulen C1 und C2. M1 und M2 sind jeweils innerhalb von C1 bzw. C2 angeordnet. Das zweite Betätigungselement 1420 umfasst zwei Magnete M3 und M4 und eine Spule C4, die den Träger 1200 umgibt, wie dies in der 6 gezeigt ist.

Die 10C zeigt eine strukturelle schematische Darstellung eines Bildversetzungsmoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Hauptunterschied zwischen einem Bildversetzungsmodul 1000g und dem Bildversetzungsmodul 1000d besteht in der Auslegung des elastischen Elements 1300 und die Betätigungselemente 1400 und der Form des Trägers 1200 und des optischen Elements 1500. Die Formen des Trägers 1200 und des optischen Elements 1500 sind miteinander kombiniert, sodass diese gemeinsam ein Teil ausbilden (nur 1500 ist gezeigt). Mit anderen Worten, der Träger 1200 kann weggelassen werden und das optische Element 1500 ist durch ein Verbindungsteil direkt mit dem Rahmen 1710 verbunden. Das erste elastische Paar 1310 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten der Basis 1120 entlang der ersten Achse 1610 angeordnet und verbindet die Basis 1120 und den Rahmen 1110 miteinander. Das zweite elastische Paar 1320 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten des Trägers 1200 entlang der zweiten Achse 1620 angeordnet und verbindet den Rahmen 1110 und den Träger 1200 miteinander. Das erste elastische Paar 1310 und das zweite elastische Paar 1320 sind separat hergestellt. Das erste Betätigungselement 1410 umfasst zwei Magnete M1 und M2 und eine Spule C2. Das zweite Betätigungselement 1420 umfasst zwei Magnete M4 und eine Spule C3. C2 befindet sich auf einer Oberfläche der Spulenträger 1820, 1810, die dem Träger 1200 zugewandt ist. M1, M2 und C2 wirken mit den Spulenträgern 1810, 1820 zusammen und treiben die Drehbewegung des Trägers 1200 relativ zur ersten Achse 1610 an. M4 befindet sich unterhalb des Jochs 1710 und das Joch 1720 und C3 umgeben den Träger 1200. M4 und C3 treiben die Drehbewegung des Trägers 1200 relativ zu der zweiten Achse 1620 an.

Die 11A veranschaulicht in einer schematischen Ansicht die Bewegungsrichtungen des flächigen Bildes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die 11B zeigt eine schematische Ansicht der Abbildungspositionen des flächigen Bildes des Ausführungsbeispiels gemäß 11A. Bezugnehmend auf 11A entspricht die Distanz der doppelten Pixelbreite entlang der Richtung X” und beträgt etwa 1,1 Pixelbreiten entlang der Richtung Y”. Daher können die ursprünglichen Positionen (Gitter in durchgezogenen Linien) des flächigen Bildes zu vier verschiedenen Positionen (Gitter in gestrichelten Linien) schwingen. Mit anderen Worten, die Bildauflösung kann auf das Vierfache der ursprünglichen Bildauflösung erhöht werden. Das flächige Bild wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Grundlage von vier festen Positionen versetzt, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der festgelegten Positionen als Referenz für die Versetzung ist bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kleiner als zehn.

Die 12A zeigt eine stereoskopische strukturelle schematische Darstellung eines Bildversetzungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 12B stellt eine schematische strukturelle stereoskopische Ansicht eines elastischen Elements von 12A dar. Die 12C veranschaulicht die Beziehung zwischen der Amplitude und der Zeit des elastischen Elements gemäß 12A. Die 12D veranschaulicht die Beziehung zwischen der Amplitude und der Zeit des Signals, das ausgelegt ist, um das elastische Element anzutreiben.

Bezugnehmend auf die 12A umfasst das elastische Elementpaar 1310 ein erstes elastisches Element 1311 und ein zweites elastisches Element 1312. Das erste elastische Element 1311 und das zweite elastische Element 1312 sind senkrecht zueinander entlang der ersten Achse 1610 eines Bildversetzungsmoduls 1000E angeordnet, und eine solche Vorgehensweise zur Anordnung ermöglicht, dass die erste Achse 1610 sich durch die Achse des optischen Elements 1500 erstreckt. Wenn die Amplitude des ersten elastischen Elements 1311 von einer Richtung in eine andere Richtung umgewandelt wird, wird die Zeit, die für den Amplitudenumwandlungsprozess erforderlich ist, als Umwandlungszeit T bezeichnet. Die Länge der Umwandlungszeit T entscheidet über die Anzeigequalität des flächigen Bildes. Weil die Umwandlungszeit T und die Eigenfrequenz des ersten elastischen Elements 1311 umgekehrt proportional zueinander sind, stehen die Eigenfrequenz und die strukturellen Parameter des ersten elastischen Elements 1311 zueinander in einer Beziehung. Daher können die Faktoren, die in der vorstehenden Eigenfrequenz angegeben sind und diese beeinflussen, sämtliche Faktoren sein, die die Umwandlungszeit T beeinflussen Es wird Bezug genommen auf die 12B. Basierend auf dem oben genannten stehen die Umwandlungszeit T und die strukturellen Parameter des ersten elastischen Elements 1311 miteinander in einer Beziehung. Bei der vorliegenden Ausführungsform entprechen die strukturellen Parameter einer Halsweite NW des ersten elastischen Elements 1311 beispielsweise dem 0,2-Fachen bis 0,6-Fachen der Breite w des ersten elastischen Elements 1311. Außerdem stellt auch die Dicke t des ersten elastischen Elements 1311 einen Faktor dar, der die Umwandlungszeit T beeinflusst. Bei einer Ausführungsform beträgt die Dicke t des ersten elastischen Elements 1311 mindestens 0,2 mm. Die Auslegung der Dicke ermöglicht, dass die Eigenfrequenz des ersten elastischen Elements 1311 zumindest größer als 90 Hz ist. Weil die Eigenfrequenz und die Umwandlungszeit T umgekehrt proportional zueinander sind, kann die Auslegung der Dicke auch die Umwandlungszeit T wirksam reduzieren.

Zusätzlich zu den strukturellen Parametern des ersten elastischen Elements 1311, welche die Umwandlungszeit T beeinflussen, umfassen Faktoren, welche die Umwandlungszeit T beeinflussen, weiter das Schwingungsverfahren des ersten elastischen Elements 1311. Bezugnehmend auf die 12C und 12D wird die Umwandlungszeit T durch Ändern des Schwingungsverfahrens des ersten elastischen Elements 1311 verändert. Wenn die Schwingung des ersten elastischen Elements 1311 von einer Richtung in eine andere Richtung geändert wird, ist die Signalform des Ansteuer- bzw. Treibersignals so, wie in der 12D gezeigt. Darüber hinaus ist die Signalform des Treibersignals nicht auf das Rechteck-Antriebssignal beschränkt, das in der 12D gezeigt ist, und dieses kann auch ein Sinuswellen-Treibersignal sein. Die Umwandlungszeit T ist kürzer als 1 Millisekunde (ms), und liegt vorzugsweise zwischen 1 ms und 0,05 ms, so dass die optische Vorrichtung eine gute Anzeigequalität bereitstellen kann.

Die 13A und 13B zeigen jeweils schematische Darstellungen von verschiedenen 3D-Druckgeräten, die eines der Bildversetzungsmodule der vorstehenden Ausführungsformen einsetzen. Bezugnehmend zuerst auf die 13A ist das 3D-Druckverfahren, das von einem 3D-Druckgerät 1900a eingesetzt wird, beispielsweise ein stereolithografisches Verfahren (SLA) und das 3D-Druckgerät 1900a umfasst einen Behälter 1910 eine Projektionsvorrichtung 1920, eine Hubplattform 1930 und ein Bildversetzungsmodul 1940, wie zu einer der vorstehenden Ausführungsformen ausgeführt, wobei das 3D-Druckgerät 1900A ausgelegt ist, um ein dreidimensionales gedrucktes Objekt OB auszubilden, wobei das 3D-Druckgerät gemäß der 13A beispielswiese ein versunkenes (sunken) 3D-Druckgerät 1900a ist.

Der Behälter 1910 ist so ausgelegt, um ein lichtempfindliches Material 1912 aufzunehmen, wobei, wenn das lichtempfindliche Material 1912 von einem Lichtstrahl mit einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt wird, eine photoinduzierte Polymerisationsreaktion auftritt und das lichtempfindliche Material 1912 ausgehärtet wird. Die Projektionsvorrichtung 1920 weist eine Lichtemissionsvorrichtung auf und die eingesetzte Lichtemissionsvorrichtung kann eine Leuchtdiode (LED), ein Laser oder eine andere geeignete lichtemittierende Vorrichtung sein, und die Lichtemissionsvorrichtung ist ausgelegt, um einen Lichtstrahl B zu emittieren, wobei der Bildstrahl B Licht (beispielsweise UV-Licht) in einem Wellenlängenband 1912 bereitstellen kann, das das lichtempfindliche Material aushärten kann. Jedoch ist das Wellenlängenband des Bildstrahls B nicht darauf beschränkt, und jedes Wellenlängenband, das ein lichtempfindliches Material 1912 aushärten kann, kann eingesetzt werden. Die Hubplattform 1930 hat eine Plattform 1932. Die Plattform 1932 nimmt das lichtempfindliche Material 1912 auf und dient als Druckbereich und kann ausgelegt sein, um innerhalb des Formbehälters 1910 verstellt zu werden. Das Bildversetzungsmodul 1940 ist auf der Außenseite der Projektionsvorrichtung 1920 angeordnet und das Bildversetzungsmodul 1940 ist in dem Strahlengang des Bildstrahls B angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen kann das Bildversetzungsmodul 1940 innerhalb der Projektionsvorrichtung 1920 angeordnet sein, solange das Bildversetzungsmodul 1940 in dem Strahlengang des Bildstrahls B angeordnet ist, und die Position, an der das Bildversetzungsmodul 1940 angeordnet ist, ist nicht darauf beschränkt.

Man kann der 13A entnehmen, dass der Druckbereich 1932 in das lichtempfindliche Material 1912 eingetaucht ist, der Bildstrahl B über den Abtastweg der ersten Schnittschicht auf einen Abschnitt des lichtempfindlichen Materials 1912 abgebildet wird und in diesem Abschnitt des lichtempfindlichen Materials 1912 eine photoinduzierte Polymerisationsreaktion erfolgt, so dass dieser Abschnitt des lichtempfindlichen Materials 1912 aushärtet. Als Ergebnis wird einer der Querschnitte des gedruckten 3D-Objekts OB erzeugt, und somit erhält man eine erste ausgehärtete Schicht 1932, die auf dem Druckbereich anhaftet. Dann wird die Hubplattform 1930 um eine kurze Distanz nach unten bewegt und die Oberfläche der zuvor ausgebildeten ersten ausgehärteten Schicht kann als Trägerfläche verwendet werden, so dass eine weitere Schicht aus dem lichtempfindlichen Material 1912 die erste ausgehärtete Schicht bedeckt. Außerdem wird der Bild-Lichtstrahl B entsprechend dem Abtastweg der zweiten Schnittschicht präzise gesteuert, so dass der Bild-Lichtstrahl B auf die Oberfläche der anderen Schicht des lichtempfindlichen Materials 1912 über den Abtastweg der zweiten Schnittschicht abgebildet wird und man als Ergebnis eine zweite ausgehärtete Schicht erhält. Nachdem eine Mehrzahl von Schichten auf diese Weise kontinuierlich erzeugt wurden, kann das gedruckte 3D-Objekt OB ausgebildet werden.

Es wird Bezug genommen auf die 13B; die 13B veranschaulicht ein Schema eines weiteren 3D-Druckgeräts, das das Bildversetzungsmodul gemäß den vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung einsetzt. Bezugnehmend zunächst auf die 13B ist das 3D-Druckgerät 1900b, das in der 13B gezeigt ist, ähnlich zu dem 3D-Druckgerät 1900a, das in der 13A gezeigt ist, und der Hauptunterschied besteht in Folgendem: das Material des Formbehälters 1910 beinhaltet ein transparentes Material oder ein lichtdurchlässiges Material, und die Hubplattform 1930 und die Projektionsvorrichtung 1920 sind jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Formbehälters 1910 angeordnet, wobei das 3D-Druckgerät 1900b nach der 13B beispielsweise ein 3D-Druckgerät 1900b vom Pull-up-Typ ist. Weil das Material des Formbehälters 1910 ein transparentes Material oder ein lichtdurchlässiges Material enthält, kann der Bild-Lichtstrahl B durch den Formbehälter 1910 hindurch auf das lichtempfindliche Material 1912 einstrahlt werden.

Wie in den 13A und 13B gezeigt, wird der Bild-Lichtstrahl B zu verschiedenen Zeitpunkten auf verschiedene Positionen projiziert, nachdem der Bild-Lichtstrahl B das Bildversetzungsmodul 1940 durchlaufen hat, weil das Bildversetzungsmodul 1940 in dem Strahlengang des Bild-Lichtstrahls B angeordnet ist. Genauer gesagt stellen die durchgezogenen Linien in der 13A und der 13B die Positionen der Projektion des Bild-Lichtstrahls B zu einem bestimmten Zeitpunkt dar; und sind die gestrichelt gezeichneten Linien in der 13A und der 13B die Positionen der Projektion des Bild-Lichtstrahls B zu einem anderen bestimmten Zeitpunkt. Weil das 3D-Druckgerät 1900a und 1900b gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Bildversetzungsmodul 1940 nach irgendeiner der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen aufweist, kann man eine höhere Auflösung erhalten, wenn das 3D-Druckgerät 1900a und 1900b das lichtempfindliche Material 1912 aushärtet. Als Folge hat das gedruckte 3D-Objekt OB eine bessere Oberflächengenauigkeit.

Weil in der optischen Vorrichtung des Ausführungsbeispiels ein Bildversetzungsmodul in dem Strahlengang eines ebenen bzw. flächigen Bildes angeordnet ist, wobei das Bildversetzungsmodul eine sich drehende Basis so steuert, dass diese sich relativ zu zwei Achsen einer Referenzebene mittels einer Trägerbasis dreht, um auf diese Weise jegliche Bewegungsrichtung des flächigen Bildes auf einer zweidimensionalen Ebene festzulegen, kann gemäß dem Vorstehenden die Auflösung des flächigen Bildes bzw. der Bildebene in einer beliebigen Richtung mit Hilfe des Bildversetzungsmoduls erhöht werden. Die optische Vorrichtung gemäß der Ausführungsform kann ein reflektierendes Lichtventil mit einer niedrigeren Auflösung einsetzen, um ein Bild mit einer höheren Auflösung zu projizieren.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_scanning [0022]