專利名稱：光學掃描投影模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學掃描投影模塊，特別涉及一種具備高使用安全性與補償影像失真的光學掃描投影模塊。
背景技術：
目前微投影系統(tǒng)所使用的技術可分為兩大類，第一種是以激光為光源的激光掃描投影技術，第二種則以發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)為光源的數字光學處理(Digital Light Process, DLP)技術或娃基液晶投影(LiquidCrystal on Silicon, LCoS)技術。由于激光光的色域更廣，色彩飽和度表現更佳，因此以激光光為光源的微投影系統(tǒng)所投射出來的畫面較鮮艷。再者，激光光可投影在任何平面上，且投射的單位面積亮度高、指向性強，故不需復雜的對焦鏡組。因此，其光機結構可更簡單，使得利用激光掃描投影技術的微投影系統(tǒng)體積較小而較容易內建于電子裝置中。由于激光為高功率的光源，因此使用激光掃描投影技術所架構的微投影系統(tǒng)(其后，稱為激光掃描投影系統(tǒng))時，需特別符合激光安全(Laser Safety)的規(guī)范。激光掃描投影系統(tǒng)一般正常操作時均可符合激光安全性規(guī)范。但當掃描元件(即微鏡面)故障而無法將激光展開為投影畫面時，會產生高亮度的單一光點，而危害到觀看者的雙眼。再者，掃描元件的振幅與入射光源的能量有關。因此，當激光掃描投影系統(tǒng)進行動態(tài)投影時，投影畫面的內容因快速變化而導致激光的功率隨之變化，使得掃描元件的溫度在瞬間產生變化，進而影響掃描元件的振幅。如此，將造成相鄰的掃描畫面無法對準，產生影像失真，以致畫面模糊。因此，一個具備高使用安全性和補償影像失真的光學掃描投影模塊為目前業(yè)者積極研究與發(fā)展的方向。

發(fā)明內容
依據本發(fā)明所揭露的光學掃描投影模塊的一實施例，光學掃描投影模塊包含一掃描光源組件、一主光束反射兀件、一掃描兀件和一感光兀件。掃描光源組件包含多個次光源和至少一分光元件。每一次光源發(fā)射的一次光束匯集成一主光束。其中一次光束經過分光元件而形成一部分穿透光和一部分反射光。主光束反射元件反射主光束。掃描元件根據一掃描方式，反射來自主光束反射元件的主光束而形成一投影光，以及反射部分穿透光或部分反射光而形成一檢測光。感光元件接收檢測光，并輸出一感測信號。光學掃描投影模塊根據感測信號控制掃描光源組件。在此架構的一實施例中，光學掃描投影模塊更包含一檢測光反射元件，上述至少一次光源包含一第一次光源、一第二次光源和一第三次光源，掃描光源組件更包含一次光束反射元件，以及上述至少一分光元件包含一第一分光元件和一第二分光元件。次光束反射元件對應于第一次光源。第一分光元件對應于第二次光源。第二分光元件對應于第三次光源。第一次光源和第二次光源的其中一個次光束經過第一分光元件，形成上述的部分穿透光和上述的部分反射光。檢測光反射元件將部分穿透光或部分反射光反射至掃描元件。第一次光源、第二次光源和第三次光源的次光束利用第一分光兀件、第二分光兀件和次光束反射元件匯集形成主光束。上述的第一分光元件根據第二次光源的次光束的反射率大于第一分光元件的穿透率?；蛘呱鲜龅牡谝环止庠鶕谝淮喂庠吹拇喂馐姆瓷渎市∮诘谝环止庠拇┩嘎?。在此架構的一實施例中，上述的次光源包含一第一次光源、一第二次光源及一第三次光源，上述至少一分光元件包含一第一分光元件、一第二分光元件和一第三分光元件，掃描光源組件更包含一第一次光束反射元件和一第二次光束反射元件。第一分光元件對應于第一次光源。第二分光元件對應于第二次光源。第一次光束反射元件對應第一次光源。第二次光束反射元件對應于第三次光源。第一次光源的次光束經過第一次光束反射元件及第一分光元件而形成部分穿透光和部分反射光。第二次光源和第三次光源的次光束以及來自第一分光元件的部分穿透光，利用第二次光束反射元件、第二分光元件和第三分光元件而匯集成主光束。在此架構的一實施例中，上述次光源包含一第一次光源、一第二次光源及一第三次光源，至少一分光源件包含一第一分光元件、一第二分光元件和一第三分光元件。第一分光元件對應于第一次光源。第二分光元件對應于第二次光源。第三分光元件對應于第三次光源。第一次光源的次光束經過第一分光元件而形成部分穿透光和部分反射光。部分穿透光、第二次光源的次光束和第三次光源的次光束利用第二分光兀件和第三分光兀件而匯集形成主光束。依據本發(fā)明所揭露的光學掃描投影模塊的一實施例，光學掃描投影模塊包含一掃描光源組件、一檢測光反射兀件、一掃描兀件和一感光兀件。掃描兀件根據一掃描方式，反射一主光束而形成一投影光，以及反射一部分穿透光和一部分反射光的其中一者而形成一檢測光。掃描光源組件包含多個次光源和至少一分光元件。每一個次光源發(fā)射的一次光束匯集成主光束。這些次光束的其中的一者經過分光元件而形成部分穿透光和部分反射光。檢測光反射元件將來自分光元件的部分穿透光和部分反射光的其中一者反射至掃描元件。感光元件接收此檢測光，并輸出一感測信號。光學掃描投影模塊根據感測信號控制掃描光源組件。根據此架構的一實施例中，這些次光源包含一第一次光源、一第二次光源和一第三次光源，掃描光源組件更包含一對應于第一次光源的次光束反射元件，至少一分光元件包含一第一分光元件和一第二分光元件。第一分光元件對應于第二次光源。第一次光源和第二次光源的其中的一者的次光束經過第一分光元件，形成部分穿透光和部分反射光。第二分光兀件對應于第三次光源。第一次光源、第二次光源和第三次光源的次光束利用第一分光元件、第二分光元件和次光束反射元件匯集形成主光束。在此架構的一實施例中，第一分光元件根據第二次光源的次光束的反射率大于第一分光元件的穿透率，或者第一分光元件根據第一次光源的次光束的反射率小于第一分光元件的穿透率。本發(fā)明所形成的檢測光將形成一檢測畫面。此檢測畫面的一實施例中，其包括一水平檢測線，感光元件的位置對應此水平檢測線。此檢測畫面的另一實施例中，檢測畫面包括一水平檢測線和一垂直檢測線。垂直檢測線與水平檢測線相交于一交疊處。感光元件對應此交疊處。本發(fā)明所形成的檢測光形成一檢測畫面且被殼體阻擋。此檢測畫面包含一第一畫面區(qū)域、一第二畫面區(qū)域和一空白區(qū)域。第一畫面區(qū)域供被掃描元件反射的部分穿透光或部分反射光所提供的一影像數據顯示于其中。第二畫面區(qū)域供至少一檢測線顯示于其中?？瞻讌^(qū)域介于第一畫面區(qū)域與第二畫面區(qū)域之間。本發(fā)明所形成的投影光形成一影像畫面。此影像畫面包含一第一畫面區(qū)域、一第二畫面區(qū)域和一空白區(qū)域。第一畫面區(qū)域供主光束所提供的一影像數據顯示于其中。第二畫面區(qū)域供部分的投影光顯示于其中，且被殼體阻擋。空白區(qū)域介于第一畫面區(qū)域與第二畫面區(qū)域之間。根據本發(fā)明的一實施例，掃描元件包含一鏡面和一外環(huán)。外環(huán)圍繞鏡面。部分反射光和部分穿透光的其中一個投射于掃描兀件上而產生一光點。此光點部分覆蓋鏡面，且光點部分覆蓋外環(huán)。依據本發(fā)明所揭露的光學掃描投影模塊，可利用分光元件的配置，使次光源的次光束經過分光元件而產生部分反射光或部分穿透光。此部分反射光或部分穿透光將入射至掃描元件，在光學掃描投影模塊內產生檢測畫面。當掃描元件故障無法運作時，通過配置在檢測畫面范圍內的感光元件的檢測結果，光學掃描投影模塊可即時的停止致動掃描光源組件，以避免利用光學掃描投影模塊所投射的影像因掃描元件故障而產生單一亮點，進而傷害觀看者的雙眼。以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。圖2A為依據圖1的掃描元件正常運作時的時序示意圖。圖2B為依據圖1的掃描元件正常運作時及非正常運作時的時序示意圖。圖3為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。圖4為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。圖5為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。圖6為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。圖7為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。圖8為依據本發(fā)明所揭露光學掃描投影模塊的投影畫面的示意圖。圖9為依據本發(fā)明所揭露光學掃描投影模塊的檢測畫面的示意圖。圖10為依據本發(fā)明所揭露部分反射光或部分穿透光投射于掃描元件的示意圖。其中，附圖標記10 光點100、200、300、400、500、600 光學掃描投影模塊
110、210、310、410、510、610 第一次光源111、121、131、211、221、231、311、321、331、411、421、431、511、521、531 次光束112、612次光束反射元件120、220、320、420、520、620 第二次光源122、213、312、413、513、622 第一分光元件1221、2131、3121、4131、5131 反射面1222、2132、3122、4132、5132 穿透面123部分光束124、624檢測光反射元件126,216,316,416,516,626 檢測畫面130、230、330、430、530、630 第三次光源132、222、322、422、522、632 第二分光元件140,240,340,440,540,640 主光束141、242、342、442、542 主光束反射元件142、243、343、443、543 第一反射光144、244、344、444、544、644 投影畫面150,250,350,450,550,650,750 掃描元件160、260、360、460、560、660、D 感光元件170控制模塊180掃描驅動單元190、290、390、490、590、690、C 殼體191、291、391、491、591、691 出光口192、292、392、492、592、692 測試區(qū)域212、412、512第一次光束反射兀件214、313、414、514 部分穿透光215、315、415、515 部分反射光232、432、532第二次光束反射元件241、332、423、541 第三分光元件726、743 影像畫面751 鏡面752 外環(huán)LI水平檢測線L2垂直檢測線S1、S4第一畫面區(qū)域S2、S5空白區(qū)域S3、S6第二畫面區(qū)域
具體實施例方式本發(fā)明的光學掃描投影模塊可應用于行動投影裝置，例如但不限于手機或個人數字助理。根據本發(fā)明所揭露的光學掃描投影模塊，以I圖作為示例，說明本發(fā)明的硬體方面的組成及軟體方面的運作關系。光學掃描投影模塊100包括一掃描光源組件、一檢測光反射兀件124、一主光束反射兀件141、一掃貓兀件150和一感光兀件160。掃描光源組件包括多個次光源(為便于說明，以下茲分別以第一次光源110、第二次光源120和第三次光源130為例，但并非用以限縮本發(fā)明)和至少一分光元件(為便于說明，以下茲以第一分光元件122為例，但并非用以限縮本發(fā)明)。每一次光源發(fā)射的一次光束匯集成一主光束140。主光束反射元件141反射主光束140。其中一次光束經過第一分光元件122而形成一部分穿透光和一部分反射光。檢測光反射元件124反射部分穿透光或部分反射光。掃描元件根據一掃描方式，反射來自主光束反射元件141的主光束140而形成一投影光，以及反射部分穿透光或部分反射光而形成一檢測光。感光元件160接收檢測光，并輸出一感測信號。光學掃描投影模塊100根據感測信號控制掃描光源組件的運作。詳細地說，光學掃描投影模塊更設置一控制模塊170和一掃描驅動單元180，以根據感光元件160所產生的感測信號，控制掃描光源組件的運作。感光元件160電性連接控制模塊170?？刂颇K170分別電性連接各個次光源和掃描驅動單元180。掃描驅動單元180電性連接掃描元件150。而其控制方法如下所述。為方便說明上述的控制方法，僅以圖1中感光元件160、控制模塊170和掃描驅動單元180間運作情形作為說明的示例，但并非用以限縮本發(fā)明。請參照圖2A與圖2B，圖2A與圖2B分別為依據圖1的控制模塊于掃描元件正常運作與非正常運作時的時序示意圖。控制模塊170利用一參考信號控制掃描驅動單元180。掃描驅動單元180以參考信號驅動掃描元件150?？刂颇K170利用一同步信號控制掃描光源組件?？刂颇K170可依據感測信號、同步信號與參考信號間的時間差來更新同步信號輸出的時間。更詳細地說，在光學掃描投影模塊100于出廠前，同步信號通常與參考信號間存在一固定時間差TL1，才能使部分光束123 (部分穿透光或部分反射光)入射掃描元件150的時間與掃描元件150的運作時間同步，進而使影像清晰。因此，同步信號的輸出時間會預先設定并將預設數據儲存于控制模塊170中，或者是預先儲存于記憶體中，再由控制模塊170讀取。光學掃描投影模塊100可根據上述的預設數據，在正常運作的情況下，提供清晰的影像。固定時間差TLl為同步信號的上升邊緣與參考信號的上升邊緣間的時間差。此外，當光學掃描投影模塊100運作正常時，控制模塊170會以參考信號的上升邊緣(rising edge)為參考點，使感測信號的上升邊緣與參考點(即參考信號的上升邊緣)間的時間差為TPl微秒，同步信號的上升邊緣與參考點(即參考信號的上升邊緣)間的時間差為TLl微秒。其中TPl減去TLl的值為定值。而當光學掃描投影模塊100運作不正常時，掃描元件150的振幅偏離預定范圍，造成掃描元件150的掃描路徑無法對準。此時，失真信號與原本光學掃描投影模塊100正常運作時控制模塊170所接收的感測信號間的時間差為T微秒(即TP2減去TPl的值)。失真信號為當投影畫面144模糊時，控制模塊170所接收的感測信號。TP2為失真信號的上升邊緣與參考信號的上升邊緣間的時間差。為了使投影畫面144清晰，控制模塊170會將同步信號的上升邊緣的時間延遲T微秒(即TL2減去TLl的值)，使得補償信號與失真信號間的時間差與原本光學掃描投影模塊100正常運作時同步信號與感測信號間的時間差相同，進而使投影畫面144清晰。其中，上升邊緣系指從低準位轉變成高準位的位置。TL2為補償信號的上升邊緣與參考信號的上升邊緣間的時間差。然而，上述感光元件160、控制模塊170和掃描驅動單元180間的控制法則并非用以限定本發(fā)明。此外，在本發(fā)明所提供的其他實施例中，部分反射光或部分穿透光也無須通過檢測光反射元件的反射，而可直接入射掃描元件。本發(fā)明的光學掃描投影模塊的各實施態(tài)樣如下。請參照圖1所不，光學掃描投影模塊100包括一掃描光源組件、一主光束反射兀件141、一檢測光反射兀件124、一掃描兀件150、一感光兀件160、一控制模塊170和一掃描驅動單元180。掃描光源組件包含一第一次光源110、第二次光源120、第三次光源130、一第一分光元件122、一第二分光元件132和一次光束反射元件112。第一次光源110對應于次光束反射兀件112,第二次光源120對應于第一分光兀件122,第三次光源130對應于第二分光元件132。第一次光源110發(fā)射的次光束111、第二次光源120發(fā)射的次光束121和第三次光源130發(fā)射的次光束131利用次光束反射兀件112、第一分光兀件122和第二分光兀件132匯集形成一主光束140。然而,次光束111、121和131可為藍光、綠光和紅光的任一排列組
入
口 ο第一分光兀件122包括一反射面1221和一穿透面1222。反射面1221可為一金屬層或一鍍膜反射層，且允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射。穿透面1222可為一透明材料，允許光束穿透。在此架構下的一實施例中，分光元件122針對于次光束121的波長所提供的穿透率小于反射率，且穿透率可根據檢測光的強度需求而調整設計。次光束111依序經由次光束反射元件112反射，并在穿透第一分光元件122后，由第二分光元件132反射，以匯至主光束140。當次光束121入射第一分光元件122時，百分之五的次光束121穿透第一分光元件122而形成一部分穿透光(部分光束123)，百分之九十五的次光束121被第一分光元件122反射而形成一部分反射光。部分反射光被第二分光元件132反射而匯入主光束140。次光束131穿透第二分光元件132，匯入主光束140。在此架構所提供的另一實施例中，第一分光元件122針對于次光束111的波長所提供的反射率小于穿透率，且反射率可根據檢測光的強度需求而調整設計。當次光束111則由次光束反射元件112反射至第一分光元件122時。百分之五的次光束111經由第一分光元件122反射而形成一部分反射光(部分光束123)，百分之九十五的次光束111穿透第一分光元件122而形成一部分穿透光。部分穿透光由第二分光元件132反射而匯入主光束140。次光束121依序經由第一分光元件122和第二分光元件132的反射，匯至主光束140。次光束131則穿透第二分光元件132而直接匯入主光束140。接著，主光束140經由第一主光束反射元件141的反射而成為第一反射光142。第一反射光142入射至掃描元件150。來自第一分光元件122的部分光束123 (部分穿透光或部分反射光)則經由檢測光反射元件124反射而形成第二反射光。第二反射光入射至掃描兀件150。掃描兀件150將入射的第二反射光和第一反射光142以掃描方式反射,分別形成一檢測光和一投影光。檢測光將以點線(dot-to-line)的方式，形成一檢測畫面126，而投影光也將以點線的方式，形成一投影畫面144。感光元件160可配置于檢測畫面126被投射的區(qū)域內，以接收來自掃描元件150的檢測光并輸出感測信號至控制模塊170?？刂颇K170依據感測信號，控制每一個次光源和掃描驅動單元180的運作。而光學掃描投影模塊100的控制方法請參考圖2A和圖2B的控制方法，于此不再贅述。請參照圖3，為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。光學掃描投影模塊200包括一掃描光源組件、一主光束反射兀件242、一掃描兀件250和一感光元件260。在本實施例中，掃描光源組件包含一第一次光源210、一第二次光源220、一第三次光源230、一第一分光兀件213、一第二分光兀件222、一第三分光兀件241、一第一次光束反射元件212和一第二次光束反射元件232。第一次光源210對應第一次光束反射元件212和第一分光元件213，第二次光源220對應第二分光元件222，第三次光源230對應第二次光束反射元件232。第一次光源210發(fā)射的次光束211、第二次光源220發(fā)射的次光束221和第三次光源230發(fā)射的次光束231經由第一次光束反射兀件212、第二次光束反射兀件232、第一分光元件213、第二分光元件222和第三分光元件241匯入主光束240。次光束211、221和231可為藍光、綠光和紅光的任一排列組合。第一分光兀件213包括一反射面2131和一穿透面2132。反射面2131允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射，穿透面2132允許光束穿透。在此實施例中，第一分光元件213針對于次光束211的波長，所提供的反射率小于穿透率，且部分穿透光的比例可根據檢測光的強度需求而調整設計。次光束231被第二次光束反射元件232反射，并連續(xù)穿透第二分光元件222和第三分光元件241，以匯入一主光束240。當次光束211被第一次光束反射元件212反射至第一分光元件213時，百分之五的次光束211被第一分光元件213反射而形成一部分反射光215，百分之九十五的次光束211穿透第一分光元件213而形成一部分穿透光214。部分穿透光214經由第三分光元件241反射，以匯入主光束240。次光束221依序被第二分光元件222反射，并穿透第三分光元件241，以匯至主光束240。接著，主光束240經由主光束反射元件242反射而成為一第一反射光243。第一反射光243入射至掃描元件250。來自第一分光元件213的部分反射光215則直接入射至掃描兀件250。掃描兀件250將入射的部分反射光215和第一反射光243以掃描方式反射,分別形成一檢測光和一投影光。檢測光將形成一檢測畫面216，而投影光也將形成一投影畫面244。感光元件260可配置于檢測畫面216被投射的區(qū)域內，以接收來自掃描元件250的檢測光并輸出感測信號。光學掃描投影模塊200依據感測信號，來控制掃描光源組件和掃描元件250的運作。而光學掃描投影模塊200的控制方法請參考圖2A和圖2B的控制方法，于此不再贅述。此外，在此實施例中，第一次光源210發(fā)射次光束211的方向與主光束240入射至主光束反射元件242的方向平行且同向。
請參照圖4，其為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。光學掃描投影模塊300包含一掃貓光源組件、一主光束反射兀件342、一掃描兀件350和一感光兀件360。掃描光源組件包括一第一次光源310、一第二次光源320、一第三次光源330、一第一分光兀件312、一第二分光兀件322和一第三分光兀件332。第一次光源310對應第一分光元件312，第二次光源320對應第二分光元件322，第三次光源330對應第三分光元件332。第一次光源310發(fā)射的次光束311、第二次光源320發(fā)射的次光束321和第三次光源330發(fā)射的次光束331利用第一分光兀件312、第二分光兀件322和第三分光兀件332匯入主光束340中。次光束311、321和331可為藍光、綠光和紅光的任一排列組合。第一分光兀件312包括一反射面3121和一穿透面3122。反射面3121允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射。穿透面3122允許光束穿透。因此，在此實施例中，第一分光元件312針對于次光束311的波長所提供的反射率小于穿透率，且部分穿透光的比例可根據檢測光的強度需求而調整設計。當次光束311入射至第一分光兀件312時，百分之五的次光束311被第一分光兀件312反射而形成一部分反射光315，百分之九十五的次光束311穿透第一分光元件312反射而形成一部分穿透光313。部分穿透光313穿透第二分光元件322，再經由第三分光元件332反射，匯入主光束340。次光束321依序經由第二分光元件322和第三分光元件332反射，以匯至主光束340。次光束331穿透第三分光元件332，以匯入主光束340。接著，主光束340經由主光束反射元件342反射而成為第一反射光343，并入射至掃描元件350。來自第一分光元件312的部分反射光315則直接入射至掃描元件350。掃描兀件350將部分反射光315和主光束反射光342以掃描方式反射,分別形成檢測畫面316于感光元件360上，和在屏幕上形成投影畫面344。其中，第一次光源310發(fā)射次光束311的方向與主光束340入射主光束反射兀件342的方向垂直。感光元件360可配置于檢測畫面316被投射的區(qū)域內，以接收來自掃描元件350的檢測光并輸出感測信號。光學掃描投影模塊300依據感測信號，來控制掃描光源組件和掃描元件350的運作。而光學掃描投影模塊300的控制方法請參考圖2A和圖2B的控制方法，于此不再贅述。請參照圖5，其為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。相較于圖3，光學掃描投影模塊400的掃描光源組件包括一第一次光源410、一第二次光源420、一第三次光源430、一第一分光兀件413、一第二分光兀件422、一第三分光兀件423、一第一次光束反射元件412和一第二反射元件432。第一次光源410對應第一次光束反射元件412，第二次光源420對應第二分光元件422，第三次光源430對應第二次光束反射元件432。第一次光源410發(fā)射的次光束411、第二次光源420發(fā)射的次光束421和第三次光源430發(fā)射的次光束431經由第一分光元件413、第二分光元件422、第三分光元件423、第一次光束反射元件412和第二次光束反射元件432匯入主光束440中。次光束411、421和431可為藍光、綠光和紅光的任一排列組合。第一分光元件413包括一反射面4131和一穿透面4132。反射面4131允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射。穿透面4132允許光束穿透。因此，第一分光元件413針對于次光束411的波長所提供的反射率小于穿透率，且反射率可根據檢測光的強度需求而調整設計。當次光束411經由第一次光束反射元件412反射，入射至第一分光元件413時，百分之五的次光束411被第一分光元件413反射而形成一部分反射光415，百分之九十五的次光束411穿透第一分光元件413而形成一部分穿透光414。部分穿透光414依序經由第二分光元件422和第三分光元件423的反射，以匯入主光束440。次光束421穿透第二分光元件422，并由第三分光元件423反射，以匯入主光束440。次光束431依序經由第二次光束反射元件432的反射和穿透第三分光元件423，以匯至主光束440。接著，主光束440經由主光束反射元件442反射而成為第一反射光443，并入射至掃描元件450。來自第一分光元件413的部分反射光415則直接入射至掃描元件450。掃描兀件450將部分反射光415和第一反射光443以掃描方式反射,分別形成檢測畫面416和投影畫面444。其中，第一次光源410發(fā)射次光束411的方向與主光束440入射至主光束反射元件442的方向垂直，且次光束411由第一次光束反射元件412投射到第一分光元件413時，將穿越投影光和檢測光的路徑。感光元件460可配置于檢測畫面416被投射的區(qū)域內，以接收來自掃描元件450的檢測光并輸出感測信號。光學掃描投影模塊400依據感測信號，來控制掃描光源組件和掃描元件450的運作。而光學掃描投影模塊400的控制方法請參考圖2A和圖2B的控制方法，于此不再贅述。請參照圖6，其為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。相較于圖5,光學掃描投影模塊500的掃描光源組件中，第一次光源510對應第一次光束反射元件512，第二次光源520對應第二分光元件522，第三次光源530對應第二次光束反射元件532。第一次光源510發(fā)射的次光束511、第二次光源520發(fā)射的次光束521和第三次光源530發(fā)射的次光束531利用第一次光束反射元件512、第二次光束反射元件532、第一分光兀件513、第二分光兀件522和第三分光兀件541而匯入主光束540中。第一次光源510出射次光源511的方向與主光束540入射至主光束反射元件542的方向平行但相反方向。次光束511、521和531可為藍光、綠光和紅光的任一排列組合。第一分光元件513包括一反射面5131和一穿透面5132，反射面5131允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射，穿透面5132允許光束穿透。因此，第一分光元件513針對于次光束511的波長所提供的反射率小于穿透率，且反射率可根據檢測光的強度需求而調整設計。當次光束511經由第一次光束反射元件512反射，入射至第一分光元件513時，百分之五的次光束511被第一分光元件513反射而形成一部分反射光515，百分之九十五的次光束511穿透第一分光元件513而形成一部分穿透光514。部分穿透光514經由第三分光元件541的反射，匯入主光束540。次光束521依序由第二分光元件522反射，并穿透第三分光元件541，以匯入主光束540。次光束531依序經由第二次光束反射元件532的反射和穿透第二分光元件522和第三分光元件541，以匯至主光束540。接著，主光束540經由主光束反射元件542反射而形成第一反射光543，并入射至掃描元件550。來自第一分光元件513的部分反射光515則直接入射至掃描元件550。掃描兀件550將部分反射光515和第一反射光543以掃描方式反射,分別形成檢測畫面516和投影畫面544。感光元件560可配置于檢測畫面516被投射的區(qū)域內，以接收來自掃描元件550的檢測光并輸出感測信號。光學掃描投影模塊500依據感測信號，來控制掃描光源組件和掃描元件550的運作。而光學掃描投影模塊500的控制方法請參考圖2A和圖2B的控制方法，于此不再贅述。請參考圖7所示，其為依據本發(fā)明的一實施例所揭露的光學掃描投影模塊的架構示意圖。相較于圖1，光學掃描投影模塊600的主光束640無須額外的反射元件，即可直接由第二分光元件632投射至掃描元件650，以形成投影畫面644。在此實施例中，第一次光源610、第二次光源620、第三次光源630、次光束反射兀件612、第一分光兀件622、檢測光反射兀件624、第二分光兀件632、掃描兀件650和感光兀件660的運作、檢測畫面626的形成以及光學掃描投影模塊600的控制方法請參考圖1的實施例。在上述各實施例中，在所有具有穿透面和反射面的分光元件中，其反射率或穿透率可根據使用的條件來設計，因此不受限于百分之九十五或百分之五的比例，而可根據檢測光的強度需求來設計。當模塊欲使用部分反射光作為檢測光時，此類的分光元件的穿透率設計為大于反射率即可。當模塊欲使用部分穿透光作為檢測光時，此類的分光元件的反射率則需設計為大于穿透率。在本發(fā)明各實施例中，光學掃描投影模塊另可包括殼體(如殼體190、290、390、490、590和690中任一所示)，殼體包括出光口(如出光口 191、291、391、491、591和691中任一所示)與測試區(qū)域(如測試區(qū)域192、292、392、492、592和692中任一所示)。測試區(qū)域的位置位于殼體內，與出光口的位置間相距一適當距離，且對應感光元件設置的位置。測試區(qū)域與出光口間的距離根據實際應用的需求而設計。因此檢測光將受殼體阻擋而無法由出光口投射出去。而投影光則經過出光口，投影至光學掃描投影模塊外的一屏幕，而獲得投影畫面。在一實施例中，如圖8所示，當來自掃描元件的投影光以1280乘以740的解析度形成影像畫面743時，影像畫面743根據掃描元件的運作而形成一第一畫面區(qū)域S1、一空白區(qū)域S2和一第二畫面區(qū)域S3。具有主光束的光譜的影像將顯示于影像畫面743的第一畫面區(qū)域SI中。此第一畫面區(qū)域SI可為1280乘以720的解析度，并由出光口投射在屏幕上，形成投影畫面。在掃描元件執(zhí)行掃描投影的期間，當全部的次光源被強制減弱至最低亮度或直接關閉時，影像將不會顯示于空白區(qū)域S2中，以避免產生繞射。此空白區(qū)域S2可為1280乘以10的解析度。投射在第二畫面區(qū)域S3的投影光則被出光口周圍的殼體C所遮蓋而不會由出光口投射出去。此第二畫面區(qū)域S3可為1280乘以10的解析度。由于掃描元件可在水平方向和垂直方向旋轉，因此檢測畫面可包括一水平檢測線，水平檢測線的光強度可隨或不隨時間改變?；蛘撸瑱z測畫面可更進一步包括一垂直檢測線，垂直檢測線的光強度可隨或不隨時間改變。如圖9所示，當來自掃描元件的投影光以1280乘以740的解析度形成影像畫面時，來自掃描元件的檢測光也將于檢測區(qū)域中形成具有1280乘以740的解析度的影像畫面726 (檢測畫面)。影像畫面726根據掃描元件的運作而形成第一畫面區(qū)域S4、空白區(qū)域S5和第二畫面區(qū)域S6。
第一畫面區(qū)域S4呈現具有單一顏色且與圖8的第一畫面區(qū)域SI相同的影像。此第一畫面區(qū)域S4可為1280乘以720的解析度。在掃描元件執(zhí)行掃描投影的期間，當全部的次光源被強制減弱至最低亮度或直接關閉時，影像將不會顯示于空白區(qū)域S5中。此空白區(qū)域S5可為1280乘以10的解析度。第二畫面區(qū)域S6則呈現至少一檢測線，例如水平檢測線LI和垂直檢測線L2。此第二畫面區(qū)域S6可為1280乘以10的解析度。感光元件D可設置于水平檢測線LI和垂直檢測線L2的路徑的交疊處，以根據打在其上的水平檢測線LI和垂直檢測線L2來作檢測。由于檢測區(qū)域設置于殼體內，因此影像畫面726將不會被投射在屏幕上。在一實施例中，作為檢測光的部分光束(部分反射光或部分穿透光)投射于掃描元件750上的位置可根據需求來設計，如圖10所示。部分光束投射在掃描元件750上的光點10的位置系位于偏離鏡面751的中心的位置，也即鏡面751與外環(huán)752之間的位置。光點10的位置同時覆蓋部分的鏡面751和部分的外環(huán)752。投射在外環(huán)752上的部分光束因掃描元件750垂直方向的掃描而在上述第二畫面區(qū)域S6中形成垂直檢測線L2。投射在鏡面751的部分光束則能因掃描元件750水平方向的掃描而在第二畫面區(qū)域S6中形成水平檢測線LI。其中，鏡面751為當掃描元件750運作正常時，主光束(140至640)投射的范圍。掃描兀件可為一掃描振鏡或一馬達旋轉多面鏡，感光兀件可為但不限于光檢測器(Photodetector, PD)。掃描元件的振幅變化與用以驅動此掃描元件的一驅動電源的值有關，但于掃描元件正常運作時，掃描元件的振幅會控制于一預定范圍內。在本發(fā)明中，預定范圍可為但不限于正負九十度。上述各實施例中，第一次光源、第二次光源和第三次光源可為但不限于半導體激光，也即第一次光源、第二次光源和第三次光源也可為固態(tài)激光。此外，第一光源、第二光源和第三光源所發(fā)射的次光束的波長或顏色可不同，且可根據不同的需求而作調配。上述掃描光源組件的各實施例中，第一次光源、第二次光源和第三次光源的其中兩個次光源可封裝在一個封裝元件中，且掃描光源組件可包含一作為分光元件的棱鏡。舉例來說，可將兩個分別發(fā)射藍光和綠光的裸晶封裝在一個封裝元件中。此封裝元件所發(fā)射的藍光和綠光經過上述分光元件后，百分之五的藍光將被反射，綠光和百分之九十五的藍光將穿透此分光兀件。同時，分光兀件也反射紅光。被反射的百分之五的藍光將作為檢測光。綠光、百分之九十五的藍光與被反射的紅光將匯集成一包含紅光、綠光和藍光的主光束。然而，上述作為檢測光的部分藍光的比例不為本案的限制。依據本發(fā)明所揭露的光學掃描投影模塊，可利用分光元件的配置，使次光源的次光束經過分光元件，產生部分反射光或部分穿透光。此部分反射光或部分穿透光將入射至掃描元件，在光學掃描投影模塊內產生檢測畫面。通過配置在檢測畫面范圍內的感光元件的感測結果，光學掃描投影模塊可即時的控制掃描光源組件的運作，以避免利用所投射的影像因掃描元件故障而產生單一亮點，進而傷害觀看者的雙眼。利用檢測線的光強度不隨時間改變與感光元件位置的配置，可確保感光元件可正確地輸出相對的感測信號。通過控制部分反射光或部分穿透光投射在掃描元件的位置，使得檢測畫面具有水平檢測線及垂直檢測線。通過此水平檢測線和垂直檢測線，可分別檢測水平和垂直方向掃描投影的情形。通過同步信號、參考信號與感測信號間的時間差來更新同步信號的輸出時間，以補償掃描元件因振幅的改變而產生模糊的投影畫面。藉此，本發(fā)明的光學掃描投影模塊可達到同步失真的檢測及校正的目的，以及提升使用的安全性。當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種光學掃描投影模塊，其特征在于，包括: 一掃描光源組件，包含多個次光源和至少一分光元件，每一該次光源發(fā)射的一次光束匯集成一主光束，該些次光束的其中的一經過該分光元件而形成一部分穿透光和一部分反射光； 一主光束反射兀件，用以反射該主光束； 一掃描兀件，用以根據一掃描方式，反射來自該主光束反射兀件的該主光束而形成一投影光，以及反射該部分穿透光或該部分反射光而形成一檢測光；以及 一感光元件，用以接收該檢測光，并輸出一感測信號，其中該光學掃描投影模塊根據該感測信號控制該掃描光源組件。
2.根據權利要求1所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，更包含一檢測光反射元件，其中該些次光源包含一第一次光源、一第二次光源和一第三次光源；該掃描光源組件更包含: 一次光束反射元件，對應于該第一次光源； 該至少一分光兀件包含: 一第一分光元件，對應于該第二次光源，該第一次光源和該第二次光源的其中之一的該次光束經過該第一分光元件，形成該部分穿透光和該部分反射光，該檢測光反射元件將該部分穿透光或該部分反射光反射至該掃描元件；以及 一第二分光兀件，對應于該第三次光源，該第一次光源、該第二次光源和該第三次光源的該次光束利用該第一分光元件、 該第二分光元件和該次光束反射元件匯集形成該主光束。
3.根據權利要求2所述的光學掃描投影模塊,其特征在于,該第一次光源的該次光束經由該次光束反射元件反射至該第一分光元件；該第二次光源的該次光束和來自該次光束反射元件的該第一次光源的該次光束的其中一者經由該第一分光元件投射至該第二分光元件，再經由該第二分光元件反射而匯入該主光束；以及該第三次光源的該次光束穿透該第二分光元件而匯入該主光束。
4.根據權利要求3所述的光學掃描投影模塊,其特征在于，該第一分光兀件根據該第二次光源的該次光束的反射率大于該第一分光兀件的穿透率。
5.根據權利要求3所述的光學掃描投影模塊,其特征在于，該第一分光兀件根據該第一次光源的該次光束的反射率小于該第一分光兀件的穿透率。
6.根據權利要求1所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，該些次光源包含一第一次光源、一第二次光源及一第三次光源；該至少一分光元件包含: 一第一分光元件，對應于該第一次光源； 一第二分光兀件，對應于該第二次光源；以及 一第三分光兀件； 該掃描光源組件更包含: 一第一次光束反射元件，對應該第一次光源，該第一次光源的該次光束經過該第一次光束反射元件及該第一分光元件而形成該部分穿透光和該部分反射光；以及一第二次光束反射元件，對應于該第三次光源； 其中，該第二次光源和該第三次光源的該次光束以及來自該第一分光元件的該部分穿透光利用該第二次光束反射元件、該第二分光元件和該第三分光元件而匯集成該主光束。
7.根據權利要求6所述的光學掃描投影模塊,其特征在于,該第一次光源的該次光束依序由該第一次光束反射元件反射、穿透該第一分光元件和由該第三分光元件反射而匯入該主光束，該第二次光源的該次光束依序由該第二分光元件反射和穿透該第三分光元件而匯入該主光束，以及該第三次光源的該次光束依序由該第二次光束反射元件反射、穿透該第二分光元件和穿透該第三分光元件而匯入該主光束。
8.根據權利要求7所述的光學掃描投影模塊,其特征在于,該第一次光源的該次光束由該第一次光源射出的方向與該主光束入射至該主光束反射兀件的方向相同。
9.根據權利要求7所述的光學掃描投影模塊,其特征在于,該第一次光源的該次光束由該第一次光源射出的方向與該主光束入射至該主光束反射元件的方向相反。
10.根據權利要求6所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，該部分穿透光依序由該第二分光元件反射和由該第三分光元件反射而匯入該主光束，該第二次光源的該次光束依序穿透該第二分光元件和由該第三分光元件反射而匯入該主光束，以及該第三次光源的該次光束依序由該第二次光束反射元件反射和穿透該第三分光元件而匯入該主光束。
11.根據權利要求10所述的光學掃描投影模塊,其特征在于,該第一次光源的該次光束穿越該投影光和該檢測光，入射至該第一分光元件。
12.根據權利要求6所述的光學掃描投影模塊,其特征在于，該第一分光兀件根據該第一次光源的該次光束的反射率小于該第一分光兀件的穿透率。
13.根據權利要求1所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，該些次光源包含一第一次光源、一第二次光源及一第三次光源，該至少一分光源件包含: 一第一分光元件，對應于該第一次光源，該第一次光源的該次光束經過該第一分光元件而形成該部分穿透光和該部分反射光； 一第二分光兀件，對應于該第二次光源；以及 一第三分光兀件，對應于該第三次光源，該部分穿透光、該第二次光源的該次光束和該第三次光源的該次光束利用該第二分光元件和該第三分光元件而匯集形成該主光束。
14.根據權利要求13所述的光學掃描投影模塊,其特征在于,該第一分光兀件根據該第一次光源的該次光束的反射率小于該第一分光兀件的穿透率。
15.根據權利要求13所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，該部分穿透光依序穿透該第二分光元件和由該第三分光元件反射而匯入該主光束，該第二次光源的該次光束依序由該第二分光元件和該第三分光元件反射而匯入該主光束，以及該第三次光源的該次光束穿透該第三分光元件而匯入該主光束。
16.根據權利要求1所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，該檢測光形成一檢測畫面，該檢測畫面包括一水平檢測線，該感光元件的位置對應該水平檢測線。
17.根據權利要求16所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，該檢測畫面更包括一垂直檢測線，該垂直檢測線與該水平檢測線相交于一交疊處，該感光元件的位置對應該交疊處。
18.根據權利要求1所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，更包含一殼體，該檢測光形成一檢測畫面，該檢測畫面被該殼體阻擋，且該檢測畫面包含:一第一畫面區(qū)域，供被該掃描元件反射的該部分穿透光或該部分反射光所提供的一影像數據顯示于其中； 一第二畫面區(qū)域，供至少一檢測線顯示于其中；以及 一空白區(qū)域，介于該第一畫面區(qū)域與該第二畫面區(qū)域之間。
19.根據權利要求1所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，更包含一殼體，該投影光形成一影像畫面，該投影光的該影像畫面包含: 一第一畫面區(qū)域，供該主光束所提供的一影像數據顯示于其中； 一第二畫面區(qū)域，供部分的該投影光顯示于其中，該第二畫面區(qū)域被該殼體阻擋；以及 一空白區(qū)域，介于該第一畫面區(qū)域與該第二畫面區(qū)域之間。
20.根據權利要求1所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，該掃描兀件包含一鏡面和一外環(huán)，該外環(huán)圍繞該鏡面，該部分反射光和該部分穿透光的其中一個投射于該掃描兀件上產生一光點，該光點部分覆蓋該鏡面，且該光點部分覆蓋該外環(huán)。
21.一種光學掃描投影模塊，其特征在于，包括: 一掃描兀件，用以根據一掃描方式，反射一主光束而形成一投影光，以及反射一部分穿透光和一部分反射光的其中一而形成一檢測光； 一掃描光源組件，包含多個次光源和至少一分光元件，每一該次光源發(fā)射的一次光束匯集成該主光束，該些次光束的其中之一經過該分光元件而形成該部分穿透光和該部分反射光； 一檢測光反射元件，用以將來自該分光元件的該部分穿透光和該部分反射光的其特征在于，一反射至該掃描元件；以及 一感光元件，用以接收該檢測光，并輸出一感測信號，其中該光學掃描投影模塊根據該感測信號控制該掃描光源組件。
22.根據權利要求21所述的光學掃描投影模塊,其特征在于，該些次光源包含一第一次光源、一第二次光源和一第三次光源，該掃描光源組件更包含: 一次光束反射元件，對應于該第一次光源； 該至少一分光兀件包含: 一第一分光元件，對應于該第二次光源，該第一次光源和該第二次光源的其中之一的該次光束經過該第一分光元件，形成該部分穿透光和該部分反射光；以及 一第二分光兀件，對應于該第三次光源，該第一次光源、該第二次光源和該第三次光源的該次光束利用該第一分光元件、該第二分光元件和該次光束反射元件匯集形成該主光束。
23.根據權利要求22所述的光學掃描投影模塊,其特征在于,該第一次光源的該次光束經由該次光束反射元件反射至該第一分光元件；該第二次光源的該次光束和來自該次光束反射元件的該第一次光源的該次光束的其中一者經由該第一分光元件投射至該第二分光元件，再經由該第二分光元件反射而匯入該主光束；以及該第三次光源的該次光束穿透該第二分光元件而匯入該主光束。
24.根據權利要求22所述的光學掃描投影模塊,其特征在于，該第一分光兀件根據該第二次光源的該次光束的反射率大于該第一分光兀件的穿透率。
25.根據權利要求22所述的光學掃描投影模塊,其特征在于，該第一分光兀件根據該第一次光源的該次光束的反射率小于該第一分光兀件的穿透率。
26.根據權利要求21所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，該檢測光形成一檢測畫面，該檢測畫面包括一水平檢測線，該感光元件的位置對應該水平檢測線。
27.根據權利要求26所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，該檢測畫面更包括一垂直檢測線，該垂直檢測線與該水平檢測線相交于一交疊處，該感光元件的位置對應該交疊處。
28.根據權利要求21所述的光學掃描投影模塊,其特征在于，更包含一殼體，該檢測光形成一檢測畫面，該檢測畫面被該殼體阻擋，且該檢測畫面包含: 一第一畫面區(qū)域，供被該掃描元件反射的該部分穿透光或該部分反射光所提供的一影像數據顯示于其中； 一第二畫面區(qū)域，供至少一檢測線顯示于其中；以及 一空白區(qū)域，介于該第一畫面區(qū)域與該第二畫面區(qū)域之間。
29.根據權利要求21所述的光學掃描投影模塊，其特征在于，更包含一殼體，該投影光形成一影像畫面，該投影光的該影像畫面包含: 一第一畫面區(qū)域，供該主光束所提供的一影像數據顯示于其中； 一第二畫面區(qū)域，供部分的該投影光顯示于其中，該第二畫面區(qū)域被該殼體阻擋；以及 一空白區(qū)域，介于該第一畫面區(qū)域與該第二畫面區(qū)域之間。
30.根據權利要求21所述的光學掃描投影模塊,其特征在于,該掃描兀件包含一鏡面和一外環(huán),該外環(huán)圍繞該鏡面,該部分反射光和該部分穿透光的其中一個投射于該掃描兀件上產生一光點，該光點部分覆蓋該鏡面，且該光點部分覆蓋該外環(huán)。
全文摘要
一種光學掃描投影模塊，包括具有多個次光源和至少一分光元件的掃描光源組件、一主光束反射元件、一掃描元件和一感光元件。每一次光源發(fā)射的一次光束匯集成一主光束。其中一次光束經過分光元件而形成部分穿透光和部分反射光。主光束反射元件反射主光束。掃描元件根據掃描方式，反射來自主光束反射元件的主光束而形成一投影光，以及反射部分穿透光或部分反射光而形成一檢測光。感光元件接收檢測光，并輸出一感測信號。藉此，光學掃描投影模塊根據感測信號控制掃描光源組件。
文檔編號G02B27/10GK103207504SQ201310002039
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權日2012年1月13日
發(fā)明者周明杰, 蘇漢威, 李耀輝, 王郁仁 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院