激光投影系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種激光投影系統(tǒng)，其包括一激光光源、一光學(xué)元件及一鏡片模塊。激光光源提供一激光光束。光學(xué)元件具有一第一表面及一第二表面，激光光束由第一表面全反射后通過(guò)第二表面。鏡片模塊設(shè)于光學(xué)元件的第二表面的鄰側(cè)，用以反射通過(guò)第二表面的激光光束，使得反射后的激光光束照射于一投影幕。
【專(zhuān)利說(shuō)明】激光投影系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光投影系統(tǒng)，且特別是涉及一種可改善投影變形量的激光投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的掃描式投影系統(tǒng)，光源所發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)兩片反射鏡反射后，入射至微機(jī)電元件(MEMS)。微機(jī)電元件以球座標(biāo)系統(tǒng)掃描畫(huà)面，掃描的畫(huà)面轉(zhuǎn)換成直角座標(biāo)系統(tǒng)投影到平面上后，受到投影距離以及投影角度的差異影響，容易造成投影在屏幕上的影像畫(huà)面形狀扭曲，亦即，投影的畫(huà)面發(fā)生失真(distortion)的現(xiàn)象，不但偏離原始影像畫(huà)面的效果，且人眼對(duì)于此形狀非常敏感，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成人眼不舒適。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種激光投影系統(tǒng)，此激光投影系統(tǒng)具有特殊的光學(xué)元件，可用以調(diào)整光路，進(jìn)而改善因?yàn)橥队白冃味鴮?dǎo)致投影失真的情況。
[0004]為達(dá)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一方面，提出一種激光投影系統(tǒng)，包括一激光光源、一光學(xué)元件及一鏡片模塊。激光光源提供一激光光束。光學(xué)元件具有一第一表面及一第二表面，激光光束是由第一表面全反射后通過(guò)第二表面。鏡片模塊設(shè)于光學(xué)元件的第二表面的鄰側(cè)，用以反射通過(guò)第二表面的激光光束，使得反射后的激光光束照射于一投影幕。
[0005]為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下:
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的激光投影系統(tǒng)的示意圖；
[0007]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的激光投影系統(tǒng)的示意圖；
[0008]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的激光掃描系統(tǒng)的成像方式示意圖；
[0009]圖4A?圖4C為一種透鏡幾何變形計(jì)算方法的示意圖；
[0010]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的激光投影系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖6為如圖5的激光投影系統(tǒng)的光束投影于投影幕的模擬圖；
[0012]圖7為本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)元件的示意圖。
[0013]主要元件符號(hào)說(shuō)明
[0014]10、10’、30:激光投影系統(tǒng)
[0015]100、200:光源
[0016]102、302、402:光學(xué)元件
[0017]104、304:鏡片模塊
[0018]106:反射鏡組
[0019]1060、1062、1064:反射鏡[0020]108:防塵蓋
[0021]110:殼體
[0022]220,320:投影幕
[0023]3062:描述點(diǎn)
[0024]L:激光光束
[0025]L1、L2、L3:單色光束
[0026]X、Y、H、X，、Y，、H，:軸
[0027]P、P’:開(kāi)孔
[0028]S1、S2、S3、S41、S42、S43:表面
[0029]Θ 1、Θ 2、Θ 3、Θ 1:角
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的激光投影系統(tǒng)10的示意圖。激光投影系統(tǒng)10可以包括激光光源100、光學(xué)元件102、鏡片模塊104、反射鏡組106、防塵蓋108及殼體110。激光光源100用以提供一激光光束L，在一實(shí)施例中，激光光源100可以包括至少包括波長(zhǎng)不同的第一光束及第二光束，作為顯示的光源，或者額外包括一紅外光激光，以做為偵測(cè)光源，該偵測(cè)光源可偵測(cè)是否有物體進(jìn)入投影范圍或與投影幕的距離等等功能。
[0031 ] 如圖1所示，激光光源100的激光光束L例如包括紅色(Red, R)光L1、綠色(Green，G)光L2及藍(lán)色(Blue，B)光L3三種單色光束，但不以此為限。于此實(shí)施例的激光光源100的激光光束L具有自由對(duì)焦(focus-free)的特性。本實(shí)施例的光學(xué)元件102不會(huì)破壞激光光源100的激光光束L的自由對(duì)焦的特性，可以確保激光光源100的自由對(duì)焦的特性。
[0032]光學(xué)元件102例如一三角型、四角形或多角形的角柱或角錐，也就是說(shuō)，光學(xué)元件102的一剖面例如三角型、四角形或多角形,在此實(shí)施例中，以具有三角型的剖面的光學(xué)元件102為例作說(shuō)明，但不以此為限。光學(xué)元件102可以設(shè)于鏡片模塊104與激光光源100之間，以將光線(xiàn)引導(dǎo)至鏡片模塊104。與傳統(tǒng)掃描式投影系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)的系統(tǒng)需要兩片反射鏡才能將激光光束引導(dǎo)至鏡片模塊，而本發(fā)明的光學(xué)元件102可用以取代該兩片反射鏡，因此，不但可以節(jié)省元件成本，也可以節(jié)省空間以利于激光投影系統(tǒng)10的微型化，還可以減少組裝對(duì)位的時(shí)間成本以提升產(chǎn)能。
[0033]反射鏡組106為選擇性設(shè)置，用以調(diào)整激光光束L的路徑。反射鏡組106可以包括反射鏡1060、反射鏡1062及反射鏡1064，用以反射紅色光L1、綠色光L2及藍(lán)色光L3的光束。較佳地，反射鏡組106可以具有濾光功能，以控制經(jīng)反射后的紅色光L1、綠色光L2及藍(lán)色光L3入射至光學(xué)元件102時(shí)的光波段為單色光，降低非屬于R、G或B的色光入射以影響混光的情況。
[0034]殼體110用以容納激光光源100、光學(xué)元件102、鏡片模塊104及反射鏡組106。殼體110具有一開(kāi)孔P，反射后的激光光束L是通過(guò)開(kāi)孔P以照射于投影幕。為了避免空氣中的懸浮粒子、灰塵等微粒(Particles)經(jīng)由開(kāi)孔P進(jìn)入殼體110而毀壞激光投影系統(tǒng)10，可以選擇性地設(shè)置一透明的防塵蓋108，封住激光投影系統(tǒng)10的開(kāi)孔P，以阻擋灰塵。
[0035]在此實(shí)施例中，激光光源100的激光光束L經(jīng)反射鏡106反射后，可以行進(jìn)至光學(xué)元件102，經(jīng)由光學(xué)元件102的不同表面的反射與折射后，入射至鏡片模塊104。鏡片模塊104可以包括單一鏡片或鏡片組，鏡片模塊104還可以包括一主動(dòng)元件(未繪示)，用以控制單一鏡片或鏡片組作二維方向的擺動(dòng)。激光光束L經(jīng)由鏡片模塊104的反射后即可照射于投影幕。由于鏡片模塊104可以作二維方向的擺動(dòng)，受到鏡片模塊104反射的激光光束L于照射至投影幕時(shí)，會(huì)進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)而成像。
[0036]在一實(shí)施例中，激光投影系統(tǒng)10還包括一搭載機(jī)構(gòu)(未繪不)，使得激光光束L射出開(kāi)孔P時(shí)是往上傾斜一角度，如此一來(lái)，當(dāng)激光投影系統(tǒng)10放置在桌面上時(shí)，可以避免有部分影像照射到桌面上而無(wú)法正確投影。
[0037]在另一實(shí)施例中，光學(xué)元件102的任一表面傾斜于殼體110的表面，此處所指的殼體110的表面，為平行于紙面方向的表面，并未繪示于圖中。通過(guò)調(diào)整光學(xué)元件102的任一表面傾斜于殼體110的表面，可以改變光束在光學(xué)元件102的光路，使得射出開(kāi)孔P的激光光束L向上傾斜。因此，在不需要設(shè)置搭載機(jī)構(gòu)的情況下，即可產(chǎn)生較佳的投影角度。于此實(shí)施例的光學(xué)元件102傾斜于殼體110的表面的角度、方向以及傾斜的表面，與激光投影系統(tǒng)10內(nèi)部元件的配置有關(guān)，無(wú)特別限制。
[0038]圖2繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施例的激光投影系統(tǒng)10’的示意圖。激光投影系統(tǒng)10’與圖1的激光投影系統(tǒng)10很相近，其中相同的元件以相同的符號(hào)標(biāo)示，容此不再贅述。差異在于激光投影系統(tǒng)10’中，光學(xué)元件102直接設(shè)置于殼體110’的開(kāi)孔P’的位置上，以作為阻擋灰塵的防塵蓋板。
[0039]由于光束經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的防塵蓋界面時(shí)，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生穿透光與反射光。其中，反射光會(huì)在傳統(tǒng)防塵蓋中來(lái)回反射直到能量消失為止。因此，光束在傳統(tǒng)的防塵蓋界面穿透與反射的過(guò)程中，通過(guò)界面的穿透光會(huì)對(duì)欲投影的畫(huà)面造成亮度或色度的偏移，造成投影畫(huà)面的品質(zhì)降低。因此，在此實(shí)施例中，利用光學(xué)元件102取代原有防塵蓋，不但可以減少元件數(shù)目及成本。而且，光學(xué)元件102的表面不互相平行，因此，利用光學(xué)元件102取代傳統(tǒng)的防塵蓋，雜散光(Stray light)并不會(huì)于光學(xué)元件102內(nèi)來(lái)回反射，且雜散光的光路會(huì)跑出投影的畫(huà)面以外而不影響畫(huà)面品質(zhì)。如此一來(lái)，可避免雜散光對(duì)于投影的影像品質(zhì)造成影響。
[0040]圖3繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的激光掃描系統(tǒng)的成像方式示意圖。如圖1所示，激光光源200的激光光束L經(jīng)由有二維方向擺動(dòng)的鏡片模塊104反射后，可產(chǎn)生漸進(jìn)式掃描(Raster scan)或李沙育掃描(Lissajous scan)運(yùn)動(dòng)并照射于投影幕220的平面。通過(guò)人眼視覺(jué)暫留的原理，只要激光光束L的影像顯示的重復(fù)時(shí)間小于視覺(jué)暫留時(shí)間，投影在投影幕220上的影像畫(huà)面即可以在觀賞者腦中聚合而形成一畫(huà)面。此外，激光光束L經(jīng)由有二維方向擺動(dòng)的鏡片模塊104反射后投影于投影幕220的影像是否變形，與激光光束L的傳遞路徑有關(guān)。以下將說(shuō)明判斷投影的影像是否變形失真的方法。
[0041]圖4A?圖4C繪不透鏡幾何變形(Lens Geometric Distortion, LGD)計(jì)算方法的示意圖。請(qǐng)先參考圖4A,其繪示未發(fā)生幾何變形的情況，圖4B繪示桶狀失真(BarrierDistortion)的幾何變形的示意圖，圖4C繪示針插狀失真(Pincushion Distortion)幾何變形的示意圖。以圖4A為例，橫軸以X表示，縱軸以Y表示，X軸與Y軸的角分線(xiàn)的軸線(xiàn)以H表示,每一格線(xiàn)交點(diǎn)為模擬像素座標(biāo)的描述點(diǎn)。
[0042]請(qǐng)同時(shí)參考圖4A?圖4C，以計(jì)算H軸的失真量為例，可以將變形的H’軸的值(繪示于圖4B?圖4C)與未變形的H軸的值(繪示于圖4A)帶入LGD的計(jì)算公式
【權(quán)利要求】
1.一種激光投影系統(tǒng)，包括: 激光光源，提供一激光光束； 光學(xué)兀件，具有第一表面及第二表面，該激光光束由該第一表面全反射后通過(guò)該第二表面；以及 鏡片模塊，設(shè)于該光學(xué)元件的該第二表面的鄰側(cè)，該鏡片模塊用以反射通過(guò)該第二表面的該激光光束，使得反射后的該激光光束照射于一投影幕。
2.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，還包括: 殼體，用以容納該激光光源、該光學(xué)元件及該鏡片模塊， 其中，該殼體具有開(kāi)孔，反射后的該激光光束通過(guò)該開(kāi)孔以照射于該投影幕。
3.如權(quán)利要求2所述的激光投影系統(tǒng)，其中該光學(xué)元件設(shè)置于該開(kāi)孔上，以作為一防塵蓋板。
4.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其中該激光光束由該鏡片模塊反射后，通過(guò)該第二表面，并經(jīng)該第一表面投射至該投影幕。
5.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其中該第二表面具有抗反射層。
6.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其中該鏡片模塊為單一鏡片或鏡片組，該單一鏡片或該鏡片組以二維方向擺動(dòng)，用以反射通過(guò)該第二表面的該激光光束，使得反射后的該激光光束以?huà)呙璧姆绞秸丈溆谠撏队澳弧?br> 7.如權(quán)利要求1所述的激光投影系統(tǒng)，其中該光學(xué)元件還包括第三表面，用以使該激光光束通過(guò)后入射至該第一表面，并經(jīng)該第一表面全反射至該第二表面。
8.如權(quán)利要求7所述的激光投影系統(tǒng),其中該第一表面與該第三表面夾設(shè)一第一夾角，該第一表面與該第二表面夾設(shè)一第二夾角，該第一夾角的角度范圍與該激光光束于該第一表面發(fā)生全反射有關(guān)。
9.如權(quán)利要求8所述的激光投影系統(tǒng)，其中該第一夾角是1°飛5°，該第二夾角是15。?45。。
10.如權(quán)利要求8所述的激光投影系統(tǒng)，其中該光學(xué)元件是一角柱或一角錐，且該光學(xué)兀件的該第一表面、該第二表面及該第三表面任一者，傾斜于該殼體的表面。
【文檔編號(hào)】G02B17/08GK103792769SQ201210427804
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】張維典, 呂志堅(jiān) 申請(qǐng)人:建興電子科技股份有限公司