專利名稱：激光指示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種激光指示裝置，尤指一種使用者可通過一人機(jī)控制接口 的控制以改變一光掃描裝置的振幅大小(掃描角度)，以可實(shí)時(shí)控制投射圖像的 圖案或尺寸大小，而可選擇投射單一光點(diǎn)或一可控制大小(長度)的直線，或投 射一可控制大小的橢圓形、圓形或利薩如圖形(Lissajous pattern )等各種圖像。
背景技術(shù)：
目前市面上常見且已廣泛使用一種單一光點(diǎn)式激光指示裝置(laserpointer), 其外觀造型一般設(shè)計(jì)如一筆型管狀殼體，內(nèi)裝一激光光源如激光二極管以產(chǎn)生激 光束，使激光束可由管狀殼體的一端向外射出，又管狀殼體外部設(shè)有一控制開關(guān) 如按鈕以控制所述的內(nèi)裝的激光二極管的啟閉；使用者可手拿所述的激光指示裝 置并控制其發(fā)出一激光束而射向欲指示處，使所述的激光束可在欲指示處投射形 成單一激光光點(diǎn)的圖像，以達(dá)成指示效果；然，利用上述現(xiàn)有的單一光點(diǎn)式激光 指示裝置進(jìn)行指示操作時(shí)，例如以所述的單一激光光點(diǎn)作簡報(bào)，由于單一光點(diǎn)無 法指示或涵蓋一具有較大范圍的部位，此時(shí)使用者常以揮動(或搖動)所述的光 點(diǎn)式激光指示裝置來表示或強(qiáng)調(diào)一受指示的圖表或物體上的某一部位，也就是通 過手勢揮動使激光光點(diǎn)以動態(tài)移動方式來標(biāo)示或涵蓋某一部位；但因手勢揮動不 易精確控制所述的激光光點(diǎn)落在所欲指示的正確部位上，致使用者所欲指示的部 位與所述的激光光點(diǎn)實(shí)際標(biāo)示的部位并不相符，造成使用上的困擾；雖然手勢揮 動使激光光點(diǎn)形成動態(tài)移動可達(dá)到吸引目光注意的目的，但激光光點(diǎn)以動態(tài)移動 方式標(biāo)示 一部位的準(zhǔn)確度與 一見覺7見感均不佳。
針對上述現(xiàn)有的光點(diǎn)式激光指示裝置的缺點(diǎn)，目前已有非光點(diǎn)式的激光指示 裝置，如美國專利US5,450，148,其是在一激光指示裝置(laserpointer)上安裝一柱 狀透鏡，以可投射一激光線狀圖案以取代單一激光光點(diǎn)，但所述的激光線狀圖案 的長度無法任意調(diào)整；又如美國專利US5，938,308,其是在一激光指示裝置(laser pointer)上安裝一全像光學(xué)組件(holographic element)或 一繞射光學(xué)組件(diffractiveoptical element),以可投射出非光點(diǎn)式的固定激光圖像，而通過改變(或還換)所 述的全像光學(xué)組件即可得到不同圖案的激光圖像；但若以繞射光學(xué)組件投射一激 光圖像時(shí)，所述的激光圖像的大小無法實(shí)時(shí)改變，也就是無法隨使用者需要而實(shí) 時(shí)改變激光圖像的尺寸大小，因此當(dāng)所述的激光圖像的尺寸大小不足以標(biāo)示或涵 蓋某一部位時(shí)，使用者仍需要通過手勢的揮動來達(dá)到表示或強(qiáng)調(diào)所述的部位的目 的，故仍會造成使用者使用上的困擾。又若以繞射光學(xué)組件投射激光圖像，并再 加上可還換激光圖像內(nèi)容的機(jī)構(gòu)，如此雖可改變激光圖像的圖案，但激光圖像的 尺寸大小仍無法隨需要而實(shí)時(shí)改變；而且，使用繞射光學(xué)組件以投射激光圖像， 存在有低光學(xué)效率與制程困難等其它問題，相對也會造成應(yīng)用上的困擾；而本發(fā) 明乃是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的問題或缺點(diǎn)而加以設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于提供一種可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝 置，主要包含一外殼體， 一設(shè)在外殼體外部的人機(jī)控制接口 ，以及設(shè)在外殼體內(nèi) 部的一頻率/相位控制模塊用以控制一驅(qū)動能量控制模塊、 一驅(qū)動能量控制模塊用 以控制一光掃描裝置的驅(qū)動能量、 一激光束產(chǎn)生模塊用以發(fā)出激光束、與一可利 用一個(gè)或兩個(gè)一維(ID, one-dimension )擺動或一個(gè)二維(2D)擺動的光掃描振 4竟(light scanning mirror)所構(gòu)成的光掃描裝置(light scanning device )用以將i敫 光束以 一 由人機(jī)控制接口選定的掃描模式來形成掃描光束并再由外殼體上一投射 窗口向外投射以在投影面上形成一圖像；其中所述的圖像大小的控制可通過改變 所述的光掃描裝置的振幅大小(或掃描角度)而達(dá)成，而振幅大小可通過驅(qū)動能 量的增加或減少而改變，也可通過改變驅(qū)動頻率使其遠(yuǎn)離或接近光掃描裝置的共 振頻率而達(dá)成，當(dāng)驅(qū)動能量固定而驅(qū)動頻率接近共振頻率時(shí)振幅(或掃描角度) 增大，反的則振幅減??；如此，使用者通過人機(jī)控制接口如按鍵或旋鈕等的控制， 可實(shí)時(shí)選擇投射單一光點(diǎn)或一可控制大小的直線，或選擇投射一可控制大小的橢 圓形、圓形、或其它的利薩如圖形(Lissajous pattern )等各種圖像，以增進(jìn)激光 指示裝置的使用效率。
本發(fā)明再一要目的乃在于提供一種可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示 裝置，其中所述的光掃描裝置(light scanning device )可利用兩個(gè)一維(ID )擺 動或一個(gè)二維(2D )擺動的光掃描振鏡(light scanning mirror )構(gòu)成，用以使掃描光束才殳射出 一可控制大小且密布掃描光束的利薩如圖形(Lissajous pattern )的 圖像，以提供作為一相對大小區(qū)域的照明，使激光指示裝置兼具一可控制照明范 圍的手電筒使用功能。
本發(fā)明另 一要目的乃在于提供一種可控制投影圖像的囝案或大小的激光指示 裝置，其進(jìn)一步可在投射窗口上套設(shè)一具特定鏤空圖案如一箭頭形狀的遮板，使 所述的激光指示裝置在投射一可控制大小且密布掃描光束的利薩如圖形 (Lissajous pattern )的圖像時(shí)，可經(jīng)由所述的遮板而沖殳射出 一密布掃描光束的所 述的特定鏤空圖案的圖像，以增加投射圖像的變化性與選擇性，且因所述的遮板 可低成本制作且可多樣化設(shè)計(jì)，以可降低激光指示裝置的制造成本，而相對提升 激光指示裝置的使用效率與普及性。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的光掃描裝置(微機(jī)電擺動式反射鏡，MEMS oscillating mirror ) 的頻率對應(yīng)關(guān)系圖(縱軸為振幅，橫軸為掃描頻率)；
圖3是本發(fā)明利用一個(gè)一維(ID)擺動的光掃描振鏡而投射一長度可調(diào)整的 直線圖像的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明利用兩個(gè)一維(ID)擺動的光掃描振鏡而投射一大小可調(diào)整的 橢餅圖像的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明利用一個(gè)二維(2D)擺動的光掃描振鏡而投射一大小可調(diào)整的 橢餅圖像的結(jié)構(gòu)示意圖；'
圖6A是本發(fā)明投射的一餅圖像示意圖6B是本發(fā)明投射的一橢餅圖像示意圖6C是本發(fā)明投射的一斜橢圓形圖像示意圖7A是本發(fā)明投射一利薩如(Lissajous)圖形圖像結(jié)構(gòu)示意圖7B是圖7A中二掃描軸相互垂直，且振幅相同、相位差90度、X軸頻率 為Y軸頻率1.05倍時(shí)投射的一利薩如圖形圖像的正視示意圖8A是圖7A中利薩如(Lissajous)圖形經(jīng)過一具特定鏤空圖案(箭頭)的 遮板后而投射出一密布掃描光束的特定圖案圖像(箭頭)的結(jié)構(gòu)示意圖8B是圖7B中的利薩如(Lissajous)圖形經(jīng)過一具特定鏤空圖案(箭頭) 的遮板后的圖像(箭頭)正視示意圖；圖9是本發(fā)明投射一直線的使用狀態(tài)示意圖； 圖IO是本發(fā)明投射一橢圓形的使用狀態(tài)示意圖。
附圖標(biāo)記說明1-激光指示裝置；10-外殼體；ll窗口； 20-人機(jī)控制接 口； 30-頻率/相位控制模塊；40-驅(qū)動能量控制模塊；50-激光束產(chǎn)生模塊；51 -激光束；52-掃描光束；60-光掃描裝置；61 -光掃描振鏡( 一維擺動)；62 -光掃描振鏡(二維擺動)；70a 70g-圖像；80 -受指示圖表(或物體)；81 -待指示部位；90-遮板；91-鏤空圖案。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明還加明確詳實(shí)，茲列舉較佳實(shí)施例并配合下列圖示，將本發(fā)明的 結(jié)構(gòu)及其技術(shù)特征詳述如后
參照圖l所示，其是本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。本發(fā)明是一種可控 制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝置(laser pointer with the pattern and size of projecting image controllable ) 1 ，主要包含——夕卜殼體10、 一人才幾4空制才姿口 20、 一頻率/相位控制模塊30、 一驅(qū)動能量控制模塊40、 一激光束產(chǎn)生模塊50與一光 掃描裝置60,其中，所述的外殼體10的外型結(jié)構(gòu)并不限制，其上設(shè)有一投射用 窗口 ll供掃描光束向外投射；所述的人機(jī)控制接口 20是設(shè)在外殼體10的外部上， 可設(shè)計(jì)成如按鍵或旋鈕等結(jié)構(gòu)，用以供使用者可由外操控激光指示裝置1。所述 的頻率/相位控制模塊30、驅(qū)動能量控制模塊40、激光束產(chǎn)生模塊50與光掃描裝 置60是布設(shè)在外殼體10之內(nèi)部空間，且其布設(shè)方式以使外殼體10能輕、薄、短 小而供使用者可手持并操控使用為佳；而通過外殼體10外部上的人機(jī)控制接口 20可控制外殼體內(nèi)部的頻率/相位控制模塊30以及所述的激光束產(chǎn)生模塊50,其 中，通過所述的人機(jī)控制接口 20可控制或改變所述的頻率/相位控制模塊30的驅(qū) 動模式，如改變其頻率的大小與/或相位差，再通過所述的頻率/相位控制模塊30 的控制可進(jìn)一步控制所述的驅(qū)動能量控制模塊40的驅(qū)動能量模式，如改變其驅(qū)動 能量的大小，以可進(jìn)一步控制所述的光掃描裝置60的掃描動作模式，如改變所述 的光掃描裝置60中各光掃描振鏡(light scanning mirror),如一維(ID)擺動光 掃描振鏡61或二維(2D )擺動光掃描振鏡62 (容后述)，的振幅大小，也就是 改變各光掃描振鏡(61、 62)的掃描角度大小；所述的激光束產(chǎn)生模塊50,包含 一個(gè)或以上的激光光源，并可控制各別激光的發(fā)射時(shí)間，而通過所述的激光束產(chǎn)生模塊50可控制其激光束51的產(chǎn)生模式，以配合所述的光掃描裝置60的掃描動 作模式，使光掃描裝置60可將激光束51掃描形成掃描光束52，并經(jīng)由外殼體IO 上的投射用窗口 ll向外投射，以在投影面上形成一可控制大小的圖像。
所述的光掃描裝置(light scanning device ) 60的結(jié)構(gòu)型態(tài)并不限制，可隨激 光指示裝置1的設(shè)計(jì)需要或使用功能需要，而選擇利用不同結(jié)構(gòu)或不同數(shù)目的光 掃描振鏡構(gòu)成，如選擇利用一個(gè)一維(ID, one-dimension )擺動的光掃描振鏡(light scanning mirror) 61如圖3所示，或兩個(gè)一維(ID)擺動的光掃描振4竟61 (其兩 運(yùn)動軸相互垂直)如圖4所示，或一個(gè)二維(2D, two-dimension)擺動的光掃描 振鏡62如圖5所示；其中，所述的一維(1D)擺動光掃描振鏡61設(shè)有一運(yùn)動軸， 所述的二維(2D)擺動光掃描振鏡62設(shè)有二相互垂直的運(yùn)動軸，基本上都是利 用孩史才幾電系統(tǒng)(micro-electronic mechanical system, MEMS ) 4支術(shù)形成的 一種孩i才幾 電擺動式反射鏡(MEMS oscillating mirror )結(jié)構(gòu)體，由于所述的光掃描振鏡可應(yīng) 用目前的已知技術(shù)來完成設(shè)計(jì)，且其本體又非本發(fā)明的特征所在，故在此不詳述 其結(jié)構(gòu)。
激光指示裝置1的光掃描裝置60選擇利用一個(gè)一維(ID)擺動或兩個(gè)一維 (ID)擺動或一個(gè)二維(2D)擺動的光掃描振鏡61/62構(gòu)成，其主要目的是提供 可投射不同圖像的激光指示裝置供使用者可視個(gè)人使用需要而選擇，如選擇只設(shè) 有一個(gè)一維(ID )擺動光掃描振鏡61而可投射單一光點(diǎn)(圖未示)或一可控制 大小(長度)的直線如圖3所示的激光指示裝置，或選擇設(shè)有兩個(gè)一維(ID)擺 動光掃描振鏡61或一個(gè)二維(2D)擺動光掃描振鏡62而可投射單一光點(diǎn)(圖未 示)或一可控制大小(長度)的直線或一可控制大小的橢圓形、圓形、或其它的 利薩如圖形(Lissajous pattern )等各種圖像如圖4、 5、 7所示的激光指示裝置； 又上述各激光指示裝置的光掃描裝置60雖可設(shè)計(jì)具有不同的光掃描振鏡61/62, 但本發(fā)明的主要特征在于所述的激光指示裝置均可通過所述的人機(jī)控制接口 20 如按鍵或旋鈕等的控制，供使用者可實(shí)時(shí)選擇投射單一光點(diǎn)(圖未示)或一可控 制大小的直線如圖3所示，或投射一可控制大小的橢圓形、圓形、或其它的利薩 如圖形(Lissajous pattern )等各種圖像如圖4、圖5、圖7所示，以增進(jìn)激光指示 裝置的使用效率與選擇性。
參照圖2所示，其是本發(fā)明的光掃描裝置60中所使用的光掃描振鏡(61、 62) 的頻率對應(yīng)關(guān)系圖(縱軸為振幅，橫軸為掃描頻率)。通過圖2可進(jìn)一步了解頻率/相位控制模塊30、驅(qū)動能量控制模塊40以及光掃描裝置60三者之間的關(guān)系 在圖2中，共振頻率fr是指在固定驅(qū)動能量時(shí)掃描振鏡在最大振幅時(shí)的運(yùn)動頻率， El是第一驅(qū)動能量，E2是第二驅(qū)動能量，其中E2高在E1; fl是第一驅(qū)動頻率， f2是第二驅(qū)動頻率，其中f2較fl接近掃描振鏡的共振頻率fr; 01是掃描振鏡在 驅(qū)動能量E1、驅(qū)動頻率為fl時(shí)的掃描角度；62是掃描振鏡在驅(qū)動能量E1、驅(qū)動 頻率為f2時(shí)的掃描角度；掃描振鏡在固定運(yùn)動頻率時(shí)，其掃描角度與時(shí)間的關(guān)系 可以下列公式表示 Mo*sin (2 rPt).
其中，f為掃描振鏡的運(yùn)動頻率，為掃描振鏡在固定驅(qū)動能量與頻率下的 最大振幅。由圖2可知掃描鏡的振幅與驅(qū)動頻率、驅(qū)動能量之間的相對關(guān)系，如 掃描振鏡在固定運(yùn)動頻率時(shí)，驅(qū)動能量越大，其振幅越大；又掃描振鏡在固定驅(qū) 動能量時(shí)，運(yùn)動頻率越接近共振頻率fr,其振幅越大。
參考圖4、 5所示，當(dāng)激光束51經(jīng)由兩個(gè)運(yùn)動軸互相垂直的一維(1D)擺動 光掃描振鏡61 (如圖4所示)或一個(gè)二維(2D )擺動光掃描振鏡62 (如圖5所 示)反射后，其掃描光束52的運(yùn)動可由以下方程序來描述 0x=0x*sin (2;tfx*t). ey=6 y*sin ( 27ify*t+<l> ) ..
其中，0x為x軸(水平方向)的最大掃描角度，ex為反射后掃描光束運(yùn)動的x
軸分量，fx為水平軸運(yùn)動頻率；為Y軸(垂直方向)的最大掃描角度，0y為反 射后掃描光束運(yùn)動的Y軸分量，fy為垂直軸運(yùn)動頻率，$為二者間的相位差。
由上可知，當(dāng)上述兩運(yùn)動軸之間的振幅、運(yùn)動頻率或相位差等條件改變后， 如本發(fā)明可通過所述的人機(jī)控制接口 20如按鍵或旋鈕等的控制來加以改變，則其 掃描光束52的運(yùn)動模式可隨的改變，而可投射出各種不同的圖像如單一光點(diǎn)、或 一可控制長度的直線，或一可控制大小的橢圓形、圓形或利薩如圖形(Lissajous pattern)等各種不同的激光圖像，茲分別說明如下
<1〉、當(dāng)上述兩掃描用運(yùn)動軸均無產(chǎn)生運(yùn)動時(shí)，即可投射出單一光點(diǎn)；而當(dāng) 只有垂直運(yùn)動軸(與Y軸)產(chǎn)生運(yùn)動時(shí)，可投射一直線圖像70a如圖3、 9所示；而 且隨使用者需要，可通過所述的人機(jī)控制接口 20以控制或改變所述的垂直運(yùn)動軸 (即Y軸)的振幅(或掃描角度)大小，以達(dá)成實(shí)時(shí)控制或改變所述的直線的長 度大小的目的；此時(shí)，所述的兩運(yùn)動軸相當(dāng)在只具有一運(yùn)動軸，也就是，相同在利用一個(gè)一維(ID)擺動的光掃描振鏡61來構(gòu)成其光掃描裝置60如圖3所示的 使用功能。
<2〉、當(dāng)上述兩掃描用運(yùn)動軸的振幅與運(yùn)動頻率相同時(shí)，即0x=ey且fx=fy, 且二者運(yùn)動的相位差$為90度時(shí)，即可投射出一餅圖像70c如圖6A所示；而且 隨使用者需要，可通過所述的人機(jī)控制接口 20以控制或改變所述的兩運(yùn)動軸的振 幅(或掃描角度)大小，以達(dá)成實(shí)時(shí)控制或改變所述的餅圖像70c的大小的目的。
<3> 、當(dāng)上述兩掃描用運(yùn)動軸的振幅與運(yùn)動頻率相同時(shí)，即0x^ey且fx=fy, 而兩運(yùn)動軸的運(yùn)動的相位差$改為30度時(shí)，即可投射出一斜向的橢餅圖像70d 如圖6B所示；而且隨使用者需要，可通過所述的人機(jī)控制接口 20以控制或改變 所述的兩運(yùn)動軸的振幅(或掃描角度)大小或相位差$，以達(dá)成實(shí)時(shí)控制或改變 所述的斜向的橢餅圖像70d的大小或長寬比例的目的。
<4〉、當(dāng)上述兩掃描用運(yùn)動軸的振幅不同，如X軸的振幅改變?yōu)閅軸才展幅 的三倍，而運(yùn)動頻率相同且相位差為90度時(shí)，即ex Gy但fx=fy，即可才殳射出一 橢餅圖像70e如圖6C所示；而且隨使用者需要，可通過所述的人機(jī)控制接口 20 以控制或改變所述的兩運(yùn)動軸的振幅(或掃描角度)大小，以達(dá)成實(shí)時(shí)控制或改 變所述的橢餅圖像70e的大小的目的。
<5〉、當(dāng)上述兩掃描用運(yùn)動軸的的相位差固定^f旦運(yùn)動頻率略為不同時(shí)，即 fx fy，即可投射出一密布掃描光束，也就是掃描光束濃密交叉，的二維利薩如圖 形(Lissajous pattern )的圖像70f如圖7A、 7B所示；而且隨使用者需要，可通過 所述的人機(jī)控制接口 20以控制或改變所述的兩運(yùn)動軸的振幅(或掃描角度)大小， 以達(dá)成實(shí)時(shí)控制或改變所述的利薩如圖形(Lissajous pattern )的圖像70f的大小 的目的。而由于二維利薩如圖形(Lissajous pattern )的圖像70f上是密布掃描光 束，也就是掃描光束濃密交叉如圖7B所示的網(wǎng)格狀，致使所述的圖像70f有如一 手電筒照射所形成的亮光區(qū)效果，因此當(dāng)本發(fā)明投射出一密布掃描光束的二維利 薩如圖形(Lissajous pattern )的圖像70f時(shí)，所述的圖像70f可提供作為 一相對大 小區(qū)域的照明，使本發(fā)明的激光指示裝置兼具一可控制照明范圍的手電筒使用功 能。
由上可知，圖2所示的對應(yīng)數(shù)據(jù)，可作為設(shè)定所述的人機(jī)控制接口 20的參考 依據(jù)，使可通過所述的人機(jī)控制接口 20的選擇或控制，并經(jīng)由所述的頻率/相位 控制模塊30、驅(qū)動能量控制模塊40以進(jìn)一步控制所述的光掃描裝置60中各光掃描振鏡(61、 62)的振幅、頻率與相位，以使所述的激光束產(chǎn)生模塊50所產(chǎn)生的 激光束51可經(jīng)由光掃描裝置60以一選定的掃描模式形成掃描光束52，并可由外 殼體10上的投射用窗口 ll向外投射，達(dá)成可選擇投射單一光點(diǎn)或一可控制大小 的直線(如圖3所示)或投射一可控制大小的橢圓形、圓形、或其它的利薩如圖 形(Lissajous pattern )等各種圖像(如圖4、 5所示)的目的，也就是，本發(fā)明激 光指示裝置1所投射的圖像大小的控制可通過改變所述的光掃描裝置60的振幅
(或掃描角度0)達(dá)成，而振幅(或掃描角度0)的大小可通過驅(qū)動能量控制模塊 40所控制的驅(qū)動能量的增加或減少而改變，也可通過頻率/相位控制模塊30改變 驅(qū)動頻率，使其遠(yuǎn)離或接近光掃描裝置60中各光掃描振鏡(61、 62)的共振頻率
(fr)而達(dá)成；而當(dāng)驅(qū)動能量(如圖2中所示的El或E2)固定而驅(qū)動頻率(如 圖2中所示的fl或G)接近共振頻率(fr)時(shí)其振幅(或掃描角度e)增大，反 的則振幅(或掃描角度e)減?。蝗绱?，使用者可通過人機(jī)控制接口 20的控制， 可選擇投射單一光點(diǎn)，或投射可控制大小的直線、橢圓形、圓形、或其它的利薩 如圖形(Lissajous pattern )等各種圖像，以增進(jìn)激光指示裝置的使用效率。
本發(fā)明的激光指示裝置1的激光投影指示技術(shù)是運(yùn)用光掃描裝置60中各光掃 描振鏡61、 62的選擇，并通過控制所述的掃描振鏡61、 62的振幅而可實(shí)時(shí)控制 投射圖像的尺寸大小，達(dá)到可明確指示特定部位(范圍)、可增加標(biāo)示位置準(zhǔn)確 度與改進(jìn)視覺觀感等使用效果；茲列舉各實(shí)施例并分別說明如下 <第一實(shí)施例〉
參照圖3所示，其是本發(fā)明利用一個(gè)一維(1D)擺動的光掃描振鏡61而投 射一長度(橫向?qū)挾?可調(diào)整的直線圖像70a的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，激光束產(chǎn)生 模塊50所產(chǎn)生的激光束51可經(jīng)由所述的光掃描振鏡61以一經(jīng)選定振幅的掃描模 式(本實(shí)施例即是以所述的光掃描振鏡61的垂直運(yùn)動軸作擺動)，形成掃描光束 52而投射成一長度可調(diào)整的直線圖像70a;又所述的直線圖像70a的長度可通過 控制光掃描振鏡61的振幅(或掃描角度e)大小的控制而調(diào)整，使直線圖像70a 可隨受指示圖表(或物體)80上一待指示部位81的范圍大小而調(diào)整至適當(dāng)大小， 而所述的光掃描振鏡61的振幅(或掃描角度0)的大小可通過人機(jī)控制接口 20 的控制，進(jìn)而控制所述的頻率/相位控制模塊30與所述的驅(qū)動能量控制模塊40而
達(dá)成o
<第二實(shí)施例〉參照圖4所示，其是本發(fā)明利用兩個(gè)一維(ID )擺動的光掃描振鏡61而投
射一大小可調(diào)整的橢餅圖像70b的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，所述的兩個(gè)一維(1D)擺 動的光掃描振鏡61的掃描用運(yùn)動軸是相互垂直排列；又所述的橢餅圖像70b的大 小(包括縱、橫向?qū)挾?可通過二光掃描振鏡61的振幅(或掃描角度0)的大小 而調(diào)整，以可隨受指示圖表(或物體)80上一待指示部位81的范圍大小而調(diào)整 至適當(dāng)大?。挥炙龅亩鈷呙枵耒R.61的各別振幅(或掃描角度e)的大小可通 過人機(jī)控制接口 20的選擇或控制，進(jìn)而控制所述的頻率/相位控制模塊30與驅(qū)動 能量控制模塊40而達(dá)成。 <第三實(shí)施例>
參照圖5所示，其是本發(fā)明利用一個(gè)二維(2D)擺動的光掃描振鏡62而投 射一大小可調(diào)整的橢餅圖像70b的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，所述的二維(2D)擺動的 光掃描振鏡62的兩運(yùn)動軸是相互垂直排列，致其掃描模式與第二實(shí)施例利用兩個(gè) 一維(1D )擺動的光掃描振鏡61者相同；又所述的橢餅圖像70b的大小(包括 縱、橫向?qū)挾?比例可通過光掃描振鏡62上兩運(yùn)動軸的各別振幅(或掃描角度6 ) 的大小而調(diào)整，以可隨一受指示圖表(或物體)80上一待指示部位81的范圍大 小而調(diào)整至適當(dāng)大?。挥炙龅墓鈷呙枵耒R62的兩運(yùn)動軸的各別振幅(或掃描角 度0)的大小即可通過人機(jī)控制接口 20的選擇或控制，進(jìn)而控制所述的頻率/相位 控制模塊30與驅(qū)動能量控制模塊40而達(dá)成。
上述第二、三實(shí)施例中，所述的橢餅圖像70b的大小(包括縱、橫向?qū)挾? 或比例是可通過兩個(gè)光掃描振鏡61或一個(gè)光掃描振鏡62上兩相互垂直運(yùn)動軸的 各別振幅(或掃描角度e)的大小或其頻率、相位差的改變而隨的改變，使掃描 光束52可投射出一餅圖像70c如圖6A所示或不同的橢餅圖像70d、 70e (近似在 70b)如圖6B、圖6C所示；由上可知，本發(fā)明所投射的圖像的大小或比例可通過 二相互垂直運(yùn)動軸的各別振幅(或掃描角度0)的大小或其頻率、相差的改變而 隨的改變，而上述所述的振幅(或掃描角度"、頻率、相位差的改變可通過人 機(jī)控制接口 20的選擇或控制而達(dá)成，例如在所述的人機(jī)控制接口 20上可設(shè)計(jì)包 含三個(gè)按鍵或旋鈕以分別調(diào)整振幅(或掃描角度e)、頻率與相位差，供使用者 可通過所述的三個(gè)按鍵或旋鈕的控制以分別改變(調(diào)整)振幅(或掃描角度6 )、 頻率或相位差，以可實(shí)時(shí)改變所投射圖像的大小或比例。
<第四實(shí)施例〉參照圖7A、 7B所示，其分別是本發(fā)明利用兩個(gè)一維擺動的光掃描振鏡61以 投射出一利薩如(Lissajous)圖形的圖像的結(jié)構(gòu)示意圖以及兩掃描運(yùn)動軸相互垂 直且振幅相同、相位差90度、X軸頻率為Y軸頻率1.05倍時(shí)所才殳射一利薩如圖 形的圖像70f示意圖；當(dāng)兩掃描用運(yùn)動軸的相位差固定但運(yùn)動頻率略為不同時(shí)， 即fx fy，其中fx為水平軸運(yùn)動頻率、fy為垂直軸運(yùn)動頻率，即可投射出一密布 掃描光束(52 )也就是掃描光束(52 )濃密交叉的兩維利薩如圖形(Lissajous pattern ) 的圖像70f如圖7B所示；而且隨使用者需要，可通過所述的人機(jī)控制4妻口 20以 控制或改變所述的兩運(yùn)動軸的振幅(或掃描角度)大小，以達(dá)成實(shí)時(shí)控制或改變 所述的利薩如圖形(Lissajous pattern )的圖像70f的大小的目的。而由于二維利 薩如圖形(Lissajous pattern )的圖像70f上是密布掃描光束，也就是掃描光束濃 密交叉，致使所述的圖像70f有如一手電筒照射所形成的亮光區(qū)效果，因此當(dāng)本 發(fā)明投射出一密布掃描光束的二維利薩如圖形(Lissajous pattern )的圖像70f時(shí)， 所述的圖像70f可提供作為 一相對大小區(qū)域的照明，使本發(fā)明的激光指示裝置兼 具一可控制照明范圍的手電筒使用功能。
<第五實(shí)施例>
參照圖8A、圖8B所示，其是利用上述的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步再利用 一遮板90,其上設(shè)具一特定鏤空圖案91如圖所示的箭頭形狀，使其設(shè)置在掃描 光束52向外投射的光路上適當(dāng)位置處，如套設(shè)在外殼體10的投射窗口 11的外圍 處，使上述的第四實(shí)施例中所投射出的一可控制大小且密布掃描光束的利薩如圖 形(Lissajous pattern )的圖像70f,可再經(jīng)由所述的遮板90的鏤空圖案91而投射 出一密布掃描光束的所述的特定鏤空圖案91的圖像70g如圖8A、 8B所示，以增 加本發(fā)明激光指示裝置的投射圖像的變化性與選擇性；又由于所述的遮板90可低 成本制作并可多樣化設(shè)計(jì)，故可在低制造成本的條件下，增進(jìn)本發(fā)明激光指示裝 置的使用效率，以相對提升本發(fā)明的竟?fàn)幮耘c普及性。
綜上所述，本發(fā)明激光指示裝置與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有下列優(yōu)點(diǎn) < 1 >本發(fā)明可利用 一個(gè)一維掃描振鏡以將入射的激光光反射掃描投射出一 直線圖像，并通過控制驅(qū)動掃描振鏡的能量或頻率來改變掃描振鏡的振幅，供使 用者可實(shí)時(shí)調(diào)整投射出直線圖像的長短，以達(dá)到強(qiáng)調(diào)指示部位的目的。
<2〉本發(fā)明可利用兩個(gè)運(yùn)動軸垂直排列的一維掃描振鏡，除可達(dá)到前述〈1 〉的功能外，通過控制二掃描振鏡運(yùn)動的頻率、相位差、振幅，即可控制投射圖像為圓形、橢圓形、直線、點(diǎn)、斜線、網(wǎng)格等各種不同的利薩如圖形，并可實(shí)時(shí) 控制或改變其大小，達(dá)到特定指示的效果；例如控制投射出一可控制大小的橢餅
圖像，以涵蓋被標(biāo)示的物體或影像，使用者無須移動手勢，即可達(dá)成精確強(qiáng)調(diào)的目的。
< 3 〉當(dāng)本發(fā)明二掃描振鏡的相位差固定但運(yùn)動頻率略為不同時(shí)，即fx fy時(shí)， 可控制投射出一不斷變化的利薩如圖形的圖像，視覺上可形成旋轉(zhuǎn)的動畫效果； 也就是，可通過控制所述的頻率差異即可產(chǎn)生一掃描光束濃密交叉(如密布網(wǎng)格 狀掃描光束)的二維利薩如圖形的圖像，所述的利薩如圖形的圖像有如一片(一 塊區(qū)域)式的亮光圖像；又當(dāng)裝利薩如圖形圖像經(jīng)過一具特定鏤空圖案的遮板時(shí)， 可在遠(yuǎn)方投射出所述的密布掃描光束的特定圖案的圖像；且由于遮板的制作簡單， 因此可以以低成本方式制作，使本發(fā)明通過特定鏤空圖案的遮板可以簡易達(dá)成投 射不同特定圖案亮光圖像的效果。
〈4〉本發(fā)明使用一個(gè)具備兩運(yùn)動軸功能的二維擺動光掃描振鏡(62),可達(dá) 到等同在前述< 2 〉的使用效果，但相對可減少組裝的復(fù)雜度以及裝置體積。
<5>本發(fā)明的激光指示裝置可隨身攜帶，供可在需要時(shí)隨時(shí)開啟使用，并可 實(shí)時(shí)控制投射圖像的圖案或其尺寸大小，包含單一光點(diǎn)，或一可控制大小(長度) 的直線(如圖9所示)，或一可控制大小的橢圓形(如圖IO所示)、圓形或利薩 如圖形(Lissajous pattern )等各種圖像。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對本發(fā)明而言僅是說明性的，而非限制 性的；本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進(jìn) 行許多改變，修改，甚至等效變換，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝置，其特征在于包含一外殼體、一人機(jī)控制接口、一頻率/相位控制模塊、一驅(qū)動能量控制模塊、一激光束產(chǎn)生模塊與一光掃描裝置，其中所述的外殼體，其上設(shè)有一投射用窗口供掃描光束向外投射；所述的人機(jī)控制接口，是設(shè)在所述外殼體的外部上，供使用者由外控制設(shè)在所述外殼體內(nèi)部的頻率/相位控制模塊、驅(qū)動能量控制模塊、激光束產(chǎn)生模塊與光掃描裝置，以選擇激光掃描光束向外投射的圖像的圖案與控制所述的圖像的大??；所述的頻率/相位控制模塊，其設(shè)在所述的外殼體內(nèi)部，通過所述的人機(jī)控制接口控制或改變所述的頻率/相位控制模塊的驅(qū)動模式，包括改變其頻率的大小與/或相位差，并用以控制所述的驅(qū)動能量控制模塊；所述的驅(qū)動能量控制模塊，其設(shè)在所述的外殼體內(nèi)部，通過所述的頻率/相位控制模塊的控制以控制所述的驅(qū)動能量控制模塊的驅(qū)動能量模式，包括改變其驅(qū)動能量的大小，并用以控制所述的光掃描裝置；所述的激光束產(chǎn)生模塊，其設(shè)在所述的外殼體內(nèi)部，通過所述的人機(jī)控制接口以控制激光束的產(chǎn)生模式，且所述的激光束射至所述的光掃描裝置，并配合所述的光掃描裝置的掃描動作模式以將激光束掃描形成掃描光束；所述的光掃描裝置，其設(shè)在所述的外殼體內(nèi)部，利用一個(gè)一維擺動的光掃描振鏡構(gòu)成，通過所述的頻率/相位控制模塊或驅(qū)動能量控制模塊控制其掃描的動作模式，包括改變所述的光掃描振鏡的振幅大小，使激光束掃描形成掃描光束，并經(jīng)由外殼體上的投射用窗口向外投射成一圖像；其中，所述的圖像大小的控制通過改變所述的光掃描裝置的振幅大小或掃描角度而達(dá)成；其中，所述的振幅大小的控制通過驅(qū)動能量的增加或減少而達(dá)成，也可通過改變驅(qū)動頻率使其遠(yuǎn)離或接近光掃描裝置的共振頻率而達(dá)成。
2. —種可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝置，其特征在于包含一 外殼體、 一人機(jī)控制接口、 一頻率/相位控制模塊、 一驅(qū)動能量控制模塊、 一激光 束產(chǎn)生模塊與一光掃描裝置，其中所述的外殼體，其上設(shè)有一投射用窗口供掃描光束向外投射； 所述的人機(jī)控制接口，是設(shè)在所述的外殼體的外部上，供使用者由外控制設(shè)在所述的外殼體內(nèi)部的頻率/相位控制模塊、驅(qū)動能量控制模塊、激光束產(chǎn)生模塊 與光掃描裝置，以選擇激光掃描光束向外投射圖像的圖案與控制所述的圖像的大?。凰龅念l率/相位控制模塊，其設(shè)在所述的外殼體內(nèi)部，通過所述的人機(jī)控制 接口控制或改變所述的頻率/相位控制模塊的驅(qū)動模式，包括改變其頻率的大小與 /或相位差，并用以控制所述的驅(qū)動能量控制模塊；所述的驅(qū)動能量控制模塊，其設(shè)在所述的外殼體內(nèi)部，通過所述的頻率/相位 控制模塊控制所述的驅(qū)動能量控制模塊的驅(qū)動能量模式，包括改變其驅(qū)動能量的 大小，并用以控制所述的光掃描裝置；所述的激光束產(chǎn)生模塊，其設(shè)在所述的外殼體內(nèi)部，通過人機(jī)控制接口以控 制其激光束的產(chǎn)生模式，且所述的激光束可射至光掃描裝置，并配合所述的光掃 描裝置的掃描動作模式以將激光束掃描形成掃描光束；所述的光掃描裝置，其設(shè)在所述的外殼體內(nèi)部，利用兩個(gè)一維擺動的光掃描 振鏡或一個(gè)二維擺動的光掃描振鏡構(gòu)成，通過所述的頻率/相位控制模塊或驅(qū)動能 量控制模塊控制其掃描動作模式，包括改變所述的光掃描振鏡的振幅大小，使激 光束掃描形成掃描光束，并經(jīng)由外殼體上的投射用窗口向外投射成一圖像；其中，所述的一維擺動的光掃描振鏡設(shè)有一運(yùn)動軸，所述的兩維擺動的光掃 描振鏡設(shè)有兩相互垂直排列的運(yùn)動軸；其中，所述的圖像大小的控制通過改變所述的光掃描裝置的振幅大小或掃描 角度而達(dá)成；其中，所述的振幅大小的控制可通過驅(qū)動能量的增加或減少而達(dá)成，也可通 過改變驅(qū)動頻率使其遠(yuǎn)離或接近光掃描裝置的共振頻率而達(dá)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝置，其特 征在于其可使所述的兩運(yùn)動軸中的一運(yùn)動軸產(chǎn)生擺動，以投射出一直線圖像， 并可通過所述的人機(jī)控制接口控制所述的 一運(yùn)動軸的振幅大小，以控制所述的直 線圖像的寬度大小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝置，其特 征在于其可使兩運(yùn)動軸的振幅與運(yùn)動頻率相同且使二者運(yùn)動的相位差為90度， 以投射出 一餅圖像，并可通過所述的人機(jī)控制接口控制所述的兩運(yùn)動軸的振幅大 小，以控制所述的餅圖像的大小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝置，其特 征在于其可使兩運(yùn)動軸的振幅不同而運(yùn)動頻率相同，以投射出一橢餅圖像，并 可通過所述的人機(jī)控制接口控制所述的兩運(yùn)動軸的振幅大小，以控制所述的橢餅 圖像的大小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝置，其特 征在于其可使所述的兩運(yùn)動軸的的相位差固定而運(yùn)動頻率略為不同，以投射出 一密布掃描光束或掃描光束濃密交叉的二維利薩如圖形(Lissajous pattern )的圖 像，并可通過所述的人機(jī)控制接口控制所述的兩運(yùn)動軸的振幅大小，以控制所述 的利薩如圖形的圖像的大小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝置，其特 征在于還包括一遮板設(shè)置在掃描光束向外4殳射的光路上，且所述的遮板上設(shè)具 一特定鏤空圖案，使所述的二維利薩如圖形的圖像可經(jīng)由所述的遮板的鏤空圖案 而投射出一所述的特定鏤空圖案且密布掃描光束的圖像。
全文摘要
本發(fā)明為一種可控制投影圖像的圖案或大小的激光指示裝置，其是包含一外殼體；一設(shè)在外殼體外部的人機(jī)控制接口用以供使用者由外控制外殼體之內(nèi)部組件；含一頻率/相位控制模塊用以控制一驅(qū)動能量控制模塊；一驅(qū)動能量控制模塊用以控制一光掃描裝置的驅(qū)動能量；一激光束產(chǎn)生模塊用以發(fā)出激光束至光掃描裝置；以及一光掃描裝置其可利用一個(gè)或兩個(gè)一維擺動或一個(gè)二維擺動的光掃描振鏡構(gòu)成用以將激光束以一掃描模式形成掃描光束再向外投射以在一投影面上形成圖像；如此，使用者通過人機(jī)控制接口的控制，可選擇投射單一光點(diǎn)或一可控制長度的直線，或選擇投射一可控制大小的橢圓形、圓形或利薩如圖形等各種圖像，以增進(jìn)激光指示裝置的使用效率。
文檔編號G05B19/04GK101408672SQ200710162819
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
發(fā)明者葉逢春, 洪昌黎, 鄭春祥 申請人:先進(jìn)微系統(tǒng)科技股份有限公司