專(zhuān)利名稱(chēng)：具有偵測(cè)功能的掃描投射裝置及其偵測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種掃描投射裝置，尤指一種具有偵測(cè)功能的光束偏射裝置及其偵測(cè)方法。
背景技術(shù)：
掃描投射裝置(scanning projection apparatus)已廣泛地被應(yīng)用在光學(xué)領(lǐng)域的各種裝置中，例如設(shè)計(jì)成一激光掃描單元(LSU,Laser Scanning Unit)供應(yīng)用于印表機(jī)、掃描器等，或設(shè)計(jì)成一通稱(chēng)的激光投影器(laser Projector)供應(yīng)用于小型激光投影機(jī)或汽車(chē)用抬頭顯示器(HUD，head-up device)。該掃描投射裝置是利用一至少一維振動(dòng)的光束偏射裝置(beam deflecting device),用以偏射至少一光源所發(fā)出的光束形成一至少一維的影像區(qū)；其中該光源可為激光光源但不限制(亦可利用LED光源)，又該至少一維的影像區(qū)在此定義為通過(guò)該光束偏射裝置所偏射形成的掃描光束投射至一目標(biāo)區(qū)所形成的投射光區(qū)域，例如一小型激光投影機(jī)或汽車(chē)用抬頭顯示器所使用的光束偏射裝置是利用一具雙軸(二維)掃描功能或二各具單軸(一維)掃描功能且各單軸校正成相互垂直的光束掃描器以將一激光光束偏射并投射至一目標(biāo)區(qū)以形成一通常為二維的影像區(qū)。而為制成一小型激光投影器，通常使用一微機(jī)電掃描振鏡(micro electronic mechanical scanning mirror,簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS振鏡)作為光束掃描器。為方便說(shuō)明，在此以下本發(fā)明以一種應(yīng)用于一激光投影器的掃描投射裝置為例說(shuō)明但不限制。一現(xiàn)有的掃描投射裝置如US6, 937，372B2、US7, 972，014B2等，可利用一光束偏射裝置(beam deflecting device)如具有雙軸掃描功能的光束掃描器如微機(jī)電掃描振鏡(MEMS scanning vibrating mirror)或利用兩個(gè)具有單軸掃描功能的光束掃描器且各單軸校正成相互垂直，以將一準(zhǔn)直的光束以二垂直軸交叉點(diǎn)移動(dòng)而偏射形成一影像區(qū)。一影像區(qū)的建立可以將光束以光柵型式(raster pattern)或利薩如型式(Lissajouspattern)掃出；影像,包括圖表或圖形,可以利用確定光束位置及調(diào)變光束功率,而在影像區(qū)上依據(jù)所接收的影像數(shù)據(jù)以形成所要求的影像像素(image pixels)。為了制成一小型影像投射系統(tǒng)，通常是使用一微機(jī)電掃描振鏡(micromechanicalscanning mirror)作為光束偏射裝置如US6, 937，372B2、US7, 972，014B2等所揭示；電子驅(qū)動(dòng)信號(hào)如交流電壓或交流電流被應(yīng)用在光束掃描器以使微機(jī)電掃描振鏡產(chǎn)生機(jī)械式振動(dòng)；當(dāng)光束偏射裝置在或接近其共振頻率時(shí)，可以在具正弦掃描拋物線軌跡的雙向運(yùn)動(dòng)中得到最大機(jī)械成果或大掃描角度。對(duì)光柵(raster)掃描系統(tǒng)而言，當(dāng)垂直向掃描運(yùn)動(dòng)依據(jù)影像更新率(refresh rate)而以頻率50Hz或60Hz為一控制的鋸齒線運(yùn)動(dòng)(sawtoothmotion)時(shí)，水平向掃描運(yùn)動(dòng)依據(jù)影像解析度而以一高頻率通常為正弦曲線；對(duì)利薩如(Lissajous)掃描系統(tǒng)而言,水平向及垂直向掃描運(yùn)動(dòng)皆是其頻率比(frequency ratio)經(jīng)過(guò)仔細(xì)選擇的正弦曲線，以能達(dá)成一穩(wěn)定的且可重復(fù)的掃描圖形；對(duì)向量型式掃描系統(tǒng)而言，若輸入至微機(jī)電掃描振鏡的訊號(hào)若高于該微機(jī)電掃描振鏡的線性反應(yīng)頻率，則微機(jī)電掃描振鏡的掃描角度將不等比于輸入至微機(jī)電掃描振鏡的訊號(hào)強(qiáng)度，且產(chǎn)生時(shí)間差。
為了精密投射一掃描影像，經(jīng)光束掃描器偏射后的光束的正確位置必須能確定，因此光束才能調(diào)變而依據(jù)所接收的影像數(shù)據(jù)去形成所要求的影像像素(image pixels);針對(duì)正弦掃描，只要掃描頻率及交叉點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)，即當(dāng)光束通過(guò)掃描跨距(scan span)中心的時(shí)間點(diǎn)是已知的話，就可基于正弦運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)方程式以計(jì)算相對(duì)于掃描軌跡的光束位置；假使光束掃描器是以一接近共振頻率的固定頻率操作，共振頻率的一輕微改變將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)信號(hào)與光束掃描器的振動(dòng)(擺動(dòng))運(yùn)動(dòng)間的相位改變。為了在正確地點(diǎn)形成影像像素(imagepixels)，調(diào)變(modulation)光束的時(shí)間點(diǎn)因而必須被校正。假如調(diào)變光束的時(shí)間點(diǎn)與掃描光束的位置間的相位差未被正確補(bǔ)償?shù)脑挘瑒t投射的影像像素將變得移位(displaced)及畸變(distorted)。因此，提供一措施以偵測(cè)一光束偏射裝置是否正常操作狀態(tài)是有急需性的。雖然針對(duì)上述的調(diào)變問(wèn)題如調(diào)變光束的時(shí)間點(diǎn)與掃描光束的位置間的相位差，部分先前技術(shù)如US6, 937，372B2、US7, 972，014B2等，已提出解決問(wèn)題的技術(shù)手段；然而，該等先前技術(shù)的技術(shù)手段大都是利用一感應(yīng)器設(shè)在實(shí)用影像區(qū)(active image field)的外但感應(yīng)器的感應(yīng)區(qū)至少一部分是設(shè)在影像區(qū)的垂直向極端的內(nèi)，使該感應(yīng)器可用以偵測(cè)被偏射的光束；又該光束在影像區(qū)的周邊是被切掉(switched off)以形成一實(shí)用影像區(qū)供投射影像，并在該實(shí)用影像區(qū)外且靠近影像區(qū)的垂直向極端被啟動(dòng)以產(chǎn)生一掃描線以在每一影像幀(imageframe)掃過(guò)一次感應(yīng)器。由此可知，現(xiàn)有技術(shù)至少具有下列缺點(diǎn):1、該光束在影像區(qū)的周邊是被切掉(switched off)以形成一實(shí)用影像區(qū)(activeimage field)供投射影像，因此光束所投射形成的實(shí)用影像區(qū)的范圍相對(duì)縮小，浪費(fèi)實(shí)用影像區(qū)的周邊的成像。2、該感應(yīng)器須依設(shè)計(jì)而設(shè)立在一特定位置，且光束偏射裝置須在該實(shí)用影像區(qū)外且靠近影像區(qū)的垂直向極端處產(chǎn)生一回饋掃描線以在每一影像巾貞(image frame)掃過(guò)一次感應(yīng)器，因此相對(duì)造成組裝作業(yè)及校正作業(yè)的困難度，不利于量產(chǎn)化。3、各種感應(yīng)器的感應(yīng)區(qū)皆存在一定的寬度，即感應(yīng)區(qū)在寬度向(橫向)上具有分開(kāi)一定寬度的第一邊緣及第二邊緣，當(dāng)回饋掃描線在每一影像巾貞(image frame)掃過(guò)一次感應(yīng)器時(shí)，該回饋掃描線經(jīng)過(guò)感應(yīng)器的第一邊緣及第二邊緣產(chǎn)生的電子脈沖信號(hào)之間會(huì)產(chǎn)生一時(shí)差，而且各種品牌感應(yīng)器的感應(yīng)區(qū)所具有的寬度并不一致，因此相對(duì)造成組裝及校正作業(yè)的困難度，不利于調(diào)變電路的設(shè)計(jì)，亦不利于各種感應(yīng)器的選擇，相對(duì)使制作成品無(wú)法有效降低。4.先前技術(shù)是利用在該實(shí)用影像區(qū)外產(chǎn)生至少一回饋掃描線，并使該回饋掃描線在每一影像巾貞(image frame)掃過(guò)一次感應(yīng)器，以建立一偵測(cè)、計(jì)算及補(bǔ)償?shù)哪Ｊ?但由于感應(yīng)器的感應(yīng)區(qū)的面積有限，導(dǎo)致該偵測(cè)、計(jì)算及補(bǔ)償?shù)墓δ芟鄬?duì)受限，例如可調(diào)變光束的時(shí)間點(diǎn)與掃描光束的位置間的相位差的補(bǔ)償，但無(wú)法對(duì)該光源及該光束偏射裝置的操作狀態(tài)，如該光源所發(fā)出光束的強(qiáng)度或該光束偏射裝置的振幅(振動(dòng)角度)、頻率及波形等，可能就無(wú)法達(dá)成偵測(cè)、計(jì)算及補(bǔ)償?shù)墓δ堋?.先前技術(shù)無(wú)法及時(shí)偵測(cè)在實(shí)用影像區(qū)(active image field)內(nèi)的掃描狀況,因此無(wú)法對(duì)向量型式掃描系統(tǒng)進(jìn)行偵測(cè)。本發(fā)明即針對(duì)先前技術(shù)的缺點(diǎn)，提出能有效解決問(wèn)題的技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的乃在于提供一種具有偵測(cè)功能的掃描投射裝置及其偵測(cè)方法，該掃描投射裝置包含至少一光源用以產(chǎn)生光束及一光束偏射裝置用以偏射該光束以形成掃描光束并投射形成一影像區(qū)；本發(fā)明是利用至少一分光器設(shè)在該光束偏射裝置與該影像區(qū)之間掃描光束的投射路徑上，用以使該掃描光束以一預(yù)設(shè)比例分成一相對(duì)較多量及一相對(duì)較少量的第一及第二部分光束，并使該第二部分光束投射至一感應(yīng)器以形成一第二影像區(qū)，并利用該感應(yīng)器以偵測(cè)該第二影像區(qū)，以達(dá)成偵測(cè)功能；本發(fā)明更利用至少一調(diào)變裝置以根據(jù)該第二影像區(qū)以調(diào)變?cè)摴庠醇霸摴馐溲b置的操作狀態(tài)，藉以避免先前技術(shù)的缺點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種具有偵測(cè)功能的掃描投射裝置，包含:至少一光源，其用以產(chǎn)生至少一光束；—光束偏射裝置，其用以偏射該至少一光源所發(fā)出的至少一光束以形成掃描光束，該掃描光束再投射向外以形成一至少一維的影像區(qū)；至少一分光器，其是設(shè)置在該光束偏射裝置與該影像區(qū)之間該掃描光束的投射路徑上，用以使該掃描光束在經(jīng)過(guò)該分光器時(shí)能以一預(yù)設(shè)比例分成一預(yù)設(shè)的相對(duì)較多量的第一部分光束及一預(yù)設(shè)的相對(duì)較少量的第二部分光束，其中該相對(duì)較多量的第一部分光束能投射向外以形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)的第一影像區(qū)，其中該相對(duì)較少量的第二部分光束能投射至一感應(yīng)器以進(jìn)一步在該感應(yīng)器上形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)的第二影像區(qū) '及至少一感應(yīng)器，用以偵測(cè)該第二影像區(qū)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種掃描投射裝置的偵測(cè)方法，包含下列步驟:提供一掃描投射裝置；該掃描投射裝置包含至少一光源用以產(chǎn)生至少一光束；及一光束偏射裝置用以偏射該至少一光源所發(fā)出的至少一光束以形成掃描光束，該掃描光束再投射向外以形成一至少一維的影像區(qū)；提供至少一分光器，并使該分光器設(shè)置在該光束偏射裝置與該影像區(qū)之間掃描光束的投射路徑上，用以使該掃描光束在經(jīng)過(guò)該分光器時(shí)能以一預(yù)設(shè)比例分成一預(yù)設(shè)的相對(duì)較多量的第一部分光束及一預(yù)設(shè)的相對(duì)較少量的第二部分光束，其中該相對(duì)較多量的第一部分光束能投射向外以形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)的第一影像區(qū)，其中該相對(duì)較少量的第二部分光束能投射至一感應(yīng)器以進(jìn)一步在該感應(yīng)器上形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)的第二影像區(qū) '及提供至少一感應(yīng)器，用以偵測(cè)該第二影像區(qū)。


圖1是本發(fā)明的掃描投射裝置第一實(shí)施例的立體示意圖；圖2是圖1所示第一實(shí)施例的平面(上視)示意圖；圖3是本發(fā)明的掃描投射裝置第二實(shí)施例的平面(上視)示意圖；圖4是本發(fā)明的掃描投射裝置第三實(shí)施例的平面(上視)示意圖；圖5是本發(fā)明所使用的感應(yīng)器一實(shí)施例(DVD的讀取用(pick-up)光檢測(cè)器)的參考圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、2、3_掃描投射裝置；10_光源；11_光束；12_掃描光束；12a_第一部分光束；12b-第二部分光束；20_光束偏射裝置；30_影像區(qū)；30a-第一影像區(qū)；30b-第二影像區(qū)；40、40a-分光器；41_凹面；50_感應(yīng)器；60_調(diào)變裝置；61_偵測(cè)單元；62-控制單元；63_光源驅(qū)動(dòng)單元；64_偏射驅(qū)動(dòng)單元。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明更加明確詳實(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)、方法及其技術(shù)特征詳述如后:參考圖1、圖2所示，其是本發(fā)明的掃描投射裝置第一實(shí)施例的立體示意圖及其平面(上視)示意圖。本發(fā)明的具有偵測(cè)及補(bǔ)償功能的掃描投射裝置1，主要包含:至少一光源(light source) 10、一光束偏射裝置(beam deflecting device) 20、至少一分光器(BS,beam splitter) 40及至少一感應(yīng)器(detecting sensor) 50 ;進(jìn)一步可包含至少一調(diào)變裝置(modulation means)60。該至少一光源(light source) 10是用以產(chǎn)生至少一光束11，并投射至該光束偏射裝置20 ;本實(shí)施例中該至少一光源(light source) 10只以一光源(light source) 10代表但非用來(lái)限制本發(fā)明。該光源10可為激光光源但不限制。該光束11可為可見(jiàn)光，如由多條具有紅、綠、藍(lán)色波長(zhǎng)的光束組成；該光束11亦可為不可見(jiàn)光，即或具有人眼看不見(jiàn)的波長(zhǎng)如紅外線。該光束偏射裝置(beam deflecting device) 20是用以偏射該光源10所發(fā)出的至少一光束11以形成掃描光束12,該掃描光束12再投射向外以形成一至少一維的影像區(qū)30。本實(shí)施例中該光束偏射裝置20設(shè)計(jì)為一微機(jī)電掃描振鏡(MEMS scanning vibratingmirror)但非用來(lái)限制本發(fā)明，圖1所示的光束偏射裝置20即為一具有雙軸掃描功能的微機(jī)電掃描振鏡。該分光器(BS，beam splitter)40為具有對(duì)一入射光束產(chǎn)生部分反射及部分折射的分光特性，其是設(shè)置在該光束偏射裝置20與該影像區(qū)30之間該掃描光束12的投射路徑上，用以使該掃描光束12在經(jīng)過(guò)該分光器40時(shí)能以一預(yù)設(shè)比例分成一預(yù)設(shè)的相對(duì)較多量的第一部分光束12a及一預(yù)設(shè)的相對(duì)較少量的第二部分光束12b。以一分光器的分光功能而言，部分反射及部分折射的光束量比例可依設(shè)計(jì)需要而選別，也就是當(dāng)相對(duì)較多量的第一部分光束12a設(shè)計(jì)以折射方式(或反射方式)經(jīng)過(guò)該分光器40時(shí),表不該分光器40的部分反射及部分折射的光束量比例已經(jīng)設(shè)定，則另一相對(duì)較少量的第二部分光束12b就以另一方式，即反射方式(或折射方式)，經(jīng)過(guò)該分光器40。在本實(shí)施例中，該相對(duì)較多量的第一部分光束12a是以折射方式穿過(guò)該分光器40而投射向外以形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)30的第一影像區(qū)30a如圖1、2所示，此時(shí)該相對(duì)較少量的第二部分光束12b即以反射方式投射至一感應(yīng)器50以進(jìn)一步在該感應(yīng)器50上形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)30 (30a)的第二影像區(qū)30b ;在本實(shí)施例中，該預(yù)設(shè)的相對(duì)較少量的第二部分光束12b可設(shè)計(jì)為該掃描光束12的光束量的5-10百分率(％ )，即該掃描光束12在經(jīng)過(guò)該分光器40時(shí)能以5%: 95%的比例至10%: 90%的比例分成一相對(duì)較少量的第二部分光束12b及一相對(duì)較多量的第一部分光束12a ;由此，該相對(duì)較多量的第一部分光束12a所投射形成的第一影像區(qū)30a與該掃描光束12所投射形成的影像區(qū)30相比，在光強(qiáng)度(亮度)上不會(huì)有太大差異，而且該相對(duì)較少量的第二部分光束12b所投射形成的第二影像區(qū)30b又有足夠的光強(qiáng)度供該感應(yīng)器50進(jìn)行偵測(cè)，達(dá)成本發(fā)明所訴求的偵測(cè)功能。該至少一感應(yīng)器(detecting sensor) 50是用以偵測(cè)該第二影像區(qū)30b,以達(dá)成本發(fā)明所訴求的偵測(cè)功能；其中該感應(yīng)器50可選自下列族群中的一種:電荷耦合裝置(charge-coupled device, CCD)、多兀光檢測(cè)器(Patterned photon detector)、位置感應(yīng)器(position sensitive device,PSD),但上述該等感應(yīng)器50的不同型態(tài)并非用來(lái)限制本發(fā)明。本發(fā)明的掃描投射裝置I目前以選擇多元光檢測(cè)器作為感應(yīng)器50為較佳。該多元光檢測(cè)器或稱(chēng)為圖案化光檢測(cè)器(Patterned photon detector)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可參考DVD(數(shù)字視訊光碟Digital Video Disc或數(shù)字多用途光碟Digital Versatile Disc)所使用的讀取用(pick-up)光檢測(cè)器如圖5所示但不限制。本發(fā)明進(jìn)一步可包含至少一調(diào)變裝置(modulation means) 60。該至少一調(diào)變裝置(modulation means) 60是連結(jié)設(shè)在該至少一感應(yīng)器50、該至少一光源10及該光束偏射裝置20之間，用以根據(jù)該至少一感應(yīng)器50上所形成的該第二影像區(qū)30b以調(diào)變?cè)撝辽僖还庠?0及該光束偏射裝置20的操作狀態(tài)。在本實(shí)施例中，該調(diào)變裝置60進(jìn)一步可包含下列各單元(電路)但并非用來(lái)限制本發(fā)明:一偵測(cè)單元(measurement unit)61供與該感應(yīng)器50連結(jié)，用以偵測(cè)形成在該感應(yīng)器50上的第二影像區(qū)30b并將偵測(cè)所得的數(shù)據(jù)傳送至控制單元(control unit) 62 ；一控制單元(control unit) 62供與該偵測(cè)單元61連結(jié),用以針對(duì)該偵測(cè)單元61所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算所得的數(shù)據(jù)依控制需要分別傳送至一光源驅(qū)動(dòng)單元(light source drive unit) 63及/或一偏射驅(qū)動(dòng)單元64 ;—光源驅(qū)動(dòng)單元(light source drive unit) 63供連結(jié)在該光源10與該控制單元62之間,用以可依據(jù)該控制單元62所提供的運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)以調(diào)變?cè)摴庠?0的操作狀態(tài)，如調(diào)變?cè)摴庠?0所發(fā)出光束11的強(qiáng)度；及一偏射驅(qū)動(dòng)單元(deflecting drive unit)64供連結(jié)在該光束偏射裝置20與該控制單元62之間，用以可依據(jù)該控制單元62所提供的運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)以調(diào)變?cè)摴馐溲b置20的操作狀態(tài)，如調(diào)變?cè)摴馐溲b置20的振幅(amplitude)即振動(dòng)角度、頻率、相位及偏射軸的運(yùn)動(dòng)方式如正弦曲線運(yùn)動(dòng)或鋸齒(sawtooth)運(yùn)動(dòng)等。由于該調(diào)變裝置60的設(shè)計(jì),如包含一偵測(cè)單元61、一控制單元62、一光源驅(qū)動(dòng)單元63、一偏射驅(qū)動(dòng)單元64，乃利用目前電子技術(shù)可達(dá)成者，而且該調(diào)變裝置60中各單元的電路設(shè)計(jì)本身或相關(guān)軟件設(shè)計(jì)也并非本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)，故于此不再贅述。再參考圖3所示，其是本發(fā)明的掃描投射裝置第二實(shí)施例的平面(上視)示意圖。本第二實(shí)施例的掃描投射裝置2與圖1、2所示第一實(shí)施例的掃描投射裝置I之間的不同點(diǎn)在于:本第二實(shí)施例的掃描投射裝置2進(jìn)一步在該分光器(BS)40與該感應(yīng)器50之間該第二部分光束12b的投射路徑上，設(shè)置至少一光學(xué)元件70。該光學(xué)元件70可為一具有聚光作用的光學(xué)元件70如一凸透鏡如圖3所示，以使該相對(duì)較少量的第二部分光束12b在投射至該感應(yīng)器50以形成該第二影像區(qū)30b之前，可先經(jīng)過(guò)該聚光用光學(xué)元件70以先縮小該第二部分光束12b的投射區(qū)面積，以相對(duì)縮小該感應(yīng)器50或其所需要的感應(yīng)區(qū)的面積如圖3所示，有利于使本第二實(shí)施例的掃描投射裝置2能相對(duì)地輕、薄、短小，以達(dá)成小型化的優(yōu)勢(shì)效果及目的，并相對(duì)地降低構(gòu)件成本。另，該光學(xué)元件70亦可為一具有擴(kuò)散作用的光學(xué)元件70如一凹透鏡(圖未示)，藉以使該相對(duì)較少量的第二部分光束12b在投射至該感應(yīng)器50以形成該第二影像區(qū)30b之前，可先經(jīng)過(guò)該擴(kuò)散用光學(xué)元件70以先擴(kuò)散該第二部分光束12b的投射區(qū)面積，以相對(duì)加大該感應(yīng)器50或其所需要的感應(yīng)區(qū)的面積(圖未示)，有利于提聞偵測(cè)的精密度。再參考圖4所示，其是本發(fā)明的掃描投射裝置第三實(shí)施例的平面(上視)示意圖。本第三實(shí)施例的掃描投射裝置3與圖1、2所示第一實(shí)施例的掃描投射裝置I之間的不同點(diǎn)在于:本第三實(shí)施例的掃描投射裝置3進(jìn)一步將該分光器(BS)40設(shè)計(jì)成一具凹面41的凹面式分光器(BS) 40a如圖4所示，以使該掃描光束12在經(jīng)過(guò)該凹面式分光器40a時(shí)，該相對(duì)較少量的第二部分光束12b能通過(guò)該凹面41的聚光功能先進(jìn)行聚光式反射再投射至該感應(yīng)器50，即該相對(duì)較少量的第二部分光束12b在投射至該感應(yīng)器50以形成該第二影像區(qū)30b之前，可先經(jīng)過(guò)該凹面式分光器(BS) 40a以先縮小該第二部分光束12b的投射區(qū)面積，以相對(duì)縮小該感應(yīng)器50所需要的感應(yīng)區(qū)，有利于使本第三實(shí)施例的掃描投射裝置3能相對(duì)地輕、薄、短小，達(dá)成小型化的優(yōu)勢(shì)效果，并相對(duì)地降低構(gòu)件成本。此外，可隨設(shè)計(jì)需要，將第三實(shí)施例的掃描投射裝置3的具凹面41的凹面式分光器(BS) 40a與第二實(shí)施例的掃描投射裝置2的聚光用光學(xué)元件70搭配使用，使該相對(duì)較少量的第二部分光束12b在投射至該感應(yīng)器50以形成該第二影像區(qū)30b之前，能更有效地縮小該第二部分光束12b的投射區(qū)面積，即更有效地相對(duì)縮小該感應(yīng)器50所需要的感應(yīng)區(qū)，有利于使本發(fā)明的掃描投射裝置能相對(duì)地輕、薄、短小，達(dá)成小型化的優(yōu)勢(shì)效果，并相對(duì)地降低構(gòu)件成本本發(fā)明進(jìn)一步提供一種掃描投射裝置的偵測(cè)方法，其包含下列步驟:提供一掃描投射裝置；該掃描投射裝置包含至少一光源10用以產(chǎn)生至少一光束
11;及一光束偏射裝置20用以偏射該至少一光源10所發(fā)出的至少一光束11以形成掃描光束12，該掃描光束12再投射向外以形成一至少一維的影像區(qū)30 ；提供至少一分光器(BS)40，并使該分光器(BS)40設(shè)置在該光束偏射裝置20與該影像區(qū)30之間掃描光束12的投射路徑上，用以使該掃描光束12在經(jīng)過(guò)該分光器40時(shí)能以一預(yù)設(shè)比例分成一預(yù)設(shè)的相對(duì)較多量的第一部分光束12a及一預(yù)設(shè)的相對(duì)較少量的第二部分光束12b，其中該相對(duì)較多量的第一部分光束12a能投射向外以形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)30的第一影像區(qū)30a，其中該相對(duì)較少量的第二部分光束12b能投射至一感應(yīng)器50以進(jìn)一步在該感應(yīng)器50上形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)30的第二影像區(qū)30b ;以及提供至少一感應(yīng)器50，用以偵測(cè)該第二影像區(qū)30b。本發(fā)明進(jìn)一步包含下一步驟:提供至少一調(diào)變裝置(modulation means)60,使該調(diào)變裝置60連結(jié)設(shè)在該感應(yīng)器50、該光源10及該光束偏射裝置20之間，用以根據(jù)該感應(yīng)器50所投射形成的該第二影像區(qū)30b，以調(diào)變?cè)撝辽僖还庠?0及該光束偏射裝置20的操作狀態(tài)。由上可知，本發(fā)明的主要技術(shù)手段，即其不同于相關(guān)先前技術(shù)如US6，937，372B2、US7, 972，014B2等的主要區(qū)別特征，乃是利用至少一分光器設(shè)在該光束偏射裝置20與該影像區(qū)30之間該掃描光束12的投射路徑上，用以使該掃描光束12能以一預(yù)設(shè)比例分成一相對(duì)較多量及一相對(duì)較少量的第一及第二部分光束12a、12b，并使該相對(duì)較少量的第二部分光束12b投射至一感應(yīng)器50以形成一第二影像區(qū)30b，并利用該感應(yīng)器50以偵測(cè)該第二影像區(qū)30b。另，可再利用至少一調(diào)變裝置60以根據(jù)該第二影像區(qū)30b以調(diào)變?cè)摴庠?0及該光束偏射裝置20的操作狀態(tài)，以避免該等相關(guān)先前技術(shù)的缺點(diǎn)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明而言?xún)H是說(shuō)明性的，而非限制性的；本專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域具通常知識(shí)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(duì)其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有偵測(cè)功能的掃描投射裝置，其特征在于，包含: 至少一光源，其用以產(chǎn)生至少一光束； 一光束偏射裝置，其用以偏射該至少一光源所發(fā)出的至少一光束以形成掃描光束，該掃描光束再投射向外以形成一至少一維的影像區(qū)； 至少一分光器，其是設(shè)置在該光束偏射裝置與該影像區(qū)之間該掃描光束的投射路徑上，用以使該掃描光束在經(jīng)過(guò)該分光器時(shí)能以一預(yù)設(shè)比例分成一預(yù)設(shè)的相對(duì)較多量的第一部分光束及一預(yù)設(shè)的相對(duì)較少量的第二部分光束，其中該相對(duì)較多量的第一部分光束能投射向外以形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)的第一影像區(qū)，其中該相對(duì)較少量的第二部分光束能投射至一感應(yīng)器以進(jìn)一步在該感應(yīng)器上形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)的第二影像區(qū) '及 至少一感應(yīng)器，用以偵測(cè)該第二影像區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描投射裝置，其特征在于，該感應(yīng)器是選自下列族群中的一種:電荷耦合裝置、多元光檢測(cè)器、位置感應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描投射裝置，其特征在于，該預(yù)設(shè)的相對(duì)較少量的第二部分光束為該掃描光束的5-10百分率，使該掃描光束在經(jīng)過(guò)該分光器時(shí)能以5: 95比例至10: 90比例分成一相對(duì)較少量的第二部分光束及相對(duì)較多量的第一部分光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描投射裝置，其特征在于，該光源為激光光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描投射裝置，其特征在于，該光束包含可見(jiàn)光、不可見(jiàn)光中的一種或其組合。`
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掃描投射裝置，其特征在于，該光束是由多條具有紅、綠、藍(lán)色波長(zhǎng)的光束組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描投射裝置，其特征在于，該光束具有人眼看不見(jiàn)的波長(zhǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描投射裝置，其特征在于，該光束偏射裝置是一微機(jī)電掃描振鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描投射裝置，其特征在于，其進(jìn)一步包含至少一光學(xué)元件設(shè)置在該分光器與該感應(yīng)器之間該第二部分光束的投射路徑上，用以使該相對(duì)較少量的第二部分光束在投射至該感應(yīng)器以形成該第二影像區(qū)之前，能先經(jīng)過(guò)該光學(xué)元件以縮小或擴(kuò)散該第二部分光束的投射區(qū)面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描投射裝置，其特征在于，該分光器為一具凹面的凹面式分光器，用以使該掃描光束在經(jīng)過(guò)該凹面式分光器時(shí)，該相對(duì)較少量的第二部分光束能通過(guò)該凹面的反射再投射至該感應(yīng)器以縮小該第二部分光束的投射區(qū)面積。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描投射裝置，其特征在于，其進(jìn)一步包含至少一調(diào)變裝置，其是連結(jié)設(shè)在至少一感應(yīng)器、該至少一光源及該光束偏射裝置之間，用以根據(jù)該至少一感應(yīng)器所投射形成的該第二影像區(qū)以調(diào)變?cè)撝辽僖还庠醇霸摴馐溲b置的操作狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的掃描投射裝置，其特征在于，該調(diào)變裝置進(jìn)一步包含:一計(jì)算電路與該感應(yīng)器連結(jié)、一控制電路與該計(jì)算電路連結(jié)、一光源驅(qū)動(dòng)電路連結(jié)在該光源與該控制電路之間及一光束偏射裝置驅(qū)動(dòng)電路連結(jié)在該光束偏射裝置與該控制電路之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的掃描投射裝置，其特征在于，該光源能藉該調(diào)變裝置調(diào)變的操作狀態(tài)包含該光源所發(fā)出光束的強(qiáng)度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的掃描投射裝置，其特征在于，該光束偏射裝置能藉該調(diào)變裝置調(diào)變的操作狀態(tài)包含下列族群中的一種或任二種或二種以上的組合:振幅、頻率、相位及偏射的運(yùn)動(dòng)方式。
15.一種掃描投射裝置的偵測(cè)方法，其特征在于，包含下列步驟: 提供一掃描投射裝置；該掃描投射裝置包含至少一光源用以產(chǎn)生至少一光束；及一光束偏射裝置用以偏射該至少一光源所發(fā)出的至少一光束以形成掃描光束，該掃描光束再投射向外以形成一至少一維的影像區(qū)； 提供至少一分光器，并使該分光器設(shè)置在該光束偏射裝置與該影像區(qū)之間掃描光束的投射路徑上，用以使該掃描光束在經(jīng)過(guò)該分光器時(shí)能以一預(yù)設(shè)比例分成一預(yù)設(shè)的相對(duì)較多量的第一部分光束及一預(yù)設(shè)的相對(duì)較少量的第二部分光束，其中該相對(duì)較多量的第一部分光束能投射向外以形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)的第一影像區(qū)，其中該相對(duì)較少量的第二部分光束能投射至一感應(yīng)器以進(jìn)一步在該感應(yīng)器上形成一對(duì)應(yīng)于該至少一維的影像區(qū)的第二影像區(qū) '及 提供至少一感應(yīng)器，用以偵測(cè)該第二影像區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的偵測(cè)方法，其特征在于，其進(jìn)一步包含下一步驟: 提供至少一調(diào)變裝置，使該調(diào)變裝置連結(jié)設(shè)在該感應(yīng)器、該光源及該光束偏射裝置之間，用以根據(jù)該感應(yīng)器所投射形成的該第二影像區(qū)，以調(diào)變?cè)撝辽僖还庠醇霸摴馐溲b置的操作狀態(tài)。`
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種具有偵測(cè)功能的掃描投射裝置及其偵測(cè)方法，本發(fā)明是利用至少一分光器設(shè)在該光束偏射裝置與該影像區(qū)之間掃描光束的投射路徑上，用以使該掃描光束以一預(yù)設(shè)比例分成一相對(duì)較多量及一相對(duì)較少量的第一及第二部分光束，并使該第二部分光束投射至一感應(yīng)器以形成一第二影像區(qū)，并利用該感應(yīng)器以偵測(cè)該第二影像區(qū)，以達(dá)成偵測(cè)功能；本發(fā)明更利用至少一調(diào)變裝置以根據(jù)該第二影像區(qū)以調(diào)變?cè)摴庠醇霸摴馐溲b置的操作狀態(tài)，藉以避免先前技術(shù)須將掃描光束在影像區(qū)的周邊切掉以形成一實(shí)用影像區(qū)并在該實(shí)用影像區(qū)外且靠近影像區(qū)的垂直向極端啟動(dòng)并產(chǎn)生一掃描線以在每一影像幀(image frame)掃過(guò)一次設(shè)在該極端處的感應(yīng)器所引起的缺點(diǎn)及困擾。
文檔編號(hào)G02B26/10GK103116219SQ20111036268
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者陳致曉 申請(qǐng)人:宏瞻科技股份有限公司