CN103135225B - 扫描振镜组件 - Google Patents

Abstract

一种扫描振镜组件，供应用于一光束偏射装置中，其包含：一扫描振镜本体其顶面处设具一可呈至少一维振动的反射镜，用以将至少一光源所发出的光束偏射形成一至少一维的影像区；一外围护框其框设在该扫描振镜本体的周围；及一玻璃视窗其罩设在该外围护框上端面上，并使光束在入射及出射该反射镜时皆能穿过该玻璃视窗；其中该反射镜在原静止状态时与该玻璃视窗之间形成一倾斜角度，以使入射至该反射镜的光束在穿过该玻璃视窗时所产生的反射光的光点因该倾斜角度的关系而不会落在该至少一维的影像区内，以避免该反射光的光点对该影像区的品质造成任何不利的影响。

Description

扫描振镜组件

技术领域

本发明有关一种扫描振镜组件供应用于一光束偏射装置中，尤指一种用以偏射该光束偏射装置中至少一光源所发出的光束以形成一至少一维的影像区。

背景技术

目前的扫描振镜已广泛地被应用在光学领域的各种光束偏射装置(light deflecting apparatus)中，例如形成一激光扫描单元(LSU，LaserScanning Unit)供应用于印表机、扫描器等，其是利用一呈至少一维振动的反射镜，用以偏射至少一光源，如激光光源但不限制(亦可利用LED光源)，所发出的光束形成一至少一维的影像区，在此该影像区定义为藉由该扫描振镜所偏射形成的扫描光束投射至一目标区所形成的投射光区域；或例如配合至少一光源以设计成一通称为激光投影器(laserProjector)的光束偏射装置供应用于小型激光投影机或汽车用抬头显示器(HUD，head-up device)，其是利用一具双轴(二维)扫描功能或两个各具单轴(一维)扫描功能且各单轴校正成相互垂直的光束扫描器，即扫描振镜，以将一激光光束偏射形成一通常为二维的影像区，在此该影像区定义为凭借该扫描振镜所偏射形成的扫描光束投射至一目标区所形成的二维影像区。而为制成一小型激光投影器，通常使用一微机电扫描振镜(micro electronic mechanical scanning mirror，简称MEMS振镜)作为光束扫描器。

为方便说明，在此以下本发明以一种应用于一光束偏射装置(lightdeflecting apparatus)如激光投影器的扫描振镜为例说明但不限制，该扫描振镜通常是接设在该激光投影器即光束偏射装置的壳体内所设的一承载面如一印刷电路板的表面上，用以偏射该激光投影器中至少一光源如激光光源所产生的激光光束以形成扫描光束再扫描投射成一至少二维的影像。该扫描振镜组件通常包含一扫描振镜本体、一外围护框及一玻璃视窗，其中该扫描振镜本体上设具一反射镜，其凭借电子驱动信号的应用而能相对于该反射镜的原静止状态产生一具有预设扫描角度的机械式振动，用以偏射该激光光束以形成扫描光束并以该预设扫描角度由外壳体上一视窗向外扫描以投射形成一二维影像区但不限制为二维影像；该外围护框框设在该扫描振镜本体的周围；该玻璃视窗罩设在该外围护框上并间隔离开(spaced from)该反射镜及其振动范围，以供该激光光束在入射至该反射镜及扫描出射时都穿过该保护用平面透明镜片。

然而，以扫描振镜的现有技术而论，当入射至该反射镜的激光光束在穿过该透明的玻璃视窗时会产生反射光，而且该反射光的光点的落点位置若未加以适当控制，则该反射光可能会由外壳体上的视窗向外投射至所形成的影像区的范围内，导致对该影像区的品质造成任何不利的影响，如以激光投影器而言即会影响该影像区的影像品质。

因此，在设计一如激光投影器的光束偏射装置(light deflectingapparatus)时，针对该扫描振镜提供至少一结构安排，用以使光束在穿过该玻璃视窗时所产生的反射光的光点能避免落在该影像区的范围内，是有急需性的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种扫描振镜组件供应用于一光束偏射装置(light deflecting apparatus)中，其包含一扫描振镜本体、一外围护框及一玻璃视窗，其使该扫描振镜本体上的反射镜在原静止状态时与该玻璃视窗之间形成一倾斜角度，以使入射至该反射镜的光束在穿过该玻璃视窗时所产生的反射光的光点因该倾斜角度的关系而不会落在所投射形成至少一维的影像区内，以避免该反射光的光点对该影像区的品质造成任何不利的影响。

为达成上述目的，本发明提供一种扫描振镜组件，供应用于一光束偏射装置，所述的扫描振镜组件接设在该光束偏射装置的外壳体内部一适当位置的一承载面上，用以偏射该光束偏射装置中至少一光源所发出的光束以形成扫描光束并由外壳体的一视窗投射向外以形成一至少一维的影像区，该扫描振镜组件包含：

一扫描振镜本体，其具有相互平行或近乎平行的一顶面及一底面，其顶面处设具一呈至少一维振动的反射镜，该反射镜在原静止状态时与扫描振镜本体的底面平行或近乎平行，该反射镜通过在电子驱动信号的应用而能相对于该反射镜的原来静止状态产生一预设扫描角度的机械式振动，用以偏射该至少一光源所发出的光束而由该视窗投射向外以扫描形成一至少一维的影像区；

一外围护框，其框设在该扫描振镜本体的周围，而具有一上端面；及

一玻璃视窗，其罩设在该外围护框的上端面上并间隔离开该反射镜及其振动范围，并使光源所发出的光束在入射及出射该反射镜时皆能穿过该玻璃视窗；

其中该反射镜在原静止状态时与该玻璃视窗之间形成一倾斜角度，以使入射至该反射镜的光束在穿过该玻璃视窗时所产生的反射光的光点因该倾斜角度的关系而不会落在该至少一维的影像区内，以避免该反射光光点落在该至少一维的影像区内而对该影像区的品质造成不利影响。

所述的扫描振镜组件，其中，该外围护框的上端面为一水平面，使玻璃视窗水平地罩设在该外围护框的上端面上，而该扫描振镜本体及其上该反射镜相对于该玻璃视窗以该倾斜角度倾斜地设置在该玻璃视窗的下方。

所述的扫描振镜组件，其中，该扫描振镜本体的底面接置在一具有该倾斜角度的楔形垫座上，以使该反射镜在原静止状态时凭借该楔形垫座以与该玻璃视窗之间形成该倾斜角度。

所述的扫描振镜组件，其中，该楔形垫座的内部进一步可提供容设空间供容设使用于该光束偏射装置的相关配件。

所述的扫描振镜组件，其中，该相关配件包含该扫描振镜本体的电连接用配件或侦测控制用配件。

所述的扫描振镜组件，其中，当该光束被该反射镜以一扫描角度的振动偏射形成扫描光束并由外壳体的视窗投射向外以形成一至少一维的影像区时，其中通过该扫描角度的中央等分角线的扫描光束垂直地或近乎垂直地穿过并出射该玻璃视窗。

所述的扫描振镜组件，其中，该外围护框的上端面为一具有该倾斜角度的倾斜面，使玻璃视窗以该倾斜角度倾斜地罩设在该外围护框的上端面上，而该扫描振镜本体及其上该反射镜相对于该玻璃视窗水平地设置在该玻璃视窗的下方。

所述的扫描振镜组件，其中，该入射至该反射镜的激光光束在穿过该玻璃视窗时所产生的反射光的光点落在该光束偏射装置的外壳体内部一位置。

所述的扫描振镜组件，其中，该反射光的光点的落点位置进一步设置一吸收面用以吸收该反射光的光点。

所述的扫描振镜组件，其中，该扫描振镜本体为一微机电扫描振镜。

所述的扫描振镜组件，其中，该光束偏射装置中至少一光源所发出的光束包含可见光、不可见光中的一种或其组合。

本发明的扫描振镜组件接设在一光束偏射装置如激光投影器的外壳体内部一设于适当位置的一承载面上，用以偏射该光束偏射装置中至少一光源如激光光源所发出的光束以形成扫描光束并由外壳体的视窗投射向外以形成一至少一维的影像区，以激光投影器而言一般为一二维影像区。该扫描振镜组件包含一扫描振镜本体、一外围护框及一玻璃视窗。该扫描振镜本体的顶面处设具一至少呈一维振动的反射镜，用以偏射该至少一光源所发出的光束而由该视窗投射向外以扫描形成一至少一维的影像区。该外围护框框设在该扫描振镜本体的周围，并具有一上端面。该玻璃视窗罩设在该外围护框的上端面上并间隔离开该反射镜及其振动范围，并使光源发出的光束如激光光束在入射及出射该反射镜时皆能穿过该玻璃视窗。本发明的主要技术特征在于该反射镜在原静止状态时与该玻璃视窗之间特别形成一经过适当设计的倾斜角度，以使入射至该反射镜的激光光束在穿过该玻璃视窗时所产生的反射光的光点因该倾斜角度的关系而不会落在该至少一维的影像区内，以避免该反射光的光点对该影像区的品质造成任何不利的影响，如以激光投影器而言影响该二维影像区的影像品质。

本发明一优选实施例中，该外围护框的上端面设计成一水平面，使玻璃视窗水平地罩设在该外围护框的上端面上，而该扫描振镜本体及其上该反射镜则相对于该玻璃视窗以该倾斜角度倾斜地设置在该玻璃视窗的下方，如此可使该反射镜在原静止状态时与该玻璃视窗之间形成所欲的倾斜角度。

本发明另一实施例中，该外围护框的上端面设计成一具有该倾斜角度的倾斜面，使该玻璃视窗以该倾斜角度倾斜地罩设在该外围护框的上端面上，而该扫描振镜本体及其上该反射镜相对于该玻璃视窗水平地设置在该玻璃视窗的下方，如此亦可使该反射镜在原静止状态时与该玻璃视窗之间形成所欲的倾斜角度。

附图说明

图1为本发明的扫描振镜组件应用于一光束偏射装置(如激光投影器)的一实施例的侧面剖视示意图；

图2为图1中该扫描振镜组件的立体示意图；

图3为图2中该扫描振镜组件的侧面剖视示意图；

图4为图1所示实施例的另一实施状态的侧面剖视示意图；

图5为本发明的扫描振镜组件应用于一光束偏射装置(如激光投影器)的另一实施例的侧面剖视示意图；

图6为图5中该扫描振镜组件的立体示意图；

图7为图6中该扫描振镜组件的侧面剖视示意图。

附图标记说明：光束偏射装置1；扫描振镜组件10；扫描振镜本体11；顶面110；底面111；反射镜112；外围护框12；上端面121；玻璃视窗13；垫座14；容设空间15；配件16；外壳体20；承载面21；窗口22；吸收面23；光源30；光束31；扫描光束32；反射光34；光点341；影像区40；中央点41；倾斜角度α；扫描角度β。

具体实施方式

为使本发明更加明确详实，兹列举较佳实施例并配合下列附图，将本发明的结构及其技术特征详述如后：

参考图1-3，其分别为本发明的扫描振镜组件应用于一光束偏射装置1如激光投影器的一实施例的侧面剖视示意图及该扫描振镜组件的立体示意图及侧面剖视示意图。本发明的扫描振镜组件10应用于一光束偏射装置1中，本实施例中该光束偏射装置1以一应用于小型激光投影机或汽车用抬头显示器(HUD)的激光投影器为代表但不限制。该光束偏射装置1包含一外壳体20如图1所示，但并不用来限制该外壳体20的形状。

本发明的扫描振镜组件10接设在该光束偏射装置1的外壳体20内部一适当位置的一承载面21上如图1所示，但并不用来限制该扫描振镜组件10的设立位置。该扫描振镜组件10用以偏射该光束偏射装置1中至少一光源30如激光光源所发出的光束31如激光光束以形成扫描光束32，该扫描光束32并由外壳体20的视窗22投射向外以形成一至少一维的影像区40。在此定义该影像区40为凭借该扫描振镜组件10所偏射形成的扫描光束32投射至一目标区所形成的投射光区域，本实施例以一二维影像区为代表但不限制。该扫描振镜组件10及该光源30在该光束偏射装置1的外壳体20内部的相对位置关系并不限制，可随该外壳体20的形状而变化设计，例如：该光源30如激光光源的设立位置并不限制在如图1或图5所示该激光光源30的设立位置；或该光源30如激光光源可包含至少一个激光光源30以发出不同波长如可见光或不可见光的光束，如利用三个激光光源30以分别发出可见光的红(R)、绿(G)、蓝(B)三色光，并再利用光学元件如分光器(beam splitter)以校正成单一光径供投射形成一彩色的二维影像区40；或另利用其他反射镜以改变光程及/或激光光束31入射该扫描振镜组件10的相对方向或角度；但因该光源30如激光光源并非本发明的诉求重点，故于此不再赘述。

本发明的扫描振镜组件10主要包含：一扫描振镜本体11、一外围护框12及一玻璃视窗13，其中：

该扫描振镜本体11的形状并不限制，如本实施例的扫描振镜本体11是以一微机电扫描振镜(MEMS scanning vibrating mirror)为代表，其呈一方形体造型如图2所示但不限制。该扫描振镜本体11具有一顶面110及一底面111，且该顶面110及底面111在设计上为相互平行或近乎平行(例如，-10度～10度)；该顶面110处设具一呈一维或二维振动的反射镜112，本实施例的反射镜112为呈二维振动的反射镜。该反射镜112在原静止状态时，即未通电故未振动，与扫描振镜本体11的底面111平行或近乎平行；此外，该反射镜112是通过电子驱动信号的应用而能相对于该反射镜112的原来静止状态产生一预设扫描角度β的机械式振动如图3所示，用以偏射该至少一光源30所发出的光束31并由该视窗22投射向外以在外部一目标区或投影幕上(图中未示)投射形成一至少一维的影像区40，如图1、4、5所示的二维影像区40但不限制。

该外围护框12框设在该扫描振镜本体11的周围如图2、3所示，本实施例的外围护框12以金属或塑质制作成型。为了清楚说明本发明起见，在此于该外围护框12上界定一上端面121。

该玻璃视窗13，能利用一透明玻璃片构成，其罩设在该外围护框12的上端面121上，并间隔离开(spaced from)该反射镜112及其振动范围，并使光源30如激光光源所发出的激光光束31在入射及出射该反射镜112时皆会穿过该玻璃视窗13。

本发明的主要技术特征在于：该反射镜112在原静止状态时与该玻璃视窗13之间形成一倾斜角度α如本实施例的图1、3所示或另一实施例的图5、7所示，以使入射该反射镜112的激光光束31在穿过该玻璃视窗13时所产生的反射光34的光点341因该倾斜角度α的关系而不会落在该至少一维的影像区40的内，以避免该反射光34光点341对该影像区40的品质造成任何不利的影响，如以激光投影器而言不影响该二维影像区的影像品质。

参考图1-3所示，本实施例的该外围护框12的上端面121设计成一水平面，使玻璃视窗13能水平地罩设在该外围护框12的上端面121上，而该扫描振镜本体11及其上该反射镜112则相对于该玻璃视窗13以该倾斜角度α倾斜地设置在该玻璃视窗13的下方，如此可使该反射镜112在原静止状态时与该玻璃视窗13之间形成所欲的倾斜角度α。

再参考图1、3所示，本实施例的该扫描振镜本体11的底面111可接置在一具有一倾斜角度α的楔形垫座14上，以使该反射镜112在原静止状态时通过该楔形垫座14以与该玻璃视窗13之间形成一倾斜角度α。此外，该楔形垫座14的内部进一步可提供容设空间15供容设使用于该光束偏射装置1如激光投影器的相关配件16，该相关配件16可包含该扫描振镜本体11的电连接用配件及/或侦测及控制用配件。

再参考图4，其为图1所示实施例的另一实施状态的侧面剖视示意图。当该光束31如激光光束被该反射镜112以一扫描角度β的振动偏射形成扫描光束32并由外壳体20的视窗22投射向外以形成一至少一维的影像区40时，其中通过该扫描角度(β)的中央等分角线的扫描光束32(如图1、4中对准二维影像区40的中央点41)进一步可设计成垂直地或近乎(approximately)垂直(例如，80度～100度)地穿过并出射该玻璃视窗13如图4所示，如调整光束31入射该反射镜112的入射角度。则凭借如图4所示的设计，可使外壳体20的视窗22设在该外壳体20的一侧面的适当位置，并使该玻璃视窗13及该中央等分角线的扫描光束32正对该视窗22，有利于提升使用者的使用效率及投射至外部一目标区或投影幕上(图中未示)投射形成一至少一维的影像区40的品质。

参考图5-7，其分别本发明的扫描振镜组件应用于激光投影器的另一实施例的侧面剖视示意图、该扫描振镜组件的立体示意图及其侧面剖视示意图。本实施例与图1-4所示实施例之间的最大不同处在于：本实施例的该外围护框12的上端面121为一具有该倾斜角度α的倾斜面，而非如图1-4所示实施例将该外围护框12的上端面121设计成一水平面，因此本实施例的玻璃视窗13以该倾斜角度α倾斜地罩设在该外围护框12的上端面121上，而该扫描振镜本体11及其上该反射镜112则相对于该玻璃视窗13水平地设置在该玻璃视窗13的下方，如此可使该反射镜112在原静止状态时与该玻璃视窗13之间形成所欲的倾斜角度α。

此外，以本发明的实施例而言，该入射至该反射镜112的激光光束31在穿过该玻璃视窗13时所产生的反射光34的光点341落在该光束偏射装置1如激光投影器的外壳体20内部一位置如图1、5所示，此时，在该反射光34的光点341的落点位置进一步可设置一反射光34的吸收面23，如当反射光34为可见光时即设置一黑色粗糙面作为吸收面23，如设在外壳体20的内壁面上，用以吸收该反射光34的光点341，以使该反射光34的光点341不致在外壳体20内再多次反射。

以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的；本专业技术领域具通常知识人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种扫描振镜组件，其特征在于：供应用于一光束偏射装置，所述的扫描振镜组件接设在该光束偏射装置的外壳体内部一适当位置的一承载面上，用以偏射该光束偏射装置中至少一光源所发出的光束以形成扫描光束并由外壳体的一视窗投射向外以形成一至少一维的影像区，该扫描振镜组件包含：

一扫描振镜本体，其具有相互平行或近乎平行的一顶面及一底面，其顶面处设具一呈至少一维振动的反射镜，该反射镜在原静止状态时与扫描振镜本体的底面平行或近乎平行，该反射镜通过在电子驱动信号的应用而能相对于该反射镜的原来静止状态产生一预设扫描角度的机械式振动，用以偏射该至少一光源所发出的光束而由该视窗投射向外以扫描形成一至少一维的影像区；

一外围护框，其框设在该扫描振镜本体的周围，而具有一上端面；及

一玻璃视窗，其罩设在该外围护框的上端面上并间隔离开该反射镜及其振动范围，并使光源所发出的光束在入射及出射该反射镜时皆能穿过该玻璃视窗；

其中该反射镜在原静止状态时与该玻璃视窗之间形成一倾斜角度，以使入射至该反射镜的光束在穿过该玻璃视窗时所产生的反射光的光点因该倾斜角度的关系而不会落在该至少一维的影像区内，以避免该反射光光点落在该至少一维的影像区内而对该影像区的品质造成不利影响。

2.如权利要求1所述的扫描振镜组件，其特征在于，该外围护框的上端面为一水平面，使玻璃视窗水平地罩设在该外围护框的上端面上，而该扫描振镜本体及其上该反射镜相对于该玻璃视窗以该倾斜角度倾斜地设置在该玻璃视窗的下方。

3.如权利要求2所述的扫描振镜组件，其特征在于，该扫描振镜本体的底面接置在一具有该倾斜角度的楔形垫座上，以使该反射镜在原静止状态时凭借该楔形垫座以与该玻璃视窗之间形成该倾斜角度。

4.如权利要求3所述的扫描振镜组件，其特征在于，该楔形垫座的内部进一步提供容设空间供容设使用于该光束偏射装置的相关配件。

5.如权利要求4所述的扫描振镜组件，其特征在于，该相关配件包含该扫描振镜本体的电连接用配件或侦测控制用配件。

6.如权利要求2所述的扫描振镜组件，其特征在于，当该光束被该反射镜以一扫描角度的振动偏射形成扫描光束并由外壳体的视窗投射向外以形成一至少一维的影像区时，其中通过该扫描角度的中央等分角线的扫描光束垂直地或近乎垂直地穿过并出射该玻璃视窗。

7.如权利要求1所述的扫描振镜组件，其特征在于，该外围护框的上端面为一具有该倾斜角度的倾斜面，使玻璃视窗以该倾斜角度倾斜地罩设在该外围护框的上端面上，而该扫描振镜本体及其上该反射镜相对于该玻璃视窗水平地设置在该玻璃视窗的下方。

8.如权利要求1所述的扫描振镜组件，其特征在于，该入射至该反射镜的激光光束在穿过该玻璃视窗时所产生的反射光的光点落在该光束偏射装置的外壳体内部一位置。

9.如权利要求8所述的扫描振镜组件，其特征在于，该反射光的光点的落点位置进一步设置一吸收面用以吸收该反射光的光点。

10.如权利要求1所述的扫描振镜组件，其特征在于，该扫描振镜本体为一微机电扫描振镜。

11.如权利要求1所述的扫描振镜组件，其特征在于，该光束偏射装置中至少一光源所发出的光束包含可见光、不可见光中的一种或其组合。