CN105824118A - 激光投射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光投射装置，包含：一激光光源模块用以产生输入光束以馈送至一偏折元件，如馈送至微机电二维扫描振镜中的反射镜；一偏折元件，如微机电二维扫描振镜，用以使来自激光光源的输入光束朝向相互正交的第一扫描方向及第二扫描方向偏转而形成扫描光束；一第一棱镜用以使来自该偏折元件的扫描光束能由其一入射面入射并穿过该第一棱镜而由其一出射面出射；一第二棱镜用以使由该第一棱镜的出射面出射的扫描光束由其一入射面入射并穿过该第二棱镜而再由其一出射面出射，以对一成像面进行二维扫描以形成图像画面，其中通过该第一棱镜及该第二棱镜之间角度的相对关系能满足特定的条件，以同时达成影像畸变调变及影像挪抬的功效。

Description

激光投射装置

技术领域

本发明涉及一种激光投射装置，尤指一种在偏折元件(微机电二维扫描振镜)与扫描投影的成像面之间的扫描光程中由振镜向成像面依序设置一第一棱镜及一第二棱镜，且该第一棱镜和第二棱镜之间角度的相对关系能满足特定的条件，以使扫描投影在成像面上的图像画面能同时具有影像畸变调变功能与影像挪抬功能。

背景技术

利用单一光点进行二维扫描的投影方式，如使入射光束离轴地馈送到微机电扫描振镜以扫描成扫描出射光束，需同时考虑影像畸变修正及画面挪抬的问题。其中所述的画面挪抬是指将投射器放置在桌面上或地面上使用时，若投影成像的画面无法向上挪抬，则画面的下半部分会显示在桌面或地面，即投影成像的画面无法整个显示在所欲的成像面上，不利于使用者观看。

当光点经由二维偏折元件(如微机电扫描振镜)进行扫描投影时，影像于成像面上的畸变常是降低影像质量的因素。影像的畸变是来自于偏折元件扫描角度与成像面扫描距离的非线性效应，或者是为了挪抬影像采取歪斜投影等因素。先前技术如US7,839,552(CN100468123C)、US7,957,047、US7,38,5745、US7,256,917、US6,859,329、US2011/0141441等，皆是在光点扫描路径中引入多个相对位置固定的非球面穿透元件或非球面反射面等光学元件，以达成修正影像畸变的目的。然而非球面元件不管在制作与检验上都较为困难，成本也相对昂贵。此外上述设计需要精密的组装技术维持各个非球面元件在正确的相对位置，相对位置的偏差会同时影响影像畸变修正的效果并改变激光光点大小随距离的变化，也因此增加组装的难度。此外，以上述先前技术而论，如US7,839,552(CN100468123C)，其采用光学元件(如非球面穿透元件或非球面反射面等)的目的皆只是为达成修正影像畸变的目的，其实并未公开能同时达成修正影像畸变及画面挪抬目的的技术方案，而本发明是在微机电扫描振镜与成像面之间的扫描光程中由振镜向成像面依序设置一第一棱镜及一第二棱镜且该二棱镜之间角度的相对关系能满足特定的条件，以使扫描投影在成像面上的画面能同时具有影像畸变调变功能与影像挪抬功能，故上述先前技术而论，如US7,839,552(CN100468123C)尚不能够否定本发明的新颖性或创造性。

US7,878,658利用单一个多边形棱镜来引导光路与修正影像畸变，该棱镜存在多个入射面、出射面与全反射面。一开始光经由第一入射面引入棱镜，在棱镜内经过多次内部全反射，再以一设计的角度由第一出射面离开棱镜，之后入射偏折元件。经由偏折元件反射的扫描光再由第二入射面(原第一出射面)重新进入棱镜，再经由与第二入射面不平行的第二出射面离开棱镜，最后投影于成像面上。此设计主要通过不平行的第二入射面与第二出射面来修正影像畸变，并通过各个全反射的斜面引导光路。然而该棱镜的几何形状相当复杂，加工如此复杂的几何结构棱镜的成本也相对昂贵。此外，US7,878,658所采用的棱镜只是用以修正影像畸变，其实并未公开同时达成修正影像畸变及画面挪抬目的的技术方案，而本发明是在微机电扫描振镜与成像面之间的扫描光程中由振镜向成像面依序设置一第一棱镜及一第二棱镜且该二棱镜之间角度的相对关系能满足特定的条件，以致扫描投影在成像面上的画面能同时具有影像畸变调变功能与影像挪抬功能，故US7,878,658尚不能够否定本发明的新颖性或创造性。

US8,107,147(即WO2010/111216，CN102365573A)及US2010/0060863(即WO2010/030467，CN102150070A)都公开了利用棱镜设置于偏折元件与成像面之间以达到调变影像畸变的功效。US8,107,147是利用两个一维偏折元件将激光光扫描出二维影像，其中偏折元件或最后的出射棱镜与引导光路的反射镜共基底，但最后的出射棱镜则只具有调变影像畸变的效果(参考其图7-9所示的输出光学件710及其相关说明)，因此，US8,107,147虽也采用楔形光学件(如图7-9所示的输出光学件710)，但并无法同时具有影像畸变调变功能与影像挪抬功能。另，US2010/0060863是利用单个或多个棱镜置于偏折元件与成像面之间，其虽然公开了采用多个不同材质的棱镜做组合(参考其图2所示两个棱镜210及218)，但采用棱镜的主要作用只在于调变影像畸变及可控制多波长光存在的色散问题，因此US2010/0060863虽采用两个棱镜(如图7-9所示的210及218)，其实未公开同时达成修正影像畸变及画面挪抬目的的技术方案。由于本发明是在微机电扫描振镜与成像面之间的扫描光程中由振镜向成像面依序设置一第一棱镜及一第二棱镜且该二棱镜之间角度的相对关系能满足特定的条件，以使扫描投影在成像面上的画面能同时具有影像畸变调变功能与影像挪抬功能，故US8,107,147(即WO2010/111216，CN102365573A)及US2010/0060863(即WO2010/030467，CN102150070A)尚不能够否定本发明的新颖性及/或创造性。

另，US8,159,735(即WO2010/021331，CN102132191B)公开了同时达成修正影像畸变及画面挪抬目的的技术方案，其是使入射光束倾斜地(离轴方式)馈送到偏转装置(如微机电扫描振镜)以扫描成扫描出射光束并倾斜地投射到成像面，因此即使在将投射器放置在桌面上或地面上使用的情况下，也能够在成像面(如屏幕)中显示整体图像；然而，US8,159,735用以解决或抑制影像畸变(如梯形失真)的方法，却是故意不配置任何投射光学系统，也就是在偏折元件/偏转装置(如微机电扫描振镜)与成像面(如屏幕)之间故意不配置任何棱镜，而只是利用入射光束入射到偏转装置的方向的限定条件如“该画面中心显示状态下的该偏转装置的反射面的法线，相对于该被投射面的法线向在第二扫描方向(慢轴，即垂直方向)的负侧倾斜”(见其权利要求1、2)，以及θmems(该画面中心显示状态下该偏转装置的反射面的法线与该被投射面的法线在第二扫描方向上形成的角度)与θin(该画面中心显示状态下由该激光光源的主光线入射到该偏转装置的反射面时的第二扫描方向的入射角度)之间的相对设置条件如“0.25<θmems/θin<0.75”(见其权利要求3)；其实，US8,159,735用以抑制影像畸变(如梯形失真)的方法是在偏折元件/偏转装置(如微机电扫描振镜)与成像面(如屏幕)之间故意不配置任何棱镜；然而，本发明是在偏折元件/偏转装置(如微机电扫描振镜)与成像面(如屏幕)之间配置两个棱镜且两个棱镜之间具有特殊的角度相对关系以同时能达成修正影像畸变及画面挪抬目的的技术方案，故US8,159,735的技术手段及特征与本发明不同，尚不能够否定本发明的新颖性或创造性。

为使审查委员方便了解在本发明的相关技术领域中多件先前技术(包含多件美国专利的公告号)的技术功效，兹将该些先前技术所具有的各种缺点分别列表如下：

发明内容

本发明为解决如上所述先前技术中的问题而完成，其目的在于提供一种激光投射装置，包含：一激光光源模块，该激光光源产生用于扫描的输入光束，该输入光束馈送至一偏折元件中的反射镜以被扫描形成扫描光束；一偏折元件，该偏折元件能够使来自激光光源的输入光束朝向相互正交的第一扫描方向及第二扫描方向偏转，其中该第一扫描方向的扫描速度比第二扫描方向的扫描速度快；一第一棱镜，该第一棱镜具有一入射面及一出射面，该第一棱镜能够使来自该偏折元件的扫描光束由该入射面入射并穿过该第一棱镜而再由该出射面出射，其中该第一棱镜的出射面相对于该入射面以非平行角度放置；一第二棱镜，该第二棱镜具有一入射面及一出射面，该第二棱镜能够使由该第一棱镜的出射面所出射的扫描光束由该第二棱镜的入射面入射并穿过该第二棱镜而再由该第二棱镜的出射面出射，并且由该第二棱镜的出射面所出射的扫描光束能够对成像面二维地进行扫描以在该成像面上形成图像画面，其中该第二棱镜的出射面相对于该第二棱镜的入射面以非平行角度放置，其中，该第一棱镜的出射面与入射面之间所形成夹角的扩张方向与该第二棱镜的出射面与入射面之间所形成夹角的扩张方向形成上下相反状态，且该第一棱镜的出射面与入射面以及该第二棱镜的出射面与入射面之间以非平行角度放置，其中，该激光投射装置满足下列条件式：

θsh＞θsc＞θsl＞0°或θsh<θsc<θsl<0°；

其中，

θsh为该偏折元件在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下该扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较大的一个；

θsc为该偏折元件在初始状态偏转角θs2＝0时，该扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角；

θsl为该偏折元件在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下该扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较小的一个。其中藉由该第一棱镜及该第二棱镜之间角度的相对关系能满足特定的条件，藉以同时达成影像畸变调变及影像挪抬的功效。

为达成上述目的，本发明提供一种激光投射装置，包含一激光光源，其能够产生作为用于扫描的输入光束，以馈送至一偏折元件(微机电二维扫描振镜)中的反射镜；一偏折元件(微机电二维扫描振镜)，其能够使来自激光光源的输入光束朝向相互正交的第一扫描方向及第二扫描方向偏转，其中该第一扫描方向的扫描速度比第二扫描方向的扫描速度快；一第一棱镜，其具有一入射面及一出射面，该第一棱镜能够使来自该偏折元件(微机电二维扫描振镜)的扫描光束由该入射面入射并穿过该第一棱镜而再由该出射面出射，其中该第一棱镜的出射面相对于该第一棱镜的入射面以非平行角度放置；一第二棱镜，其具有一入射面及一出射面，该第二棱镜能够使由该第一棱镜的出射面所出射的扫描光束由该第二棱镜的入射面入射并穿过该第二棱镜而再由该第二棱镜的出射面出射，并且由该第二棱镜的出射面所出射的扫描光束能够对成像面二维地进行扫描以在该成像面上形成图像画面；其中该第二棱镜的出射面相对于该第二棱镜的入射面以非平行角度放置；其中，该第一棱镜的出射面与入射面之间所形成夹角的扩张方向是与该第二棱镜之出射面与入射面之间所形成夹角的扩张方向形成上下相反状态，且该第一棱镜的出射面与入射面以及该第二棱镜的出射面与入射面之间是以非平行角度放置；其中，该激光投射装置满足下列条件式(1)及(2)：

0.1＜θmems/θin＜0.4…(1)

θsh＞θsc＞θsl＞0°或θsh<θsc＜θsl＜0°…(2)

其中，θmems为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)在初始状态下该振镜法线与该成像面法线在第二扫描方向上形成的角度；θin为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)在初始状态下来自激光光源的输入光束入射到该振镜时的第二扫描方向上的入射角度；θsh为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较大的一个；θsc为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)在初始状态下(偏转角θs2＝0)扫描光束与该成像面的法线在第二扫描方向上所形成的夹角；θsl为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下扫描光束与该成像面的法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较小的一个。

所述激光投射装置，其中该输入光束馈送至该偏折元件(微机电二维扫描振镜)的光程可包含多种不同方式，而各种不同光程方式取决于该激光光源在激光投射装置中相对于该第一、二棱镜的设立位置的不同，以本发明提供的激光投射装置而言可包含下列三种光程方式，但非用以限制本发明：其一，当该激光光源设在第一位置时，该输入光束直接馈送至微机电二维扫描振镜以形成扫描光束；其二，当该激光光源设在第二位置时，该输入光束先经过第一棱镜而再馈送至微机电二维扫描振镜；其三，当该激光光源设在第三位置时，该输入光束依序先经过第二棱镜、第一棱镜而再馈送至微机电二维扫描振镜。

所述激光投射装置，其中该激光投射装置更满足下列条件式：

20°＜θp1＜37°；

7°＜θp2＜24°；

θs1＜16°；

θs2＜9°；

其中，θp1为该第一棱镜的出射面与入射面之间所形成的夹角角度；θp2为该第二棱镜的出射面与入射面之间所形成的夹角角度；θs1为该微机电二维扫描振镜在第一扫描方向的偏转角；θs2为该微机电二维扫描振镜在第二扫描方向的偏转角。

所述激光投射装置，其中该激光投射装置更满足下列条件式：

0.1＜θmems/θin＜0.4；

20°＜θp1＜37°；

7°＜θp2＜24°；

θs1＜16°；

θs2＜9°；

其中，θp1为该第一棱镜的出射面与入射面之间所形成的夹角角度；θp2为该第二棱镜的出射面与入射面之间所形成的夹角角度；θs1为该微机电二维扫描振镜在第一扫描方向的偏转角；θs2为该微机电二维扫描振镜在第二扫描方向的偏转角。

附图说明

图1为本发明提供的激光投射装置的系统架构方块示意图；

图2为本发明提供的激光投射装置一实施例(激光光源设在第一位置)的一侧面(Y轴-慢轴扫描方向)示意图；

图3为图2所示实施例中的一顶面(X轴-快轴扫描方向)示意图；

图4为本发明提供的激光投射装置一实施例(图2所示实施例)的设计考虑相关参数的侧面示意图；

图5为本发明提供的激光投射装置一实施例的设计考虑相关参数的局部侧面示意图；

图6为本发明提供的激光投射装置另一实施例(激光光源设在第二位置)的设计考虑相关参数的侧面示意图。

图7为本发明提供的激光投射装置又另一实施例(激光光源设在第三位置)的设计考虑相关参数的侧面示意图；

图8为本发明提供的激光投射装置的成像面影像畸变的相关参数示意图。

附图标记说明：101-激光光源(模块)；102-偏折元件(微机电二维扫描振镜)；103-第一棱镜；103a-入射面；103b-出射面；104-第二棱镜；104a-入射面；104b-出射面；105-成像面；201-输入光束；201a-输入光束；201b-输入光束；202-扫描光束；203-扫描光束；204-扫描光束；301-振镜法线；302-成像面法线；θmems-该偏折元件在初始状态下该振镜法线与该成像面法线在第二扫描方向(Y-慢轴)上形成的角度；θin-该偏折元件在初始状态下来自激光光源的输入光束入射到该振镜时的入射角度；θsh-该偏折元件在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下该扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较大的一个；θsc-为该偏折元件在初始状态下(偏转角θs2＝0)该扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角；θsl-为该偏折元件在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下该扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较小的一个。

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图示，将本发明的结构及其技术特征详述如后：

如图1、图2、图3所示，其分别为本发明提供的激光投射装置的系统架构方块示意图、一实施例的一侧面(Y轴-慢轴扫描方向)及其顶面(X轴-快轴扫描方向)示意图。本发明提供的激光投射装置沿光束传播方向依序包含：一激光光源(模块)101、一偏折元件(微机电二维扫描振镜)102、一第一棱镜103及一第二棱镜104，其中该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102、该第一棱镜103及该第二棱镜104等元件即构成本发明激光投射装置的扫描投影光学系统，上述该等元件及该等元件之间的关系亦即本发明激光投射装置的技术特征所在。

该激光光源模块101用以产生输入光束201，该输入光束201馈送至该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102中的反射镜；该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102再将来自激光光源(模块)101的输入光束201朝向相互正交的第一扫描方向(快轴)，如图3所示的X轴，及第二扫描方向(慢轴)如图2所示的Y轴进行偏转。

该第一棱镜103用以使来自该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102射出的扫描光束202由其一入射面103a入射并穿过该第一棱镜103而由其一出射面103b出射。

该第二棱镜104用以使由该第一棱镜103的出射面103b所出射的扫描光束203由其一入射面104a入射并穿过该第二棱镜104而再由其一出射面104b出射，而由该出射面104b出射的扫描光束204即能在一成像面105上进行二维扫描以形成图像画面(105)，即最后的扫描影像落于成像面105上。在本实施例中如图1～图3所示，该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102可使该扫描光束204朝向相互正交的第一扫描方向(快轴)，如图3所示的X轴，及第二扫描方向(慢轴)，如图2所示的Y轴进行二维扫描以形成图像画面(105)，其中扫描轴中扫描角度大的为快轴，如图3所示的X轴，扫描角度小的为慢轴，如图2所示的Y轴；又在本实施例中，该激光光源模块101所产生的输入光束201是沿着慢轴扫描方向入射(馈送至)该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102，如图2所示。

此外，以本发明提供的激光投射装置的系统架构而言，该激光光源101在激光投射装置中的相对设立位置可包含第一位置(如图4所示)、第二位置(如图6所示)、第三位置(如图7所示)等三种型态但非用以限制本发明；因此，该输入光束201馈送至该偏折元件(微机电二维扫描振镜)10的方式相对地形成三种不同光程方式。

第一种光程方式：当该激光光源101设在第一位置时，该输入光束201直接馈送至该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102反射镜如图2、图4所示，其中该输入光束201沿着第二(慢轴)扫描方向入射该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102中的反射镜以进行扫描以成为扫描光束202，而离开反射镜的扫描光束202才依序入射该第一棱镜103及第二棱镜104。

第二种光程方式：当该激光光源101设在第二位置时，该输入光束201a先经过该第一棱镜103而再馈送至该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102，如图6所示，其中该输入光束201a是沿着第二(慢轴)扫描方向先入射该第一棱镜103，离开第一棱镜103之后再入射该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102中的反射镜以进行扫描以成为扫描光束202，而离开反射镜(102)的扫描光束202才再依序入射该第一棱镜103及第二棱镜104。

第三种光程方式：当该激光光源101设在第三位置时，该输入光束201b先依序经过该第二棱镜104及该第一棱镜103而再馈送至该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102，如图7所示，其中该输入光束201b是沿着第二(慢轴)扫描方向先依序入射该第二棱镜104及该第一棱镜103，离开该第一棱镜103之后再入射该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102中的反射镜以进行扫描以成为扫描光束202，而离开反射镜(102)的扫描光束202才再依序入射该第一棱镜103及第二棱镜104。

在本发明激光投射装置的实施例中，如图2、图6所示，该第一棱镜103与该第二棱镜104之间的角度关系满足下列条件：该第一棱镜103的出射面103b与入射面103a之间所形成夹角θp1的扩张方向是与该第二棱镜104的出射面104b与入射面104a之间所形成夹角θp2的扩张方向形成上下相反状态；且该第一棱镜103的出射面103b与入射面103a以及该第二棱镜104的出射面104b与入射面104a之间是以非平行角度放置。

此外，为方便说明本发明的技术特征(或构成要件)，在此先定义本发明的相关参数如下：如图4、图5所示，其分别为本发明激光投射装置一实施例(图2所示实施例)的设计考虑相关参数的侧面示意图及局部侧面示意图。其中，该输入光束201馈送至该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102中的反射镜，该输入光束201与振镜法线(surfacenormal)301的夹角为θin，如图5所示，其中该振镜即是指该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102中的反射镜；该振镜法线301与成像面法线302的夹角为θmems；该第一棱镜103的入射面103a与出射面103b的夹角为θp1；该第二棱镜104的入射面104a与出射面104b的夹角为θp2；θs1为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)在第一扫描方向的偏转角；θs2为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)在第二扫描方向的偏转角。

此外，θsh、θsc、θsl的值的正负定义为：成像面法线302逆时针旋转至光线为正，顺时针旋转则为负，取旋转角度小者决定顺时针或逆时针旋转。

此外，参考图8，本发明所称梯形畸变(Trapezoidaldistortion)的定义为：((wt–wb)/w0)×100(％)。视讯畸变(TVdistortion)的定义包含：上边(topside)畸变为(h1/h0)×100(％)，底边(bottomside)畸变为(h2/h0)×100(％)，左边(leftside)畸变为(w1/w0)×100(％)，右边(rightside)畸变为(w2/w0)×100(％)；其中，wt为投影画面上方实际水平宽度，wb为投影画面下方实际水平宽度，w0为投影画面中央实际水平宽度，h1为投影画面上方垂直失真量，h2为投影画面下方垂直失真量，w1为投影画面左方水平失真量，w2为投影画面右方水平失真量，h0为投影画面中央实际垂直长度。

本发明的技术特征在于：本发明提供的激光投射装置满足下列条件式(1)及(2)：

0.1＜θmems/θin＜0.4…(1)；

θsh＞θsc＞θsl＞0°或θsh<θsc＜θsl＜0°…(2)

其中，θmems为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)在初始状态下该振镜法线与该成像面法线在第二扫描方向(Y-慢轴)上形成的角度；θin为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)在初始状态下来自激光光源的输入光束入射到该振镜时，输入光束与振镜法线所形成的入射角；θsh为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下该扫描光束与该成像面的法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较大的一个；θsc为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102在初始状态下(偏转角θs2＝0)该扫描光束与该成像面的法线在第二扫描方向上所形成的夹角；θsl为该偏折元件(微机电二维扫描振镜)102在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下该扫描光束与该成像面之法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较小的一个。

本发明的第1实施例为：梯形畸变(Trapezoidaldistortion)<2.0％；视讯畸变(TVdistortion)<2％；θmems/θin：0.13～0.25；θp1：29°～33°；θp2：12°～16°；θs1＜14.2°；θs2＜8.1°；θsh>θsc>θsl＞0°或θsh<θsc<θsl<0°；由上可知，本发明确实能同时达成影像畸变调变及影像挪抬的功效。

本发明第1实施例进一步包含：θmems/θin＝0.1889；θp1＝30.910°；θp2＝13.702°；θs1＝14.000°；θs2＝8.051°；θsh＞θsc＞θsl＞1.0°；梯形畸变(Trapezoidaldistortion)＝1.069％；上边畸变(topsideTVdistortion)＝1.751％；底边畸变(bottomsideTVdistortion)＝1.223％；左边畸变(leftsideTVdistortion)＝0.774％；右边畸变(rightsideTVdistortion)＝0.774％。由上可知，本发明确实能同时达成影像畸变调变及影像挪抬的功效。

上述第1实施例的元件配置表与光追迹表如后附的表一及表二所示。

本发明的第2实施例为：Trapezoidaldistortion<1.5％；TVdistortion<1.5％；0.25<θmems/θin<0.38；27°<θp1<30°；12°<θp2<16°；θs1<14.2°；θs2<8.7°；θsh＞θsc＞θsl＞1.0°；由上可知，本发明确实能同时达成影像畸变调变及影像挪抬的功效。

本发明的第2实施例更包含：θmems/θin＝0.3159；θp1＝28.490°；θp2＝14.017°；θs1＝14°；θs2＝8.65°；θsh＞θsc＞θsl＞1.0°；Trapezoidaldistortion＝1.045％；topsideTVdistortion＝1.003％；bottomsideTVdistortion＝1.198％；leftsideTVdistortion＝0.721％；rightsideTVdistortion＝0.721％；由上可知，本发明确实能同时达成影像畸变调变及影像挪抬的功效。

上述第2实施例的元件配置表与光追迹表如后附的表三及表四所示。

本发明的第3实施例为：Trapezoidaldistortion<1.5％；TVdistortion<1.2％；0.22<θmems/θin<0.38；24°<θp1<28°；15°<θp2<19°；θs1<10.6°；θs2<6.4°；θsh＞θsc＞θsl＞0.5°；由上可知，本发明确实能同时达成影像畸变调变及影像挪抬的功效。

本发明的第3实施例进一步包含：θmems/θin＝0.2995；θp1＝26.132°；θp2＝17.387°；θs1＝10.5°；θs2＝6.317°；θsh＞θsc＞θsl＞0.5°；Trapezoidaldistortion＝1.139％；topsideTVdistortion＝0.996％；bottomsideTVdistortion＝1.024％；leftsideTVdistortion＝0.594％；rightsideTVdistortion＝0.594％；由上可知，本发明确实能同时达成影像畸变调变及影像挪抬的功效。

上述第3实施例的元件配置表与光追迹表如后附的表五及表六所示。

本发明与先前技术比较，本发明至少具有下列优点：

其一，本发明中的元件制作较简易，成本相对较低：因第一棱镜及第二棱镜皆为平面加工，且两个棱镜的光学面只包含一入射面及一出射面，因此制作上较简易，成本也相对较低。

其二，本发明的组装精密要求较低：因两个棱镜的光学面皆为平面，因此元件之间相对位移公差的容忍度相对较大，故组装精密度的要求相对较低，有利于本发明激光投射装置产品的品质管控及量产化。

其三，本发明提供的激光投射装置能同时达成影像畸变调变及影像挪抬的功效，有利于提升本发明激光投射装置的市场接受度及竞争性。

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；本领域普通技术人员理解，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。

表一：第1实施例的元件配置表

表二：第1实施例的光追迹表

表三：第2实施例的元件配置表

表四：第2实施例的光追迹表

表五：第3实施例的元件配置表

表六：第3实施例的光追迹表

Claims (10)

1.一种激光投射装置，其特征在于，包含：

一激光光源，该激光光源产生用于扫描的输入光束，该输入光束馈送至一偏折元件中的反射镜以被扫描形成扫描光束；

一偏折元件，该偏折元件能够使来自激光光源的输入光束朝向相互正交的第一扫描方向及第二扫描方向偏转，其中该第一扫描方向的扫描速度比第二扫描方向的扫描速度快；

一第一棱镜，该第一棱镜具有一入射面及一出射面，该第一棱镜能够使来自该偏折元件的扫描光束由该入射面入射并穿过该第一棱镜而再由该出射面出射，其中该第一棱镜的出射面相对于该入射面以非平行角度放置；

一第二棱镜，该第二棱镜具有一入射面及一出射面，该第二棱镜能够使由该第一棱镜的出射面所出射的扫描光束由该第二棱镜的入射面入射并穿过该第二棱镜而再由该第二棱镜的出射面出射，并且由该第二棱镜的出射面所出射的扫描光束能够对成像面二维地进行扫描以在该成像面上形成图像画面，其中该第二棱镜的出射面相对于该第二棱镜的入射面以非平行角度放置；

其中，该第一棱镜的出射面与入射面之间所形成夹角的扩张方向与该第二棱镜的出射面与入射面之间所形成夹角的扩张方向形成上下相反状态，且该第一棱镜的出射面与入射面以及该第二棱镜的出射面与入射面之间以非平行角度放置；

其中，该激光投射装置满足下列条件式：

θsh＞θsc＞θsl＞0°或θsh<θsc<θsl<0°；

其中，

θsh为该偏折元件在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下该扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较大的一个；

θsc为该偏折元件在初始状态偏转角θs2＝0时，该扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角；

θsl为该偏折元件在第二扫描方向的偏转角θs2最大状态下该扫描光束与该成像面法线在第二扫描方向上所形成的夹角绝对值较小的一个。

2.根据权利要求1所述的激光投射装置，其中该偏折元件为一微机电二维扫描振镜。

3.根据权利要求1所述的激光投射装置，其中该输入光束由激光光源馈送至该偏折元件中的反射镜之间的光程方式为以下任意一种：由激光光源直接馈送至该偏折元件、由激光光源先经过该第一棱镜再馈送至该偏折元件或由激光光源依序先经过该第二棱镜及该第一棱镜再馈送至该偏折元件，以由该偏折元件扫描形成扫描光束。

4.根据权利要求1所述的激光投射装置，其中该激光投射装置更满足下列条件式：

0.1＜θmems/θin＜0.4；

20°＜θp1＜37°；

7°＜θp2＜24°；

θs1＜16°；

θs2＜9°；及

θsh＞θsc＞θsl＞0°或θsh<θsc<θsl<0°；

其中，

θmems为该偏折元件在初始状态下该反射镜的振镜法线与该成像面的法线在第二扫描方向上形成的角度；

θin为该偏折元件在初始状态下来自激光光源的输入光束入射到该振镜时的入射角度；

θp1为该第一棱镜的出射面与入射面之间所形成的夹角角度；

θp2为该第二棱镜的出射面与入射面之间所形成的夹角角度；

θs1为该偏折元件在第一扫描方向的偏转角；

θs2为该偏折元件在第二扫描方向的偏转角。

5.根据权利要求4所述的激光投射装置，其中该激光投射装置更满足下列条件式：

0.13＜θmems/θin＜0.25；

29°＜θp1＜33°；

12°＜θp2＜16°；

θs1＜14.2°；

θs2＜8.1°；

θsh＞θsc＞θsl＞1.0°。

6.根据权利要求5所述的激光投射装置，其中该激光投射装置更满足下列条件式：

梯形畸变<2.0％；及

视讯畸变<2.0％；

其中，梯形畸变的定义为：((wt-wb)/w0)×100(％)；

视讯畸变的定义为：

上边畸变为：(h1/h0)×100(％)；

底边畸变为：(h2/h0)×100(％)；

左边畸变为：(w1/w0)×100(％)；

右边畸变为：(w2/w0)×100(％)；

其中，wt为投影画面上方实际水平宽度，wb为投影画面下方实际水平宽度，w0为投影画面中央实际水平宽度，h1为投影画面上方垂直失真量，h2为投影画面下方垂直失真量，w1为投影画面左方水平失真量，w2为投影画面右方水平失真量，h0为投影画面中央实际垂直长度。

7.根据权利要求4所述的激光投射装置，其中该激光投射装置更满足下列条件式：

0.25＜θmems/θin＜0.38；

27°＜θp1＜30°；

12°＜θp2＜16°；

θs1＜14.2°；

θs2＜8.7°；

θsh＞θsc＞θsl＞1.0°。

8.根据权利要求7所述的激光投射装置，其中该激光投射装置更满足下列条件式：

梯形畸变<1.5％；及

视讯畸变<1.5％。

9.根据权利要求4所述的激光投射装置，其中该激光投射装置更满足下列条件式：

0.22＜θmems/θin＜0.38；

24°＜θp1＜28°；

15°＜θp2＜19°；

θs1＜10.6°；

θs2＜6.4°；

θsh＞θsc＞θsl＞0.5°。

10.根据权利要求9所述的激光投射装置，其中该激光投射装置更满足下列条件式：

梯形畸变<1.5％；及

视讯畸变<1.2％。