TW201329512A - 光學掃描投影模組 - Google Patents

Abstract

一種光學掃描投影模組，包括具有多個次光源和至少一分光元件的掃描光源組件、一主光束反射元件、一掃描元件和一感光元件。每一次光源發射的一次光束匯集成一主光束。其中一次光束經過分光元件而形成部分穿透光和部分反射光。主光束反射元件反射主光束。掃描元件根據掃描方式，反射來自主光束反射元件的主光束而形成一投影光，以及反射部分穿透光或部分反射光而形成一檢測光。感光元件接收檢測光，並輸出一感測信號。藉此，光學掃描投影模組根據感測信號控制掃描光源組件。

Description

光學掃描投影模組

本提案係提供一種光學掃描投影模組，特別係關於一種具備高使用安全性與補償影像失真的光學掃描投影模組。

目前微投影系統所使用的技術可分為兩大類，第一種是以雷射為光源的雷射掃描投影技術，第二種則以發光二極體(Light Emitting Diode，LED)為光源的數位光學處理(Digital Light Process，DLP)技術或矽基液晶投影(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)技術。由於雷射光的色域更廣，色彩飽和度表現更佳，因此以雷射光為光源的微投影系統所投射出來的畫面較鮮豔。

再者，雷射光可投影在任何平面上，且投射的單位面積亮度高、指向性強，故不需複雜的對焦鏡組。因此，其光機結構可更簡單，使得利用雷射掃描投影技術的微投影系統體積較小而較容易內建於電子裝置中。

由於雷射光為高功率的光源，因此使用雷射掃描投影技術所架構的微投影系統(其後，稱為雷射掃描投影系統)時，需特別符合雷射安全(Laser Safety)的規範。雷射掃描投影系統一般正常操作時均可符合雷射安全性規範。但當掃描元件(即微鏡面)故障而無法將雷射光展開為投影畫面時，會產生高亮度的單一光點，而危害到觀看者的雙眼。再者，掃描元件的振幅與入射光源的能量有關。因此，當雷射掃描投影系統進行動態投影時，投影 畫面的內容因快速變化而導致雷射光的功率隨之變化，使得掃描元件的溫度在瞬間產生變化，進而影響掃描元件的振幅。如此，將造成相鄰的掃描畫面無法對準，產生影像失真，以致畫面模糊。

因此，一個具備高使用安全性和補償影像失真的光學掃描投影模組為目前業者積極研究與發展的方向。

依據本提案所揭露之光學掃描投影模組的一實施例，光學掃描投影模組包含一掃描光源組件、一主光束反射元件、一掃描元件和一感光元件。

掃描光源組件包含多個次光源和至少一分光元件。每一次光源發射的一次光束匯集成一主光束。其中一次光束經過分光元件而形成一部分穿透光和一部分反射光。主光束反射元件反射主光束。掃描元件根據一掃描方式，反射來自主光束反射元件的主光束而形成一投影光，以及反射部分穿透光或部分反射光而形成一檢測光。感光元件接收檢測光，並輸出一感測信號。光學掃描投影模組根據感測信號控制掃描光源組件。

在此架構的一實施例中，光學掃描投影模組更包含一檢測光反射元件，上述至少一次光源包含一第一次光源、一第二次光源和一第三次光源，掃描光源組件更包含一次光束反射元件，以及上述至少一分光元件包含一第一分光元件和一第二分光元件。次光束反射元件對應於第一次光源。第一分光元件對應於第二次光源。第二分光元件對應於第三次光源。

第一次光源和第二次光源之其中一個次光束經過第一分光元件，形成上述的部分穿透光和上述的部分反射光。檢測光反射元件將部分穿透光或部分反射光反射至掃描元件。第一次光源、第二次光源和第三次光源的次光束藉由第一分光元件、第二分光元件和次光束反射元件匯集形成主光束。

上述的第一分光元件根據第二次光源之次光束的反射率大於第一分光元件之穿透率。或者上述的第一分光元件根據第一次光源之次光束的反射率小於第一分光元件之穿透率。

在此架構的一實施例中，上述的次光源包含一第一次光源、一第二次光源及一第三次光源，上述至少一分光元件包含一第一分光元件、一第二分光元件和一第三分光元件，掃描光源組件更包含一第一次光束反射元件和一第二次光束反射元件。第一分光元件對應於第一次光源。第二分光元件對應於第二次光源。第一次光束反射元件對應第一次光源。第二次光束反射元件對應於第三次光源。

第一次光源的次光束經過第一次光束反射元件及第一分光元件而形成部分穿透光和部分反射光。第二次光源和第三次光源的次光束以及來自第一分光元件的部分穿透光，藉由第二次光束反射元件、第二分光元件和第三分光元件而匯集成主光束。

在此架構的一實施例中，上述次光源包含一第一次光源、一第二次光源及一第三次光源，至少一分光源件包含一第一分光元件、一第二分光元件和一第三分光元件。第一分光元件對應於第 一次光源。第二分光元件對應於第二次光源。第三分光元件對應於第三次光源。

第一次光源的次光束經過第一分光元件而形成部分穿透光和部分反射光。部分穿透光、第二次光源的次光束和第三次光源的次光束藉由第二分光元件和第三分光元件而匯集形成主光束。

依據本提案所揭露之光學掃描投影模組的一實施例，光學掃描投影模組包含一掃描光源組件、一檢測光反射元件、一掃描元件和一感光元件。掃描元件根據一掃描方式，反射一主光束而形成一投影光，以及反射一部分穿透光和一部分反射光的其中一者而形成一檢測光。掃描光源組件包含多個次光源和至少一分光元件。每一個次光源發射的一次光束匯集成主光束。這些次光束的其中之一者經過分光元件而形成部分穿透光和部分反射光。檢測光反射元件將來自分光元件之部分穿透光和部分反射光的其中一者反射至掃描元件。感光元件接收此檢測光，並輸出一感測信號。光學掃描投影模組根據感測信號控制掃描光源組件。

根據此架構的一實施例中，這些次光源包含一第一次光源、一第二次光源和一第三次光源，掃描光源組件更包含一對應於第一次光源的次光束反射元件，至少一分光元件包含一第一分光元件和一第二分光元件。第一分光元件對應於第二次光源。第一次光源和第二次光源之其中之一者的次光束經過第一分光元件，形成部分穿透光和部分反射光。第二分光元件對應於第三次光源。第一次光源、第二次光源和第三次光源的次光束藉由第一分光元 件、第二分光元件和次光束反射元件匯集形成主光束。

在此架構的一實施例中，第一分光元件根據第二次光源之次光束的反射率大於第一分光元件之穿透率，或者第一分光元件根據第一次光源之次光束的反射率小於第一分光元件之穿透率。

本提案所形成之檢測光將形成一檢測畫面。此檢測畫面之一實施例中，其包括一水平檢測線，感光元件的位置對應此水平檢測線。此檢測畫面之另一實施例中，檢測畫面包括一水平檢測線和一垂直檢測線。垂直檢測線與水平檢測線相交於一交疊處。感光元件對應此交疊處。

本提案所形成之檢測光形成一檢測畫面且被殼體阻擋。此檢測畫面包含一第一畫面區域、一第二畫面區域和一空白區域。第一畫面區域供被掃描元件反射之部分穿透光或部分反射光所提供之一影像資料顯示於其中。第二畫面區域供至少一檢測線顯示於其中。空白區域介於第一畫面區域與第二畫面區域之間。

本提案所形成之投影光形成一影像畫面。此影像畫面包含一第一畫面區域、一第二畫面區域和一空白區域。第一畫面區域供主光束所提供之一影像資料顯示於其中。第二畫面區域供部分的投影光顯示於其中，且被殼體阻擋。空白區域介於第一畫面區域與第二畫面區域之間。

根據本提案之一實施例，掃描元件包含一鏡面和一外環。外環圍繞鏡面。部分反射光和部分穿透光的其中一個投射於掃描元件上而產生一光點。此光點部分覆蓋鏡面，且光點部分覆蓋外環。

依據本提案所揭露之光學掃描投影模組，可藉由分光元件的配置，使次光源的次光束經過分光元件而產生部分反射光或部分穿透光。此部分反射光或部分穿透光將入射至掃描元件，在光學掃描投影模組內產生檢測畫面。

當掃描元件故障無法運作時，透過配置在檢測畫面範圍內的感光元件的偵測結果，光學掃描投影模組可即時的停止致動掃描光源組件，以避免藉由光學掃描投影模組所投射的影像因掃描元件故障而產生單一亮點，進而傷害觀看者的雙眼。

以上關於本提案的內容說明及以下之實施方式的說明係用以示範與解釋本提案的精神與原理，並且提供本提案的專利申請範圍更進一步的解釋。

本提案之光學掃描投影模組可應用於行動投影裝置，例如但不限於手機或個人數位助理。根據本提案所揭露的光學掃描投影模組，以「第1圖」作為示例，說明本提案之硬體方面的組成及軟體方面的運作關係。

光學掃描投影模組100包括一掃描光源組件、一檢測光反射元件124、一主光束反射元件141、一掃瞄元件150和一感光元件160。掃描光源組件包括多個次光源(為便於說明，以下茲分別以第一次光源110、第二次光源120和第三次光源130為例，但並非用以限縮本提案)和至少一分光元件(為便於說明，以下茲以第一分光元件122為例，但並非用以限縮本提案)。

每一次光源發射的一次光束匯集成一主光束140。主光束反射元件141反射主光束140。其中一次光束經過第一分光元件122而形成一部分穿透光和一部分反射光。檢測光反射元件124反射部分穿透光或部分反射光。掃描元件根據一掃描方式，反射來自主光束反射元件141的主光束140而形成一投影光，以及反射部分穿透光或部分反射光而形成一檢測光。感光元件160接收檢測光，並輸出一感測信號。光學掃描投影模組100根據感測信號控制掃描光源組件的運作。

詳細地說，光學掃描投影模組更設置一控制模組170和一掃描驅動單元180，以根據感光元件160所產生的感測信號，控制掃描光源組件的運作。感光元件160電性連接控制模組170。控制模組170分別電性連接各個次光源和掃描驅動單元180。掃描驅動單元180電性連接掃描元件150。而其控制方法如下所述。

為方便說明上述的控制方法，僅以「第1圖」中感光元件160、控制模組170和掃描驅動單元180間運作情形作為說明的示例，但並非用以限縮本提案。請參照「第2A圖」與「第2B圖」，「第2A圖」與「第2B圖」係分別為依據「第1圖」之控制模組於掃描元件正常運作與非正常運作時的時序示意圖。

控制模組170利用一參考信號控制掃描驅動單元180。掃描驅動單元180以參考信號驅動掃描元件150。控制模組170利用一同步信號控制掃描光源組件。控制模組170可依據感測信號、同步信號與參考信號間的時間差來更新同步信號輸出的時間。

更詳細地說，在光學掃描投影模組100於出廠前，同步信號通常與參考信號間存在一固定時間差T_L1，才能使部分光束123(部分穿透光或部分反射光)入射掃描元件150的時間與掃描元件150的運作時間同步，進而使影像清晰。因此，同步信號的輸出時間會預先設定並將預設資料儲存於控制模組170中，或者是預先儲存於記憶體中，再由控制模組170讀取。光學掃描投影模組100可根據上述的預設資料，在正常運作的情況下，提供清晰的影像。固定時間差T_L1為同步信號的上升邊緣與參考信號的上升邊緣間的時間差。

此外，當光學掃描投影模組100運作正常時，控制模組170會以參考信號的上升邊緣(rising edge)為參考點，使感測信號的上升邊緣與參考點(即參考信號的上升邊緣)間的時間差為T_P1微秒，同步信號的上升邊緣與參考點(即參考信號的上升邊緣)間的時間差為T_L1微秒。其中T_P1減去T_L1的值為定值。而當光學掃描投影模組100運作不正常時，掃描元件150的振幅偏離預定範圍，造成掃描元件150的掃描路徑無法對準。此時，失真信號與原本光學掃描投影模組100正常運作時控制模組170所接收的感測信號間的時間差為T微秒(即T_P2減去T_P1的值)。失真信號為當投影畫面144模糊時，控制模組170所接收的感測信號。T_P2為失真信號的上升邊緣與參考信號的上升邊緣間的時間差。

為了使投影畫面144清晰，控制模組170會將同步信號的上升邊緣的時間延遲T微秒(即T_L2減去T_L1的值)，使得補償信號 與失真信號間的時間差與原本光學掃描投影模組100正常運作時同步信號與感測信號間的時間差相同，進而使投影畫面144清晰。其中，上升邊緣係指從低準位轉變成高準位的位置。T_L2為補償信號的上升邊緣與參考信號的上升邊緣間的時間差。

然而，上述感光元件160、控制模組170和掃描驅動單元180間的控制法則並非用以限定本提案。此外，在本提案所提供的其他實施例中，部分反射光或部分穿透光亦無須透過檢測光反射元件的反射，而可直接入射掃描元件。本提案的光學掃描投影模組的各實施態樣如下。

請參照「第1圖」所示，光學掃描投影模組100包括一掃描光源組件、一主光束反射元件141、一檢測光反射元件124、一掃描元件150、一感光元件160、一控制模組170和一掃描驅動單元180。

掃描光源組件包含一第一次光源110、第二次光源120、第三次光源130、一第一分光元件122、一第二分光元件132和一次光束反射元件112。第一次光源110對應於次光束反射元件112，第二次光源120對應於第一分光元件122，第三次光源130對應於第二分光元件132。

第一次光源110發射的次光束111、第二次光源120發射的次光束121和第三次光源130發射的次光束131藉由次光束反射元件112、第一分光元件122和第二分光元件132匯集形成一主光束140。然而，次光束111、121和131可為藍光、綠光和紅光的任 一排列組合。

第一分光元件122包括一反射面1221和一穿透面1222。反射面1221可為一金屬層或一鍍膜反射層，且允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射。穿透面1222可為一透明材料，允許光束穿透。

在此架構下的一實施例中，分光元件122針對於次光束121的波長所提供之穿透率小於反射率，且穿透率可根據檢測光的強度需求而調整設計。

次光束111依序經由次光束反射元件112反射，並在穿透第一分光元件122後，由第二分光元件132反射，以匯至主光束140。當次光束121入射第一分光元件122時，百分之五的次光束121穿透第一分光元件122而形成一部分穿透光(部分光束123)，百分之九十五的次光束121被第一分光元件122反射而形成一部分反射光。部分反射光被第二分光元件132反射而匯入主光束140。次光束131穿透第二分光元件132，匯入主光束140。

在此架構所提供之另一實施例中，第一分光元件122針對於次光束111之波長所提供之反射率小於穿透率，且反射率可根據檢測光的強度需求而調整設計。

當次光束111則由次光束反射元件112反射至第一分光元件122時。百分之五的次光束111經由第一分光元件122反射而形成一部分反射光(部分光束123)，百分之九十五的次光束111穿透第一分光元件122而形成一部分穿透光。部分穿透光由第二分光元 件132反射而匯入主光束140。次光束121依序經由第一分光元件122和第二分光元件132的反射，匯至主光束140。次光束131則穿透第二分光元件132而直接匯入主光束140。

接著，主光束140經由第一主光束反射元件141的反射而成為第一反射光142。第一反射光142入射至掃描元件150。來自第一分光元件122的部分光束123(部分穿透光或部分反射光)則經由檢測光反射元件124反射而形成第二反射光。第二反射光入射至掃描元件150。掃描元件150將入射的第二反射光和第一反射光142以掃描方式反射，分別形成一檢測光和一投影光。檢測光將以點線(dot-to-line)的方式，形成一檢測畫面126，而投影光也將以點線的方式，形成一投影畫面144。

感光元件160可配置於檢測畫面126被投射的區域內，以接收來自掃描元件150的檢測光並輸出感測信號至控制模組170。控制模組170依據感測信號，控制每一個次光源和掃描驅動單元180的運作。而光學掃描投影模組100的控制方法請參考「第2A圖」和「第2B圖」之控制方法，於此不再贅述。

請參照「第3圖」，係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。光學掃描投影模組200包括一掃描光源組件、一主光束反射元件242、一掃描元件250和一感光元件260。

在本實施例中，掃描光源組件包含一第一次光源210、一第二次光源220、一第三次光源230、一第一分光元件213、一第二分 光元件222、一第三分光元件241、一第一次光束反射元件212和一第二次光束反射元件232。第一次光源210對應第一次光束反射元件212和第一分光元件213，第二次光源220對應第二分光元件222，第三次光源230對應第二次光束反射元件232。

第一次光源210發射的次光束211、第二次光源220發射的次光束221和第三次光源230發射的次光束231經由第一次光束反射元件212、第二次光束反射元件232、第一分光元件213、第二分光元件222和第三分光元件241匯入主光束240。次光束211、221和231可為藍光、綠光和紅光的任一排列組合。

第一分光元件213包括一反射面2131和一穿透面2132。反射面2131允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射，穿透面2132允許光束穿透。在此實施例中，第一分光元件213針對於次光束211的波長，所提供之反射率小於穿透率，且部分穿透光的比例可根據檢測光的強度需求而調整設計。

次光束231被第二次光束反射元件232反射，並連續穿透第二分光元件222和第三分光元件241，以匯入一主光束240。當次光束211被第一次光束反射元件212反射至第一分光元件213時，百分之五的次光束211被第一分光元件213反射而形成一部分反射光215，百分之九十五的次光束211穿透第一分光元件213而形成一部分穿透光214。部分穿透光214經由第三分光元件241反射，以匯入主光束240。次光束221依序被第二分光元件222反射，並穿透第三分光元件241，以匯至主光束240。

接著，主光束240經由主光束反射元件242反射而成為一第一反射光243。第一反射光243入射至掃描元件250。來自第一分光元件213的部分反射光215則直接入射至掃描元件250。掃描元件250將入射的部分反射光215和第一反射光243以掃描方式反射，分別形成一檢測光和一投影光。檢測光將形成一檢測畫面216，而投影光也將形成一投影畫面244。

感光元件260可配置於檢測畫面216被投射的區域內，以接收來自掃描元件250的檢測光並輸出感測信號。光學掃描投影模組200依據感測信號，來控制掃描光源組件和掃描元件250的運作。而光學掃描投影模組200的控制方法請參考「第2A圖」和「第2B圖」之控制方法，於此不再贅述。

此外，在此實施例中，第一次光源210發射次光束211的方向與主光束240入射至主光束反射元件242的方向平行且同向。

請參照「第4圖」，其係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。光學掃描投影模組300包含一掃瞄光源組件、一主光束反射元件342、一掃描元件350和一感光元件360。

掃描光源組件包括一第一次光源310、一第二次光源320、一第三次光源330、一第一分光元件312、一第二分光元件322和一第三分光元件332。第一次光源310對應第一分光元件312，第二次光源320對應第二分光元件322，第三次光源330對應第三分光元件332。

第一次光源310發射的次光束311、第二次光源320發射的次光束321和第三次光源330發射的次光束331藉由第一分光元件312、第二分光元件322和第三分光元件332匯入主光束340中。次光束311、321和331可為藍光、綠光和紅光的任一排列組合。

第一分光元件312包括一反射面3121和一穿透面3122。反射面3121允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射。穿透面3122允許光束穿透。因此，在此實施例中，第一分光元件312針對於次光束311的波長所提供之反射率小於穿透率，且部分穿透光的比例可根據檢測光的強度需求而調整設計。

當次光束311入射至第一分光元件312時，百分之五的次光束311被第一分光元件312反射而形成一部分反射光315，百分之九十五的次光束311穿透第一分光元件312反射而形成一部分穿透光313。部分穿透光313穿透第二分光元件322，再經由第三分光元件332反射，匯入主光束340。次光束321依序經由第二分光元件322和第三分光元件332反射，以匯至主光束340。次光束331穿透第三分光元件332，以匯入主光束340。

接著，主光束340經由主光束反射元件342反射而成為第一反射光343，並入射至掃描元件350。來自第一分光元件312的部分反射光315則直接入射至掃描元件350。掃描元件350將部分反射光315和主光束反射光342以掃描方式反射，分別形成檢測畫面316於感光元件360上，和在屏幕上形成投影畫面344。其中，第一次光源310發射次光束311的方向與主光束340入射主光束 反射元件342的方向垂直。

感光元件360可配置於檢測畫面316被投射的區域內，以接收來自掃描元件350的檢測光並輸出感測信號。光學掃描投影模組300依據感測信號，來控制掃描光源組件和掃描元件350的運作。而光學掃描投影模組300的控制方法請參考「第2A圖」和「第2B圖」之控制方法，於此不再贅述。

請參照「第5圖」，其係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。相較於「第3圖」，光學掃描投影模組400之掃描光源組件包括一第一次光源410、一第二次光源420、一第三次光源430、一第一分光元件413、一第二分光元件422、一第三分光元件423、一第一次光束反射元件412和一第二反射元件432。

第一次光源410對應第一次光束反射元件412，第二次光源420對應第二分光元件422，第三次光源430對應第二次光束反射元件432。第一次光源410發射的次光束411、第二次光源420發射的次光束421和第三次光源430發射的次光束431經由第一分光元件413、第二分光元件422、第三分光元件423、第一次光束反射元件412和第二次光束反射元件432匯入主光束440中。次光束411、421和431可為藍光、綠光和紅光的任一排列組合。

第一分光元件413包括一反射面4131和一穿透面4132。反射面4131允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射。穿透面4132允許光束穿透。因此，第一分光元件413針對於次光束411 的波長所提供之反射率小於穿透率，且反射率可根據檢測光的強度需求而調整設計。

當次光束411經由第一次光束反射元件412反射，入射至第一分光元件413時，百分之五的次光束411被第一分光元件413反射而形成一部分反射光415，百分之九十五的次光束411穿透第一分光元件413而形成一部分穿透光414。部分穿透光414依序經由第二分光元件422和第三分光元件423的反射，以匯入主光束440。次光束421穿透第二分光元件422，並由第三分光元件423反射，以匯入主光束440。次光束431依序經由第二次光束反射元件432的反射和穿透第三分光元件423，以匯至主光束440。

接著，主光束440經由主光束反射元件442反射而成為第一反射光443，並入射至掃描元件450。來自第一分光元件413的部分反射光415則直接入射至掃描元件450。掃描元件450將部分反射光415和第一反射光443以掃描方式反射，分別形成檢測畫面416和投影畫面444。其中，第一次光源410發射次光束411的方向與主光束440入射至主光束反射元件442的方向垂直，且次光束411由第一次光束反射元件412投射到第一分光元件413時，將穿越投影光和檢測光的路徑。

感光元件460可配置於檢測畫面416被投射的區域內，以接收來自掃描元件450的檢測光並輸出感測信號。光學掃描投影模組400依據感測信號，來控制掃描光源組件和掃描元件450的運作。而光學掃描投影模組400的控制方法請參考「第2A圖」和「第 2B圖」之控制方法，於此不再贅述。

請參照「第6圖」，其係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。相較於「第5圖」，光學掃描投影模組500之掃描光源組件中，第一次光源510對應第一次光束反射元件512，第二次光源520對應第二分光元件522，第三次光源530對應第二次光束反射元件532。第一次光源510發射的次光束511、第二次光源520發射的次光束521和第三次光源530發射的次光束531藉由第一次光束反射元件512、第二次光束反射元件532、第一分光元件513、第二分光元件522和第三分光元件541而匯入主光束540中。

第一次光源510出射次光源511的方向與主光束540入射至主光束反射元件542的方向平行但相反方向。次光束511、521和531可為藍光、綠光和紅光的任一排列組合。

第一分光元件513包括一反射面5131和一穿透面5132，反射面5131允許具有一特定波長的光束部分穿透和部分反射，穿透面5132允許光束穿透。因此，第一分光元件513針對於次光束511的波長所提供之反射率小於穿透率，且反射率可根據檢測光的強度需求而調整設計。

當次光束511經由第一次光束反射元件512反射，入射至第一分光元件513時，百分之五的次光束511被第一分光元件513反射而形成一部分反射光515，百分之九十五的次光束511穿透第一分光元件513而形成一部分穿透光514。部分穿透光514經由第 三分光元件541的反射，匯入主光束540。次光束521依序由第二分光元件522反射，並穿透第三分光元件541，以匯入主光束540。次光束531依序經由第二次光束反射元件532的反射和穿透第二分光元件522和第三分光元件541，以匯至主光束540。

接著，主光束540經由主光束反射元件542反射而形成第一反射光543，並入射至掃描元件550。來自第一分光元件513的部分反射光515則直接入射至掃描元件550。掃描元件550將部分反射光515和第一反射光543以掃描方式反射，分別形成檢測畫面516和投影畫面544。

感光元件560可配置於檢測畫面516被投射的區域內，以接收來自掃描元件550的檢測光並輸出感測信號。光學掃描投影模組500依據感測信號，來控制掃描光源組件和掃描元件550的運作。而光學掃描投影模組500的控制方法請參考「第2A圖」和「第2B圖」之控制方法，於此不再贅述。

請參考「第7圖」所示，其為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。相較於「第1圖」，光學掃描投影模組600的主光束640無須額外的反射元件，即可直接由第二分光元件632投射至掃描元件650，以形成投影畫面644。在此實施例中，第一次光源610、第二次光源620、第三次光源630、次光束反射元件612、第一分光元件622、檢測光反射元件624、第二分光元件632、掃描元件650和感光元件660的運作、檢測畫面626的形成以及光學掃描投影模組600的控制方法請參考「第1 圖」的實施例。

在上述各實施例中，在所有具有穿透面和反射面的分光元件中，其反射率或穿透率可根據使用的條件來設計，因此不受限於百分之九十五或百分之五的比例，而可根據檢測光的強度需求來設計。當模組欲使用部分反射光作為檢測光時，此類之分光元件的穿透率設計為大於反射率即可。當模組欲使用部分穿透光作為檢測光時，此類之分光元件的反射率則需設計為大於穿透率。

在本提案各實施例中，光學掃描投影模組另可包括殼體(如殼體190、290、390、490、590和690中任一所示)，殼體包括出光口(如出光口191、291、391、491、591和691中任一所示)與測試區域(如測試區域192、292、392、492、592和692中任一所示)。測試區域的位置位於殼體內，與出光口的位置間相距一適當距離，且對應感光元件設置的位置。測試區域與出光口間的距離根據實際應用的需求而設計。因此檢測光將受殼體阻擋而無法由出光口投射出去。而投影光則經過出光口，投影至光學掃描投影模組外的一屏幕，而獲得投影畫面。

在一實施例中，如「第8圖」所示，當來自掃描元件的投影光以1280乘以740的解析度形成影像畫面743時，影像畫面743根據掃描元件的運作而形成一第一畫面區域S1、一空白區域S2和一第二畫面區域S3。

具有主光束之光譜的影像將顯示於影像畫面743之第一畫面區域S1中。此第一畫面區域S1可為1280乘以720的解析度，並 由出光口投射在屏幕上，形成投影畫面。在掃描元件執行掃描投影的期間，當全部的次光源被強制減弱至最低亮度或直接關閉時，影像將不會顯示於空白區域S2中，以避免產生繞射。此空白區域S2可為1280乘以10的解析度。投射在第二畫面區域S3的投影光則被出光口周圍的殼體C所遮蓋而不會由出光口投射出去。此第二畫面區域S3可為1280乘以10的解析度。

由於掃描元件係可在水平方向和垂直方向旋轉，因此檢測畫面可包括一水平檢測線，水平檢測線的光強度可隨或不隨時間改變。或者，檢測畫面可更進一步包括一垂直檢測線，垂直檢測線的光強度可隨或不隨時間改變。

如「第9圖」所示，當來自掃描元件的投影光以1280乘以740的解析度形成影像畫面時，來自掃描元件的檢測光也將於檢測區域中形成具有1280乘以740的解析度的影像畫面726(檢測畫面)。影像畫面726根據掃描元件的運作而形成第一畫面區域S4、空白區域S5和第二畫面區域S6。

第一畫面區域S4呈現具有單一顏色且與「第8圖」之第一畫面區域S1相同的影像。此第一畫面區域S4可為1280乘以720的解析度。在掃描元件執行掃描投影的期間，當全部的次光源被強制減弱至最低亮度或直接關閉時，影像將不會顯示於空白區域S5中。此空白區域S5可為1280乘以10的解析度。第二畫面區域S6則呈現至少一檢測線，例如水平檢測線L1和垂直檢測線L2。此第二畫面區域S6可為1280乘以10的解析度。

感光元件D可設置於水平檢測線L1和垂直檢測線L2之路徑的交疊處，以根據打在其上的水平檢測線L1和垂直檢測線L2來作檢測。由於檢測區域設置於殼體內，因此影像畫面726將不會被投射在屏幕上。

在一實施例中，作為檢測光之部分光束(部分反射光或部分穿透光)投射於掃描元件750上的位置可根據需求來設計，如「第10圖」所示。部分光束投射在掃描元件750上的光點10的位置係位於偏離鏡面751之中心的位置，亦即鏡面751與外環752之間的位置。光點10的位置同時覆蓋部分的鏡面751和部分的外環752。投射在外環752上的部分光束因掃描元件750垂直方向的掃描而在上述第二畫面區域S6中形成垂直檢測線L2。投射在鏡面751的部分光束則能因掃描元件750水平方向的掃描而在第二畫面區域S6中形成水平檢測線L1。其中，鏡面751係為當掃描元件750運作正常時，主光束(140至640)投射的範圍。

掃描元件可為一掃描振鏡或一馬達旋轉多面鏡，感光元件可為但不限於光檢測器(Photodetector，PD)。掃描元件的振幅變化與用以驅動此掃描元件的一驅動電源之值有關，但於掃描元件正常運作時，掃描元件的振幅會控制於一預定範圍內。在本提案中，預定範圍可為但不限於正負九十度。

上述各實施例中，第一次光源、第二次光源和第三次光源可為但不限於半導體雷射，亦即第一次光源、第二次光源和第三次光源亦可為固態雷射。此外，第一光源、第二光源和第三光源所 發射的次光束的波長或顏色可不同，且可根據不同的需求而作調配。

上述掃描光源組件的各實施例中，第一次光源、第二次光源和第三次光源的其中兩個次光源可封裝在一個封裝元件中，且掃描光源組件可包含一作為分光元件的稜鏡。

舉例來說，可將兩個分別發射藍光和綠光的裸晶封裝在一個封裝元件中。此封裝元件所發射的藍光和綠光經過上述分光元件後，百分之五的藍光將被反射，綠光和百分之九十五的藍光將穿透此分光元件。同時，分光元件也反射紅光。被反射的百分之五的藍光將作為檢測光。綠光、百分之九十五的藍光與被反射的紅光將匯集成一包含紅光、綠光和藍光的主光束。然而，上述作為檢測光的部分藍光的比例不為本案之限制。

依據本提案所揭露之光學掃描投影模組，可藉由分光元件的配置，使次光源的次光束經過分光元件，產生部分反射光或部分穿透光。此部分反射光或部分穿透光將入射至掃描元件，在光學掃描投影模組內產生檢測畫面。

透過配置在檢測畫面範圍內的感光元件的感測結果，光學掃描投影模組可即時的控制掃描光源組件的運作，以避免藉由所投射的影像因掃描元件故障而產生單一亮點，進而傷害觀看者的雙眼。

藉由檢測線的光強度不隨時間改變與感光元件位置的配置，可確保感光元件可正確地輸出相對的感測信號。

透過控制部分反射光或部分穿透光投射在掃描元件的位置，使得檢測畫面具有水平檢測線及垂直檢測線。透過此水平檢測線和垂直檢測線，可分別偵測水平和垂直方向掃描投影的情形。

透過同步信號、參考信號與感測信號間的時間差來更新同步信號的輸出時間，以補償掃描元件因振幅的改變而產生模糊的投影畫面。

藉此，本提案之光學掃描投影模組可達到同步失真的偵測及校正的目的，以及提升使用的安全性。

雖然本提案以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案，任何熟習相像技藝者，在不脫離本提案的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本提案的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧光點

100、200、300、400、500、600‧‧‧光學掃描投影模組

110、210、310、410、510、610‧‧‧第一次光源

111、121、131、211、221、231、311、321、331、411、421、431、511、521、531‧‧‧次光束

112、612‧‧‧次光束反射元件

120、220、320、420、520、620‧‧‧第二次光源

122、213、312、413、513、622‧‧‧第一分光元件

1221、2131、3121、4131、5131‧‧‧反射面

1222、2132、3122、4132、5132‧‧‧穿透面

123‧‧‧部分光束

124、624‧‧‧檢測光反射元件

126、216、316、416、516、626‧‧‧檢測畫面

130、230、330、430、530、630‧‧‧第三次光源

132、222、322、422、522、632‧‧‧第二分光元件

140、240、340、440、540、640‧‧‧主光束

141、242、342、442、542‧‧‧主光束反射元件

142、243、343、443、543‧‧‧第一反射光

144、244、344、444、544、644‧‧‧投影畫面

150、250、350、450、550、650、750‧‧‧掃描元件

160、260、360、460、560、660、D‧‧‧感光元件

170‧‧‧控制模組

180‧‧‧掃描驅動單元

190、290、390、490、590、690、C‧‧‧殼體

191、291、391、491、591、691‧‧‧出光口

192、292、392、492、592、692‧‧‧測試區域

212、412、512‧‧‧第一次光束反射元件

214、313、414、514‧‧‧部分穿透光

215、315、415、515‧‧‧部分反射光

232、432、532‧‧‧第二次光束反射元件

241、332、423、541‧‧‧第三分光元件

726、743‧‧‧影像畫面

751‧‧‧鏡面

752‧‧‧外環

L1‧‧‧水平檢測線

L2‧‧‧垂直檢測線

S1、S4‧‧‧第一畫面區域

S2、S5‧‧‧空白區域

S3、S6‧‧‧第二畫面區域

第1圖係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。

第2A圖係為依據第一圖之掃描元件正常運作時的時序示意圖。

第2B圖係為依據第一圖之掃描元件正常運作時及非正常運作時的時序示意圖。

第3圖係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。

第4圖係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模 組的架構示意圖。

第5圖係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。

第6圖係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。

第7圖係為依據本提案之一實施例所揭露之光學掃描投影模組的架構示意圖。

第8圖係為依據本提案所揭露光學掃描投影模組之投影畫面的示意圖。

第9圖係為依據本提案所揭露光學掃描投影模組之檢測畫面的示意圖。

第10圖係為依據本提案所揭露部分反射光或部分穿透光投射於掃描元件的示意圖。

100‧‧‧光學掃描投影模組

110‧‧‧第一次光源

111、121、131‧‧‧次光束

112‧‧‧次光束反射元件

120‧‧‧第二次光源

122‧‧‧第一分光元件

1221‧‧‧反射面

1222‧‧‧穿透面

123‧‧‧部分光束

124‧‧‧檢測光反射元件

126‧‧‧檢測畫面

130‧‧‧第三次光源

132‧‧‧第二分光元件

140‧‧‧主光束

141‧‧‧主光束反射元件

142‧‧‧第一反射光

144‧‧‧投影畫面

150‧‧‧掃描元件

160‧‧‧感光元件

170‧‧‧控制模組

180‧‧‧掃描驅動單元

190‧‧‧殼體

191‧‧‧出光口

192‧‧‧測試區域

Claims (30)

1. 一種光學掃描投影模組，包括：一掃描光源組件，包含多個次光源和至少一分光元件，每一該次光源發射的一次光束匯集成一主光束，該些次光束的其中之一經過該分光元件而形成一部分穿透光和一部分反射光；一主光束反射元件，用以反射該主光束；一掃描元件，用以根據一掃描方式，反射來自該主光束反射元件的該主光束而形成一投影光，以及反射該部分穿透光或該部分反射光而形成一檢測光；以及一感光元件，用以接收該檢測光，並輸出一感測信號，其中該光學掃描投影模組根據該感測信號控制該掃描光源組件。
2. 如請求項1所述之光學掃描投影模組，更包含一檢測光反射元件，其中該些次光源包含一第一次光源、一第二次光源和一第三次光源；該掃描光源組件更包含：一次光束反射元件，對應於該第一次光源；該至少一分光元件包含：一第一分光元件，對應於該第二次光源，該第一次光源和該第二次光源之其中之一的該次光束經過該第一分光元件，形成該部分穿透光和該部分反射光，該檢測光反射元件將該部分穿透光或該部分反射光反射至該掃描元件；以及一第二分光元件，對應於該第三次光源，該第一次光源、該第二次光源和該第三次光源的該次光束藉由該第一分光元 件、該第二分光元件和該次光束反射元件匯集形成該主光束。
3. 如請求項2所述之光學掃描投影模組，其中該第一次光源的該次光束經由該次光束反射元件反射至該第一分光元件；該第二次光源的該次光束和來自該次光束反射元件之該第一次光源的該次光束的其中一者經由該第一分光元件投射至該第二分光元件，再經由該第二分光元件反射而匯入該主光束；以及該第三次光源的該次光束穿透該第二分光元件而匯入該主光束。
4. 如請求項3所述之光學掃描投影模組，其中該第一分光元件根據該第二次光源之該次光束的反射率大於該第一分光元件之穿透率。
5. 如請求項3所述之光學掃描投影模組，其中該第一分光元件根據該第一次光源之該次光束的反射率小於該第一分光元件之穿透率。
6. 如請求項1所述之光學掃描投影模組，其中該些次光源包含一第一次光源、一第二次光源及一第三次光源；該至少一分光元件包含：一第一分光元件，對應於該第一次光源；一第二分光元件，對應於該第二次光源；以及一第三分光元件；該掃描光源組件更包含：一第一次光束反射元件，對應該第一次光源，該第一次光源的該次光束經過該第一次光束反射元件及該第一分光元件 而形成該部分穿透光和該部分反射光；以及一第二次光束反射元件，對應於該第三次光源；其中，該第二次光源和該第三次光源的該次光束以及來自該第一分光元件的該部分穿透光藉由該第二次光束反射元件、該第二分光元件和該第三分光元件而匯集成該主光束。
7. 如請求項6所述之光學掃描投影模組，其中該第一次光源的該次光束依序由該第一次光束反射元件反射、穿透該第一分光元件和由該第三分光元件反射而匯入該主光束，該第二次光源的該次光束依序由該第二分光元件反射和穿透該第三分光元件而匯入該主光束，以及該第三次光源的該次光束依序由該第二次光束反射元件反射、穿透該第二分光元件和穿透該第三分光元件而匯入該主光束。
8. 如請求項7所述之光學掃描投影模組，其中該第一次光源的該次光束由該第一次光源射出的方向與該主光束入射至該主光束反射元件的方向相同。
9. 如請求項7所述之光學掃描投影模組，其中該第一次光源的該次光束由該第一次光源射出的方向與該主光束入射至該主光束反射元件的方向相反。
10. 如請求項6所述之光學掃描投影模組，其中該部分穿透光依序由該第二分光元件反射和由該第三分光元件反射而匯入該主光束，該第二次光源的該次光束依序穿透該第二分光元件和由該第三分光元件反射而匯入該主光束，以及該第三次光源的該 次光束依序由該第二次光束反射元件反射和穿透該第三分光元件而匯入該主光束。
11. 如請求項10所述之光學掃描投影模組，其中該第一次光源的該次光束穿越該投影光和該檢測光，入射至該第一分光元件。
12. 如請求項6所述之光學掃描投影模組，其中該第一分光元件根據該第一次光源之該次光束的反射率小於該第一分光元件之穿透率。
13. 如請求項1所述之光學掃描投影模組，其中該些次光源包含一第一次光源、一第二次光源及一第三次光源，該至少一分光源件包含：一第一分光元件，對應於該第一次光源，該第一次光源的該次光束經過該第一分光元件而形成該部分穿透光和該部分反射光；一第二分光元件，對應於該第二次光源；以及一第三分光元件，對應於該第三次光源，該部分穿透光、該第二次光源的該次光束和該第三次光源的該次光束藉由該第二分光元件和該第三分光元件而匯集形成該主光束。
14. 如請求項13所述之光學掃描投影模組，其中該第一分光元件根據該第一次光源之該次光束的反射率小於該第一分光元件之穿透率。
15. 如請求項13所述之光學掃描投影模組，其中該部分穿透光依序穿透該第二分光元件和由該第三分光元件反射而匯入該主 光束，該第二次光源的該次光束依序由該第二分光元件和該第三分光元件反射而匯入該主光束，以及該第三次光源的該次光束穿透該第三分光元件而匯入該主光束。
16. 如請求項1所述之光學掃描投影模組，其中該檢測光形成一檢測畫面，該檢測畫面包括一水平檢測線，該感光元件的位置對應該水平檢測線。
17. 如請求項16所述之光學掃描投影模組，其中該檢測畫面更包括一垂直檢測線，該垂直檢測線與該水平檢測線相交於一交疊處，該感光元件的位置對應該交疊處。
18. 如請求項1所述之光學掃描投影模組，更包含一殼體，該檢測光形成一檢測畫面，該檢測畫面被該殼體阻擋，且該檢測畫面包含：一第一畫面區域，供被該掃描元件反射之該部分穿透光或該部分反射光所提供之一影像資料顯示於其中；一第二畫面區域，供至少一檢測線顯示於其中；以及一空白區域，介於該第一畫面區域與該第二畫面區域之間。
19. 如請求項1所述之光學掃描投影模組，更包含一殼體，該投影光形成一影像畫面，該投影光的該影像畫面包含：一第一畫面區域，供該主光束所提供之一影像資料顯示於其中；一第二畫面區域，供部分的該投影光顯示於其中，該第二 畫面區域被該殼體阻擋；以及一空白區域，介於該第一畫面區域與該第二畫面區域之間。
20. 如請求項1所述之光學掃描投影模組，其中該掃描元件包含一鏡面和一外環，該外環圍繞該鏡面，該部分反射光和該部分穿透光的其中一個投射於該掃描元件上產生一光點，該光點部分覆蓋該鏡面，且該光點部分覆蓋該外環。
21. 一種光學掃描投影模組，包括：一掃描元件，用以根據一掃描方式，反射一主光束而形成一投影光，以及反射一部分穿透光和一部分反射光的其中一者而形成一檢測光；一掃描光源組件，包含多個次光源和至少一分光元件，每一該次光源發射的一次光束匯集成該主光束，該些次光束的其中之一者經過該分光元件而形成該部分穿透光和該部分反射光；一檢測光反射元件，用以將來自該分光元件之該部分穿透光和該部分反射光的其中一者反射至該掃描元件；以及一感光元件，用以接收該檢測光，並輸出一感測信號，其中該光學掃描投影模組根據該感測信號控制該掃描光源組件。
22. 如請求項21所述之光學掃描投影模組，其中該些次光源包含一第一次光源、一第二次光源和一第三次光源，該掃描光源組件更包含： 一次光束反射元件，對應於該第一次光源；該至少一分光元件包含：一第一分光元件，對應於該第二次光源，該第一次光源和該第二次光源之其中之一者的該次光束經過該第一分光元件，形成該部分穿透光和該部分反射光；以及一第二分光元件，對應於該第三次光源，該第一次光源、該第二次光源和該第三次光源的該次光束藉由該第一分光元件、該第二分光元件和該次光束反射元件匯集形成該主光束。
23. 如請求項22所述之光學掃描投影模組，其中該第一次光源的該次光束經由該次光束反射元件反射至該第一分光元件；該第二次光源的該次光束和來自該次光束反射元件之該第一次光源的該次光束的其中一者經由該第一分光元件投射至該第二分光元件，再經由該第二分光元件反射而匯入該主光束；以及該第三次光源的該次光束穿透該第二分光元件而匯入該主光束。
24. 如請求項22所述之光學掃描投影模組，其中該第一分光元件根據該第二次光源之該次光束的反射率大於該第一分光元件之穿透率。
25. 如請求項22所述之光學掃描投影模組，其中該第一分光元件根據該第一次光源之該次光束的反射率小於該第一分光元件之穿透率。
26. 如請求項21所述之光學掃描投影模組，其中該檢測光形成一 檢測畫面，該檢測畫面包括一水平檢測線，該感光元件的位置對應該水平檢測線。
27. 如請求項26所述之光學掃描投影模組，其中該檢測畫面更包括一垂直檢測線，該垂直檢測線與該水平檢測線相交於一交疊處，該感光元件的位置對應該交疊處。
28. 如請求項21所述之光學掃描投影模組，更包含一殼體，該檢測光形成一檢測畫面，該檢測畫面被該殼體阻擋，且該檢測畫面包含：一第一畫面區域，供被該掃描元件反射之該部分穿透光或該部分反射光所提供之一影像資料顯示於其中；一第二畫面區域，供至少一檢測線顯示於其中；以及一空白區域，介於該第一畫面區域與該第二畫面區域之間。
29. 如請求項21所述之光學掃描投影模組，更包含一殼體，該投影光形成一影像畫面，該投影光的該影像畫面包含：一第一畫面區域，供該主光束所提供之一影像資料顯示於其中；一第二畫面區域，供部分的該投影光顯示於其中，該第二畫面區域被該殼體阻擋；以及一空白區域，介於該第一畫面區域與該第二畫面區域之間。
30. 如請求項21所述之光學掃描投影模組，其中該掃描元件包含 一鏡面和一外環，該外環圍繞該鏡面，該部分反射光和該部分穿透光的其中一個投射於該掃描元件上產生一光點，該光點部分覆蓋該鏡面，且該光點部分覆蓋該外環。