TWI403757B - Optical path control device - Google Patents

Description

光路控制裝置

本發明係與光學儀器有關，特別是關於一種控制光束之方向的光路控制裝置。

光學科技在現代科技中佔有大的份量，目前生活中各項科技商品，幾乎無一能脫離光學科技之應用。現代商品上應用了大量的光投射技術，舉凡液晶電視、電漿電視或雷射電視等，都必須使用到這項技術。在光的投射技術中，光路的控制便是非常重要的一環。

在目前光路控制領域中，一種光路控制裝置如美國6509996號發明專利所示，係在一個伺服馬達之輸出軸上設置一平面鏡，用以供一光束如雷射光束等投射於其上，並藉由該伺服馬達轉動該平面鏡，使該光束與該平面鏡間之入射角改變，達到改變該光束之反射角的功效。

此種光路控制裝置必須包含一角度感知裝置，用以偵測並回報該平面鏡之角度姿態(position)給一控制該伺服馬達運轉的控制電路，以控制該伺服馬達正確地運轉而使該平面鏡位於正確的角度位置上。因此，此種光路控制裝置之構造較為複雜，製造成本也較高。

再者，在控制光路上，上述光路控制裝置是藉由伺服馬達 的瞬間預定角度的正或反轉，以達成該平面鏡在極短的時間內到達預定角度位置的效果。很明顯地，當伺服馬達在瞬間起動和瞬間停止的過程中，容易產生震動，導致經由該平面鏡反射而產生之光投射效果不佳。

對於光路控制之需求，某些應用例中僅需要對入射光束作少數且固定角度之反射；例如，將入射光束如雷射光束作固定的兩個角度的定時反覆反射。對這種需求而言，使用上述光路控制裝置，無疑是不符合經濟效益且無法得到好的反射效果的。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種可產生較佳光投射效果之光路控制裝置。

用以達成本發明之目的，本發明所提供的技術，是將一固定反射鏡固定角度地設置在一第一位置上，用以供一投射光束投射於其上；另設一旋轉反射鏡，係一平面鏡，可受一驅動裝置驅動，而依一固定之軸心轉動，且其鏡面垂直於該軸心；該軸心係位於一第二位置上，使該旋轉反射鏡之轉動路徑，通過該投射於該固定反射鏡上之光束，且該光束於該旋轉反射鏡之入射點之法線，與該光束於該固定反射鏡之入射點之法線間具有一預定之夾角者。

藉此，當一道入射光束以一預定之入射角投射在該固定反射鏡上，會在該固定反射鏡上產生一第一角度的第一反射光束；當該旋轉反射鏡受該驅動裝置驅動而轉動行經該入射光束時，該入射光束會在該旋轉反射鏡上產生一第二角度之第二反射光束。藉由驅動裝置持續地驅動該旋轉反射鏡旋轉，該入射光束會依時間序反覆地分別投射在該固定反射鏡和旋轉反射鏡上，而反覆地在該固定反射鏡和該旋轉反射鏡上產生該第一反射光束和該第二反射光束。

由於該第一反射光束和該第二反射光束之反覆產生，是藉由該驅動裝置之持續相同方向轉動而得之，因此在這過程中，該驅動裝置沒有瞬間起動及瞬間停止的狀態，而不會產生震動的現象，自然不會產生上述之反射光束投射效果不佳之情事。

為能更清楚地說明本發明，茲舉一較佳實施例並配合圖示詳細說明如后。

請參閱第一、二圖，本發明一較佳實施例之光路控制裝置1，係包含有：一可輸出旋轉動力之驅動裝置，在本實施例所使用的是一馬達10，該馬達具有一輸出軸11。

一固定架20，係固定設在該馬達10之殼體12上；該固定架20上具有一穿孔21，供該馬達10之輸出軸11穿過。

一固定反射鏡30，係一平面鏡，固定設置在該固定架20上，用以供一投射光束α投射於其鏡面31上；該固定反射鏡30位於該馬達10之輸出軸11的一側，且該其鏡面31以一預定之角度向該輸出軸11斜傾。

一軸套40，係套設於該馬達10之輸出軸11上而可隨該輸出軸11轉動，且該軸套40有部份部位穿入該固定架20之穿孔21中。

一旋轉反射鏡50，係一平面鏡，固定設置在該軸套40上，而可隨該馬達10之輸出軸11轉動，且該旋轉反射鏡50之轉動路徑通過該投射於該固定反射鏡30上的光束α。該旋轉反射鏡50之鏡面51垂直於該輸出軸11之軸心，因而與該固定反射鏡30之鏡面31間具有一夾角；藉此，上述光束α於該旋轉反射鏡50之入射點之法線n2，與該光束α於該固定反射鏡30之入射點之法線n1間具有一預定之夾角θ。

藉此，請參閱第二圖，並配合參閱第三圖，當一道入射光束α以一預定之入射角投射在該固定反射鏡30上，會在該固定反射鏡30上產生一第一反射角θ1的第一反射光束α1；當該旋轉反射鏡50受該馬達10驅動而轉動行經該入射光束α時，該入射光束α會在該旋轉反射鏡50上產生一第二反射角θ2之第二反射光束α2。此時，該第一反射角θ1等於該第二反射角θ2加上該固定反射鏡30上之法線n1與該旋轉反射鏡50上之法線n2的夾角θ，其公式如下：

θ1=θ2+θ

藉由該馬達10持續定速地驅動該旋轉反射鏡旋轉50，該入射光束α會依時間序反覆地分別投射在該固定反射鏡30和旋轉反射鏡50上，而反覆地在固定反射鏡30和該旋轉反射鏡50上產生該第一反射光束α1和該第二反射光束α2。該第一反射光束α1和該第二反射光束α2之反射角θ1、θ2與時間之關係圖如第四圖所示，由該圖中可知，該第一、二反射光束α1、α2間之反射角θ1、θ2變化是非連續性的變化。

由於該第一反射光束α1和該第二反射光束α2之反覆產生，是藉由該馬達10之持續相同方向定速轉動而得之，因此在這過程中，該馬達10沒有瞬間起動及瞬間停止的狀態，而不會產生震動的現象，自然不會產生上述習用者之反射光束投射效果不佳之情事。又，由於該光路控制裝置1在控制光路變換的過程中，該馬達10不須瞬間起動、瞬間停止及反覆正反轉，故其光路變化速度可以大幅提高。最後，該光路控制裝置1之結構簡單，不須複雜的角度感知裝置和控制迴路，因此其製造成本和故障率都可大幅降低。

以上所述僅為本發明一較佳實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，例如加設一組或數組馬達及反射鏡片以達到對光束實現多個角度反射之效果等，並不脫離本發明之範疇。

1．．．光路控制裝置

10．．．馬達

11．．．輸出軸

12．．．殼體

20．．．固定架

21．．．上穿孔

30．．．固定反射鏡

31．．．鏡面

40．．．軸套

50．．．旋轉反射鏡

51．．．鏡面

α．．．入射光束

α1．．．第一反射光束

α2．．．第二反射光束

n1．．．法線

n2．．．法線

θ．．．夾角

θ1．．．第一反射角

θ2．．．第二反射角

第一圖　係本發明一較佳實施例之外觀圖；

第二圖　係第一圖所示實施例之側視圖；

第三圖　係第一圖所示實施例於操作時之光路圖；

第四圖　係第一圖所示實例於操作時，反射光束之反射角與時間之關係圖。

1．．．光路控制裝置

10．．．馬達

11．．．輸出軸

12．．．殼體

20．．．固定架

21．．．上穿孔

30．．．固定反射鏡

31．．．鏡面

40．．．軸套

50．．．旋轉反射鏡

51．．．鏡面

Claims (7)

1. 一種光路控制裝置，其包含有：一驅動裝置，係一可輸出旋轉動力者；一固定反射鏡，係固定設置在一第一位置上，用以供一入射光束投射於其上；一旋轉反射鏡，係一平面鏡，可受該驅動裝置驅動，而依一固定之軸心轉動，且其鏡面垂直於該軸心；該軸心係位於一第二位置上，使該旋轉反射鏡之轉動路徑，通過該投射於該固定反射鏡上之光束，且該光束於該旋轉反射鏡之入射點之法線，與該光束於該固定反射鏡之入射點之法線間具有一預定之夾角者。
2. 如請求項1所述之光路控制裝置，其中，該驅動裝置係一馬達。
3. 如請求項2所述之光路控制裝置，其中，該馬達具有一輸出軸，該旋轉反射鏡係與該輸出軸連結，而可受該輸出軸之帶動而依該輸出軸之軸心轉動，且該旋轉反射鏡之鏡面垂直於該軸心。
4. 如請求項3所述之光路控制裝置，更包含有一軸套，係套設於該輸出軸上而可隨該輸出軸轉動；該旋轉反射鏡係固定設置在該軸套上，而與該輸出軸連結。
5. 如請求項4所述之光路控制裝置，更包含有一固定架，係固 定設在該馬達之殼體上；該固定反射鏡係設置在該固定架上，而位於該馬達之輸出軸的一側。
6. 如請求項5所述之光路控制裝置，其中，該固定架上具有一穿孔，供該馬達之輸出軸穿過，且該固定反射鏡之鏡面以一預定之角度向該輸出軸斜傾；又，該軸套有部份部位穿入該固定架之穿孔中。
7. 如請求項1所述之光路控制裝置，其中，該固定反射鏡係一平面鏡。