TWI762141B - 雷射光斑消除裝置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

雷射光斑消除裝置包含光源、光斑消除元件以及複數個光路傳輸模組。光源配置以發出雷射光。光斑消除元件設置於雷射光的光軸上。光路傳輸模組交錯地設置在光斑消除元件的相對兩側。

Description

雷射光斑消除裝置及其操作方法

本揭露是有關於一種雷射光斑消除裝置。

應用雷射光作為投影機的光源已成為業界發展趨勢。然而，由於雷射光具有高準直性、偏振以及單一波長等特性。導致雷射光光源具有光斑問題。

在現有技術中，雷射光路一般藉由消除光斑(despeckle)元件破壞同調性。然而，雷射光通過消除光斑元件一次之後，投影機投影畫面的光斑減輕程度較小。若要使雷射光通過多個光斑消除元件，則會增加成本，並使雷射投影機體積增加。

有鑑於此，如何在不增加成本的狀況下，提供一種可多次破壞雷射光的同調性的雷射光斑消除裝置，仍是目前業界亟需研究的目標之一。

本揭露之一技術態樣為一種雷射光斑消除裝置。

在本揭露一實施例中，雷射光斑消除裝置包含光源、光斑消除元件以及複數個光路傳輸模組。光源配置以發出雷射光。光斑消除元件設置於雷射光的光軸上。光路傳輸模組交錯地設置在光斑消除元件的相對兩側。

在本揭露一實施例中，光斑消除元件為擴散片。

在本揭露一實施例中，雷射光斑消除裝置更包含致動器，配置以震動光斑消除元件。

在本揭露一實施例中，致動器配置以平移光斑消除元件。

在本揭露一實施例中，致動器配置以傾斜光斑消除元件。

在本揭露一實施例中，雷射光斑消除裝置還包含輪軸，配置以旋轉光斑消除元件。

在本揭露一實施例中，光路傳輸模組包含反射鏡及透鏡。

在本揭露一實施例中，光路傳輸模組包含曲面反射鏡。

在本揭露一實施例中，光路傳輸模組包含光纖。

本揭露之另一技術態樣為一種雷射光斑消除裝置的操作方法。

在本揭露一實施例中，雷射光斑消除裝置的操作方法包含藉由光源發出第一雷射光；使第一雷射光通過光斑消除元件以產生第二雷射光；以及藉由光路傳輸模組傳輸第二雷射光以再次通過光斑消除元件。

在本揭露一實施例中，雷射光斑消除裝置之操作方法還包含藉由致動器震動或旋轉光斑消除元件。

在本揭露一實施例中，雷射光斑消除裝置之操作方法還包含藉由輪軸旋轉光斑消除元件。

在本揭露一實施例中，光路傳輸模組包含反射鏡及透鏡，操作方法還包含藉由反射鏡及透鏡聚焦並傳輸通過光斑消除元件的第二雷射光，使第二雷射光朝向光斑消除元件行進。

在本揭露一實施例中，光路傳輸模組包含曲面反射鏡，操作方法還包含藉由曲面反射鏡聚焦並傳輸通過光斑消除元件的第二雷射光，使第二雷射光朝向光斑消除元件行進。

在本揭露一實施例中，光路傳輸模組包含光纖，操作方法還包含藉由光纖聚焦並傳輸通過光斑消除元件的第二雷射光，使第二雷射光朝向光斑消除元件行進。

在上述實施例中，綜上所述，本揭露的雷射光斑消除裝置可使來自光源的雷射光多次通過單一個光斑消除元件達到多次降低同調性之功效。如此一來，可減少設置光斑消除元件的成本，並減少雷射投影機的光斑問題。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。且為了清楚起見，圖式中之層和區域的厚度可能被誇大，並且在圖式的描述中相同的元件符號表示相同的元件。

第1圖為根據本揭露一實施例之雷射光斑消除裝置100的示意圖。雷射光斑消除裝置100包含光源110、光斑消除元件120以及複數個光路傳輸模組130。光源110配置以發出雷射光L。光斑消除元件120設置於雷射光L的光軸上。光路傳輸模組130配置以傳輸雷射光L，以使雷射光L朝向光斑消除元件120行進，並使雷射光L多次通過光斑消除元件120。光路傳輸模組130位在光斑消除元件120的相對兩側。光路傳輸模組130在第一方向D1上交錯排列，使雷射光L依序藉由光路傳輸模組130多次朝向光斑消除元件120行進。藉此使雷射光L多次穿過光斑消除元件120以達到去同調性之效果。雷射光斑消除裝置100可應用在雷射投影機中，藉此減少雷射投影機顯示畫面出現光斑(Speckle)的問題。

如第1圖所示，雷射光斑消除裝置100藉由光源110發出沿著第二方向D2行進的第一雷射光L1。第一雷射光L1通過光斑消除元件120以產生第二雷射光L2。接著，再藉由光路傳輸模組130a匯聚並傳輸第二雷射光L2以再次通過光斑消除元件120。沿著第二方向D2行進的第二雷射光L2經由光路傳輸模組130a匯聚並傳輸而朝向第二方向D2的反方向行進。第二雷射光L2通過光斑消除元件120後產生第三雷射光L3。

在本實施例中，光斑消除元件120為擴散片。擴散片可為稜鏡結構、或是表面具有網點圖案的結構、或是埋設顆粒的導光材料。光斑消除元件120可使入射光線產生散射或漫射以破壞入射光線的同調性。也就是說，準直的第一雷射光L1經過光斑消除元件120後，部份光線被散射或漫射而朝向不同方向行進。換句話說，經過光斑消除元件120一次的第二雷射光L2比第一雷射光L1具有較低的同調性，且經過光斑消除元件120兩次的第三雷射光L3比第二雷射光L2具有較低的同調性。

第三雷射光L3可接續地藉由另一光路傳輸模組130b匯聚並傳輸而通過光斑消除元件120。藉此，第三雷射光L3的同調性可再度藉由光斑消除元件120而降低，並產生第四雷射光L4。接續地，可依序再藉由其他光路傳輸模組130而多次地降低第四雷射光L4的同調性。

根據上述可知，本揭露的雷射光斑消除裝置100可使來自光源110的雷射光L多次通過單一個光斑消除元件120達到多次降低同調性之功效。如此一來，可減少設置光斑消除元件120的成本。此外，若採用多個光斑消除元件120之設計(例如沿第二方向D2排列多個光斑消除元件120)，還需考慮到通過光斑消除元件120後的光線需要傳播一段距離以增加發散角度的需求。如此一來，會造成每個光斑消除元件120之間須保留一段距離，導致雷射光斑消除裝置體積增加。本揭露的雷射光斑消除裝置100藉由光路傳輸模組130多次傳輸雷射光L朝向單一的光斑消除元件120，即可達到多次破壞雷射光L同調性之功效，藉此減少雷射投影機的光斑問題。

第2圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置200的示意圖。雷射光斑消除裝置200與第1圖所示的雷射光斑消除裝置100大致相同，其差異在於雷射光斑消除裝置200的光斑消除元件220包含擴散片222與致動器224。致動器224可配置以震動擴散片222。在本實施例中，致動器224可裝設在光斑消除元件220的一邊緣，使光斑消除元件220傾斜。舉例來說，光斑消除元件220可沿著圖中的軸心R1自中心位置C旋轉而傾斜，接著在旋轉回到中心位置C。如此一來，可使得雷射光L在每次經過光斑消除元件220時被散射或漫射而朝向不同方向行進的機率增加。

在本實施例中，以雷射光L總共經過光斑消除元件220兩次為例。如第2圖所示，第一雷射光L1經過光斑消除元件220時，光斑消除元件220是位在中心位置C。第二雷射光L2經由光路傳輸模組130傳輸並經過光斑消除元件220時，光斑消除元件220可以是位在傾斜位置I。在其他實施例中，光斑消除元件220也可以是在中心位置C的兩側來回傾斜。因此，藉由搭配致動器224與擴散片222可進一步增加破壞換雷射光L同調性之效果。雷射光斑消除裝置200還具有與雷射光斑消除裝置100相同的技術功效，於此不再贅述。

第3圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置300的示意圖。雷射光斑消除裝置300與第2圖所示的雷射光斑消除裝置200大致相同，其差異在於雷射光斑消除裝置300的光斑消除元件320包含擴散片322與致動器324。致動器324是配置以平移擴散片322。如第3圖所示，致動器324可使擴散片322在垂直於第二方向D2的平面上移動，例如自位置P1移動到位置P2。如此一來，可使得雷射光L在每次經過擴散片322時被散射或漫射而朝向不同方向行進的機率增加。此外，在垂直於第二方向D2的平面上移動並不會影響雷射光L在光軸方向(即第二方向D2)上的聚焦位置，因此可避免影響光路的精確度。因此，藉由搭配致動器324與擴散片322可進一步增加破壞雷射光L同調性之效果。雷射光斑消除裝置300還具有與雷射光斑消除裝置200相同的技術功效，於此不再贅述。

第4圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置400的示意圖。雷射光斑消除裝置400與第1圖所示的雷射光斑消除裝置100大致相同，其差異在於雷射光斑消除裝置400的光斑消除元件420還包含一輪軸424。輪軸424設置在擴散片422的中心，且輪軸424配置以沿著軸心R2旋轉擴散片422。軸心R2的方向是平行於第二方向D2。如此一來，可使得雷射光L在每次經過擴散片422時被散射或漫射而朝向不同方向行進的機率增加。因此，藉由搭配輪軸424與擴散片422可進一步增加破壞雷射光L同調性之效果。雷射光斑消除裝置400還具有與雷射光斑消除裝置100相同的技術功效，於此不再贅述。

第5圖為第1圖之雷射光斑消除裝置100的局部示意圖。雷射光斑消除裝置100的光路傳輸模組130包含平面反射鏡132、平面反射鏡134以及位在兩平面反射鏡132、134之間的凸透鏡136。在本實施例中，第二雷射光L2經由平面反射鏡132反射朝向凸透鏡136，接著第二雷射光L2藉由凸透鏡136匯聚後再藉由另一平面反射鏡134反射朝向光斑消除元件120。因此，凸透鏡136可匯聚第二雷射光L2，避免第二雷射光L2在光路傳輸過程中損耗。通過光斑消除元件120並朝向第二方向D2行進的第二雷射光L2可藉由光路傳輸模組130而再次通過光斑消除元件120，達到破壞雷射光L同調性之功效。

第6圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置500的局部示意圖。雷射光斑消除裝置500與第5圖所示之雷射光斑消除裝置100大致相同，其差異在於雷射光斑消除裝置500的光路傳輸模組530包含兩個平面反射鏡132、134及兩個凸透鏡536、538。凸透鏡536位在光斑消除元件120與平面反射鏡132之間。凸透鏡538位在光斑消除元件120與平面反射鏡134之間。在本實施例中，第二雷射光L2先經由凸透鏡536匯聚後再朝向平面反射鏡132行進。平面反射鏡132將第二雷射光L2反射朝向另一平面反射鏡134行進。另一平面反射鏡134再將第二雷射光L2反射朝向凸透鏡538行進，且第二雷射光L2經由凸透鏡538匯聚後朝向光斑消除元件120。因此，凸透鏡536、538可匯聚第二雷射光L2，避免第二雷射光L2在光路傳輸過程中損耗。通過光斑消除元件120並朝向第二方向D2行進的第二雷射光L2可藉由光路傳輸模組530而再次通過光斑消除元件120，達到破壞雷射光L同調性之功效。此外，雷射光斑消除裝置500的光斑消除元件120也可以是如第2圖至第4圖所示的光斑消除元件220、320、420。

第7圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置600的局部示意圖。雷射光斑消除裝置600與第6圖所示的雷射光斑消除裝置500大致相同，其差異在於雷射光斑消除裝置600的光路傳輸模組630包含如第5圖所示的平面反射鏡132、134、凸透鏡136、以及第6圖所示的凸透鏡536、538。換句話說，雷射光斑消除裝置600的光路傳輸模組630可藉由位在平面反射鏡132、134之間的凸透鏡136以及位在光斑消除元件120與平面反射鏡132、134之間的凸透鏡536、538而多次匯聚第二雷射光L2，避免第二雷射光L2在光路傳輸過程中損耗。通過光斑消除元件120並朝向第二方向D2行進的第二雷射光L2可藉由光路傳輸模組630而再次通過光斑消除元件120，達到破壞雷射光L同調性之功效。此外，雷射光斑消除裝置600的光斑消除元件120也可以是如第2圖至第4圖所示的光斑消除元件220、320、420。

第8圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置700的局部示意圖。雷射光斑消除裝置700的光路傳輸模組730包含曲面反射鏡732、734。第二雷射光L2經由曲面反射鏡732匯聚並反射為平行光而朝向另一曲面反射鏡734行進。藉著曲面反射鏡734將第二雷射光L2匯聚並反射朝向光斑消除元件120。換句話說，曲面反射鏡732、734可匯聚第二雷射光L2，避免第二雷射光L2在光路傳輸過程中損耗。通過光斑消除元件120並朝向第二方向D2行進的第二雷射光L2可藉由光路傳輸模組730而再次通過光斑消除元件120，達到破壞雷射光L同調性之功效。此外，雷射光斑消除裝置700的光斑消除元件120也可以是如第2圖至第4圖所示的光斑消除元件220、320、420。

第9圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置800的局部示意圖。雷射光斑消除裝置800的光路傳輸模組830包含光纖832(Optical Fiber)。第二雷射光L2經由光纖832的一末端8322進入後，藉由光纖832內部的聚光元件而匯聚並傳輸至光纖832的另一末端8324。第二雷射光L2自末端8324朝向光斑消除元件120行進。因此，光纖832可匯聚第二雷射光L2，避免第二雷射光L2在光路傳輸過程中損耗。通過光斑消除元件120並朝向第二方向D2行進的第二雷射光L2可藉由光路傳輸模組830而再次通過光斑消除元件120，達到破壞雷射光L同調性之功效。此外，雷射光斑消除裝置800的光斑消除元件120也可以是如第2圖至第4圖所示的光斑消除元件220、320、420。

綜上所述，本揭露的雷射光斑消除裝置可使來自光源的雷射光多次通過單一個光斑消除元件達到多次降低同調性之功效。如此一來，可減少設置光斑消除元件的成本，並減少雷射投影機的光斑問題。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100,200,300,400,500,600,700,800:雷射光斑消除裝置 110:光源 120,220,320,420:光斑消除元件 130,530,630,730,830:光路傳輸模組 132,134:反射鏡 136,536,538:凸透鏡 222,322,422:擴散片 224,324:致動器 424:輪軸 732,734:曲面反射鏡 832:光纖 8322,8324:末端 L:雷射光 L1:第一雷射光 L2:第二雷射光 L3:第三雷射光 L4:第四雷射光 D1:第一方向 D2:第二方向 R1,R2:軸心 C:中心位置 I:傾斜位置 P1,P2:位置

第1圖為根據本揭露一實施例之雷射光斑消除裝置的示意圖。 第2圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置的示意圖。 第3圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置的示意圖。 第4圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置的示意圖。 第5圖為第1圖之雷射光斑消除裝置的局部示意圖。 第6圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置的局部示意圖。 第7圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置的局部示意圖。 第8圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置的局部示意圖。 第9圖為根據本揭露另一實施例之雷射光斑消除裝置的局部示意圖。

100:雷射光斑消除裝置

110:光源

120:光斑消除元件

130,130a,130b:光路傳輸模組

L:雷射光

L1:第一雷射光

L2:第二雷射光

L3:第三雷射光

L4:第四雷射光

D1:第一方向

D2:第二方向

Claims (13)

1. 一種雷射光斑消除裝置，包含：一光源，配置以發出一雷射光；一光斑消除元件，設置於該雷射光的光軸上；以及複數個光路傳輸模組，交錯地設置在該光斑消除元件的相對兩側，其中該些光路傳輸模組包含光纖。
2. 如請求項1所述之雷射光斑消除裝置，其中該光斑消除元件為擴散片。
3. 如請求項1所述之雷射光斑消除裝置，更包含：一致動器，配置以震動該光斑消除元件。
4. 如請求項3所述之雷射光斑消除裝置，其中該致動器配置以平移該光斑消除元件。
5. 如請求項3所述之雷射光斑消除裝置，其中該致動器配置以傾斜該光斑消除元件。
6. 如請求項1所述之雷射光斑消除裝置，還包含：一輪軸，配置以旋轉該光斑消除元件。
7. 如請求項1所述之雷射光斑消除裝置，其中該些光路傳輸模組包含反射鏡及透鏡。
8. 如請求項1所述之雷射光斑消除裝置，其中該些光路傳輸模組包含曲面反射鏡。
9. 一種雷射光斑消除裝置之操作方法，包含：藉由一光源發出一第一雷射光；使該第一雷射光通過一光斑消除元件以產生一第二雷射光；以及藉由一光路傳輸模組傳輸該第二雷射光以再次通過該光斑消除元件，其中該光路傳輸模組包含一光纖；以及藉由該光纖聚焦並傳輸通過該光斑消除元件的該第二雷射光，使該第二雷射光朝向該光斑消除元件行進。
10. 如請求項9所述之雷射光斑消除裝置之操作方法，還包含：藉由一致動器震動或旋轉該光斑消除元件。
11. 如請求項9所述之雷射光斑消除裝置之操作方法，還包含：藉由一輪軸旋轉該光斑消除元件。
12. 如請求項9所述之雷射光斑消除裝置之操作 方法，其中該光路傳輸模組包含一反射鏡及一透鏡，該操作方法還包含：藉由該反射鏡及該透鏡聚焦並傳輸通過該光斑消除元件的該第二雷射光，使該第二雷射光朝向該光斑消除元件行進。
13. 如請求項9所述之雷射光斑消除裝置之操作方法，其中該光路傳輸模組包含一曲面反射鏡，該操作方法還包含：藉由該曲面反射鏡聚焦並傳輸通過該光斑消除元件的該第二雷射光，使該第二雷射光朝向該光斑消除元件行進。

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