TWM443195U - Dynamic diffractive image projection device - Google Patents

Description

M443195 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係關於一種影像投影裝置，尤指一種動態繞射 式影像投影裝置。 【先前技術】 雷射具有高強度、窄頻寬、光束集中等優越性質，可 提供高亮度、高色彩飽和度、高解析度之影像投影，實為 影像投影裝置光源之最佳選擇，故以雷射作為光源之影像 投影裝置遂成為一種顯示技術趨勢。 圖1係一習知雷射微投影裝置之平面圖。在圖，— 雷射微投影裝置包含：三雷射光源411、412、413、二分光 鏡421、422及一微掃描鏡43。三雷射光源分別提供一第一 顏色光束B411、一第二顏色光束B412及一第三顏色光束 B413。第一顏色光束B411穿透二分光鏡421、422，第二顏 色光束B412被分光鏡421反射而穿透分光鏡422,第三顏色 光束B413被分光鏡422反射，三者匯聚成一準直混合光 束，入射於微掃描鏡43，透過微掃描鏡43之掃描投影在屏 幕（未標示於圖中）上呈現影像。 惟上述習知雷射微投影裝置之關鍵元件微掃描鏡43係 一尚精密度之微機電系統（Microelectromechanical Systems, MEMS) ’製程困難，價格昂貴，導致雷射微投影裝置不易 普及，而有予以改善之必要。 3 M443195 【新型内容】 本創作之主要目的在於提供一種動態繞射式影像投影 裝置’使雷射光束在通過本創作之動態繞射元件時，直接 產生二維動態繞射圖形，以取代透過微掃描鏡之掃描投影 產生一維動態影像之習知技術。 依據本創作之一技術特徵，本創作提供一種動態繞射 式影像投影裝置，其包括：一第一雷射光源，提供一第一 顏色光束’而第一顏色光束具有一第一光強度；一第二雷 射光源，提供一第二顏色光束，而第二顏色光束具有一第 二光強度；一第三雷射光源，提供一第三顏色光束，而第 二顏色光束具有一第三光強度；一第一動態繞射元件，對 應於第一雷射光源，以接收第一顏色光束；一第二動態繞 射元件，對應於第二雷射光源，以接收第二顏色光束；一 第二動態繞射元件，對應於第三雷射光源，以接收第三顏 色光束；一控制器，連接至第一、第二及第三雷射光源， 以動態調變第一'第二及第三光強度，並連接至第一、第 二及第三動態繞射元件，以分別控制第一、第二及第三動 態繞射元件作即時訊號調變產生動態繞射光柵分佈俾使 該第一'第二及第三顏色光束分別在通過該第一、第二及 第三動態繞射元件時產生對應至一影像圖框之特定空間位 置的畫素；以及一偶光元件，使該第一、第二及第三顏色 光束分別在通過該第一、第二及第三動態繞射元件後對位 偶合至所對應之特定空間位置。控制器並對第一第二及 M443195 第三動態繞射元件進行快速切換播放，可掃描投影形成二 維全彩影像畫面。 依據本創作之另一技術特徵，本創作提供-種動態繞 射式影像投影裝置，其包括：—第一雷射光源，提供一第 一顏色光束’第-帛色光束具有-第-光強纟；一第二 雷射光源’提供—第二顏色光束，而第二顏色総具有-第二光強度；—第三雷射光源，提供-第三顏色光束，而 第三顏色光束具有一第三光強度；一偶光元件，接收第一、 第二及第三顏色光束，以使第―、第二及第三顏色光束偶 合為一準直混合光束；一動態繞射元件，接收該準直混合 光束，以及一控制器，連接至第一、第二及第三雷射光源， 以動態調變第-、第二及第三光強度，並連接至該動態繞 射元件，以控制該動態繞射元件作動態繞射光柵分佈之即 時訊號調變，俾使該準直混合光束在通過該動態繞射元件 後產生對應至一影像圊框之特定空間位置的畫素。並對動 態繞射元件進行快速切換播放，可掃描投影形成二維全彩 影像畫面。 依據本創作之再一技術特徵，本創作提供一種動態繞 射式影像投影裝置’其包括：一光源模組，提供一準直光 束；一全像片組’具有複數全像片，且該等全像片均具有 靜態繞射光柵分佈，使該準直光束在通過該等全像片後產 生靜態繞射圖形；以及一播放器，係用以快速播放該全像 片組’使該等全像片所產生之靜態繞射圖形呈現為動態影 像。 5 M443195 【實施方式】 請參考圖2(A)係本創作一較佳實施例之動態繞射式影 像投影裝置的示意圖。如圖2(A)所示，該動態繞射式影像 投影裝置包括：一第一雷射（laser)光源111、一第二雷射光 源112、一第三雷射光源113、一第一動態繞射元件 (diffractive optical element)121、一第二動態繞射元件 122、一第三動態繞射元件123、一控制器13以及一偶光元 件（combiner)14 0 前述第一雷射光源111、第二雷射光源112及第三雷射 光源113較佳係設置為使其光源輸出互呈垂直之位置處，第 一雷射光源111提供一第一顏色光束Bill，而第一顏色光 束Bill具有一第一光強度；該第二雷射光源112提供一第 二顏色光束B112，而第二顏色光束B112具有一第二光強 度；第三雷射光源113提供一第三顏色光束B113，而第三 顏色光束B113具有一第三光強度。在本實施例中，第一顏 色光束Bill較佳為紅色光束，第二顏色光束B112較佳為綠 色光束，第三顏色光束B113較佳為藍色光束》 前述第一動態繞射元件121係設置於該第一雷射光源 111之光源輸出位置處，以對應於第一雷射光源111而接收 第一顏色光束Bill;前述第二動態繞射元件122係設置於 該第二雷射光源112之光源輸出位置處，以對應於第二雷射 光源112而接收第二顏色光束BU2 ;前述第三動態繞射元 件123係設置於該第三雷射光源113之光源輸出位置處，以 對應於第三雷射光源113而接收第三顏色光束B113。在本 M443195 實施例中，第一、第二及第三動態繞射元件12卜122、123 較佳為空間光調變器（Spatial Light Modulator)，或動態光 栅（Dynamic grating)。 前述控制器13連接至該第一、第二及第三雷射光源 111、112、113以分別動態調變其第一、第二及第三光強度， 並連接至該第一、第二及第三動態繞射元件12卜122、123 以分別控制該第一、第二及第三動態繞射元件121、122、 123作動態繞射光柵分佈之即時訊號調變，據此，使得第 一、第二及第三顏色光束B111、B112、B113分別在通過第 一、第二及第三動態繞射元件12卜122、123時產生對應至 一影像圖框之特定空間位置的畫素。 前述偶光元件14較佳係設置第一動態繞射元件12卜第 二動態繞射元件122及第三動態繞射元件123所圍繞之位置 處，而使第一、第二及第三顏色光束分別在通過該第一、 第二及第三動態繞射元件後對位偶合至所對應之特定空間 位置’俾在一屏幕51上呈現全彩畫素影像。在本實施例中， 該偶光元件14較佳為X稜鏡《且控制器13並對該第一、第 二及第三動態繞射元件12卜122、123進行快速切換播放， 俾在一屏幕51上以掃描投影形成二維全彩影像畫面。如圖 2(B)所示，係以本創作之動態繞射式影像投影裝置於屏幕 51上顯示一影像之示意圖，其中，於時間tl，控制器13控 制第一、第二及第三雷射光源111、1 12、113以分別第一、 第二及第三光強度發出紅色、綠色及藍色光束、 B112、B113，其在通過第一、第二及第三動態繞射元件 7 M443195 12卜122、123及偶光元件14後產生對應至一影像圖框（ι，ι) 位置處之畫素P(l，l);於時間t2 ’控制器13控制紅色、綠色 及藍色光束在通過第一、第二及第三動態繞射元件121、 122、123及偶光元件14後產生對應至影像圖框（1,2)位置處 之畫素P(l，2);於時間t3，控制器13控制紅色、綠色及藍色 光束在通過第一、第二及第三動態繞射元件121、122、123 及偶光元件14後產生對應至影像圖框（1，3)位置處之晝素 P(l，3);而當產生完影像圖框之一行（line)畫素後，則再接 續產生下一行畫素，直至整個影像圖框之畫素皆已產生完 畢。 請參考圖3係本創作另一較佳實施例之動態繞射式影 像投影裝置的示意圖。如圖3所示，該動態繞射式影像投影 裝置包括：一第一雷射光源211、一第二雷射光源212、一 第三雷射光源213、一偶光元件24、一動態繞射元件22以及 一控制器23。 前述第一雷射光源211、第二雷射光源212及第三雷射 光源213較佳係設置為使其光源輸出互呈平行之位置處，第 一雷射光源211提供一第一顏色光束B211，而第一顏色光 束B211具有一第一光強度；第二雷射光源212提供一第二 顏色光束B212,而第二顏色光束B212具有一第二光強度； 第三雷射光源213提供一第三顏色光束B213，而第三顏色 光束B213具有一第三光強度。在本實施例中，第一顏色光 束B211較佳為紅色光束’第二顏色光束b212較佳為綠色光 束’第二顏色光束B213較佳為藍色光束。 M443195 前述偶光元件24係設置於該第一雷射光源11卜第二雷 射光源212及第三雷射光源213之光源輸出位置處，以接收 該第一、第二及第三顏色光束B211、B212、B213,而使第 一、第二及第三顏色光束8211、8212、8213偶合為一準直 混合光束B2,且該準直混合光束B2被動態繞射元件22所接 收°在本實施例中，動態繞射元件22較佳為空間光調變器， 或動態光拇。 前述控制器23連接至該第一、第二及第三雷射光源 211、212、213以動態調變第一、第二及第三光強度，並連 接至動態繞射元件22以控制動態繞射元件22作動態繞射光 栅分佈之即時訊號調變使其呈現動態繞射光柵分佈，俾使 準直混合光東B2在通過動態繞射元件22後產生對應至一 影像圖框之特定空間位置的畫素，控制器23並對該動態繞 射元件22進行快速切換播放，以掃描投影形成二維全彩影 像晝面’而在屏幕51上呈現影像。本創作之動態繞射式影 像投影裝置於屏幕51上顯示之影像亦如圖2(B)所示，其 中，於時間tl，控制器23控制第一、第二及第三雷射光源 211、212、213以分別第一、第二及第三光強度發出紅色、 綠色及藍色光束B2 11、B2 12、B213,其在通過偶光元件24 及動態繞射元件22後產生對應至一影像圖框（1，1)位置處 之畫素P(l，l);於時間t2，控制器13控制紅色、綠色及藍色 光束在通過偶光元件24及動態繞射元件22後產生對應至影 像圖框（1，2)位置處之晝素P(1,2);於時間t3，控制器13控制 紅色、綠色及藍色光束在通過偶光元件24及動態繞射元件 M443195 22後產生對應至影像圖框（1，3)位置處之畫素p(1，3);而當 產生完景> 像圖框之一行（line)畫素後’則再接續產生下一行 晝素’直至整個影像圖框之畫素皆已產生完畢。 凊參考圖4係本創作再一較佳實施例之動態繞射式影 像投影裝置的立體示意圖。如圖4所示，動態繞射式影像投 影裝置包括：一光源模組3 1、一全像片組32及一播放器33。 前述光源模組31係提供一準直光東L3 1。在本實施例 中’光源模組3 1更包括：三雷射光源3丨1、3丨2、3丨3，分別 提供紅色、藍色及綠色光束；以及一偶光元件314，以使紅 色、藍色及綠色光束偶合為該準直光束L31。 前述全像片组32具有串接之複數例如為全像片321之 繞射元件，且該等全像片321均具有靜態繞射光栅分佈，使 準直光束L31在通過該等全像片321後產生靜態繞射圖形。 播放器33係用以快速播放全像片組32，使該等全像片 321所產生之靜態繞射圖形呈現為動態影像。 由上述之說明可知’本創作藉由採用動態繞射元件以 取代傳統之微掃描鏡，而設計出能夠產生二維動態影像之 動態繞射式影像投影裝置，其具有製程簡易且價格低廉等 優勢。 上述實施例僅係為了方便說明之舉例，本創作所主張 之權利範圍以申請專利範圍為準，而不僅限於上述實施例。 【圖式簡單說明】 圖1係習知雷射微投影裝置之平面圖。 M443195 圖2(A)係本創作一較佳實施例之示意圖。 圖2(B)係本創作之動態繞射式影像投影裝置於屏幕上顯示 一影像之示意圖》 圖3係本創作另一較佳實施例之示意圖。 圖4係本創作再一較佳實施例之立體示意圖。 【主要元件符號說明】 111 第一雷射光源 113 第三雷射光源 B112 第二顏色光束 121 第一勤態繞射元件 123 第三動態繞射元件 14 偶光元件 212 第二雷射光源 B211 第一顏色光束 B213 第三顏色光束 23 控制器 31 光源模組 312 雷射光源 314 偶光元件 32 全像片組 33 播放器 412 雷射光源 B411 .第一顏色光束

112 第二雷射光源

Bill 第一顏色光束 B113 第三顏色光束 122 第二動態繞射元件 13 控制器 211 第一雷射光源 213 第三雷射光源 B212 第二顏色光束 22 動態繞射元件 24 偶光元件 3Π 雷射光源 313 雷射光源 L31 準直光線 321 串接之複數全像片 411 雷射光源 413 雷射光源 B412 第二顏色光束 M443195 B413 第三顏色光束 421 分光鏡 422 分光鏡 43 微掃描鏡 51 屏幕 12

Claims (1)

1. M443195 六、申請專利範圍： 1. 一^種動態繞射式影像投影裝置，包括： —第一雷射光源，提供一第一顏色光束，該第一顏色 光束具有一第一光強度； 一第二雷射光源，提供一第二顏色光束，該第二顏色 光束具有一第二光強度； —第三雷射光源，提供一第三顏色光束，該第三顏色 光束具有一第三光強度； 以接 —第一動態繞射元件，對應於該第一雷射光源 收該第一顏色光束； 對應於該第二雷射光源，以接 對應於該第三雷射光源，以接 一第二動態繞射元件 收該第二顏色光束； 一第三動態繞射元件 收該第三顏色光束； 一控制器，連接至該第_、第_ .禾一及第二雷射光源，以 =變該第一、第二及第三光強度’並連接至該第一、 三動態繞射元件’以分別控制該第-'第二及第 元件作即時訊號調變產生動態繞射光栅分佈， :帛-及第二顏色光束分別在通過該第一、第 —及弟三動態繞射元件時產 門 f座生對應至—影像圖框之特定空 間位置的畫素；以及 13 M443195 —偶光元件，使該第一、第二及第三顏色光束分別在 通過该第一、第二及第三動態繞射元件後對位偶合至所對 應之特定空間位置， 其中，該控制器並對該第一、第二及第三動態繞射元 件進行快速切換播放，以掃描投影形成二維全彩影像畫面。 2. 如申請專利範圍第1項所述之動態繞射式影像投影 裝置，其中，該第一顏色光束係為紅色光束，該第二顏色 光束係為綠色光束，該第三顏色光束係為藍色光束。 3. 如申請專利範圍第1項所述之動態繞射式影像投影 裝置，其中，每一該第一、第二及第三動態繞射元件係— 空間光調變器。 4.如申請專利範圍第1項所述之動態繞射式影像投影 裝置’其中，每一該第一 動態光栅。 第一及第三動態繞射元件係一 5.如申請專利範圍第旧所述之動態繞射式影像投影 裝置’其中，該偶光元件係一 X稜鏡。 6. —種動態繞射式影像投影裝置，包括

   光束具有一第一光強度； 該第一顏色 一第一雷射光源，提供一第二顏色光束， 光束具有一第二光強度； 該第二顏色 該第三顏色 一第二雷射光源，提供—第三顏色光束 光束具有一第三光強度； M443195 一偶光元件，接收該第一、第二及第三顏色光束，以 使該第一、第二及第三顏色光束偶合為一準直混合光束； 一動態繞射元件，接收該準直混合光束；以及 控制器，連接至該第一、第二及第三雷射光源，以 動4調變該第一、第二及第三光強度，並連接至該動態繞 射凡件，以控制該動態繞射元件作動態繞射光栅分佈之即 時-K唬調變，俾使該準直混合光束在通過該動態繞射元件 後產生對應至一影像圖框之特定空間位置的畫素，並對該 動態繞射7L件進行快速切換播放，以掃描投影形成二維全 彩影像晝面。 7.如申請專利範圍第6項所述之動態繞射式影像投影 裝置，其中，該第一顏色光束係為紅色光束，該第二顏色 光束係為綠色光束，該第三顏色光束係為藍色光束。 8·如申請專利範圍第6項所述之動態繞射式影像投影 裝置其中，§玄動態繞射元件係一空間光調變器。 9.如申請專利範圍第6項所述之動態繞射式影像投影 裝置，其中，該動態繞射元件係一動態光柵。 10·如申請專利範圍第6項所述之動態繞射式影像投影 裝置’其中’該偶光元件係一 X稜鏡。 11. 一種動態繞射式影像投影裝置，包括： 一光源模組，提供—準直光束； 一全像片組，具有複數全像片，且該等全像片均具有 靜態繞射光柵分佈，使該準直光束在通過該等全像片後產 生靜態繞射圖形；以及 15 M443195 -播放器’係用以快速播放該全像片組，使該等全像 片所產生之靜態繞射圖形呈現為動態影像。 12.如中請專利範圍第η項所述之動態繞射式影像投 :裝置，纟中，該光源模組更包括：三雷射光源分別提 =、’工色、藍色及綠色光束；以及一偶光元件以使該紅色、 藍色及綠色光束偶合為該準直光束。 七、圖式（請見下頁）：