投影模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种投影模块，其包括光源组件、光束偏振切换元件以及光路切换组件。光源组件用以发出激光光束。光束偏振切换元件用以使通过光束偏振切换元件的激光光束选择性地具有第一偏振方向或第二偏振方向。光路切换组件用以接收通过光束偏振切换元件后的激光光束，其中光路切换组件用以根据激光光束的偏振方向决定激光光束的投影路径。
【专利说明】投影模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种投影模块，特别是涉及一种具有多个投影方向的投影模块。
【背景技术】
[0002]投影模块是用于提供影像于投影目标上，以利观看者观看影像的电子装置。一般来说，传统投影模块包括一光源及一光学单元，来自光源的光线通过光学单元后产生投影于投影目标上。一般传统的投影模块为用以投影的单一装置，且仅能沿一特定方向进行单一投影，不具备朝多方向投影的功能。然而，随着技术的发展，投影模块的体积越做越小，投影模块不再仅可作为单一装置，更可内嵌于手持装置中，例如:手机、平板电脑、定位装置等装置中。为了搭配手持装置的功能应用，现有的单一投影方向已经无法被满足，因此业界趋向于发展具有多个投影方向的多方向投影模块。
[0003]在一现有的多方向投影模块中，光线透过一光学元件组合而朝二个以上的投影目标进行投射，以达到多方向投影的目的。然而，光学元件组合需包含许多光学元件，其结构相当复杂，会使投影模块的成本提高，更会使投影模块的体积无法缩小。
[0004]在另一现有的多方向投影模块中，光学单元透过一驱动机构移动于不同位置之间，由此改变光线行进方向，以达到多方向投影的目的。然而，投影模块中必须预留额外空间，以容许光学单元进行移动，不符合目前电子装置具轻薄特性的发展趋势。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种具有多个投影方向的投影模块，其仅需透过光束偏振切换元件搭配简单的光学元件便可达到多个投影方向的效果。再者，透过不同的控制模式，投影模块还可具有多种的投影模式以供使用者选择。
[0006]根据本发明的一实施例，投影模块包括一光源组件、一光束偏振切换兀件以及一光路切换组件。光源组件用以发出一激光光束。光束偏振切换元件用以使通过该光束偏振切换兀件的该激光光束选择性地具有一第一偏振方向或一第二偏振方向。光路切换组件用以接收通过该光束偏振切换元件后的该激光光束，其中该光路切换组件用以根据该激光光束的偏振方向决定该激光光束的一投影路径。
[0007]在上述实施例中，当该激光光束具有该第一偏振方向时，通过该光路切换组件的该激光光束具有一第一投影路径；其中当该激光光束具有该第二偏振方向时，通过该光路切换组件的该激光光束具有一第二投影路径。
[0008]在上述实施例中，投影模块更包括光束扫描元件，光束扫描元件带动该激光光束于一二维方向上扫描。另外，光路切换组件包括一偏振分光器(Polarizing BeamSplitter)。
[0009]在上述实施例中，光束偏振切换兀件为具有一液晶层的液晶面板。通过控制液晶层内部的液晶分子的转向，通过该液晶面板的该激光光束选择性地具有该第一偏振方向或该第二偏振方向。
[0010]在上述实施例中，投影模块又包括一控制组件。控制组件控制光束偏振切换元件，使通过该光束偏振切换兀件的激光光束具有该第一偏振方向或该第二偏振方向。
[0011 ] 在部分实施例中，控制组件控制光束偏振切换兀件，使通过该光束偏振切换兀件的该激光光束维持具有该第一偏振方向或该第二偏振方向。通过此控制手段，通过该光路切换组件的该激光光束对应地具有该第一投影路径或该第二投影路径。是以，投影模块对应地具有一第一投影方向的单一投影模式或一第二投影方向的单一投影模式。
[0012]在部分实施例中，控制组件以一切换频率控制光束偏振切换元件。通过此控制手段，通过该光束偏振切换元件的该激光光束根据该切换频率交替地具有该第一偏振方向及该第二偏振方向，并且通过光路切换组件的该激光光束交替地具有该第一投影路径及该第二投影路径。是以，投影模块对应地具有一第一投影方向与一第二投影方向的一双向投影模式。
[0013]在上述实施例中，控制组件的切换频率对应于该光束扫描元件带动该激光光束于该二维方向上完成一画面扫描的时间。
[0014]根据本发明的另一实施例，投影模块包括一光源组件、一光束偏振切换元件以及一控制组件。光源组件发出一激光光束。光束偏振切换兀件使通过该光束偏振切换兀件的该激光光束选择性地具有一第一偏振方向或一第二偏振方向。控制组件以一切换频率控制该光束偏振切换元件，使通过该光束偏振切换元件的该激光光束根据该切换频率交替地具有该第一偏振方向及该第二偏振方向。
[0015]在上述实施例中，投影模块又包括一光路切换组件，用以接收通过该光束偏振切换元件后的该激光光束，其中该光路切换组件用以根据该激光光束的偏振方向决定该激光光束的一投影路径。
[0016]本发明提出的投影模块根据激光光束的偏振方向决定影像的投影方向。由于本发明提出的投影模块不需复杂的元件，投影模块的体积可以因此减少，进而提高投影模块的使用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1显示本发明实施例的投影模块的方块示意图；
[0018]图2显示本发明实施例的投影模块的示意图；
[0019]图3显示本发明实施例的液晶面板的剖面示意图；
[0020]图4显示本发明另一实施例的投影模块的示意图；
[0021]图5显示本发明又一实施例的投影模块的示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下提出各种实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。
[0023]参照图1，图1显示本发明实施例的投影模块的方块示意图。本发明实施例的投影模块10包括光源组件100、光控组件200、光路切换组件300及控制组件400。控制组件400用以控制光源组件100及光控组件200。光源组件100用以发出激光光束BI。光控组件200包含一光束偏振切换元件以及一光束扫描元件。光控组件200接收来自光学模块100的激光光束BI后,光束扫描兀件用以带动激光光束BI于二维方向上扫描,而光束偏振切换元件用以改变激光光束BI的偏振方向，以提供偏振激光光束BI’。光路切换组件300接收来自光控组件200的偏振激光光束BI’，并根据偏振激光光束BI’的偏振方向决定偏振激光光束BI’的投射方向，例如投射至第一投射标的Ol或投射至第二投射标的02。
[0024]以下内容就光源组件100、光控组件200以及光路切换组件300的结构型态作进一步说明。
[0025]请参照图2，图2显示本发明实施例的投影模块的示意图。在本发明实施例中，光源组件100包括三个发光元件110、120、130，三个发光元件110、120、130皆为激光二极管(Laser D1de, LD)。依照不同需求，三个发光元件110、120、130可分别发出相异的波长。举例而言，在彩色投影应用上，发光元件110发出红色光波长，发光元件120发出绿色光波长，且发光元件130发出蓝色光波长。控制组件400根据影像数据来控制发光元件110、120、130的发光，且三个发光元件110、120、130所发出的光束通过光学元件加以汇聚，由此获得一具有影像数据的激光光束BI，并投射至光源组件100外部。
[0026]在本发明实施例中，光控组件200包含一光束偏振切换兀件210以及一光束扫描元件230。在本发明实施例中，光束偏振切换元件210为一液晶面板210，用以改变激光光束BI的偏振方向；而光束扫描兀件230为一微机电摆动式反射镜(MEMS oscillatorymirror) 230,用以带动激光光束BI于二维方向上扫描。
[0027]请参照图3，图3显示本发明实施例的液晶面板的剖面示意图。在本发明实施例中，液晶面板210包括一第一基板212、一液晶层213、及一第二基板214。液晶层213夹设于第一基板212与第二基板214之间。在本发明实施例中，第一基板212及第二基板214为透明基板，且控制组件400可控制液晶层213内部的液晶分子的转向，使通过液晶面板210的光束具有特定的单一偏振方向。
[0028]再次参照图2，在本发明实施例中，光控组件200还包含一反射镜220，用以将激光光束反射至光束扫描元件230上。在本实施例中，反射镜220设置于液晶面板210与微机电摆动式反射镜230之间，并与液晶面板210的出光面夹设一特定角度，以反射来自液晶面板210的激光光束BI’至微机电摆动式反射镜230。
[0029]在本发明实施例中，微机电摆动式反射镜230包括一或多个扫描板231以及多个控制单元(图未示)连结于扫描板231，以控制扫描板231于二个转轴al、a2上摆动。扫描板231具有一反射表面231a，用以将入射光束反射，并透过摆动以带动反射光束沿二维方向扫描于既定目标上。反射表面是由具有光线反射性质的材料所制成。举例而言，反射表面是由金或铝等具有光线反射性质的金属所制成。在部分实施例中，微机电摆动式反射镜230带动反射光束沿着李沙育扫描轨迹(Lissajous Scanning Pattern)扫描。或者，微机电摆动式反射镜230带动反射光束沿着渐进式扫描轨迹(Raster Scanning Pattern)扫描。
[0030]在本发明实施例中，光路切换组件300为一偏振分光器(Polarizing BeamSplitter)，其针对不同偏振方向的光束会产生不同的光学路径。具体而言，光路切换组件300可让具有第一偏振方向的光束通过,并反射具有第二偏振方向的光束。上述的第一偏振方向光束与第二偏振方向光束例如分别为S偏振光及垂直S偏振光的P偏振光。
[0031]本实施例的投影模块10的作动方式说明如下:
[0032]参照图2，在本发明实施例中，投影模块10透过光束偏振切换元件使激光光束具有特定的单一偏振方向，并透过光路切换组件针对不同偏振方向的光束会产生不同的光学路径的特性，使激光光束具有不同的投影路径，使投影模块10可选择地投射影像于一第一投影目标Ol或者一第二投影目标02。
[0033]当欲于第一投影目标01投射影像时，控制组件400根据影像数据来控制光源组件100发出具有影像资讯的激光光束BI至液晶面板210。此时，控制组件400也会控制液晶面板210内的液晶分子的转向，使通过液晶面板210的激光光束BI产生具有第一偏振方向的一偏振激光光束BI’，例如:P偏振光。上述的第一偏振方向是对应于第一投影目标01。
[0034]接着，偏振激光光束BI’受反射镜220反射，并射入微机电摆动式反射镜230的反射表面231a。扫描板231将投射进入反射表面231a的偏振激光光束BI’沿特定的路径扫描于二维方向上,并投射至光路切换组件300上。此时，由于偏振激光光束BI’具有第一偏振方向，光路切换组件300会使偏振激光光束BI’产生第一投影路径,例如:偏振激光光束BI’直接穿透光路切换组件300，并沿第一方向Dl投射于第一投影目标01上。
[0035]继续参照图2，当欲于第二投影目标02投射影像时，控制组件400根据影像数据来控制光源组件100发出具有影像资讯的激光光束BI至液晶面板210。此时，控制组件400也会控制液晶面板210内的液晶分子的转向，使通过液晶面板210的激光光束BI产生具有第二偏振方向的一偏振激光光束BI’，例如:S偏振光。上述的第二偏振方向是对应于第二投影目标02。
[0036]接着，偏振激光光束BI’受反射镜220反射，并射入微机电摆动式反射镜230的反射表面231a。扫描板231将投射进入反射表面231a的偏振激光光束BI’沿特定的路径扫描于二维方向上,并投射至光路切换组件300上。此时，由于偏振激光光束BI’具有第二偏振方向，光路切换组件300会使偏振激光光束BI’产生第二投影路径,例如:偏振激光光束BI’受光路切换组件300所反射，并沿第二方向D2投射于第二投影目标02上。在本实施例中，第一方向Dl与第二方向D2是相互垂直，如图2所示。
[0037]在本发明一实施例中，液晶面板210可受控制组件400 (图1)的控制，而以预定的切换频率周期于一第一操作状态与一第二操作状态之间交替地切换。当液晶面板210于第一操作状态时，偏振激光光束BI’具有第一偏振方向,例如:P偏振光,并透过光路切换组件300产生第一投影路径而投射于第一投影目标01上。另一方面，当液晶面板210于第二操作状态时，偏振激光光束BI’具有第二偏振方向，例如:S偏振光，并透过光路切换组件300产生第二投影路径而投射于第二投影目标02上。是以，投影模块10将交替地投射影像于第一投影目标01以及第二投影目标02上。再者，当切换频率够高时，透过视觉暂留的效应而使投影模块10达到将影像同时投影至不同方向的第一投影目标01以及第二投影目标02上。
[0038]在本发明一实施例中，投射至第一投影目标01的影像相同于投射至第二投影目标02的影像，使投影模块10达到将相同影像同时投影至第一投影目标01以及第二投影目标02上。在另一实施例中，控制组件400可根据液晶面板210的切换频率对应地控制切换光源组件100发出的激光光束BI的影像资讯，使投射至第一投影目标01的影像不同于投射至第二投影目标02的影像，使投影模块10达到将不同的影像分别同时投影至第一投影目标01以及第二投影目标02上。在另一实施例中，液晶面板的切换频率对应于微机电摆动式反射镜230完成一图面扫描的时间。换句话说，当微机电摆动式反射镜230于第一投影目标Ol上完成一图面扫描后，控制组件400将液晶面板210切换至另一操作状态，使投影模块10将影像投影至第二投影目标02上；而当微机电摆动式反射镜230于第二投影目标02上完成一图面扫描后，控制组件400将液晶面板210切换至原操作状态，使投影模块10将影像投影至第一投影目标01上，如此周而复始。由于微机电摆动式反射镜230是以高速进行扫描，因此，透过视觉暂留的效应，观看者可以同时观看投射于第一投影目标01与投射于第二投影目标02的投影影像。
[0039]在本发明实施例中，控制组件400除了可控制液晶面板210以预定的切换频率于第一操作状态与第二操作状态之间交替地切换，使投影模块10达到将影像同时投影至不同的投影目标上之外，控制组件400也可根据使用者的选择而控制液晶面板210维持于第一操作状态或第二操作状态，使投影模块10达到可选择地将影像投影至不同的投影目标的其中之一上。具体而言，当使用者欲将影像仅投影至第一投影目标01上时，控制组件400可控制液晶面板210维持于第一操作状态；当使用者欲将影像仅投影至第二投影目标02上时，控制组件400可控制液晶面板210维持于第二操作状态；而当使用者欲将影像同时投影至第一投影目标01及第二投影目标02上时，控制组件400可控制液晶面板210以预定的切换频率于第一操作状态与第二操作状态之间交替地切换。
[0040]在本发明实施例中，投影模块10可透过控制组件400对于液晶面板210的控制而可选择地产生第一投影方向的单一投影模式、第二投影方向的单一投影模式以及第一投影方向与第二投影方向的双向投影模式的其中之一投影模式。
[0041]参照图4，其显示本发明另一实施例的投影模块10’的示意图。在图4中，与图2所示的实施例相同或相似的元件将施予相同的标号，且其特征将不再说明。投影模块10’与投影模块10的相异处在于，光控组件200’的液晶面板210设置于微机电摆动式反射镜230与光路切换组件300之间。
[0042]是以，光源组件100发出的激光光束BI直接照射于反射镜220，并反射至微机电摆动式反射镜230。微机电摆动式反射镜230带动激光光束BI于二维方向上进行扫描,并投射至液晶面板210。液晶面板210接收激光光束BI并产生具有特定偏振方向的偏振激光光束BI’。接着，光路切换组件300接收偏振激光光束BI’，并依照偏振激光光束BI’的偏振方向决定激光光束BI’的投影路径。
[0043]同样地，在本发明实施例中，投影模块10’可透过控制组件400对于液晶面板210的控制而可选择地产生第一投影方向的单一投影模式、第二投影方向的单一投影模式以及第一投影方向与第二投影方向的双向投影模式的其中之一投影模式。
[0044]参照图5，其显示本发明又一实施例的投影模块10”的示意图。在图5中，与图4所示的实施例相同或相似的元件将施予相同的标号，且其特征将不再说明。投影模块10”与投影模块10’的相异处在于，光路切换组件300为可移动地设置于投影模块10”内。当光路切换组件300自偏振激光光束BI’的光路上移除时，来自光控组件100的激光光束BI经由液晶面板210产生的不同偏振方向的偏振激光光束BI’皆会投射至第一投影目标01上。
[0045]在上述实施例中，由于光路切换组件300为可移动地设置于投影模块10”内，当光路切换组件300位于偏振激光光束BI’的光路上时，投影模块10”可透过控制组件400对于液晶面板210的控制而可选择地产生第一投影方向的单一投影模式、第二投影方向的单一投影模式以及第一投影方向与第二投影方向的双向投影模式的其中之一投影模式。再者，当光路切换组件300自偏振激光光束BI’的光路上移除时，投影模块10”可透过控制组件400控制液晶面板210以预定的切换频率于第一操作状态与第二操作状态之间交替地切换，使液晶面板210交替地产生具有第一偏振方向的偏振激光光束BI’ (例如:P偏振光)及具有第二偏振方向的偏振激光光束BI’ (例如:S偏振光)。由于此不同偏振方向的偏振激光光束BI’会交替地投射至相同的投影目标(例如:第一投影目标01)上，因此可达到3D投影的目的。
[0046]在本发明实施例中，透过将光路切换组件300可移动地设置于投影模块10”内，并透过控制组件400对于液晶面板210的控制，投影模块10”可选择地产生第一投影方向的单一投影模式、第二投影方向的单一投影模式、第一投影方向与第二投影方向的双向投影模式以及3D投影模式的其中之一投影模式。
[0047]本发明提出的投影模块透过光束偏振切换元件使激光光束具有特定的单一偏振方向，并搭配光路切换组件针对不同偏振方向的激光光束会产生不同的光学路径的特性，使激光光束具有不同的投影路径，进而使投影模块具有多种投影模式以搭配不同的使用环境，进而提高投影模块的使用性。
[0048]虽然已结合以上较佳实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，本发明所属【技术领域】中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
【权利要求】
1.一种投影模块，包括: 光源组件，用以发出一激光光束； 光束偏振切换元件，用以使通过该光束偏振切换元件的该激光光束选择性地具有一第一偏振方向或一第二偏振方向；以及 光路切换组件，用以接收通过该光束偏振切换元件后的该激光光束，其中该光路切换组件用以根据该激光光束的偏振方向决定该激光光束的一投影路径。
2.如权利要求1所述的投影模块，其中当该激光光束具有该第一偏振方向时，通过该光路切换组件的该激光光束具有一第一投影路径；其中当该激光光束具有该第二偏振方向时，通过该光路切换组件的该激光光束具有一第二投影路径。
3.如权利要求1所述的投影模块，其中该投影模块又包括: 控制组件，用以以一切换频率控制该光束偏振切换元件，使通过该光束偏振切换元件的该激光光束根据该切换频率交替地具有该第一偏振方向及该第二偏振方向，使通过该光路切换组件的该激光光束交替地具有该第一投影路径及该第二投影路径，使该投影模块对应地具有一第一投影方向与一第二投影方向的一双向投影模式。
4.如权利要求3所述的投影模块，其中该投影模块又包括一光束扫描元件，用以带动该激光光束于一二维方向上扫描，其中该切换频率对应于该光束扫描7Π件带动该激光光束于该二维方向上完成一画面扫描的时间。
5.如权利要求1所述的投影模块，其中该投影模块又包括: 光束扫描元件，用以带动该激光光束于一二维方向上扫描。
6.如权利要求1所述的投影模块，其中该光路切换组件包括一偏振分光器(Polarizing Beam Splitter)。
7.如权利要求1所述的投影模块，其中该光束偏振切换元件为一具有一液晶层的液晶面板，通过控制该液晶层内部的液晶分子的转向，通过该液晶面板的该激光光束选择性地具有该第一偏振方向或该第二偏振方向。
8.如权利要求1所述的投影模块，其中该投影模块又包括: 控制组件，用以控制该光束偏振切换元件，使通过该光束偏振切换元件的该激光光束维持具有该第一偏振方向或该第二偏振方向，使通过该光路切换组件的该激光光束对应地具有该第一投影路径或该第二投影路径，使该投影模块对应地具有一第一投影方向的单一投影模式或一第二投影方向的单一投影模式。
9.一种投影模块，包括: 光源组件，用以发出一激光光束； 光束偏振切换元件，用以使通过该光束偏振切换元件的该激光光束选择性地具有一第一偏振方向或一第二偏振方向；以及 控制组件，用以以一切换频率控制该光束偏振切换元件，使通过该光束偏振切换元件的该激光光束根据该切换频率交替地具有该第一偏振方向及该第二偏振方向。
10.如权利要求9所述的投影模块，其中该投影模块又包括: 光路切换组件，用以接收通过该光束偏振切换元件后的该激光光束，其中该光路切换组件用以根据该激光光束的偏振方向决定该激光光束的一投影路径。
【文档编号】G02B27/28GK104460196SQ201310426332
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】林威志 申请人:光宝科技股份有限公司