投影装置的制作方法

专利名称：投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投影装置，涉及一种可同时投射多个图像的投影装置。
技术背景由于个人电子装置日益轻薄短小化，用户已面临无法简单地分享视频档 案(如照片、简报、电影等)的问题，而微型化的随身电子装置的缺点之一在 于无法像使用个人计算机的键盘般，可快速地输入数据，因此降低了人机互 动的效率，而微型投影模块是解决上述问题的有效方案之一。在新一代的微型投影机中，以刚导入市场的可携式LED光源投影机为主，但其仍存在不 少障碍，如光电转换效率不佳导致模块亮度难以提升、增加亮度时提高的操 作温度会影响LED的寿命与发光效率、散热问题、需精密的对焦镜头等因 素；此外因其光机结构限制，造成其虽然可缩小至手掌大小，但仍无法突破 体积限制而整合于移动电子装置之内，故仍非最佳的微型投影机制。在其他 相关的微型投影技术中，以微型激光投影技术最被看好，其主要以激光为光 源，搭配MEMS微型扫描反射镜为动作原理，此架构能作到比火柴盒还小 的体积，因此是未来最有机会能内建于移动装置的投影机制。因此本发明的 创作动机在于预期未来手机将不只需要投影一个荧幕，而是至少两个荧幕图 像，例如同时投影荧幕画面及虚拟键盘，如此即可快速输入与操作个人数据， 而达成移动计算机的功能；此外两个荧幕图像亦可投射在同一平面，而实现 焚幕尺寸倍增的效果；故以此概念来创作一种可以双面投影的装置。发明内容有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可以同时投射多个图像的投影装置。本发明的投影装置的优选实施例包括本体以及光学系统。本体设有第一 投射口以及第二投射口，光学系统设于本体中，且分别从第一投射口与第二 投射口投射出第一图像以及第二图像。在上述的优选实施例中，光学系统包括激光光源以及第一反射镜。激 光光源包括多个单色光源。第一反射镜具有第一反射面以及第二反射面，分 别对应于该第一投射口以及该第二投射口。来自该激光光源的光，分别入射 于该第一反射面以及该第二反射面，并由该第一反射面以及该第二反射面反 射而分别从该第一投射口以及该第二投射口投射出该第一图像以及该第二 图像。在上述的优选实施例中，激光光源包括第一单色光源、第二单色光源、 第三单色光源。在上述的优选实施例中，上述光学系统更包括分光装置，来自第一单色 光源的光经由分光装置分别入射第 一反射面以及第二反射面，且来自第二单 色光源以及第三单色光源的光仅入射于第二反射面在上述的优选实施例中，上述光学系统更包括第四单色光源、第五单色 光源以及第六单色光源，来自第四单色光源、第五单色光源以及第六单色光 源的光入射于第一反射面，且来自第一单色光源、第二单色光源以及第三单 色光源的光入射于该第二反射面。在上述的优选实施例中，第一反射镜更包括第一旋转轴，当来自激光光 源的光入射于第一反射镜时，第一反射镜以第一旋转轴为中心在适当的角度 范围内摆动，而分别产生第一图像与第二图像。在上述的优选实施例中，光学系统更包括第二反射镜以及第三反射镜， 分别具有第二旋转轴以及第三旋转轴，从第 一反射面反射的光入射于第二反 射镜，并藉由第二反射镜以第二旋转轴为中心在适当的角度内摆动而产生第 一图像，从第二反射面反射的光入射于第三反射镜，并藉由第三反射镜以第 三旋转轴为中心在适当的角度内摆动而产生第二图像。在上述的优选实施例中，第一反射镜更包括第二旋转轴，当来自激光光 源的光入射于第 一反射镜时，第 一反射镜以第一旋转轴为中心在适当的角度 范围内摆动，然后第 一反射镜以第二旋转轴为中心在适当的角度范围内摆动 而分别产生第一图像与第二图像。在上述的优选实施例中，光学系统更包括驱动装置，驱动第一反射镜以 第 一旋转轴为中心在适当的角度范围内旋转。驱动装置可以电磁式、静电式、 电热式、压电式或记忆合金的方式来驱动第一反射镜。为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图示，作详细"i兌明如下


图la、 lb为本发明的投影装置的一个优选实施例的立体图。图2a为本发明的投影装置的光学系统的一个实施例的示意图。图2b为第一反射镜反射光束的示意图。图3为第一反射镜的主要构造的示意图。图4为光学系统的另一实施例的示意图，图5为光学系统的另一实施例的示意图，图6光学系统的另一实施例的示意图，图7为光学系统的另一实施例的示意图。图8a为本发明的第一反射镜的另一实施例的示意图。图8b为图8a的第一反射镜反射光束的示意图。图8c为本发明的第一反射镜的另一实施例的示意图。图9a、 9b为本发明的投影装置的本体的另一实施例的示意图。图IO为本发明的可投射多个图像的投影装置的系统图。附图标记说明12反射镜14、16、 17反射镜18、 19光学镜片100本体120第一投射口140第二投射口150基座170投影单元200光学系统220激光光源221第一单色光源222第二单色光源223第三单色光源224第四单色光源225第五单色光源226第六单色光源230、 231、 232、 233分光器235光调变器240第一反射镜241支撑主体242第一反射面243扭转梁244第二反射面245基板246第二扭转梁247驱动线圈248、 249磁铁250梳状电极260第二反射镜 1000移动电话 Al第一旋转轴 A3第三旋转轴280第三反射镜2411、 2412、 2451梳状电极A2第二旋转轴Ll光束L2光束具体实施方式
图la、 lb为本发明的投影装置的一个优选实施例的立体图。虽然图la、 lb中的投影装置以移动电话为例做说明，但是并不限于移动电话。其中图 la是从正面观看，而图lb是从背面观看。移动电话1000包括本体100以及 第一投射口 120以及第二投射口 140,其中第一投射口 120是设置于本体100 的正面，第二投射口 140是设置于本体IOO的背面。在本体100中设有后述 的光学系统，可从第一投射口 120投射出第一图像，从第二投射口 140投射 出第二图像，第一图像可为虚拟键盘的图像，第二图像可为影片或图像。图2a为本体100中的光学系统的一个实施例的示意图。光学系统200 包括激光光源220、第一反射镜240、第二反射镜260以及第三反射镜280。 激光光源220包括第一单色光源221、第二单色光源222、第三单色光源223 以及第四单色光源224,在本实施例中，第一单色光源221为红光光源，第 二单色光源222为绿光光源，第三单色光源223为蓝光光源，第四单色光源 224为红光光源。来自第四单色光源224的光束由反射镜12反射后，入射于 第一反射镜240，来自第一单色光源221的光束由反射镜17反射后通过光学 镜片18、 19与来自第二单色光源222与第三单色光源223的光束汇集后， 经由反射镜16反射后，入射至第一反射镜240。光学镜片18、 19具备高通 或低通滤光能力，形成光束汇集元件，将来自该单色光源的光线经汇集后入 射于该第一反射镜240。图2b为第一反射镜240反射光束的示意图。第一反射镜240具有第一 反射面242以及第二反射面244，经由反射镜12反射的光束L1入射于第一 反射面242，经过第一反射面242反射后，入射于第二反射镜260，然后通 过第一投射口 120形成第一图像。而经由反射镜17反射的光束L2则入射于 第二反射面244，然后由反射镜14改变行进方向后，入射于第三反射镜280, 然后通过第二投射口 140形成第二图像，由于第二图像是由三种色光混合而成，因此为彩色图像。以下说明如何形成第一图像以及第二图像。第一反射镜240具有第一旋转轴Al,第二反射镜260具有第二旋转轴A2,第三反射 镜280具有第三旋转轴A3,第二旋转轴A2以及第三旋转轴A3皆与第 一旋 转轴Al垂直。当光束Ll经由第一反射面242以及第二反射镜260投射至 屏幕时，第二反射镜260以第二旋转轴A2为中心在适当的角度内摆动，使 光束Ll在屏幕上做横向的快速扫瞄，而第一反射镜240以第一旋转轴Al 为中心在适当的角度内摆动，使光束L1在屏幕上做纵向的快速扫瞄，如此 可以在屏幕上形成二维的第一图像。同样地光束L2也藉由第三反射镜280 以第三旋转轴A3为中心在适当的角度内摆动使光束L2在屏幕上做横向的 快速扫瞄以及第 一反射镜240以第 一旋转轴A1为中心在适当的角度内摆动， 使光束L2在屏幕上做纵向的快速扫瞄而形成二维的第二图像。第一反射镜240为双面反射镜，主要构造如图3所示包含支撑主体241 、 两个扭转梁243、与两个扭转梁243两边相连的基板245、设于基板245正 反两面中间位置之第一、第二反射面242及244、设于基板245外侧位置的 驱动线圏247、以及与设于基板245周围的磁铁249。当通入交流电流至驱动线圏247时，驱动线圏247会与^f兹铁249的磁场 发生作用，第一反射镜240会顺着电磁力作用的方向扭转，当两道不同光束 入射至第一、第二反射面242、 244时，第一反射镜240会以水平或垂直方 向作快速的摆动后，将光束反射至第二反射镜260或第三反射镜280,最后 投射出二维图像。基板245依所需振荡频率来选用适当材质，如玻璃或压克 力树脂等，并在其上以电镀或电铸等方式制作如铜质的驱动线圏247,其中 该驱动线圏可以立体堆迭的方式制作，以增加线圏数，中间部位则镀上或粘 贴如铝或铬等金属反光膜以形成反射面而反射激光光束，另 一面亦以前述的 相同方式制作反射面。除了上述的电磁方式驱动第 一反射镜240旋转之外，还可以采用静电式、 电热式、压电式或记忆合金的方式来驱动。图4为光学系统200的另一实施例的示意图，在本实施例中，多设置第 四单色光源224、第五单色光源225以及第六单色光源226，其中第四单色 光源224为红光光源，第五单色光源为绿光光源225,第六单色光源226为 蓝光光源。第一、第二及第三单色光源221、 222、 223的光入射至第一反射 镜240并经由第二反射镜260形成第一图像，第四、第五及第六单色光源224、225、 226的光入射至第一反射镜240并经由第三反射镜280形成第二图像， 故两图像可投射同一平面，形成双焚幕图像，或接合两图像边界而形成宽幅 图像，由于第一、第二图像均为三种单色光混合而成，因此均为彩色图像。 图5为光学系统200的另一实施例的示意图，在本实施例中，仅设置第 一、第二及第三单色光源221、 222、 223、分光器230以及两个光调变器235, 其余与图2a的实施例相同。来自第一单色光源221的光经由分光器230分 成两道光束，其中之一通过光调变器235并由反射镜12反射后，入射于第 一反射镜240，另一道光束通过另一光调变器235并由反射镜17反射后通过 光学镜片18、 19与来自第二单色光源222与第三单色光源223的光束汇集 后，经由反射镜16反射后，入射至第一反射镜240。其余与图2a所示的实 施例相同。图6为光学系统200的另一实施例的示意图，与上一实施例不同之处在 于上一实施例仅设置分光器230，而且仅第一单色光源221的光束被分光， 因此第一图像是一个单色的图像。在本实施例中， 一共设置了三个分光器 231、 232以及233，分别对应于第一单色光源221、第二单色光源222以及 第三单色光源223，因此三个单色光源的光束都被分两道，经过光调变器235 汇聚后，分别入射至第一反射面242以及第二反射面244,然后分别经由第 二反射镜260与第二反射镜280形成第一图像与第二图像。在本实施中，第 一图像与第二图像均为彩色图像。除了使用第 一反射镜240与第二反射镜260等两个反射镜形成二维的图 像之外，也可以在一个反射镜上形成两个旋转轴，如此可以使用一个反射镜 使光束在两个方向上扫瞄而形成二维的图像。图7为光学系统200的另一实 施例的示意图。与图2a的实施例相比，由于第 一反射镜240具有两个旋转 轴，因此省略了第二、第三反射镜260与280。图8a为本实施例之第一反射 镜240的示意图。第一反射镜240包括支撑结构241、两个第一扭转梁243 与两个扭转梁243两边相连的基板245、以及两个第二扭转梁246。第一扭 转梁243形成第一旋转轴A1，而第二扭转梁246形成第二旋转轴A2。可以 在支撑结构241与基板245上设置线圏，并在支撑结构241的周围对应于第 一扭转梁243及第二扭转梁246处设置磁铁248，然后藉由如图3的磁铁与 线圈的结构使基板245以第一旋转轴Al以及第二旋转轴A2为中心旋转， 磁铁248放置在支撑结构241的斜角45度的方向，也可达成同样效果。图8b表示以第一反射镜240同时形成二維的第一图像与第二图像的示意图，与 图2b比较，本实施例仅需第一反射镜240即可达成。图8c表示另一种具有两个旋转轴的第一反射镜240的另一实施例的示 意图。此为一种静电式的构造，在支撑结构241的两侧形成向外延伸的梳状 电极2411 ，在支撑结构241的外侧设有梳状电极250,对应于梳状电极2411 ， 同时在支撑结构241的内侧设有梳状电极2412，在基板245的外侧也设有梳 状电极2451,对应于梳状电极2412，当梳状电极2411与250具有电位差时， 会使支撑结构241以第二扭转梁246为轴旋转，扭转梁246依附于支撑体(未 图示)，当梳状电极2412与2451具有电位差时，会使基板245以第一扭转 梁243为轴旋转，如此可以产生与图8a的第 一反射镜相同的效果。图9a、 9b为本体100的另一实施例的示意图。在第9图中，本体100 包括基座150以及投影单元170。投影单元170可旋转地结合于基座150， 第一投射口 120与第二投射口 140则分别设于投影单元170上。在上述各实施例中，是以投射出两个图像的投影装置为例，说明本发明 使用具有双反射面的反射镜，同时投射出两个二维图像，如果欲投射出两个 以上的图像，可以采用多个具有双反射面的反射镜，如图10所示，使用多 个激光光源220，并设置一列第一反射镜240以及一列第二反射镜260，而 产生出多个二维图像。虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润 饰，因此本发明的保护范围当由权利要求所界定的为准。
权利要求
1. 一种投影装置，包括本体，设有第一投射口以及第二投射口；以及光学系统，设于该本体中，且分别从该第一投射口与该第二投射口投射出第一图像以及第二图像。
2. 如权利要求1所述的投影装置，其中该光学系统包括 激光光源，包括多个单色光源；以及第一反射镜，具有第一反射面以及第二反射面，分别对应于该第一投射 口以及该第二投射口，其中，来自该激光光源的光，分别入射于该第一反射 面以及该第二反射面，并由该第一反射面以及该第二反射面反射而分别从该 第一投射口以及该第二投射口投射出该第一图像以及该第二图像。
3. 如权利要求2所述的投影装置，其中该激光光源包括第一单色光源、 第二单色光源、第三单色光源
4. 如权利要求3所述的投影装置，其中该光学系统更包括分光装置， 来自该第 一单色光源的光经由该分光装置分别入射该第 一反射面以及该第 二反射面，且来自该第二单色光源以及该第三单色光源的光仅入射于该第二 反射面。
5. 如权利要求3所述的投影装置，其中该光学系统更包括分光装置与 光调变器，来自该第一单色光源、该第二单色光源以及该第三单色光源的光 经由该分光装置与该光调变器后分别入射于该第一反射面以及该第二反射面。
6. 如权利要求3所述的投影装置，其中该光学系统更包括第四单色光 源，来自该第四单色光源的光入射于该第一反射面，而来自该第一单色光源、 该第二单色光源以及该第三单色光源的光则入射于该第二反射面。
7. 如权利要求6所述的投影装置，其中该第一、第二、第三、第四单 色光源均为半导体激光光源。
8. 如权利要求3所述的投影装置，其中该光学系统更包括第四单色光源、第五单色光源以及第六单色光源，来自该第四单色光源、该第五单色光 源以及该第六单色光源的光入射于该第 一 反射面，且来自该第 一 单色光源、 该第二单色光源以及该第三单色光源的光入射于该第二反射面。
9. 如权利要求8所述的投影装置，其中该第一、第二、第三、第四、 第五及第六单色光源为半导体激光光源。
10. 如权利要求2所述的投影装置，其中该第一反射镜更包括第一旋转 轴，当来自该激光光源的光入射于该第一反射镜时，该第一反射镜以该第一 旋转轴为中心在适当的角度范围内摆动，而分别产生该第一图像与该第二图 像。
11. 如权利要求10所述的投影装置，其中该光学系统更包括第二反射 镜以及第三反射镜，分别具有第二旋转轴以及第三旋转轴，从该第一反射面 反射的光入射于该第二反射镜，并藉由该第二反射镜以该第二旋转轴为中心 在适当的角度内摆动而产生该第一图像，从该第二反射面反射的光入射于该 第三反射镜，并藉由该第三反射镜以该第三旋转轴为中心在适当的角度内摆 动而产生该第二图像。
12. 如权利要求11所述的投影装置，其中该第二旋转轴与该第三旋转 轴均与该第一旋转轴垂直。
13. 如权利要求10所述的投影装置，其中该第一反射镜更包括第二旋 转轴，当来自该激光光源的光入射于该第一反射镜时，该第一反射镜以该第 一旋转轴为中心在适当的角度范围内摆动，然后该第 一反射镜以该第二旋转 轴为中心在适当的角度范围内摆动而分别产生该第一图像与该第二图像。
14. 如权利要求13所述的投影装置，其中该第一旋转轴与该第二旋转 轴互相垂直。
15. 如权利要求IO所述的投影装置，其中该光学系统更包括驱动装置， 驱动该第一反射镜以该第一旋转轴为中心在该适当的角度范围内旋转。
16. 如权利要求15所述的投影装置，其中该驱动装置以电磁式、静电 式、电热式、压电式或记忆合金的方式来驱动。
17. 如权利要求3所述的投影装置，其中该光学系统更包括光束汇集元 件，来自该单色光源的光线经由该光束汇集元件汇集后入射于该第 一反射 镜。
18. 如权利要求17所述的投影装置，其中该光束汇集元件包括至少具 备高通或低通滤光能力的光学镜片，使其所设定的滤光波长范围的两侧的不 同波长的光束产生穿透或反射的现象。
19. 如权利要求2所述的投影装置，其中该激光光源包括第一单色光源以及第二单色光源，来自该第一单色光源的光线入射于该第一反射镜，来自 该第二单色光源的光线入射于该第二反射镜。
20. 如权利要求1所述的投影装置，其中该本体包括基座以及投影单元， 该投影单元可旋转地设于该基座上，该第一投射口与该第二投射口设于该投 影单元上。
21. —种投影装置，包括 本体，设有多个投射口；以及光学系统，设于该本体中，且分别从该投射口投射出多个图像，包括 激光光源；以及多个反射镜，部分的反射镜具有第一反射面以及第二反射面，而另一部 分的反射镜仅具有第一反射面，该反射镜对应于该投射口，其中，来自该激 光光源的光，分别入射于该第一反射面以及该第二反射面，并由该第一反射 面以及该第二反射面反射而分别从该投射口投射出该图像。
全文摘要
一种投影装置，包括本体以及光学系统。本体设有第一投射口以及第二投射口，光学系统设于本体中，且分别从第一投射口与第二投射口投射出第一图像以及第二图像。
文档编号G02B17/00GK101246301SQ20071000523
公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月12日 优先权日2007年2月12日
发明者周明杰, 蔡伯晨 申请人:财团法人工业技术研究院