[发明专利]深度检测的取样方法及其光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种深度检测的取样方法及其光学装置，特别是一种可大幅地减少光检测的数据处理量并取得其中深度值信息的取样方法及其光学装置。

背景技术

随着科技进步，一种具有体积小、重量轻的特征的微型投影机(Pico Projector，或亦称为Micro-display)已被发展出来。此种微型投影机无论是独立制造或嵌入于行动装置中，用户皆可机动地将所欲呈现的影像对一平面进行投影显示与观看。

目前微型投影机的显示原理主要皆是由光源所产生的光束进行照射，利用诸如单晶硅液晶(Liquid Crystal on Silicon，简称为LCoS)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称为LCD)、数字微型反射镜器(Digital Micro-mirror Device，简称为DMD)或以微机电(MEMS)技术制作的微型扫描反射镜(Micro Scanning Mirror)等模块端的运作，以及由相关的光学元件将光束进行均匀化、聚焦或整型后投射而出。而在光源的部份，主要分为发光二极管(LED)与激光(Laser)两大类。

请参阅图1，其为现有微型扫描反射镜型式的微型投影机1的投影示意图。如该图所示，此类微型投影机1主要具有RGB三原色的激光光源11和一扫描镜片12，并通过扫描镜片12将色光混合后的光束投影至扫描面，并作水平与垂直二个轴的扫描以呈现出影像。

因此，其影像的呈现是以其中一水平扫描线从画面的一侧扫描至另一侧后，再在相连接的另一条水平扫描线上改变起始扫描的方向(意即奇、偶数的水平扫描线的扫描起点为相反)；如此，依序扫描所有的水平扫描线后便能构成一个投射的画面。

换句话说，此类扫描型式的微型投影机的影像成像方式是在每条扫描线的扫描过程中依序于对应的投射点投射出对应的像素(pixel)，以构成整体影像。此一扫描技术与其他诸如LCoS型式的微型投影机是利用影像面板，并将光束照射于其上以直接作一个面的投影有所不同。

此外，此类扫描型式的投影机亦可用来产生深度检测功能以作为手势控制或其他应用，其可在投影机中设置一光检测元件(Photo Detector，简称为PD)；例如在图1中所示的是一红外光检测元件13。激光光源11可包括一红外线光源，用以发射一红外光，并可由扫描镜片12带动红外光在扫描面上扫描。而在扫描过程中，红外光检测元件13能相应地检测被反射的红外光的红外光强度。

当所检测到的红外光强度愈大时，该投射点被判断为深度值(depth)愈小，也就是所代表的空间距离愈近；相对的，当所检测到的红外光强度愈小时，该投射点则被判断为深度值(depth)愈大，也就是所代表的空间距离愈远。也就是说，通过检测各投射点的红外光强度，便可构成相对应此扫描面的一深度值信息，进而能通过图像处理判断物体的存在或运动，以提供诸如手势或虚拟控制的各种应用。

承上所述，针对不同的成像技术(例如逐点扫描或整个画面投射)，所应用的红外光检测技术也有所不同。以LCoS型式的微型投影机来说，其可采用互补式金属氧化半导体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)的影像检测元件，并直接检测整个画面的红外光强度，接着再由处理器去计算与分析各区域中的红外光强度情形。

由在扫描型式的微型投影机其是在沿着扫描线的扫描过程中依序产生投射点，换句话说，扫描线是由多个投射点所组成。因此，如图1中所示的红外光检测元件13仅需得知各检测到的红外光强度相应的检测时间点，不需再进行进一步的计算或分析就能得到对应投射点的位置及其深度值。

当欲取得整个扫描面的深度值信息时，红外光检测元件13会对每一投射点皆进行检测。然而，当设计红外光检测元件13对每一投射点皆进行检测时，也就是取样点过多的情形下，将会造成数据处理量的大增(需要大量的储存空间与运算时间)；其次，根据目前技术，制作此一红外光检测元件所能表现的反应速度也有硬件上的限制，使得逐点检测的目的无法有效达成。

因此，提出一个可解决此问题的取样方法及具有此取样功能的光学装置便是一重要的议题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深度检测的取样方法及具有此取样功能的光学装置。此一取样方法及其应用装置将可大幅地减少光检测的数据处理量，同时能有效地避免检测上元件反应速度不及的问题。