缩放结构光图案的方法以及应用该方法的光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种缩放结构光图案的方法以及应用该方法的光学装置。光学装置包括结构光产生单元以及设置于结构光产生单元与投射面之间的转换透镜模块，且当结构光产生单元所输出的结构光的多个光束于通过转换透镜模块后投射至一投射面时，投射面上会呈现一结构光图案，而当转换透镜模块被控制调整而改变结构光的光束的行进方向时，投射面上所呈现的结构光图案也随之改变或缩放。藉此，本发明专利技术可实现对该结构光图案的分辨率的调变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于光学技术，尤其关于一种缩放结构光图案的方法以及应用该方法的输出结构光的光学装置。
技术介绍
“结构光(structurelight)”指的是具有特定形态的光，而随着光学技术的蓬勃发展，其可被设计成线形态、面形态、网格形态、甚至更复杂形态的光形，并进而被应用在许多的领域，如3D轮廓重现、距离量测、防伪辨识等，因此结构光的重要性已逐渐地提升，且其相关技术被广泛地研究。请参阅图1、图2A以及图2B，图1为将结构光投射至一标的物的示意图，图2A为标的物的表面上的结构光图案于标的物与结构光产生单元的距离较近时的呈现示意图，图2B为标的物的表面上的结构光图案于标的物与结构光产生单元的距离较远时的呈现示意图。图1、图2A以及图2B示意了结构光产生单元1产生用以投射至一标的物的结构光2，且当结构光2的光束21投射至标的物时，标的物的表面31会呈现结构光图案20；其中，由结构光产生单元1所输出的结构光2具有光扩散角θ，且结构光2会随着其光束21行进的距离越远而扩散地越宽广；因此，当标的物与结构光产生单元1的距离较近时，标的物的表面31上所呈现的结构光图案20a较小，其如图2A所示，而当标的物与结构光产生单元1的距离较远时，标的物的表面31上所呈现的结构光图案20b较大，其如图2B所示。然而，虽然标的物的表面上的结构光图案20是随着标的物与结构光产生单元1的距离越远而越大，但标的物的表面上的结构光图案20的分辨率亦会随着结构光图案20越大而变差，因此当标的物的表面上的结构光图案20大到一定程度时，会因其分辨率太差而不利应用。有鉴于目前未有改善结构光图案的分辨率的方案被提出，故现有技术具有改善的空间。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种缩放结构光图案的方法以及应用该方法的光学装置，可藉由控制调整结构光产生单元与投射面之间的转换透镜模块以缩小或放大投射面上所呈现的结构光图案而对结构光图案的分辨率进行调变。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种光学装置，包括结构光产生单元以及转换透镜模块，该结构光产生单元输出一结构光(structurelight)；该转换透镜模块位于该结构光产生单元与一投射面之间，且该结构光的多个光束是于通过该转换透镜模块后投射至该投射面，使该投射面上呈现一结构光图案；其中，该转换透镜模块被控制调整以改变通过该转换透镜模块的该结构光的该些光束的行进方向，使该投射面上所呈现的该结构光图案缩小或放大。较佳地，该结构光图案是应该转换透镜模块的一等效焦距被控制调整而缩小或放大，或该结构光图案是应该转换透镜模块与该结构光产生单元之间的一工作距离被控制调整而缩小或放大。较佳地，当未通过该转换透镜模块的该结构光相对应于一第一坐标轴x的一半光扩散角(halfangleofbeamdiffusion)与相对应于一第二坐标轴y的一半光扩散角相同时，该光学装置满足下列关系式：其中，θi为未通过该转换透镜模块的该结构光的一半光扩散角，θn为通过该转换透镜模块的该结构光的一半光扩散角，f为该转换透镜模块的该等效焦距，Wd为该转换透镜模块与该结构光产生单元之间的该工作距离。较佳地，当未通过该转换透镜模块的该结构光相对应于一第一坐标轴x的一半光扩散角与相对应于一第二坐标轴y的一半光扩散角不同时，该光学装置满足下列关系式：以及其中，θi,x为未通过该转换透镜模块的该结构光相对应于该第一坐标轴x的一半光扩散角，θn,x为通过该转换透镜模块的该结构光相对应于该第一坐标轴x的一半光扩散角，fx为该转换透镜模块相对应于该第一坐标轴x的一等效焦距，θi,y为未通过该转换透镜模块的该结构光相对应于该第二坐标轴y的一半光扩散角，θn,y为通过该转换透镜模块的该结构光相对应于该第二坐标轴y的一半光扩散角，fy为该转换透镜模块相对应于该第二坐标轴y的一等效焦距，Wd为该转换透镜模块与该结构光产生单元之间的该工作距离。较佳地，该结构光产生单元包括发光源以及光学元件组，且该光学元件组包括相应于该结构光图案的衍射光学元件(diffractiveopticalelement，DOE)、折射式光学元件以及反射式光学元件中的至少一者。较佳地，该结构光产生单元还包括准直透镜组，其设置于该发光源与该光学元件组之间，用以准直该发光源所输出的光束并予以传送至该光学元件组。较佳地，该发光源包括激光二极管(LD)、发光二极管(LED)以及有机发光二极管(OLED)中的至少一者，且该发光源用以输出具有一第一波长区间的光束、具有一第二波长区间的光束以及具有热感应波长区间的光束中的至少一者。较佳地，该转换透镜模块包括依附于该转换透镜模块的一表面的光罩结构，且该光罩结构具有一光罩图案组合。较佳地，该光罩图案组合包括孔(hole)图形组、点(spot)图形组、矩形(rectangular)图形组、同心(concentric)图形组、网格(grid)图形组以及放射(radiation)图形组中的至少一者。较佳地，该光罩结构包括至少部分透光或完全不透光的多个微结构，且该多个微结构呈阵列排列或呈非阵列排列。较佳地，该多个微结构对称分布于该表面或非对称分布于该表面。较佳地，该光罩结构的厚度在0.2毫米(mm)以下。较佳地，该转换透镜模块包括依附于该转换透镜模块的一表面的衍射结构。较佳地，该衍射结构所依附的该表面为平面、球面或非球面的曲面。较佳地，该衍射结构所依附的该表面是以下列一关系式表示：其中，φ(r)为一相位函数，r为一径向量，dor为一衍射阶次(diffractionorder)，λ0为通过该表面的一光束的一波长，df0为一0阶系数，df1为一2阶系数，df2为一4零阶系数，df3为一6阶系数，df4为一8阶系数。较佳地，该关系式的该0阶系数df0以及该2阶系数df1皆为零。较佳地，该关系式的一n阶系数以及一n+2阶系数依序为正系数以及负系数，或该关系式的该n阶系数以及该n+2阶系数依序为负系数以及正系数；其中，n为4以上的偶数。较佳地，该衍射结构的厚度在0.15毫米(mm)以下。较佳地，该转换透镜模块包括依附于该转换透镜模块的一另一表面的一另一衍射结构，且该表面位于该另一表面与该投射面之间；其中，该另一表面以及该表面满足下列关系式：A2·(f1)2>A1·(f2)2；或A2·(f1)2≌A1·(f2)2；其中，A1为该另一表面的一有效光学面积，A2为该表面的一有效光学面积，f1为该另一表面的一等效焦距，f2为该表面的一等效焦距。较佳地，该转换透镜模块包括依附于该转换透镜模块的一另一表面的一另一衍射结构，且该衍射结构以及该另一衍射结构分别对入射至其上的光束进行不同的光学衍射处理。本专利技术还提供一种缩放结构光图案的方法，用以使一投射面上所呈现的一结构光图案缩小或放大，该缩放结构光图案的方法包括：于一结构光产生单元与该投射面之间设置一转换透镜模块；其中，该结构光产生单元用以输出一结构光(structurelight)，且该结构光的多个光束是于通过该转换透镜模块后投射至该投射面，使该投射面上呈现该结构光图案；以及调整该转换透镜模块的一等效焦距及/或该转换透镜模块与该结构光产生单元之间的一工作距离，以改变通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学装置，其特征在于，包括：结构光产生单元，其输出一结构光；以及转换透镜模块，位于该结构光产生单元与一投射面之间，且该结构光的多个光束是于通过该转换透镜模块后投射至该投射面，使该投射面上呈现一结构光图案；其中，该转换透镜模块被控制调整以改变通过该转换透镜模块的该结构光的该些光束的行进方向，使该投射面上所呈现的该结构光图案缩小或放大。

【技术特征摘要】
1.一种光学装置，其特征在于，包括：结构光产生单元，其输出一结构光；以及转换透镜模块，位于该结构光产生单元与一投射面之间，且该结构光的多个光束是于通过该转换透镜模块后投射至该投射面，使该投射面上呈现一结构光图案；其中，该转换透镜模块被控制调整以改变通过该转换透镜模块的该结构光的该些光束的行进方向，使该投射面上所呈现的该结构光图案缩小或放大。2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该结构光图案是应该转换透镜模块的一等效焦距被控制调整而缩小或放大，或该结构光图案是应该转换透镜模块与该结构光产生单元之间的一工作距离被控制调整而缩小或放大。3.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于，当未通过该转换透镜模块的该结构光相对应于一第一坐标轴x的一半光扩散角与相对应于一第二坐标轴y的一半光扩散角相同时，该光学装置满足下列关系式：θn≅tan-1[(Wdf-1)tan(θi)];]]>其中，θi为未通过该转换透镜模块的该结构光的一半光扩散角，θn为通过该转换透镜模块的该结构光的一半光扩散角，f为该转换透镜模块的该等效焦距，Wd为该转换透镜模块与该结构光产生单元之间的该工作距离。4.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于，当未通过该转换透镜模块的该结构光相对应于一第一坐标轴x的一半光扩散角与相对应于一第二坐标轴y的一半光扩散角不同时，该光学装置满足下列关系式：θn,x≅tan-1[(Wdfx-1)tan(θi,x)];]]>以及θn,y≅tan-1[(Wdfy-1)tan(θi,y)];]]>其中，θi,x为未通过该转换透镜模块的该结构光相对应于该第一坐标轴x的一半光扩散角，θn,x为通过该转换透镜模块的该结构光相对应于该第一坐标轴x的一半光扩散角，fx为该转换透镜模块相对应于该第一坐标轴x的一等效焦距，θi,y为未通过该转换透镜模块的该结构光相对应于该第二坐标轴y的一半光扩散角，θn,y为通过该转换透镜模块的该结构光相对应于该第二坐标轴y的一半光扩散
\t角，fy为该转换透镜模块相对应于该第二坐标轴y的一等效焦距，Wd为该转换透镜模块与该结构光产生单元之间的该工作距离。5.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该结构光产生单元包括发光源以及光学元件组，且该光学元件组包括相应于该结构光图案的衍射光学元件、折射式光学元件以及反射式光学元件中的至少一者。6.如权利要求5所述的光学装置，其特征在于，该结构光产生单元还包括准直透镜组，其设置于该发光源与该光学元件组之间，用以准直该发光源所输出的光束并予以传送至该光学元件组。7.如权利要求5所述的光学装置，其特征在于，该发光源包括激光二极管、发光二极管以及有机发光二极管中的至少一者，且该发光源用以输出具有一第一波长区间的光束、具有一第二波长区间的光束以及具有热感应波长区间的光束中的至少一者。8.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该转换透镜模块包括依附于该转换透镜模块的一表面的光罩结构，且该光罩结构具有一光罩图案组合。9.如权利要求8所述的光学装置，其特征在于，该光罩图案组合包括孔图形组、点图形组、矩形图形组、同心图形组、网格图形组以及放射图形组中的至少一者。10.如权利要求8所述的光学装置，其特征在于，该光罩结构包括至少部分透光或完全不透光的多个微结构，且该多个微结构呈阵列排列或呈非阵列排列。11.如权利要求10所述的光学装置，其特征在于，该多个微结构对称分布于该表面或非对称分布于该表面。12.如权利要求8所述的光学装置，其特征在于，该光罩结构的厚度在0.2毫米以下。13.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该转换透镜模块包括依附于该转换透镜模块的一表面的衍射结构。14.如权利要求13所述的光学装置，其特征在于，该衍射结构所依附的该表面为平面、球面或非球面的曲面。15.如权利要求13所述的光学装置，其特征在于，该衍射结构所依附的该表面是以下列一关系式表示：φ(r)=dor2πλ0(df0+df1·r2+df2·r4+df3·r6+df4·r8+&La...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志隆，颜智敏，
申请(专利权)人：高准精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71