光学器件、结构光投射装置、深度相机和电子设备制造方法及图纸

本申请公开了一种基于互电容检测光学衍射元件的光学器件，该光学器件包括光学衍射元件、第一电容电极、第二电容电极和检测电路，其中第一电容电极位于光学衍射元件的一侧；第二电容电极与第一电容电极相对地位于光学衍射元件的另一侧；以及检测电路与第一电容电极和第二电容电极电连接，以检测第一电容电极与第二电容电极之间的互电容。

【技术实现步骤摘要】
光学器件、结构光投射装置、深度相机和电子设备
本申请涉及基于互电容检测光学衍射元件的光学器件，更具体地，涉及能够通过检测设置在光学衍射元件上的一对电极之间的电容变化来判断光学衍射元件的完整性的光学器件。
技术介绍
随着结构光技术完善，利用结构光的深度相机也逐渐被应用到各类移动终端上，例如IphoneX采取深度相机进行人脸识别。一般深度相机包括结构光投射装置和接收装置，而投射装置对应的光源普遍采取的是红外光，红外光属于不可见光，即人眼无法识别红外光的存在。当红外光过强时，容易对人眼造成伤害，故在使用结构光投射装置时，需要确保避免对人眼造成伤害。结构光投射装置包括光源(VCSEL)、准直镜系统以及光学衍射元件(DOE)，光源所发出的激光通过准直镜系统准直，然后通过光学衍射元件衍射(分束、复制)，最后投射至空间目标表面。其中，光学衍射元件对经过准直的光束进行分束时，会相应地减少结构光的能量，从而能够避免对人眼等空间目标造成伤害。但是在使用过程中，由于外力的作用，使得光学衍射元件可能发生破裂，或者当水滴等附着至光学衍射元件时，使得投射装置投射出的结构光图案发生变化，从而使接收装置接收的图案不准确，最终影响成像效果。此外，光学衍射元件的变化甚至可能使结构光投射装置投射出的结构光对人眼等造成伤害，例如光学衍射元件的破裂可以理解为光源发出的激光被准直后直接投射至人眼等空间目标，此时，由于光束的能量过大而对空间目标造成伤害。此外，现有技术中公开有电容电极分别放置于两个衬底上从而检测DOE的结构完整性的技术方案，但是在该方案中，当两个电容电极各自的两侧出现破裂或附着水珠时，可能无法准确地检测出异常情况的发生。例如在同一衬底上，DOE微结构的相对平整的表面处形成水珠时，也可能会导致结构光投射质量变差。其次，在上述方案中，两个衬底之间存在间隙层，间隙层可能由于温度的变化而使得电容值发生较大改变，由此提高检测过程中的误差率。另外，由于这种间隙层的存在，需要确保间隙层良好的密封性，使得工艺难度大大增加。
技术实现思路
为解决以上提出的问题，本申请提供一种基于互电容检测光学衍射元件的光学器件。该光学器件能够通过检测设置在光学衍射元件上的一对电极之间的电容变化来判断光学衍射元件的完整性，从而避免经过光学衍射元件衍射的光束图案发生变化而影响投射效果以及光束能量过大对空间目标可能造成的伤害。本申请示例性实施方式提供一种基于互电容检测光学衍射元件的光学器件，该光学器件可包括光学衍射元件、第一电容电极、第二电容电极和检测电路，其中，第一电容电极可位于光学衍射元件的一侧；第二电容电极可与第一电容电极相对地位于光学衍射元件的另一侧；以及检测电路可与第一电容电极和第二电容电极电连接，以检测第一电容电极与第二电容电极之间的互电容。根据本申请示例性实施方式，第一电容电极和第二电容电极可以是平面电极，且分别位于光学衍射元件的相对的两个表面上。根据本申请示例性实施方式，第一电容电极和第二电容电极也可位于光学衍射元件的相同的表面上。根据本申请示例性实施方式，第一电容电极和第二电容电极可以是交叉指型电极。根据本申请示例性实施方式，光学衍射元件可包括衍射层和图案生成层，衍射层上设置有用于衍射光束的微结构，且经衍射的光束通过图案生成层形成为图案光束。根据本申请示例性实施方式，第一电容电极和第二电容电极可分别设置在衍射层的两个相对的表面上。根据本申请示例性实施方式，第一电容电极可设置在衍射层上，且第二电容电极可与第一电容电极相对地设置在图案生成层上。根据本申请另一示例性实施方式，光学衍射元件可包括衍射层，衍射层上设置有用于衍射光束的微结构；并且光学器件还可包括透明保护层，透明保护层覆盖衍射层的微结构，使得透明保护层与衍射层之间形成密封空间。根据本申请另一示例性实施方式，第一电容电极可设置在衍射层的一表面上，且第二电容电极与第一电容电极相对地位于衍射层的另一表面上。根据本申请另一示例性实施方式，第一电容电极可设置在衍射层上，且第二电容电极可设置在透明保护层上。根据本申请另一示例性实施方式，透明保护层可以是平面透镜、凸透镜和凹透镜之一。根据本申请另一示例性实施方式，透明保护层可由透明玻璃构成。根据本申请又一示例性实施方式的光学器件还可包括一对参考电容电极，上述一对参考电容电极可位于光学衍射元件的稳定操作区域中，并分别电连接至检测电路，其中，检测电路可将检测到的第一电容电极与第二电容电极之间的电容与一对参考电容电极之间的电容进行比较。根据本申请又一示例性实施方式的光学器件还可包括接地单元，接地单元可位于第一电容电极与光学衍射元件之间以及第二电容电极与光学衍射元件之间并配置成接地，以减少寄生电容对所检测的第一电容电极与第二电容电极之间的互电容的影响。本申请示例性实施方式还提供一种结构光投射装置，该结构光投射装置可包括基于互电容检测光学衍射元件的光学器件，该光学器件可包括光学衍射元件、第一电容电极、第二电容电极和检测电路，其中，第一电容电极可位于光学衍射元件的一侧；第二电容电极可与第一电容电极相对地位于光学衍射元件的另一侧；以及检测电路的两端分别与第一电容电极和第二电容电极连接，以检测第一电容电极与第二电容电极之间的电容。另外，结构光投射装置还包括激光发射器、准直系统和控制单元，其中，准直系统可位于激光发射器所发出的光束的光路上，以对所发出的光束进行准直；控制单元可根据检测电路检测到的第一电容电极和第二电容电极之间的互电容来控制激光发射器的发光。附图说明以上和/或其他方面将通过参照附图描述某些示例性实施方式而变得更加显而易见。附图旨在示出本申请的示例性实施方式而非对其进行限制。在附图中：图1是根据本申请一示例性实施方式的光学器件的立体图；图2是根据本申请一示例性实施方式的光学器件的正面示意图；图3是根据本申请一示例性实施方式的光学器件的反面示意图；图4是根据本申请另一示例性实施方式的光学器件的结构示意图；图5是根据本申请又一示例性实施方式的光学器件的结构示意图；图6是根据本申请又一示例性实施方式的光学器件的结构示意图；图7是示出可适用根据本申请又一实施方式的结构光投射装置的结构示意图。具体实施方式下面将参照附图对某些示例性实施方式进行更详细的描述，其中，在全文中，相同的附图标记指代相同的元件。在这方面，示例性实施方式可具有不同的形式，并且不应被解释为限于本文所记载的描述。相应地，以下通过参照附图描述示例性实施方式仅用于解释本申请的各方面。为了说明的便利性，附图中的元件的尺寸可被夸大。也就是说，由于图中的部件的尺寸和厚度为便于说明而被任意地示出，因此以下示例性实施方式不应受其限制。另外，本说明书中使用的术语仅用于描述特定的实施方式，并非旨在限制本申请。单数形式的表述包括复数形式的表述，除非其在上下文中具有明显不同的含义。在本说明书中，应理解，术语例如“包括”或“具有”等旨在表明本说明书中公开的特征、数字、操作、部件、零件或它们的组合的存在，并非旨在排除存在或附加有一个或多个其他特征、数字、操作、部件、零件或它们的组合。下面将参照附图详细描述根据本申请示例性实施方式的基于互电容检测光学衍射元件的光学器件。图1示出根据本申请一示例性实施方式的基于互电容检测光学衍射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学器件，其特征在于,包括：光学衍射元件；第一电容电极，位于所述光学衍射元件的一侧；第二电容电极，与所述第一电容电极相对地位于所述光学衍射元件的另一侧；以及检测电路，与所述第一电容电极和所述第二电容电极电连接，以检测所述第一电容电极与所述第二电容电极之间的互电容。

【技术特征摘要】
1.一种光学器件，其特征在于,包括：光学衍射元件；第一电容电极，位于所述光学衍射元件的一侧；第二电容电极，与所述第一电容电极相对地位于所述光学衍射元件的另一侧；以及检测电路，与所述第一电容电极和所述第二电容电极电连接，以检测所述第一电容电极与所述第二电容电极之间的互电容。2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述第一电容电极和所述第二电容电极为平面电极，且分别位于所述光学衍射元件的相对的两个表面上。3.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述第一电容电极和所述第二电容电极位于所述光学衍射元件的相同的表面上。4.根据权利要求3所述的光学器件，其特征在于，所述第一电容电极和所述第二电容电极为交叉指型电极。5.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述光学衍射元件包括衍射层和图案生成层，所述衍射层上设置有用于衍射光束的微结构，且经衍射的光束通过所述图案生成层形成为图案光束。6.根据权利要求5所述的光学器件，其特征在于，所述第一电容电极和所述第二电容电极分别设置在所述衍射层的两个相对的表面上。7.根据权利要求5所述的光学器件，其特征在于，所述第一电容电极设置在所述衍射层上，且所述第二电容电极与所述第一电容电极相对地设置在所述图案生成层上。8.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述光学衍射元件包括衍射层，所述衍射层上设置有用于衍射光束的微结构；以及所述光学器件还包括：透明保护层，所述透明保护层覆盖所述衍射层的所述微结构，使得所述透明保护层与所述衍射层之间形成密封空间。9.根据权利要求8所述的光学器件，其特征在于，所述第一电容电极设置在所述衍射层的一表面上，且所述第二电容电极与所述第一电容电极相对地位于所述衍射层的另一表面上。10.根据权利要求8所述的光学器件，其特征在于，所述第一电容电极设置在所述衍射层上，且所述第二电容电极设置在所述透明保护层上。11.根据权利要求8至10中任一项所述的光学器件，其特征在于，所述透明保护层是平面透镜、凸透镜和凹透镜之一。12.根据权利要求8所述的光学器件，其特征在于，所述透明保护层由透明玻璃构成。13.根据权利要求1至10中任一项所述的光学器件，其特征在于,还包括：一对参考电容电极，位于所述光学衍射元件的稳定操作区域中，并分别连接至所述检测电路，其中，所述检测电路将检测到的所述第一电容电极与所述第二电容电极之间的电容与所述一对参考电容电极之...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振宇，陈飞帆，戎琦，黄乾友，刘筱迪，
申请(专利权)人：宁波舜宇光电信息有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33