结构光投影机制造技术

本发明专利技术公开一种结构光投影机，包含绕射光学元件，接收准直光并产生多个光砖。绕射光学元件包含多个光学组成元件，设于基板上，其中绕射光学元件的光学组成元件随机设于基板上。

【技术实现步骤摘要】
结构光投影机
本专利技术涉及一种投影机，特别是涉及一种结构光(structured-light)投影机。
技术介绍
小型或微型光学投影机可适用于各种应用，例如投射结构光图案于物件上，进行三维或深度映射(mapping)。在三维映射系统中，使用影像提取装置(例如相机)以提取投射于物件的影像图案。提取影像经处理后，可建构物件的三维图。传统投影机因为低解码率(decoderate)而造成不良的效能。此外，即使光学制造的进步使得光学系统小型化的成本降低，然而传统投影机对于体积或/且成本仍有相当的改善空间。鉴于传统投影机的效能不佳、体积庞大或价格昂贵，因此亟需提出一种新颖的结构光投影机，使得效能得以有效增进或/且体积或成本可以降低。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术实施例的目的之一在于提出一种具有增进效能或/且减少体积或成本的结构光投影机。根据本专利技术实施例，结构光投影机包含光源、光束限制装置及绕射光学元件。光源产生具有预设图案的发射光。光束限制装置接收发射光并产生准直光。绕射光学元件接收准直光并产生多个光砖，该绕射光学元件包含多个光学组成元件，随机设于基板上。根据本专利技术另一实施例，结构光投影机包含点光源、光束限制装置、图案化装置及绕射光学元件。点光源产生发射光。光束限制装置接收发射光并产生准直光。图案化装置接收准直光并产生图案光。绕射光学元件接收图案光并产生多个光砖，该绕射光学元件包含多个光学组成元件，随机设于基板上。根据本专利技术又一实施例，绕射光学元件位于图案化装置之前。附图说明图1A为本专利技术第一实施例的结构光投影机的方块图；图1B为图1A的结构光投影机的示意图；图2A为光源的部分半导体二极管，分为相邻二群而依序点亮的示意图；图2B为光源的部分半导体二极管，分为交叉的二群而依序点亮的示意图；图2C为光源的部分半导体二极管，依形状分为交叉的二群而依序点亮的示意图；图3A与图3B为绕射光学元件的光学组成元件为周期性设置的示意图；图3C与图3D为本专利技术实施例当中图1B的绕射光学元件的光学组成元件，其随机或非周期性设置的示意图；图3E为绕射光学元件的边缘设有较多的光学组成元件的示意图；图3F为针对绕射光学元件的光学组成元件进行校正的示意图；图4为本专利技术实施例的结构光投影机的剖视图；图5A为本专利技术第二实施例的结构光投影机的方块图；图5B为图5A的结构光投影机的示意图；图6为本专利技术第二实施例的变化型的结构光投影机的方块图。符号说明100结构光投影机200结构光投影机300结构光投影机11光源12光束限制装置13绕射光学元件131光学组成元件132基板14图案化装置31芯片32基底33准直透镜34第一间隔物35第二间隔物DOE绕射光学元件f焦距具体实施方式图1A显示本专利技术第一实施例的结构光投影机100的方块图，且图1B例示图1A的结构光投影机100的示意图。结构光投影机100较佳为一种小型光学投影机，适用以投射结构光图案于物件上，以进行三维映射。在本实施例中，结构光投影机100可包含光源11，其产生具有预设图案的发射光。发射光可以为可见光或/且不可见光(例如红外线)。本实施例的光源11可包含半导体二极管阵列，根据预设图案排列。在一优选实施例中，光源11可包含垂直腔面射型激光(vertical-cavitysurface-emittinglaser,VCSEL)二极管阵列，设于基板(未显示)上，并根据预设图案排列。由此，垂直腔面射型激光(VCSEL)二极管作为光源11，同时执行光发射与图案化。垂直腔面射型激光(VCSEL)二极管可用以制造小型且高密度光源。在一实施例中，光源11的半导体二极管可依序点亮，因而得以于近区域达到功耗降低、解码率增强或/且效能改善。图2A显示光源11的部分半导体二极管，分为相邻二群而依序点亮。图2B显示光源11的部分半导体二极管，分为交叉的二群而依序点亮。光源11的半导体二极管的形状与大小可彼此相异。图2C显示光源11的部分半导体二极管，依形状分为交叉的二群而依序点亮。本实施例的结构光投影机100可包含光束限制(beamlimiting)装置12，其接收(来自光源11的)发射光并限缩发射光的截面，因而形成准直(collimated)光。在一优选实施例中，光束限制装置12可包含准直透镜，其可包含透明材质(例如塑胶或玻璃)，且可使用晶片级光学(WLO)技术制造。如图1B所例示(但不限定于此)，准直透镜(亦即光束限制装置12)于面向光源11的一侧(例如左侧)为平面，而于另一侧(例如右侧)为凸面。虽然图1B所例示的光束限制装置12包含单一透镜，然而也可使用多个透镜或多组透镜以建构光束限制装置12。本实施例的结构光投影机100可包含绕射光学元件(diffractiveopticalelement,DOE)13，其接收(来自光束限制装置12的)准直光，并产生多个光砖(lighttile)，每一光砖复制光源11所产生的预设图案。光砖以二维方式互相间隔。如图1B所例示，本实施例的绕射光学元件13可包含多个光学组成元件(例如绕射光学组成元件)131，设于基板132上。光学组成元件131可设在相反于光束限制装置12的一侧(例如右侧)。绕射光学元件13可包含透明材质，例如塑胶或玻璃。根据本实施例的特征之一，绕射光学元件13的光学组成元件131是随机设于基板132。在本说明书中，“随机”一词是指光学组成元件131沿至少一方向(例如水平方向)为非周期性或非相关(uncorrelated)。换句话说，光学组成元件131沿特定方向(例如水平方向或X方向)不具有或重复任何样式。由此，相邻光砖可部分重叠。换句话说，光砖复制光源11的预设图案是互相部分重叠。图3A例示绕射光学元件的光学组成元件为周期性设置，每一列间距相同且垂直互相对准。图3B例示绕射光学元件的光学组成元件为周期性设置，每一列间距相同但垂直互相交错。图3C例示本专利技术实施例当中图1B的绕射光学元件13的光学组成元件131，其随机或非周期性设置。一般来说，光学组成元件131是从周期性排列位置沿至少一方向作随机些微的移动。在一实施例中，光学组成元件131的移动范围需小于预设范围，使得远区域物件的投射影像的光点密度可维持高于预设临界值。图3D显示每一光学组成元件131于相应边界130当中随机移动，其中每一边界130的中心位于周期性排列的未移动位置。值得注意的是，边界130彼此不重叠。换句话说，相邻边界130之间需存在具有预设值的间隙。对于具有周期排列的光学组成元件的投影机，其效能(特别是解码率)很差，主要是因为其具有高度重复图案，因而增加图案匹配的困难。相反地，在本实施例中，结构光投影机100的光学组成元件131是随机排列，因而克服周期排列的光学组成元件的投影机的缺失，因而得以大量地增进解码率与效能。再者，根据光学理论，如果降低图1B所例示准直透镜(亦即光束限制装置12)的焦距f，则投射于远区域物件的光源11的预设图案，其放大率将跟着提高。值得注意的是，放大率的提高并不会影响本实施例的解码率效能。因此，结构光投影机100的整体体积得以降低，因此可以小型化投影机。再者，由于绕射光学元件13的光学组成元件131是随机排列，光源11的垂直腔面射型激光(VCSEL)二极管的数目可以减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构光投影机，包含：绕射光学元件，接收准直光并产生多个光砖，该绕射光学元件包含多个光学组成元件，设于一基板上；其中该绕射光学元件的光学组成元件随机设于该基板上。

【技术特征摘要】
2017.09.15 US 15/706,0601.一种结构光投影机，包含：绕射光学元件，接收准直光并产生多个光砖，该绕射光学元件包含多个光学组成元件，设于一基板上；其中该绕射光学元件的光学组成元件随机设于该基板上。2.根据权利要求1所述的结构光投影机，其中该光学组成元件沿至少一方向为非周期性或非相关。3.根据权利要求1所述的结构光投影机，其中设于该绕射光学元件边缘的光学组成元件的密度高于其他区域。4.一种结构光投影机，包含：光源，产生具有预设图案的发射光；光束限制装置，接收发射光并产生准直光；及绕射光学元件，接收准直光并产生多个光砖，该绕射光学元件包含多个光学组成元件，随机设于一基板上。5.根据权利要求4所述的结构光投影机，其中该光源包含半导体二极管阵列，根据该预设图案排列。6.根据权利要求5所述的结构光投影机，其中该半导体二极管包含垂直腔面射型激光。7.根据权利要求5所述的结构光投影机，其中该半导体二极管分为多个群并依序点亮。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：萧名淑，刘逸秾，
申请(专利权)人：奇景光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71