光学扩散元件及用于三维感测的光发射组件制造技术

一种光学扩散元件包括出光面，出光面具有多个微结构，各微结构具有边界，各微结构的边界完全与相邻的微结构的边界连接，各微结构具有表面轮廓，表面轮廓的函数表达式为：s(x)代表各微结构于x坐标轴上的表面轮廓，x值代表表面轮廓于x坐标轴上的垂直投影位置，R值代表各微结构的顶点的曲率半径，κ值代表各微结构的圆锥系数，微结构具有相同的R值及κ值。一种用于三维感测的光发射组件包括光学扩散元件及光源。光学扩散元件及用于三维感测的光发射组件兼具有控制外形、光型及简化设计的优点。光型及简化设计的优点。光型及简化设计的优点。

【技术实现步骤摘要】
光学扩散元件及用于三维感测的光发射组件


[0001]本专利技术关于一种光学扩散元件及用于三维感测的光发射组件。

技术介绍

[0002]目前飞时(Time of Flight，TOF)三维感测技术常使用光学扩散元件达到光型控制的效果。具体来说，当光源产生的光线入射光学扩散元件后，经由光学扩散元件的微结构产生散射，使得从微结构射出的光线具有特定光型，如此达到光型控制。为控制不同光型，微结构的设计利用机率分布函数随机调整深度、边界、空间控制参数，来调控微结构的成型分布，以达到控制不同光型的效果。
[0003]利用机率分布函数随机调整深度、边界、空间控制参数，虽可微调部分区域内的光型使光型更符合预期，但在相邻微结构之间的空白区域仍须要额外设计相似的表面轮廓(sag profile)去填补，在边界处理上极为复杂。因此，现有技术的光学扩散元件虽然可达到光型控制效果，但具有设计复杂的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种光学扩散元件，其于具有控制光型功能的同时，还具有简化设计的优点。
[0005]本专利技术提供一种用于三维感测的光发射组件，其兼具有控制光型及设计简单的优点。
[0006]本专利技术所提供的光学扩散元件包括出光面，出光面具有多个微结构，各微结构具有边界，各微结构的边界完全与相邻的微结构的边界连接，且各微结构具有表面轮廓，表面轮廓的函数表达式如下：
[0007][0008]其中，s(x)代表各微结构于x坐标轴上的表面轮廓，x代表表面轮廓于x坐标轴上的垂直投影位置，R代表各微结构的顶点的曲率半径，κ代表各微结构的圆锥系数，微结构具有相同的R值以及κ值。
[0009]在本专利技术的一实施例中，上述的曲率半径与圆锥系数的比值(κ/R)满足下述条件：
‑
180＜κ/R＜
‑
20。
[0010]在本专利技术的一实施例中，上述的各微结构适于形成光型，光型具有发散角，发散角的函数表达式如下：FOV＝A(κ/R)+B；其中，FOV代表光型的视野角，A及B满足下述条件：
‑
0.1＜A＜
‑
1，B为大于0的常数。
[0011]在本专利技术的一实施例中，上述的各微结构具有虚拟孔径虚拟孔径为表面轮廓的函数表达式的s(x)为0时的两个x值的差值，其中
[0012]在本专利技术的一实施例中，上述的微结构以随机方式排列于出光面上。
[0013]在本专利技术的一实施例中，上述的各微结构的边界于出光面的正投影呈现多边形。
[0014]在本专利技术的一实施例中，上述的微结构凸出出光面。
[0015]在本专利技术的一实施例中，上述的微结构凹入出光面。
[0016]本专利技术所提供的用于三维感测的光发射组件包括上述的光学扩散元件以及光源。光学扩散元件具有相反于出光面的入光面，光源向入光面发出照明光束，照明光束通过入光面进入光学扩散元件后由出光面的微结构出光，形成发射光束。
[0017]在本专利技术的一实施例中，上述的发射光束相对于入光面的法线具有平均最大发光角，平均最大发光角为15
°
至65
°
。
[0018]在本专利技术的光学扩散元件及用于三维感测的光发射组件中，微结构的表面轮廓具有相同的R值以及κ值，各微结构的边界完全与相邻的微结构的边界连接，相邻微结构之间不会具有空白区域，则无需额外设计填补于空白区域的表面轮廓，可简化光学扩散元件设计上的边界处理。且光学扩散元件于使用上借由微结构，可达到控制光型的效果，使光线通过微结构产生散射作用后形成特定光型。因此，本专利技术的光学扩散元件及用于三维感测的光发射组件，于维持控制光型的功能的同时，还具有简化设计的优点。
[0019]以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一实施例的光学扩散元件的上视示意图；
[0021]图2为本专利技术一实施例的光学扩散元件的微结构在x坐标轴上的表面轮廓示意图；
[0022]图3为本专利技术一实施例的光学扩散元件的微结构的外观示意图；
[0023]图4为本专利技术一实施例的光学扩散元件的使用示意图；
[0024]图5为本专利技术一实施例的光学扩散元件的微结构的在x坐标轴上的表面轮廓示意图；
[0025]图6为本专利技术一实施例的光学扩散元件于边界运算中的微结构的中心分布示意图；
[0026]图7为本专利技术一实施例的光学扩散元件于边界运算中的微结构的中心分布示意图；
[0027]图8A为本专利技术一实施例的光学扩散元件于边界运算中的微结构上视示意图；以及
[0028]图8B为本专利技术一实施例的光学扩散元件于边界运算中的微结构的表面轮廓的分布示意图。
[0029]其中，附图标记：
[0030]100:光学扩散元件
[0031]110:出光面
[0032]120:微结构
[0033]121:边界
[0034]130:入光面
[0035]200:光发射组件
[0036]210:光源
[0037]220:壳体
[0038]221:开口部
[0039]FOV:发散角
[0040]L1:照明光束
[0041]L2:发射光束
[0042]NL:法线
[0043]P:顶点
[0044]R:曲率半径
[0045]x:坐标轴
[0046]y:坐标轴
[0047]s(x):表面轮廓
[0048]α:平均最大发光角
[0049]虚拟孔径
具体实施方式
[0050]下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述：
[0051]图1为本专利技术一实施例的光学扩散元件的上视示意图。图2为本专利技术一实施例的光学扩散元件的微结构在x坐标轴上的表面轮廓示意图，图2中s(x)坐标轴、x坐标轴与y坐标轴正相交。图3为本专利技术一实施例的光学扩散元件的微结构的外观示意图。图4为本专利技术一实施例的光学扩散元件的使用示意图。如图1至图4所示，本专利技术的光学扩散元件100具有出光面110，出光面110具有多个微结构120，各微结构120具有边界121，各微结构120的边界121完全与相邻的微结构120的边界121连接，且各微结构120具有表面轮廓，表面轮廓的函数表达式如下：
[0052][0053]其中，s(x)代表各些微结构120于x坐标轴上的表面轮廓，x值代表表面轮廓于x坐标轴上的垂直投影位置，R值代表各微结构120的顶点P的曲率半径，κ值代表各微结构120的圆锥系数，且微结构120具有相同的R值以及κ值。
[0054]在本实施例的光学扩散元件100中，微结构120的表面轮廓具有相同的R值以及κ值，各微结构120的边界121完全与相邻的微结构120的边界121连接，相邻微结构120之间不会具有空白区域，则无需额外设计填补于空白区域的表面轮廓，可简化光学扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学扩散元件，其特征在于，包括：一出光面，该出光面具有多个微结构，各微结构具有一边界，各微结构的该边界完全与相邻的微结构的边界连接，且各该些微结构具有一表面轮廓，该表面轮廓的函数表达式如下：其中，s(x)代表各该些微结构于一x坐标轴上的该表面轮廓，x值代表表面轮廓于x坐标轴上的垂直投影位置，R值代表各该些微结构的一顶点的一曲率半径，κ值代表各该些微结构的一圆锥系数，该些微结构具有相同的R值以及κ值。2.如权利要求1所述的光学扩散元件，其特征在于，该曲率半径与该圆锥系数的比值(κ/R)满足下述条件：
‑
180＜κ/R＜
‑
20。3.如权利要求2所述的光学扩散元件，其特征在于，各该些微结构适于形成一光型，该光型具有一视野角，该视野角的函数表达式如下：FOV＝A(κ/R)+B其中，FOV代表该光型的该视野角，A值及B值满足下述条件：
‑
1＜A＜
‑
0.1，B为大于0的常数。4.如权利要求1所述的光学扩散元件，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈文台，游秉丰，柯雅涵，蔡荣智，
申请(专利权)人：达运精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：