面光源投射装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种面光源投射装置，包括：发光模块以及绕射光学组件模块。其中，该绕射光学组件模块上具有两层微米绕射层，该多个微米绕射层包含有多个微米结构，该多个微米结构的形状设置为锥形、圆盘状或以上形状的组合，该多个微米结构具有一外径，并且该多个微米结构的外径介于发光模块输出光束的窄半波宽入射波长的5倍至200倍之间。因此，提供一种具有耐受高能雷射持续照射后产生的热累积的面光源投射装置，以利于长时间照射以及远距离感测的面光源投射装置。面光源投射装置。面光源投射装置。

【技术实现步骤摘要】
面光源投射装置


[0001]本专利技术关于一种面光源投射装置，应用于飞时测距装置(Time
‑
of
‑
Flight，ToF)。本专利技术特别关于一种包括具有多个微米结构的微米绕射层的面光源投射装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着电子工业的演进以及工业技术的蓬勃发展，各种电子设备大都朝着轻便、易于携带的方向进行开发与设计，以利使用者随时随地应进行行动商务或娱乐休闲等用途。其中，3D感测技术因交互式的游戏机应用成功，逐渐带动风潮，并且3D感测技术也可以应用于近距离的人脸或物体辨识、中距离的AR/VR应用、建筑物室内检测及自动驾驶所需的光学雷达以及远距离的物体遥测，使得各种3D感测技术蓬勃发展，目前为人所知的3D技术分别是立体视象感测、飞时测距感测、以及结构光感测。
[0003]其中，飞时测距感测技术是通过光源发射时间与接收到回授光的时间差，以取得多个距离值分布，而建立三维扫描结果。目前市面上主流用于飞时测距感测技术的发射光源可以分为准直光系统以及面光源系统，例如：垂直共振腔面射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)，但由于准直光系统由一光源经由至少由两片透镜组成的光准直镜组形成准直光，再经由绕射组件投射而出数百至数万个光斑，这些光斑投射的距离与光源的发光功率成正比关系，适合短距离至长距离的应用，但是，这将增加面光源投射装置的厚度，并不适合行动装置的薄型化；采用面光源系统是最适合行动装置使用的发射光源，但是其投射距离受限于其发光功率，应用只能限于中短距离。
[0004]然而，面光源投射装置发出的光线，需要经过扩散片或者绕射片的扩散、散射，以加大光线投射的角度范围，以涵盖到三维扫描装置的视角(Filed
‑
of
‑
View)，目前的扩散片或者绕射片皆是采用高分子材料压印的方式制作，与面光源投射装置中的雷射光源搭配使用时，存在热累积的问题，尤其是在某些特殊环境需要使用短波长雷射(蓝光雷射或紫光雷射)，高分子材料更容易吸收这些波长造成材料结构劣化及形变，因而失去光扩散或光绕射功能的缺点，同时由于雷射光源集束性高以及光能量强，如果持续照射于胶材结构上，可能造成胶材结构热聚积起火等风险，并且这些问题难以通过物理特性的变化预防监控，因此，如何提供一种稳定安全且有效发散光束的扩散片或者绕射组件，此为一亟待解决的问题。
[0005]然而，使用扩散片，虽然可以均匀的将一束光发散投射且对光源的准直性要求不高，但有三个使用上的问题。一、会破坏光的偏振性，二、光的使用效率差，三、会破坏光的指向性，仅适用于中短距离投射及一般感测。另一方面，绕射组件是将一束光形成数百个至数万个光斑投射，因此绕射组件的光源对准直性的要求高，且设计不良的绕射组件会有严重的零级光斑(Zero order)。但是，绕射组件具有对于光的使用效率高且可保持光的偏振性及指向性等优点，因此适用于短距离至长距离的感测及有助于须维持光偏振性的特殊感测需求。
[0006]有鉴于上述缺点，专利技术人针对该多个缺点研究改进，终于有本专利技术产生。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种面光源投射装置，其具有一绕射光学组件模块，该绕射光学组件模块上具有两微米绕射层，该多个微米绕射层包含有多个微米结构，其中，该多个微米结构的外径设置为发光模块发射光束的窄半波宽入射波长的5倍至200倍之间，使得光束通过绕射光学组件模块后产生的绕射光实现一种具有高密度的点矩阵且低零级绕射强度的绕射图案，借此，本专利技术提供一种面光源投射装置可适用于飞时测距感测技术且耐受高能雷射照射后的热累积，以利于长时间照射以及远距离感测，也适用于短波长雷射照射的耐光劣化的特殊环境影像感测。
[0008]为达上述目的，本专利技术提供一种面光源投射装置，包括：一绕射光学组件模块，其具有一入光面和一出光面，并且该绕射光学组件模块上设置有两层微米绕射层；一发光模块，其用于输出具有准直性的一光束，该光束具有一窄半波宽入射波长，该光束从该入光面入射进该绕射光学组件模块，并通过绕射光学组件模块后从该出光面输出该绕射光；其中，该多个微米绕射层包含有多个微米结构，该多个微米结构的形状设置为锥形、圆盘状或以上形状的组合，该多个微米结构具有一外径，并且该多个微米结构的该外径介于该窄半波宽入射波长的5倍至200倍之间，其影响绕射光斑的尺寸。
[0009]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置的绕射组件，其中，该多个微米结构的高度介于该外径的0.05倍至0.2倍之间。
[0010]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置的绕射组件，其中，该多个微米结构两两之间的间距介于该外径的0.5倍至5倍之间。
[0011]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置的绕射组件，其中，该多个微米结构的表面粗糙度(Ra)介于0.5nm至50nm之间。
[0012]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该多个微米绕射层分别为一第一微米绕射层以及一第二微米绕射层。
[0013]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该第一微米绕射层设置于该绕射光学组件模块的该入光面，该第二微米绕射层设置于该绕射光学组件模块的该出光面。
[0014]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该绕射光学组件模块包含有：一第一绕射光学组件，该第一绕射光学组件具有一第一上表面以及一第一下表面；以及一第二绕射光学组件，该第二绕射光学组件具有一第二上表面以及一第二下表面；其中，该第一微米绕射层设置于该第一绕射光学组件的该第一上表面，该第二微米绕射层设置于该第二绕射光学组件，该光束从该第一下表面入射进该绕射光学组件模块，并通过该绕射光学组件模块后从该第二上表面输出该绕射光。
[0015]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该第二微米绕射层设置于该第二下表面。
[0016]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该第二微米绕射层设置于该第二上表面。
[0017]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该第一微米绕射层具有一第一方向，该第一方向平行于该第一微米绕射层的中心处的垂直平分线，该第二微米绕射层具有一第二方向，该第二方向平行于该第二微米绕射层的中心处的垂直平分线，该第一方向与该第二方向具有一相对角度，该相对角度介于5度至90度之间。
[0018]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该相对角度介于19
‑
21度，以60度为一周期。
[0019]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该微米绕射层的该多个微米结构系呈六角最密排列。
[0020]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该多个微米绕射层分别设置于该绕射光学组件模块的该入光面以及该出光面。
[0021]较佳地，根据本专利技术的面光源投射装置，其中，该绕射光学组件模块可以进一步包含有一基板，该基板、该微米绕射层、与该多个微米结构由干式蚀刻形成，该绕射光学组件模块的材料为透明晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面光源投射装置，其特征在于，包括：一绕射光学组件模块，其具有一入光面和一出光面，并且所述绕射光学组件模块上设置有两层微米绕射层；一发光模块，其用于输出具有准直性的一光束，所述光束具有一窄半波宽入射波长，所述光束从所述入光面入射进所述绕射光学组件模块，并通过绕射光学组件模块后从所述出光面输出绕射光；其中，多个所述微米绕射层包含有多个微米结构，所述多个微米结构的形状设置为锥形、圆盘状或以上形状的组合，所述多个微米结构具有一外径，并且所述多个微米结构的所述外径介于所述窄半波宽入射波长的5倍至200倍之间。2.根据权利要求1所述的面光源投射装置，其特征在于，所述多个微米结构的高度介于所述外径的0.05倍至0.2倍之间。3.根据权利要求1所述的面光源投射装置，其特征在于，所述多个微米结构两两之间的间距介于所述外径的0.5倍至5倍之间。4.根据权利要求1所述的面光源投射装置，其特征在于，所述多个微米结构的表面粗糙度介于0.5nm至50nm之间。5.根据权利要求1所述的面光源投射装置，其特征在于，所述多个微米绕射层分别为一第一微米绕射层以及一第二微米绕射层。6.根据权利要求5所述的面光源投射装置，其特征在于，所述第一微米绕射层设置于所述绕射光学组件模块的所述入光面，所述第二微米绕射层设置于所述绕射光学组件模块的所述出光面。7.根据权利要求5所述的面光源投射装置，其特征在于，所述绕射光学组件模块包含有：一第一绕射...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟润文，傅旭文，许吕郎，
申请(专利权)人：广州印芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：