CN108088656A - 一种光学元件完整性的监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光学元件完整性的监测装置，包括：光源，发射光束；光学元件，接收并调制所述光束；光束传感器，接收所述光学元件调制后的光束以及环境光束，生成电信号值；控制模块，与所述光源及所述光束传感器电连接，时序控制所述光源或者所述光源和所述光束传感器的工作状态，并接收、计算所述电信号值，以监测所述光学元件的完整性及根据完整性执行相关控制操作。本发明还提出一种光学元件完整性的监测方法。本发明的光学元件完整性的监测装置及方法，能够有效地避免过强的环境光束对光学元件完整性监测的干扰，提高了光学元件完整性的监测灵敏度。

Description

一种光学元件完整性的监测装置及方法

技术领域

本发明涉及光学及光电子学领域，尤其涉及一种光学元件完整性的监测装置及方法。

背景技术

衍射光学元件(DOE)具有高衍射效率且可以实现诸如分束、准直等多种光学功能，另外由于其体积小便于集成，因此被广泛应用于光束整形、光学成像等领域。在3D成像领域，DOE常被用于生成编码或结构化光束，例如，基于激光源、透镜以及DOE组成的投影模组可以生成条纹、二维图案以及斑点等编码或结构图案化光束。

DOE作为投影模组的核心部件，其完整性直接决定着投影模组的工作性能及安全指数。然而，在极端的工作环境、温度下，DOE难免会出现损坏、老化的问题；此外，人为的磕碰、跌撞也是加速DOE损坏的重要因素。损坏的DOE通常会伴随着单束强光或者零级衍射问题，如果不能及时发现、处理，极有可能诱发激光安全问题。

为了避免因DOE老化、损坏而诱发激光安全问题，一般会使用光束传感器监测由DOE纵向端面出射的衍射光束的能量变化，以评价DOE的完整性。这里的衍射光束指的是，光源发射的光束经DOE衍射后，在DOE内部发生多次全反射后从纵向端面出射的高阶衍射光束和/或零级衍射光束。然而，在实际的应用中，能量更强的环境光束可以直接逆向进入DOE内部，并通过多次全反射由DOE的纵向端面射向光束传感器的光束接收面，从而导致能量微弱的衍射光束直接湮灭在能量更强的环境光束中。换而言之，能量过强的环境光束有可能会干扰光束传感器对DOE完整性的判断。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中能量过强的环境光束干扰光束传感器判断光学元件完整性的问题，提出一种光学元件完整性的监测装置及方法。

本发明的光学元件完整性的监测装置，包括：光源，发射光束；光学元件，接收并调制所述光束；光束传感器，接收所述光学元件调制后的光束以及环境光束，生成电信号值；控制模块，与所述光源及所述光束传感器电连接，时序控制所述光源或者所述光源和所述光束传感器的工作状态，并接收、计算所述电信号值，以监测所述光学元件的完整性及根据完整性执行相关控制操作。

在优选的实施方式中，所述控制模块包括，时序控制电路、逻辑运算电路、功率控制电路中的一种或多种组合。

在优选的实施方式中，所述控制模块通过所述时序控制电路，以特定的周期或频率，时序开启或关闭所述光源，或者时序开启或关闭所述光源和所述光束传感器。

在优选的实施方式中，所述控制模块预设安全阈值区间以及接收至少两个所述电信号值，通过所述逻辑运算电路计算所述电信号值之间的差值和/或比值和/或平均差值和/或差值的差值和/或差值的比值和/或平均差值的差值和/或平均差值的比值，以获得判断值。

在优选的实施方式中，所述控制模块通过逻辑运算电路对比、分析所述判断值与所述安全阈值区间的关系，判断所述光学元件的完整性；当所述判断值超过所述安全阈值区间时，所述控制模块执行相关控制操作。

在优选的实施方式中，所述相关控制操作包括，关闭所述光源或降低所述光源的发光功率；或者还包括发出相关风险提示。

本发明还提出一种光学元件完整性的监测方法，包括：步骤S1：时序开启或关闭光源，或者所述光源和光束传感器，使得所述光束传感器产生两个或两个以上的电信号值；步骤S2：计算所述电信号值之间的差值和/或比值和/或平均差值和/或差值的差值和/或差值的比值和/或平均差值的差值和/或平均差值的比值，以获得判断值；步骤S3：通过对比、分析所述判断值与预设安全阈值之间的关系来判断光学元件的完整性及执行相关控制操作。

在优选的实施方式中，所述步骤S1为，以特定的周期/频率，时序开启或关闭光源，使得所述光束传感器产生两个或两个以上的电信号值；或者所述步骤S1为，以第一周期/频率，时序开启或关闭光源，以第二周期/频率，时序开启或关闭光束传感器，使得所述光束传感器产生两个或两个以上的电信号值。

本发明还提出一种光学元件完整性的监测方法，包括：脉冲光源，间歇性地发射光束；光学元件，接收并调制所述光束；光束传感器，接收所述光学元件调制后的光束以及环境光束，生成电信号值；控制模块，与所述光源及所述光束传感器电连接，接收、计算所述电信号值，以监测所述光学元件的完整性及根据完整性执行相关控制操作。

本发明还提出一种监测装置，包括：投影模组，含有光源、光学元件以及光束传感器，用于发射图案化光束；所述光束传感器接收光源所发射并经所述光学元件调制后的光束以及环境光束，生成电信号值；控制模块，时序控制所述光源或者所述光源和所述光束传感器，接收并计算所述电信号值，以监测所述光学元件的完整性及根据完整性执行相关控制操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

本发明的光学元件完整性的监测装置及方法，通过控制模块时序控制光源或者所述光源和所述光束传感器的工作状态，并通过比较、分析光束传感器所生成的电信号值，判断DOE或其他光学元件的完整性并控制光源的发光状态，能够有效地避免过强的环境光束对光学元件完整性监测的干扰，提高了光学元件完整性的监测灵敏度。

附图说明

图1是本发明一个实施例中含有DOE监测功能的投影模组结构示意图。

图2是本发明一个实施例中光源与光束传感器的工作时序图。

图3是本发明一个实施例中DOE完整性监测流程图。

图4是本发明另一个实施例中光源与光束传感器的工作时序图。

图5是本发明另一个实施例中DOE完整性监测流程图。

图6是本发明又一个实施例中光源与光束传感器的工作时序图。

图7是本发明又一个实施例中DOE完整性监测流程图。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细的介绍，以使更好的理解本发明，但下述实施例并不限制本发明范围。另外，需要说明的是，下述实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构思，附图中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形状、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

图1是本发明一个实施例中含有DOE监测功能的投影模组结构示意图。一般地，投影模组100包括光源10、DOE30、光束传感器40以及控制电路50，光源10用于发射光束，在一些实施例中还包括透镜系统20。其中，光源10发射的光束经透镜系统20汇聚、准直后，射向DOE30；DOE30再将入射的光束衍射为图案化光束，投向目标空间。其中，光束传感器40设置在DOE30的纵向端面附近，用于测量由DOE30纵向端面出射的光束的能量变化，以生成相应的电信号并传输至控制电路50中；控制电路50，通过对比、分析所述电信号与预设的电信号安全阈值区间的关系，判断DOE的完整性及控制光源10的发光状态。

光源10一般固定在基底上，并向外发射光束。光源10可以是垂直腔面发射激光器(VCSEL)，也可以是平行共振腔表面的边发射激光器，用于向外发射红外、紫外等波长的光束。在一些实施例中，光源10还可以是二维的VCSEL芯片，该芯片包括至少一个VCSEL光源，能够向外投射波长为830nm或者940nm的红外光束，并且可以根据相关控制电路实现至少两种不同的发光状态。VCSEL阵列芯片可以是裸片也可以是经过封装处理的芯片，两者的区别在于，裸片拥有更小的体积和厚度，而封装芯片则具有更好的稳定性以及更方便的连接。需要说明的是，本发明中所采用的光源，并不限定是激光光源，因为只要光源所射出的光束能量超过一定值，其相关的光学元件一旦损坏，均可能存在安全问题。

透镜系统20一般内嵌于镜座内部，接收并汇聚光源10发射的光束，在一些实施例中，向外投射平行光束。透镜系统20可以仅包括一片透镜，也可以包括多片相同和/或不同曲率的透镜。加工透镜20的材料可以是透明玻璃基板，也可以是树脂基板或者塑料基板。

DOE30由玻璃或塑料透明基板加工而成，刻蚀或浮雕有衍射图样，接收、分束经过透镜系统20汇聚后的光束，以向外投射能量分布均匀、对比度高的图案化光束。当光源10包括多个子光源时，DOE30用于将子光源所排列的图案以镜像叠加的方式向外投射出图案化光束。在一些实施方式中，DOE30可以包括两块或者两块以上的透明基板，每一块透明基板的入射和/或出射光束的表面刻蚀或浮雕有衍射图样。

光束传感器40可以是光电二极管、感光元器件、图像传感器等器件中的一种或多种组合。一种实施例中，光束传感器40设置在DOE30的纵向端面附近，并将其光束接收端面对准DOE30的纵向端面，用于接收由DOE30纵向端面出射的光束。进一步地，为了提高光束传感器40捕获光束的效率，还会在DOE30的纵向端面和/或光束传感器40的光束接收面上涂覆一层光学胶水。需要理解的是，所述光束传感器的设置方式仅用于示意说明，不能理解为对本发明的限定，具体的设置方式可以根据实际情况做出相应调整。

可以理解的是，在忽略环境光束因素时，光束传感器40获取的光束主要包括：高阶衍射光束、零级衍射光束、折射光束中的一种或多种组合。具体地，由于DOE30刻蚀或浮雕有衍射图样，因此在衍射图样的表面，入射的光束会发生衍射和/或折射效应，或者还会发生反射效应。其中，衍射和/折射光束可以以任意角度在DOE30内部传输。又由于DOE30的密度大于空气密度，因此存在小部分方向角大于DOE30光束出射临界角的衍射光束和/或折射光束(仅以光束11示意性表示该部分衍射光束和/或折射光束)保留在DOE30的内部，并经过多次的全反射，从DOE30的纵向端面射出，进入光束传感器40的光束接收面内。当DOE30出现变形、损坏时，DOE30的衍射能力会发生变化，从而改变从DOE30纵向端面出射的光束的能量强度，因此基于光束传感器获取的光束信息，理论上可以有效地判断DOE的完整性。

然而，在实际应用中，环境光束因素是不可忽略的，因为环境光束60可以从投影模组100的光束出射横向端面进入DOE30内部，并在DOE30内部发生全反射(仅以环境光束61示意性地表示入射到DOE30内部，并发生全反射的部分环境光束)。相似地，环境光束61也可以通过多次全反射，从DOE30的纵向端面出射，进入光束传感器40的光束接收面内。此外，在一些其他的情况中，环境光束60也可以直接从光束传感器40与DOE之间的缝隙进入光束传感器40的光束接收面内。可以理解的，环境光束60的能量(尤其在室外)往往远大于光源10所发射的光束的能量，因此环境光束60或环境光束61有可能会直接湮灭能量相对微弱的高阶衍射光束/零级衍射光束/折射光束(光束11)，从而导致光束传感器40无法直接、准确地判断DOE的完整性。

为了解决这一问题，本发明提供一种光学装置的完整性监测装置及方法，控制模块以特定的周期或频率控制光束传感器和/或光源的工作状态，并通过比较、分析光束传感器所生成的电信号与预设安全区间的关系，判断DOE或其他光学元件的完整性。

在本发明的投影模组中，如图1所示，控制模块50包括，时序控制电路501、逻辑运算电路502、功率控制电路503，或者还包括CPU/单片机、寄存器、触发器、锁存器、计数器、移位寄存器等元器件，通过金属导线与光源、光束传感器电连接，可以实现逻辑运算(比如，加、减、乘、除等)，也可以实现周期开启/关闭光源或光束传感器；还可以根据运算结果生成相关控制操作指令，实现相关元件工作状态的控制(比如，关闭光源或者降低光源的发光功率等)。在一些等效实施例中，时序控制电路501、逻辑运算电路502、功率控制电路503也可以使用独立的时序控制模块替代、逻辑运算模块、功率控制模块替代。控制模块50可以通过芯片加工工艺，嵌入到光源11所在的刚性PCB电路板中，也可以以独立的模块，与PCB电路板分立设置。

图2是根据本发明实施例的一种光源与光束传感器的工作时序图。该实施例中，控制模块50通过时序控制电路501，间歇开启/关闭光源10，以使光源10按特定的周期T₀发射光束。与此同时，开启并保持光束传感器40的工作状态，以使光束传感器40持续接收入射的光束(包括光束11、环境光束61、环境光束60)，并生成相关的电信号寄存于储存器中(图2仅以“0”或“1”示意性地表示关闭或开启光源、光束传感器)。可以理解的，当光源10处于开启状态时，光束传感器40能够同时接收环境光束以及光源发射并经DOE调制的部分衍射、折射光束，即光束传感器40生成的电信号I具有相对较大的信号值；当光源10处于关闭状态时，光束传感器40仅接收到环境光束，即光束传感器40生成的电信号I₁具有相对较小的信号值。因此，对应于周期开启/关闭的光源10，光束传感器40所生成的电信号同样具有周期T₀的变化特征。

根据本发明实施例的光学投影模组，一种实施方式中，控制模块50对DOE30完整性的判断过程可以理解为：综合考虑光源10的稳定性及光源10所发射光束能量的波动性，预设安全阈值区间[I_L,L_M]，储存于储存器中；控制模块50通过时序控制电路501，以特定周期T₀开启/关闭光源10；针对光源10的开启状态和关闭状态，光束传感器40分别生成电信号I和电信号I₁，并通过数模转换电路以及相关接口电路写入存储器的存储单元中；控制模块50通过相关调用指令，读取寄存于存储器中的电信号值I和I₁以及安全阈值区间[I_L,L_M]，并通过逻辑运算电路502计算、分析任意周期内，其电信号差值ΔI＝I-I₁与安全阈值区间[I_L,L_M]的关系。具体地，一种实施方案中，当计算的电信号差值ΔI<I_L或ΔI>L_M时，可以认定DOE30已经损坏或者存在着安全风险。本质上，当DOE30出现损坏或者变形时，DOE30衍射光束的能量会变差，从而导致光束传感器40生成的电信号I的值发生变化。换而言之，可以通过对比、分析任意一周期内，光源10开启和关闭状态下，光束传感器40所生成的电信号I和电信号I₁，其差值ΔI＝I-I₁或者与安全阈值区间的关系，实现对DOE30的完整性判断。

该实施方案虽然可以判断DOE30的完整性，但是由于电信号I与电信号I₁的值一般处于同一量级，直接相减获得的电信号差值ΔI往往较小，因此不利于控制模块50中的逻辑运算电路502直接对比、分析其与安全阈值区间的关系，从而对DOE30的完整性判断精准度相对较差。

可替换地，在另一种实施方案中，也可以通过控制模块50的逻辑运算电路502计算任意一个周期内电信号I与电信号I₁的比值I₁/I(或者I/I₁)来判断DOE30的完整性。具体地，预设另一种安全阈值区间[I_L1,I_M1]，通过控制模块50的逻辑运算电路502，对比、分析I/I₁与安全阈值区间[I_L1,I_M1]的关系判断DOE30的完整性，即当I₁/I<I_L1或I₁/I>I_M1时认定DOE30已经损坏或者存在安全风险。

这样设置的好处是，计算、分析任意一周期内的电信号I/I₁的比值有利于提高控制模块逻辑运算电路502的计算速率以及提高控制模块50判断DOE30完整性的精准度。

可替换地，又一种实施方案中，还可以通过控制模块50的逻辑运算电路502，计算多个周期T₀内，光束传感器40所生成的电信号I、I₁，其电信号差值ΔI之间的差值和/或比值来判断DOE30的完整性。具体地，如图2所示，假设光源10按n个周期间歇发射光束，则控制模块50的逻辑运算电路502可以先后获得n个电信号差值ΔI(ΔI₁、ΔI₂、…、ΔI_n)。一种实施方案中，控制模块50可以通过逻辑运算电路502对比、分析任意两个或两个以上周期内的电信号差值ΔI，计算其差值和/或比值与预设安全阈值区间[I_L2,I_M2]的关系，判断DOE30的完整性。比如，可以通过逻辑运算电路对比、分析平均值(ΔI₁+ΔI₂)/2和/或差值(ΔI₁-ΔI₂)和/或比值ΔI₁/ΔI₂与下限值I_L2和上限值I_M2的大小关系来判断DOE30的完整性。

这样设置的好处是，通过比较任意两个或两个以上周期内的电信号差值ΔI的平均值和/或差值和/或比值与预设安全阈值区间的关系，可以降低因光源不稳定而造成DOE完整性的误判几率，有利于提高控制模块对DOE完整性的判断精确度。

进一步地，参阅图3，该实施例提及的光学投影模组，控制模块对DOE完整性的监测、判断步骤包括：步骤S01，控制模块的时序控制电路周期开启/关闭光源；步骤S02，开启光束传感器获取入射的光束的能量强度信息，生成相关电信号；步骤S03，针对光源的开启状态，光束传感器生成第一电信号I；步骤S04，针对光源的关闭状态，光束传感器生成第二电信号I₁；步骤S05，控制模块的逻辑运算电路计算任意一个周期内I/I₁或者(I-I₁)的值，或者任意两个或两个以上周期内平均值(ΔI₁+ΔI₂)/2或者差值(ΔI_i-ΔI_j)或者ΔI_i/ΔI_j的值，并与预设的安全阈值区间做比较，其中i≠j，且i≥1，j≥1；步骤S06，当I/I₁或者(I-I₁)或者(ΔI₁+ΔI₂)/2或者(ΔI_i-ΔI_j)或者ΔI_i/ΔI_j的值落于安全阈值区间时，返回步骤S02；当I/I₁或者I-I₁或者ΔI_i-ΔI_j或者ΔI_i/ΔI_j的值越过安全阈值区间时，认定DOE损坏；步骤S07，针对DOE损坏的情况，控制模块通过功率控制电路降低光源的发光功率或者关闭光源或者发出相关风险提示。

图4是根据本发明实施例的另一种光源与光束传感器的工作时序图。该实施例中，光源保持恒定的发光功率；与此同时，控制模块通过时序控制电路，间歇开启/关闭光束传感器，以使光束传感器按特定的周期接收入射的光束。为了便于理解，假设在一个T₁周期内，光束传感器先后经历t₁时间的开启状态和t₂时间的关闭状态；则光束传感器所生成的电信号具有周期变化的特征(在t₁时间生成的电信号值为I，在t₂时间生成的电信号值为0)。

根据本发明实施例的光学投影模组，一种实施方式中，控制模块对DOE完整性的判断可以通过逻辑运算电路，计算任意两个或多个(本文中“多个”是指“两个以上”)周期内，光束传感器所生成的电信号差值和/或比值来判断DOE的完整性。具体地，假设在前一周期T₁内，光束传感器生成的电信号值为I₃；在后一周期T₁₁内，光束传感器生成的电信号值为I₄。一种实施方案中，控制模块可以通过逻辑运算电路计算差值(I₃-I₄)和/或比值I₃/I₄的值，并与预设的安全阈值区间[I_L3,I_M3]作对比，以判断DOE的完整性。类似地，当差值(I₃-I₄)和/或比值I₃/I₄的值越过安全阈值区间时，认定DOE出现损坏或存在安全风险。可以理解的，当DOE在使用过程中，出现突然损坏时，DOE衍射光束的能力伴随出现突变，从而导致差值(I₃-I₄)和/或比值I₃/I₄的值出现突变。

这样设置的好处是，一方面，控制电路仅需周期开启/关闭光束传感器，因此其控制模块的电路结构相对更为简单；另一方面，针对持续工作的DOE或其他光学元件，控制模块通过对比前一周期与后一周期的电信号变化，可以及时发现并处理DOE或其他光学元件在工作过程中出现突然损坏的情况。

进一步地，参阅图5，该实施例提及的光学投影模组，控制模块对DOE完整性的监测、判断步骤包括：步骤S11，开启光源；步骤S12，控制模块的时序控制电路周期开启/关闭光束传感器，以生成周期的电信号；步骤S13，光束传感器获取第一周期的光束信息并生成第一电信号I₃；步骤S14，光束传感器获取第二周期的光束信息并生成第二电信号I₄；步骤S15，控制模块的逻辑运算电路计算差值(I₃-I₄)和/或比值I₃/I₄，并与预设安全区间做比较；步骤S16，当差值(I₃-I₄)和/或比值I₃/I₄落于安全阈值区间时，返回步骤S02；当差值(I₃-I₄)和/或比值I₃/I₄越过安全阈值区间时，认定DOE损坏；步骤S17，针对DOE损坏的情况，控制模块通过功率控制电路降低光源的发光功率或者关闭光源或发出相关风险提示。

图6是根据本发明实施例的又一种光源与光束传感器的工作时序图。该实施例中，控制模块根据不同的时序控制电路，分别间歇开启/关闭光源和光束传感器，以使光源按照某一特定的周期发射光束以及使光束传感器按另一特定周期接收入射的光束。为了便于理解，假设光源按周期T₀发射光束，光束传感器按周期T₂接收光束，其中T₀<<T₂(在一些其他等效实施例中也可以T₂<<T₀)。可以理解的，在一个周期T₂内，由于光源先后经过多个周期的开启/关闭过程，因此光束传感器所生成的电信号包括多个电信号I以及电信号I₁。

根据本发明实施例的光学投影模组，一种实施方式中，控制模块可以通过逻辑运算电路，计算任意一个或多个周期T₂内，光束传感器所生成的多个电信号I和I₁的总电信号值与预设安全阈值区间的关系，判断DOE的完整性。如图6所示，假设T₂＝5T₀，则一个周期T₂内光束传感器包括两个电信号差值ΔI₂₁和ΔI₂₂。该实施方案中，其光束传感器生成的平均电信号差值为ΔI_a＝(ΔI₂₁+ΔI₂₂)/2；控制模块通过逻辑运算电路比较、分析平均电信号差值ΔI_a与预设安全阈值区间[I_L5,I_M5]的关系，判断DOE的完整性。类似地，当平均电信号差值ΔI_a越过安全阈值区间时，认定DOE出现损坏或者存在安全风险。

在一些可替换的实施方式中，控制模块还可以通过逻辑运算电路计算前一个周期T₂与后一个周期T₂₂，光束传感器所生成的多个电信号I、I₁，其各周期内的平均电信号差值ΔI_a1、ΔI_a2，其中，ΔI_a1＝(ΔI₂₁+ΔI₂₂)/2，ΔI_a2＝(ΔI₂₃+ΔI₂₄)/2；进而对比、分析电信号(ΔI_a1-ΔI_a2)或者ΔI_a1/ΔI_a2与安全阈值区间的关系判断DOE的完整性。

控制模块通过不同的时序控制电路分别间歇开启或关闭光源与光束传感器，这样设置的好处是，有利于进一步提高控制电路对DOE完整性判断的准确率，因为光源投射的光束，其功率具有一定的波动性，因此通过不同的时序控制电路，开启/关闭光束光感器和光源，可以有效地增加电信号采样的随机性，从而降低控制模块误判DOE完整性的几率。

进一步地，参阅图7，该实施例提及的光学投影模组，控制模块对DOE完整性的监测、判断步骤包括：步骤S21，控制模块的时序控制电路周期开启/关闭光源；步骤S22，控制模块的时序控制电路以另一特定周期开启/关闭光束传感器，以生成相关电信号；步骤S23，控制模块的逻辑运算电路计算第一周期内，光束传感器所生成的电信号的平均差值ΔI_a1；步骤S24，控制模块的逻辑运算电路计算第二周期内，光束传感器所生成的电信号的平均差值ΔI_a2；步骤S25，控制模块的逻辑运算电路计算差值(ΔI_a1-ΔI_a2)和/或比值ΔI_a1/ΔI_a2，并与预设安全区间做比较；步骤S26，当差值(ΔI_a1-ΔI_a2)和/或比值ΔI_a1/ΔI_a2的计算结果落于安全阈值区间时，返回步骤S22；当差值(ΔI_a1-ΔI_a2)和/或比值ΔI_a1/ΔI_a2的计算结果越过安全阈值区间时，认定DOE损坏；步骤S27，针对DOE损坏的情况，控制模块通过功率控制电路降低光源的发光功率或者关闭光源或发出相关风险提示。

在一些可替代的实施例中，光源也可以使用脉冲光源替代。这里的脉冲光源指的是，光源芯片或光源模块内置有脉冲控制电路，该电路通过脉冲供电的方式，控制光源发射脉冲光束。该实施例中，其控制电路对DOE完整性的判断、监测过程与图2、图3或图6、图7实施例基本类似，此处不做重复叙述；区别在于，该实施例中，无需使用控制模块的时序控制电路对光源进行特定的开启/关闭控制，一定程度上简化了控制模块的控制操作，有利于提升控制模块的运行速度及信息处理速度。相似地，控制模块可以通过逻辑运算电路计算、对比、分析光束传感器生成的电信号值与安全阈值区间的关系，判断DOE的完整性。

区别于传统的技术方案，本发明提及的DOE完整性监测方法其有益效果为：在DOE的纵向端面设置有光束传感器，并通过金属导线接入控制电路中；控制模块以特定的周期或频率控制光束传感器和/或光源的工作状态，并通过比较、分析光束传感器所生成的电信号与预设安全区间的关系，判断DOE或其他光学元件的完整性及控制光源的发光状态。该方法可以有效地避免过强的环境光束对DOE完整性监测的干扰。此外，该方法还可以应用于手机深度相机的DOE完整性监测。

可以理解的，上述提及的DOE完整性监测方案，也可以延伸至其他光学元件的完整性监测，比如：应用于折射光学元件、反射光学元件、衍射光学元件、偏振光学元件、相移光学元件、透镜光学元件等的完整性监测，也可以应用于其多种光学元件组合模块的完整性监测。其变形方式，此处不做具体限定，因为对于本领域的技术人员而言，是显而易见的。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的，均属于对本案的简单变形或变换，落入本案的保护范围。

本发明上述监测光学元件完整性的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学元件完整性的监测装置，其特征在于，包括：

光源，发射光束；

光学元件，接收并调制所述光束；

光束传感器，接收所述光学元件调制后的光束以及环境光束，生成电信号值；

控制模块，与所述光源及所述光束传感器电连接，时序控制所述光源或者所述光源和所述光束传感器的工作状态，并接收、计算所述电信号值，以监测所述光学元件的完整性及根据完整性执行相关控制操作。

2.根据权利要求1所述的光学元件完整性的监测装置，其特征在于，所述控制模块包括，时序控制电路、逻辑运算电路、功率控制电路中的一种或多种组合。

3.根据权利要求2所述的光学元件完整性的监测装置，其特征在于，所述控制模块通过所述时序控制电路，以特定的周期或频率，时序开启或关闭所述光源，或者时序开启或关闭所述光源和所述光束传感器。

4.根据权利要求2所述的光学元件完整性的监测装置，其特征在于，所述控制模块预设安全阈值区间以及接收至少两个所述电信号值，通过所述逻辑运算电路计算所述电信号值之间的差值和/或比值和/或平均差值和/或差值的差值和/或差值的比值和/或平均差值的差值和/或平均差值的比值，以获得判断值。

5.根据权利要求4所述的光学元件完整性的监测装置，其特征在于，所述控制模块通过逻辑运算电路对比、分析所述判断值与所述安全阈值区间的关系，判断所述光学元件的完整性；当所述判断值超过所述安全阈值区间时，所述控制模块执行相关控制操作。

6.根据权利要求1-5任一所述的光学元件完整性的监测装置，其特征在于，所述相关控制操作包括，关闭所述光源或降低所述光源的发光功率；或者还包括发出相关风险提示。

7.一种光学元件完整性的监测方法，其特征在于，包括：

步骤S1：时序开启或关闭光源，或者时序开启或关闭所述光源和光束传感器，使得所述光束传感器产生两个或两个以上的电信号值；

步骤S2：计算所述电信号值之间的差值和/或比值和/或平均差值和/或差值的差值和/或差值的比值和/或平均差值的差值和/或平均差值的比值，以获得判断值；

步骤S3：通过对比、分析所述判断值与预设安全阈值之间的关系来判断光学元件的完整性及执行相关控制操作。

8.根据权利要求7所述的光学元件完整性的监测方法，其特征在于，所述步骤S1为，以特定的周期/频率，时序开启或关闭光源，使得所述光束传感器产生两个或两个以上的电信号值；或者所述步骤S1为，以第一周期/频率，时序开启或关闭光源，以第二周期/频率，时序开启或关闭光束传感器，使得所述光束传感器产生两个或两个以上的电信号值。

9.一种光学元件完整性的监测方法，其特征在于，包括：

脉冲光源，间歇性地发射光束；

光学元件，接收并调制所述光束；

光束传感器，接收所述光学元件调制后的光束以及环境光束，生成电信号值；

控制模块，与所述光源及所述光束传感器电连接，接收、计算所述电信号值，以监测所述光学元件的完整性及根据完整性执行相关控制操作。

10.一种监测装置，其特征在于，包括：

投影模组，含有光源、光学元件以及光束传感器，用于发射图案化光束；

所述光束传感器接收光源所发射并经所述光学元件调制后的光束以及环境光束，生成电信号值；

控制模块，时序控制所述光源或者所述光源和所述光束传感器，接收并计算所述电信号值，以监测所述光学元件的完整性及根据完整性执行相关控制操作。