CN109781026A - 光学模组的安全监控方法及其应用于三维感测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学模组的安全监控方法及其应用于三维感测器，乃将电磁感应原理应用于三维感测器上作为光源模组与光学模组之间结构安全之监测，藉由光源模组与光学模组上设置两个对应的感应线圈，其中一组感应线圈输入交流电流，而使另一组感应线圈产生感应电流，持续侦测感应电流值，当侦测到感应电流值出现变化时，即能判断光学模组发生异常状况，进而可关闭光源模组，以达到三维感测器的安全防护机制之目的。

Description

光学模组的安全监控方法及其应用于三维感测器

技术领域

本发明系关于一种光学模组的安全监控方法，适用于三维感测器，特别是有关于一种应用电磁感应原理达到安全防护之光学模组的安全监控方法及其应用于三维感测器。

背景技术

随着手机厂商应用三维(3D)感测器作为脸部辨识、解锁等功能，使得三维感测器需求日益渐增。在目前市场上的三维感测器10主要构造可以区分成由一个光学模组(Opticmodules)11、一个光源模组(light modules)12和模组支架13三种部件组成，如图1所示。在三维感测器10中，光源模组12所使用的光源一般为雷射光源(Laser)，是因为雷射光源具有良好的准直性和同调性(Coherence)，使光源在经过光学模组11后能绕射出质量良好的绕射光斑。而三维感测器10的其中一项应用是在于脸部辨识，因此使用雷射光源在人脸扫描时需谨慎确认雷射能量不得过大，以避免对人眼造成伤害。一般在设计上，雷射光源经过光学模组11产生的绕射光斑能量皆需能符合安全规范。所以光源模组12在每次启动时，确保光源模组12与光学模组11之间的组装正常是一件很重要的安全监控机制。

在使用三维感测器的情况下，常见光学模组的异常状况通常可分成两类：(a)光学模组脱落，造成雷射光源未经过光学模组将能量分散，而直接发出光束，此时光源能量大，可能会造成人眼伤害，甚而衍生出面临巨额赔偿的风险。(b)光学模组偏移，使得雷射光源未依设计值产生绕射光斑，此时的绕射光斑能量可能高于设计值，而对人眼造成伤害。

因此，有必要设计一种在使用三维感测器时能够建立监控光源模组与光学模组是否有异常的机制，将可解决此技术领域现今所面临的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光学模组的安全监控方法及其应用于三维感测器，将电磁感应原理应用于三维感测器上，利用侦测光源模组与光学模组之间产生的感应电流值，来持续确认两个模组之间的机构是否正常运作，而达到安全防范的目的。

因此，为达上述目的，本发明提出一种光学模组的安全监控方法，适用于三维感测器，此三维感测器包含相对设置的光学模组和光源模组，而光学模组的安全监控方法是将至少一第一感应线圈设置于光学模组上，并将至少一第二感应线圈对应设置于光源模组上。接着，于第一感应线圈和第二感应线圈其中一组感应线圈输入一交流电流，使空间中产生一个稳定变化的磁场，则另一组感应线圈则产生感应电流。持续侦测感应电流值，然后，根据所侦测到的感应电流值是否产生变化，来判断光学模组是否发生异常状况。

根据本发明之实施例，前述持续侦测感应电流值之步骤中，包括先侦测感应电流值之初始值，再侦测感应电流值之工作值，当工作值为零或小于初始值时，则判断光学模组发生异常状况。

根据本发明之实施例，前述异常状况包括掉落、偏移、破裂和损坏。

根据本发明之实施例，当判断光学模组发生异常状况时，则启动安全防护机制。

根据本发明之实施例，前述安全防护机制为关闭光源模组。

本发明也提出应用前述光学模组的安全监控方法的三维感测器，包含有相对设置的光学模组和光源模组，光源模组可发出光源至光学模组，使光源在经过光学模组的绕射后产生绕射光斑，并将至少一第一感应线圈设置于光学模组上，将至少一第二感应线圈对应第一感应线圈设置于光源模组上；其中，第一感应线圈和第二感应线圈其中一个用以接收交流电流，使第一感应线圈和第二感应线圈中的另一个产生感应电流以供进行侦测，藉以实现光学模组的安全监控机制。

根据本发明之实施例，可包括外部电流供应器或由光源模组之供应电流线路分接电流的方式来提供前述交流电流。

根据本发明之实施例，可包括在第一感应线圈和第二感应线圈中产生感应电流的一个感应线圈连接一电流侦测器来侦测感应电流值。

根据本发明之实施例，前述第一感应线圈和第二感应线圈分别可藉由至少一固定元件或黏着胶来固定于光学模组和光源模组上。

根据本发明之实施例，前述第一感应线圈和第二感应线圈的材料可分别选自于由金、银、铜与铜合金所构成之群组。

藉由本发明所提供的光学模组的安全监控方法及其应用于三维感测器，将电磁感应原理应用于三维感测器上，当光学模组和光源模组之间的距离、位置有变异时，感应电流值相对也会有变异，因此，只要透过监控感应电流值是否有变异，即可得知两个模组之间是否有变异，并可据以启动安全防护机制，可确保光源模组与光学模组之间的组装正常，使光源能量能符合安全规范，以避免造成人眼的伤害。

底下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明之目的、技术内容、特点及其所达成之功效。

附图说明

图1为一种先前技术的三维感测器的示意图。

图2为本发明实施例之光学模组的安全监控方法的流程图。

图3为本发明实施例应用于三维感测器的结构示意图。

图4A为本发明实施例中第一感应线圈和第二感应线圈产生感应电流的示意图。

图4B和图4C为本发明实施例中光学模组处于异常状况时第一感应线圈和第二感应线圈产生感应电流值变化的示意图。

图5A为本发明实施例中使用固定元件固定第一感应线圈的示意图。

图5B为本发明实施例中使用黏着胶固定第一感应线圈的示意图。

附图标记：

10 三维感测器

11 光学模组

12 光源模组

13 模组支架

20 三维感测器

21 光学模组

211 第一感应线圈

212 电流侦测器

22 光源模组

221 第二感应线圈

222 外部电流供应器

23 模组支架

24 固定元件

25 黏着胶

具体实施方式

请参阅图2，为本发明实施例所提供之光学模组的安全监控方法的流程图；同时，请参阅图3，其绘示本发明实施例应用于三维感测器20的结构示意图，此三维感测器20包含一模组支架23以及相对设置于模组支架23上的光学模组21和光源模组22，光源模组22是用以发出光源至光学模组21，使光源在经过光学模组21的绕射后可产生质量良好的绕射光斑，且光学模组21和光源模组22上分别对应设置一组或一组以上的感应线圈211、221(详见后面说明)。本实施例之光学模组21的安全监控方法包含有下列步骤：

首先，如步骤S10所述，将至少一第一感应线圈211设置于光学模组21上，并将至少一第二感应线圈221对应设置于光源模组22上。

本实施例中，针对第一感应线圈211和第二感应线圈221的设置方式，可由光学模组21和光源模组22于电路设计时分别设置感应线圈的电路图样，使第一感应线圈211和第二感应线圈221直接形成于光学模组21和光源模组22中；或者，可将额外的第一感应线圈211和第二感应线圈221分别组装于光学模组21和光源模组22上。而第一感应线圈211和第二感应线圈221的材料分别可选自于由金、银、铜与铜合金所构成之群组。

如步骤S20所述，再于第一感应线圈211和第二感应线圈221的其中一组感应线圈输入交流电流，使空间中产生稳定变化的磁场，则第一感应线圈211和第二感应线圈221中的另一组感应线圈会产生感应电流。

本实施例中，针对交流电流的输入方式，可由一外部电流供应器222供应电流；另外，也可由光源模组22之供应电流线路分接电流至感应线圈的方式来提供。

然后，如步骤S30所述，持续侦测感应电流值，并根据感应电流值是否变化，来判断光学模组21是否发生异常状况。

本实施例中，持续侦测感应电流值的步骤中，包括先侦测感应电流值之初始值，再去侦测感应电流值之工作值，当侦测到感应电流值的工作值为零，或者，当感应电流值的工作值小于初始值时，则判断光学模组21发生异常状况；这些光学模组21之异常状况包括掉落、偏移、破裂和损坏。针对感应电流值的侦测方式，可藉由在第一感应线圈211和第二感应线圈221中产生感应电流的一个感应线圈(即，无输入交流电流的感应线圈)上连接一电流侦测器212来侦测感应电流值；例如，本实施例中，若输入交流电流于第二感应线圈221，则会于第一感应线圈211产生感应电流，即可于第一感应线圈211上连接电流侦测器212，来侦测感应电流值。

最后，如步骤S40所述，当判断光学模组21发生异常状况时，则启动一安全防护机制；具体而言，安全防护机制可为将光源模组22直接关闭。

另外，当步骤S30中判断光学模组21未发生异常状况时，则持续侦测感应电流值，来保持监控，使光源模组22可维持安全运作。

进一步说明本发明所应用的技术原理，是使光源模组22与光学模组21之间产生一个感应电流，当两个模组之间的距离、位置有变异时，感应电流值相对也会有变异，因此监控感应电流值是否有变异，即可达到监控两个模组之间是否有变异。感应电流产生的原理是法拉第定律，又名电磁感应(Electromagnetic induction)，此定律指出在一闭合导线回路上，通过该回路包围面积上的磁通量的变化会产生一相对的感应电动势。换句话说，若通过一个线圈面积内的磁通量稳定变化，则线圈上会有一稳定感应电流产生。

感应电流的公式(Ⅰ)如下：

I＝ε/R＝[N*A*B*sin(ωt)]/R (Ⅰ)；

其中，I：感应电流；

A:线圈面积；

B*sin(ωt)：磁场随时间的变化；

N：线圈圈数；及

R：感应线圈内电阻。

从上面的电磁感应原理可以得知，当设置两组对应的感应线圈211、221，在其中一组感应线圈221中输入交流电流，使空间中产生一个稳定变化的磁场，则另一组感应线圈211会产生感应电流，如图4A所示。感应电流的大小与两组感应线圈211、221的位置、距离、线圈圈数成正相关。

本发明即应用上述电磁感应原理于三维感测器上，作为光源模组与光学模组之间结构监测的安全机制。藉由光源模组与光学模组上设置两个对应的感应线圈。其中一组感应线圈输入交流电流，使空间中产生稳定变化的磁场，另一组感应线圈即会产生感应电流。持续侦测感应电流值。如图3所示的一个三维感测器20中设置有第一感应线圈211和第二感应线圈221；当光学模组21发生掉落、偏移、破裂、损坏等异常状况时，就会造成第一感应线圈211产生的感应电流值变小，一旦侦测到感应电流值变小，即切断光源模组22的电源，来达到安全防护机制。

如图4B和图4C所示，其分别示意在一般光学模组常发生的两种状况：光学模组掉落和光学模组偏移。应用本发明之方法皆会监测出光学模组发生异常，当第一感应线圈211掉落时(见图4B)，不会产生感应电流，则侦测到无感应电流(即，感应电流值之工作值为零)，当第一感应线圈211偏移时(见图4C)，会造成感应电流变小，则侦测到感应电流值变小(即，感应电流值之工作值与起始值不同)，即进而切断光源模组的电源，达到三维感测器的安全防护机制之目的。

另外，针对将感应线圈额外组装于光学模组和光源模组上的方式，在此仅以第一感应线圈211为例，如图5A所示，本发明可使用螺丝等固定元件24将第一感应线圈211固定于光学模组21上；或者，如图5B所示，也可使用黏着胶25将第一感应线圈211黏贴于光学模组21上。同样地，本发明可使用螺丝等固定元件24将第二感应线圈固定于光源模组上，或者，可使用黏着胶25将第二感应线圈黏贴于光源模组上。

综上所述，根据本发明所揭露的光学模组的安全监控方法及其应用于三维感测器，将电磁感应原理应用于三维感测器上，藉由在光源模组和光学模组上分别配置一组或一组以上之感应线圈，透过侦测光源模组和光学模组之间的感应电流值之变化，即可得知光学模组和光源模组的组装是否正常，并据以启动安全防护机制，可以确保高能量光源能够经由适当的绕射过程，而产生良好质量的绕射光斑，并且不会导致光源能量过大而对人眼造成伤害。本发明之方法特别适用于光学镜头模组、深度感测器模组。

以上所述之实施例仅系为说明本发明之技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺之人士能够了解本发明之内容并据以实施，当不能以之限定本发明之专利范围，即大凡依本发明所揭示之精神所作之均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明之专利范围内。

Claims (10)

1.一种光学模组的安全监控方法，适用于一三维感测器，其特征在于，该三维感测器包含相对设置的该光学模组和一光源模组，而该光学模组的安全监控方法包含下列步骤：

设置至少一第一感应线圈于该光学模组上，并对应设置至少一第二感应线圈于该光源模组上；

输入一交流电流于该第一感应线圈和该第二感应线圈其中一个，使该第一感应线圈和该第二感应线圈中的另一个产生一感应电流；以及

持续侦测该感应电流值，根据该感应电流值之变化来判断该光学模组是否发生异常状况。

2.如权利要求1所述之光学模组的安全监控方法，其中持续侦测该感应电流值之步骤，包括：

侦测该感应电流值之一初始值；

侦测该感应电流值之一工作值；以及

当该工作值为零或小于该初始值时，则判断该光学模组发生异常状况。

3.如权利要求2所述之光学模组的安全监控方法，其中当判断该光学模组发生异常状况时，则启动一安全防护机制。

4.如权利要求3所述之光学模组的安全监控方法，其中该安全防护机制为关闭该光源模组。

5.如权利要求1所述之光学模组的安全监控方法，其中该交流电流系由一外部电流供应器或该光源模组之一供应电流线路分接电流的方式来提供。

6.如权利要求1所述之光学模组的安全监控方法，其中侦测该感应电流值之步骤，系藉由在该第一感应线圈和该第二感应线圈中产生该感应电流的一个连接一电流侦测器来侦测该感应电流值。

7.如权利要求1所述之光学模组的安全监控方法，其中该第一感应线圈和该第二感应线圈分别藉由至少一固定元件或黏着胶来固定于该光学模组和该光源模组上。

8.一种三维感测器，其特征在于，包含：

一光学模组；

一光源模组，相对于该光学模组设置，用以发出一光源至该光学模组；

至少一第一感应线圈，设置于该光学模组上；以及

至少一第二感应线圈，对应该第一感应线圈设置于该光源模组上；

其中，该第一感应线圈和该第二感应线圈其中一个系用以接收一交流电流，使该第一感应线圈和该第二感应线圈中的另一个产生一感应电流以供侦测。

9.如权利要求8所述之三维感测器，更包含一外部电流供应器或由该光源模组之一供应电流线路分接电流方式来提供该交流电流。

10.如权利要求8所述之三维感测器，更包含一电流侦测器，该电流侦测器连接于在该第一感应线圈和该第二感应线圈中产生该感应电流的一个来侦测该感应电流值。