CN110196528A - 微型化光学投射模块 - Google Patents

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Abstract

一种微型化光学投射模块包括一光源组合及一投影镜片。所述光源组合具有多个光源单元，每一光源单元具有一默认投影图案于其表面；所述投影镜片置于所述光源组合的上方；其中一个光源单元的默认投影图案置于其中一个投影镜片的前焦面，从而投射一结构光照明；其中另一个光源单元的默认投影图案不位于其中另一个投影镜片的前焦面，从而投射一泛光照明。

Description

微型化光学投射模块
相关申请案
本发明主张美国临时专利申请案(provisional application)第62/634947号(申请日：2018年02月26日)的国际优先权，临时专利申请案的完整内容纳入为本发明专利说明书的一部分以供参照。
技术领域
本发明涉及一种微型化光学投射模块，用以投影多个光点或条纹的结构光投射模块以及泛光投射模块，特别是指一种可应用于立体脸部辨识技术并提供泛光照明的光投射模块。
背景技术
目前结构光(Structured Light)的立体(或称三维)脸部辨识技术，是将二极管或数字光源处理器发射出数条光线，经过光栅(grating)调整，绕射出欲投射的结构光，如线形(line)、点状(dot)或其他形状。然而因为人脸有高低与深度，因此照射至人脸时，依据脸部五官的高低与深度反射不同且扭曲的光线。当这些扭曲的光线反射到红外光影像传感器后，便可反推出脸部结构。
但，在某些光线不足的场合中，除了结构光投射模块，还需要能提供泛光照明的光投射模块。若再增加泛光的功能，光投射模块将变得更大。
综上，若提供一具有较小体积光的投射模块结合了结构光及泛光照明的功能，以置于可携式电子产品，例如手机上，是业界想要达成的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，在于提供一种微型化光学投射模块，以缩小整体的体积，以供置于可携式电子产品上。
为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种微型化光学投射模块，其包括一附加电路板、一光源组合及一投影镜片。所述光源组合具有多个光源单元置放于所述附加电路板，每一所述光源单元具有一默认投影图案在所述光源单元的表面；所述投影镜片置于所述光源单元的上方，所述投影镜片形成有多个透镜单元，多个所述透镜单元排列成阵列方式并且彼此相接，所述投影镜片具有一前焦面；其中一个所述光源单元的所述默认投影图案置于其中一个所述投影镜片的所述前焦面，从而投射一结构光照明；其中另一个所述光源单元的所述默认投影图案不位于其中另一个所述投影镜片的所述前焦面，从而投射一泛光照明。
本发明具有以下有益效果：本发明可调整控制光源表面的默认投影图案，加上阵列式的透镜单元。借此可以缩小整体的体积，以供置于可携式电子产品上。
为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明、附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而附图与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1本发明的微型化光学投射模块第一实施例的立体分解图。
图2为本发明的光源单元的剖视图。
图3A为本发明第一实施例的发光芯片的俯视图。
图3B为本发明第二实施例的发光芯片的俯视图。
图3C为本发明第三实施例的VCSEL芯片的俯视图。
图4为本发明的默认投影图案与投影镜片位于同光轴的示意图。
图5为本发明的默认投影图案的中心偏离透镜单元的光轴的示意图。
图6为本发明组合后的微型化光学投射模块的剖视图。
图7为本发明组合后的微型化光学投射模块的俯视透视图。
图8为本发明两个发光芯片投影至目标屏幕的示意图。
图9本发明的微型化光学投射模块第二实施例的立体分解图。
图10为本发明的光源单元另一实施例的剖视图。
图11为本发明第二实施例组合后的微型化光学投射模块的俯视透视图。
图12为本发明第二实施例组合后的微型化光学投射模块的剖视图。
图13为本发明微型化光学投射模块第三实施例的立体分解图。
图14为本发明第三实施例组合后的微型化光学投射模块的俯视透视图。
图15为本发明第四实施例组合后的微型化光学投射模块的剖视图。
图16为本发明第五实施例组合后的微型化光学投射模块的剖视图。
图17为本发明第六实施例组合后的微型化光学投射模块的剖视图。
图18为本发明第七实施例组合后的微型化光学投射模块的剖视图。
图19为本发明的微型化光学投射模块具有单一光源单元的立体组合图。
图20为本发明的微型化光学投射模块具有单一光源单元的立体分解图。
图21为本发明的光学投射模块投射一结构光于一目标屏幕的示意图。
图22为本发明的光学投射模块投射一非结构光于一目标屏幕的示意图。
具体实施方式
第一实施例
请参考图1，为本发明的微型化光学投射模块第一实施例的立体分解图。微型化光学投射模块100包括附加电路板10、底垫20、光源组合、反射壳体40及投影镜片50。
本实施例的光源组合具有多个光源单元30，以图1为例为两个，然而本发明不限制于此，例如也可以是四个以上。光源单元可以为一发光芯片或一发光封装结构。请参阅图2，为本发明的光源单元的剖视图。本实施例的光源单元30可以为陶瓷基板，每一光源单元30包括一基底32、一发光芯片34及一封装体36覆盖于所述发光芯片34。每一光源单元30具有一默认投影图案，默认投影图案形成在发光芯片34的表面或封装体36的表面。本发明的发光芯片可以有两种，一种是采用红外线LED芯片，另一个是垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)芯片。雷射二极管(或称半导体雷射)芯片的体积小，适用于可携式的电子装置。
请参阅图2，关于本发明的光源单元30，举例说明。发光芯片34设置于基底32上，默认投影图案可以是先形成于发光芯片34的表面，再将封装体36以硅胶模塑技术(siliconeencapsulation molding process)将热固性高分子材料(thermosetting polymers)，例如环氧模压树脂(Epoxy Molding Compounds,EMC)，覆盖于基底32以及发光芯片34。具体的说，将胶饼状的环氧树脂(EMC)先在预热箱中预热一段时间，等达到预定的温度，环氧树脂软化后，利用导螺杆加压传送的方式，射出融熔状态的环氧树脂，经浇道(Runner)、浇口(Gate)，最后到达模穴，而充满整个模穴，经过冷却熟化，即完成初步的构装。此方式或称为转移成型法(transfer molding)。
关于默认投影图案形成在发光芯片表面的实施方式，发光芯片可以是红外线的发光芯片。如图3A所示，为本发明第一实施例的发光芯片34a，默认投影图案可以是多条直线状且平行的条纹(finger)341，发光芯片的导电垫342呈长条状且靠近发光芯片34a的上方边缘。举例而言，本实施例可以使用42x42mil(密耳)红外线发光芯片。其中条纹341的宽度可以介于0.02mm(毫米)至0.08mm之间；条纹341的间距可以介于0.04mm至0.16mm之间。
如图3B所示，为本发明第二实施例的发光芯片34b，默认投影图案可以是阵列状(array)的穿孔(via)343，发光芯片的导电垫344呈长条状且靠近发光芯片34b的上方边缘。其中所述默认投影图案具有呈阵列状的多个穿孔343。为使本发明的微型化光学投射模块可以小型化，举例而言，本实施例可以使用42x42mil(密耳，即千分之一英寸，等于0.0254mm(毫米))红外线发光芯片，约为1.067mm x 1.067mm。其中一种较佳的实施方式，每一穿孔343的直径介于0.02mm至0.08mm之间，所述穿孔343之间的间距介于0.04mm至0.16mm之间。
关于默认投影图案形成在封装体36表面的实施方式，可以是将封装体36覆盖于基底32以及发光芯片34后，将所述默认投影图案印刷于封装体36的表面。或者，具有金属支架31的光源单元30a(参阅图10)，可以是在封装体36覆盖于所述壳体33内以及所述发光芯片34，将默认投影图案印刷于封装体36的表面。
如图3C所示，为本发明第三实施例的发光芯片34c，若是垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)芯片，默认投影图案可以是阵列状的孔洞(apertures)345，发光芯片的导电垫346呈块状且靠近发光芯片的角落，导电垫346可以呈方形或圆形。
关于垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)芯片的结构，举例说明，是直接在砷化镓晶圆上成长数层N型砷化铝镓磊晶，并且每层磊晶的折射率不同，再成长一层砷化镓磊晶为发光区，再成长数层P型砷化铝镓磊晶，而且每层磊晶的折射率不同，最后在晶圆的上下两面各成长一层金属电极。默认投影图案可以是使用化学蚀刻将上方的金属电极打开一个圆形的孔洞(aperture)，让雷射光可由上方发射出来。由于雷射光是从晶粒表面射出，因此属于“面射型雷射”(Surface Emitting Laser，SEL)。
关于光源单元30的默认投影图案形成封装体36的表面，其形状与数量可以如图3A至图3C所示。
投影镜片50置于光源组合的上方，也就是位于多个光源单元30的上方。请配合图1，本实施例的投影镜片50为着小形化，较佳是形成有四个透镜单元51。每一透镜单元可以是菲涅尔透镜(Fresnel lens)，菲涅尔透镜比一般镜片较薄且焦距较短，更有利于缩小本实施例的体积。然而，本实施例组成投影镜片的各透镜可不局限为菲涅尔透镜，任何型式的透镜其焦平面位置在结构面即可。四个透镜单元51排列成阵列(array)方式并且彼此相接，投影镜片50具有一前焦面(front focal plane)；前焦面是指通过前焦点(front focalpoint，第一焦点或物方焦点)且垂直于系统主光轴的平面，又称第一焦平面或物焦面。所述光源单元的默认投影图案置于投影镜片50的前焦面上。换句话说，当所述预设投影图案位在发光芯片(也就是光源单元30)的表面，发光芯片(也就是光源单元30)的表面至投影镜片50的距离等于前焦距(front focal length,FFL)。当预设投影图案位在所述封装体36的表面，所述封装体36的表面至所述投影镜片50的距离等于前焦距，如图4所示意。本发明的实施例可以减小微型化光学投射模块的体积。但并不限制于此，例如，也可以是将一个具有预设投影图案的绕射光学元件(Diffractive Optics Element，简称DOE)置放于封装体36的表面。较佳的，本实施例也可以省略绕射光学元件，借此更为缩小体积。
请参阅图4，本实施例的默认投影图案与投影镜片50的光轴可以是一对一位于相同的光轴上。也就是说，具有默认投影图案的发光芯片(也就是光源单元30的一种实施例)一对一地置于投影镜片50的光轴C上，以此实施例可视为一个透镜单元51的光轴C，并将光线投影至目标屏幕TS。假设其中发光芯片(也就是光源单元30)的高度为D0，透镜单元51的左边焦距(前焦距)与右边焦距均为f，并且投影距离预设为d。以42x42mil(密耳)的发光芯片为例，D0＝1.067mm；投影距离d默认在40公分的位置，d＝400mm，并设计透镜单元51的焦距f为4mm。由上述关系，目标屏幕TS的尺寸为Di，可依下列关系式求得：
公式(1)…Di＝(d-f)/f*D0
将上述数据代入公式(1)Di＝(400-4)/4*1.067＝105.6mm,换句话说，大约等于10cm。以一个发光芯片配合一个镜片的关系，配合上述的假设条件，可获得约10cm正方的目标屏幕TS。
请参阅图5，当默认投影图案的中心是偏离所述透镜单元的光轴。也就是说，具有默认投影图案的发光芯片(也就是光源单元30的一种实施例)的中心偏离于投影镜片50的光轴C，以此实施例为一个透镜单元51的光轴C，并将光线投影至目标屏幕TS。假设发光芯片(也就是光源单元30)的中心偏离于透镜单元51的光轴C的偏离距离S0为1mm。其余假设条件相同于图4，以42x42mil(密耳)的发光芯片为例，D0＝1.067mm；投影距离d预先设定在40公分的位置，d＝400mm，并设计透镜单元51的焦距f为4mm。目标屏幕TS的尺寸为Di已于图4求得为105.6mm。借此，目标屏幕TS偏离光轴C的距离Si，可依在焦点两侧的三角形近似关系，由下列关系式求得：
公式(2)…Si-(Di/2)＝(d-f)/f*(S0-D0/2)
也就是说，Si＝(d-f)/f*(S0-D0/2)+(Di/2)
将上述已知的预设数值代入公式(2)
Si＝(400-4)/4*(1-1.067/2)+(105.6/2)＝99*(1-0.5335)+52.8＝98.18mm,
换句话说，约等于10cm。以一个发光芯片配合一个镜片的关系，配合上述的假设条件，可获得约10mm正方的目标屏幕TS。
请参阅图6及图7，分别为本发明组合后的微型化光学投射模块的剖视图，以及俯视的透视图。考虑一颗光源单元30(或发光芯片)对应到两个离轴的透镜单元51，可得到上下的芯片成像(pattern)；对称放置另一颗光源单元30(或发光芯片)以及另两个离轴的透镜单元51则可完整拼凑出整面的结构光结果。从结果来看，可以知道Y轴方向的距离须大于零，才会有中间的缝隙(gap)产生，而X轴方向则是需要越小越好，若为负值则会产生交迭的现象。另，若结果希望为芯片成像产生横向的条纹，则光源单元30(或发光芯片)的线条(finger)方向也需要为横向。
举例而言，依本发明的图3A，第一实施例的发光芯片的默认投影图案34a，为多条直线状且平行的条纹(finger)341。投影于目标屏幕的线条数量为条纹(如图3A的标号341)的数量(n)的两倍加一。换句话说，投影于目标屏幕的线条数量较佳为2n+1，其中n为自然数。举例而言，发光芯片34a上面的条纹341有9条，投至屏幕上总共会有19条。另，打线点尽量远离芯片中央，避免wire pad以及wire成像于屏幕上。
此外，依本发明的图3B，第二实施例的发光芯片34b的默认投影图案而言，为阵列状的穿孔(via)343。投影于目标屏幕呈现黑色点，黑色点的数量为所述穿孔343的数量(n)的四倍。换句话说，投影于目标屏幕的黑色点数量为4n，其中n为自然数。
此外，依本发明的图3C，第三实施例的发光芯片34c的默认投影图案而言，为阵列状的孔洞(apertures)345，发光芯片的导电垫346。其中投影于目标屏幕为亮点，亮点数量为所述孔洞的数量(n)的四倍。换句话说，投影于目标屏幕的亮点数量为4n，其中n为自然数。
请同时参考图8，显示两个光源单元30(或发光芯片)投影至目标屏幕的情况，其中默认投影图案的中心偏离透镜单元的光轴C。本发明的目标屏幕TS的视野FOV(field ofview)与透镜单元51的焦距f及其他参数的关系描述如下。默认透镜单元51的焦距f、发光芯片(也就是光源单元30)的尺寸D0、镜片至目标屏幕TS的距离为400mm。定义各项的参数如下：
Wx为目标屏幕TS沿X轴的宽度；
Wy为目标屏幕TS沿Y轴的宽度(附图未划出)；
以比例为4:3的目标屏幕TS而言，
(tan(FOV)*400)*2*4/5＝Wx
(tan(FOV)*400)*2*3/5＝Wy
Sx0为芯片的中心沿X轴偏离于透镜单元的光轴C的距离(简称，离轴量)；
Sy0为芯片的中心沿Y轴偏离于透镜单元的光轴C的距离；
Sxi为芯片成像的中心沿X轴偏离于透镜单元的光轴C的距离(简称，成像离轴量)；
Syi为芯片成像的中心沿Y轴偏离于透镜单元的光轴C的距离(附图未划出)。
此外，由图8可知两个芯片成像之间的距离g为2*(Si-Di/2)
可由下列关系式求得目标屏幕TS沿X轴的宽度Wx
公式(3)…Wx＝2*Di-2*(Si-Di/2)＝3*Di-2*Sxi
将上述已知的预设数值、Di以公式(1)、Sxi以公式(2)，代入公式(3)，可得下列式子
Wx＝3*((400-f)/f*D0)-2*((400-f)/f)Sx0
上述即为单一芯片对单一透镜单元的离轴量与成像离轴量的关系。
另外，Wy<3*Di-2*Syi＝3*((400-f)/f*D0)-2*((400-f)/f)Sy0
依据上述Y轴方向的距离须大于零，才会有中间的缝隙产生，因此可得知下列公式：
公式(4)Syi-Di/2>0
换句说话，其中所述光轴C至光源单元30(或发光芯片)投射出的芯片成像的中心偏离距离沿着Y轴(垂直方向)的分量(Syi)，减去所述芯片成像的一半宽度(Di/2)，不等于零。
依据上述X轴方向需要越小越好，若为负值则会产生成像交迭的现象，因此可得知下列公式：
公式(5)Sxi-Di/2较佳是小于零(负值)。
换句说话，其中所述光轴至所述发光芯片投射出的芯片成像的中心偏离距离沿着X轴(水平方向)的分量(Sxi)，减去所述芯片成像的一半宽度(Di/2)，等于或小于零，较佳范围是-1至0。
本发明的实施例的优点在于，投影的图案可由发光芯片表面的默认投影图案或封装体表面的默认投影图案得以控制。以42x42mil(密耳)的发光芯片为例，发光芯片并排后的总宽度Cd约5mm，透镜单元51的焦距f为4mm，整体尺寸约为5mm x 5mm x 5mm。投影镜片50的宽度Lw约4mm。此外，本发明的发光芯片摆放为离轴方式，于轴向上还可放置LED闪光灯，例如置于图7的两个光源单元30(或发光芯片)之间。
第二实施例
请参阅图9至图12为本发明另一实施例的微型化光学投射模块100a。两个光源单元30a置于六角形金属的附加电路板10a，投影镜片50a配合附加电路板10a的形状，也可作成六角形。投影镜片50a形成有四个透镜单元51。投影镜片50a与附加电路板10a之间以六个圆形的连接柱60连接固定。投影镜片50a形成有四个透镜单元51。
如图10所示，本发明的光源单元并不限制于上述实施例，其中光源单元30a可以是包括一金属支架31及一壳体33连接于所述金属支架31。壳体33也可以是热固性的环氧树脂(EMC)。将发光芯片34设置于金属支架31上，默认投影图案可以是形成于所述发光芯片34的表面，封装体36以填胶(dispensing)或以硅胶模塑技术填入于壳体33内并覆盖发光芯片34。另外，填胶需要齐平于壳体33的顶面，避免额外像差的产生，造成投影光形的变形。封装体36的折射率(Refractive index)较佳位于1.4～1.5。
第三实施例
请参阅图13及图14，为本发明第三实施例的微型化光学投射模块。本实施例的微型化光学投射模块100b，相似于第一实施例，具有两个光源单元30(或发光芯片)及四个离轴的透镜单元51。差异处在于，投影镜片50b的四个透镜单元51之间并没有重迭，彼此相隔一间距。其中光源单元30(或发光芯片)的尺寸D0大于透镜单元51的直径(2*R，R为半径)。
第四实施例
请参阅图15，为本发明第四实施例组合后的微型化光学投射模块的剖视图。本实施例与图12的差异在于，两个光源单元30a、30c具有不同高度，其中光源单元30c的高度高于光源单元30a的高度。两个透镜单元51具有相同的曲率半径，并且分别对应于两个光源单元30a、30c。其中，对应于光源单元30a的透镜单元51的焦点位于光源单元30a的发光面，从而光源单元30a能投射结构光。因此，光源单元30a能作为结构光源。此外，对应于光源单元30c的透镜单元51的焦点不位于光源单元30c的发光面，从而投射出”非结构”(Non-structured)光以作为泛光照明效果。更具体的说，对应于光源单元30a的透镜单元51具有一等效焦长系相等于透镜单元51的底面至光源单元30a的发光表面，从而投射结构光；另外，对应于光源单元30c的透镜单元51具有一等效焦长系不等于透镜单元51的底面至光源单元30c的发光表面，从而发射出非结构光而形成泛光的照明效果。因此光源单元30c可以作为泛光照明组件(flood illuminator)。由此，本实施例同时具有结构光照明组件(Structured light illuminator)可以作为立体影像感测，以及泛光照明组件(floodilluminator)以不可见光的电磁光谱照亮使用者的脸部。
第五实施例
请参阅图16，为本发明第五实施例组合后的微型化光学投射模块的剖视图。附加电路板10a具有不同高度的两个光源单元30a、30c。与上一实施例的主要差异在于，附加电路板10a的顶面先填充有折射率不同于空气的第一封装层70，第一封装层70的材料例如可以是环氧树脂，并且可以填加其他材料以调整第一封装层70的折射率。第一封装层70具有一平坦的顶面，透镜单元71设置于第一封装层70的顶面。透镜单元71可以是与第一封装层70透过模塑(molding)制程同时一体成型地形成于附加电路板10a的顶面，优点是免去组装步骤，并且制造更精准，借此透镜单元71可容易地对齐于光源单元30a、30c。本实施例还包括一第二封装层80，其设置于第一封装层70的顶面，并且覆盖该些透镜单元71。第二封装层80较佳地也是透过模塑制程制成。第二封装层80具有平坦的顶面。本实施例中，第二封装层80的第二封装材料不同于第一封装层70的第一封装材料，更具体的说，通过不同封装材料，本实施例设计第二封装层80的折射率(n2)大于第一封装层70的折射率(n1)。其中所述第一封装层与所述第二封装层的折射率位于1.3至1.8。
依等效焦长(EFL,effective focal length)公式,F＝KR，其中K＝n1/(n2-n1),
F＝(n1/(n2-n1))*R
其中F为透镜单元的等效焦长，R为镜片的曲率半径。在本实施例中，F也就是光源单元的封装体(参阅图2的封装体36)、第一封装层70以及所述透镜单元71的曲率半径R所共同形成的等效焦长；R为透镜单元71的曲率半径，本实施例为菲涅尔透镜(Fresnel lens)的曲率半径；
n1为第一封装材料的折射率，本实施例为带有透镜单元71的第一封装层70的折射率(Refractive index)；
n2为第二封装材料的折射率，本实施例为第二封装层80的折射率。
参阅图17，本实施例中折射率n2大于折射率n1，因此(n2-n1)为正值，但本发明并不限制于此。假设光源单元的上表面与透镜单元71的下表面的距离为D。
本实施例利用上述公式，举实际例子说明如下，假设所设计的透镜单元71的曲率半径R＝1.55mm；第一封装层70的折射率n1为1.35(相同于光源单元(30a、30c))，第二封装层80的折射率n2为1.71。
F＝(1.35/(1.71-1.35))×0.155＝0.20925/0.36≒0.58(mm)
依上述公式计算而得到的有效焦长约为0.58mm。当有效焦长等于光源单元的上表面与透镜单元的下表面的距离为D，可以成像出光源单元的上平面结构，形成结构光。
本实施例的微型化光学投射模块的总厚度(或称高度)由三个部分所加总，包括光源单元(30a、30c)的厚度、第一封装层70的厚度、第二封装层80的厚度。因此，通过改变透镜单元的厚度、或光源单元(发光芯片)的厚度，本实施例可以容易设计出泛光组件，或结构光组件。补充说明，两个所述发光芯片之间的间距可以为0.1至0.5mm。
第六实施例
请参阅图17，为本发明第六实施例组合后的微型化光学投射模块的剖视图。附加电路板10a具有不同高度的两个光源单元30a、30c。与上一实施例的主要差异在于，附加电路板10a的顶面先填充有折射率不同于空气的第一封装层70d，第一封装层70d的材料例如可以是环氧树脂，并且可以填加其他材料以调整第一封装层70d的折射率。第一封装层70d具有平坦的顶面与底面，并没有设置透镜单元。本实施例的第二封装层80d设置于第一封装层70d的顶面，两个透镜单元81以凹陷的方式形成于第二封装层80d的底面。两个透镜单元81可以是与第二封装层80d透过模塑(molding)制程同时成型于第二封装层80d的底面。第二封装层80d盖覆于第一封装层70d，两个透镜单元81即可分别对齐于光源单元30a、30c。第二封装层80具有平坦的顶面。本实施例中，第二封装层80d的第二封装材料不同于第一封装层70d的第一封装材料，更具体的说，通过不同封装材料，本实施例设计第二封装层80d的折射率(n2)大于第一封装层70d的折射率(n1)。
第七实施例
请参阅图18，为本发明第七实施例组合后的微型化光学投射模块的剖视图。类似于上述实施例，与上面该些实施例的主要差异在于，附加电路板10a具有高度相同的两个光源单元30a、30a。附加电路板10a的顶面填充有折射率不同于空气的第一封装层70d，第一封装层70d的材料例如可以是环氧树脂，并且可以填加其他材料以调整第一封装层70d的折射率。第一封装层70d具有平坦的顶面与底面，并没有设置透镜单元。本实施例的第二封装层80d设置于第一封装层70d的顶面，两个透镜单元81、83以凹陷的方式形成于第二封装层80d的底面，且具有不同的曲率半径，此实施例的透镜单元83的曲率半径大于透镜单元81的曲率半径。两个透镜单元81、83可以是与第二封装层80d透过模塑制程同时成型于第二封装层80d的底面。第二封装层80d盖覆于第一封装层70d，两个透镜单元81、83即分别可对齐于光源单元30a。第二封装层80具有平坦的顶面。本实施例中，第二封装层80d的第二封装材料不同于第一封装层70d的第一封装材料，以提供不同的折射率。本实施例的特点在于，通过调整透镜单元的曲率半径，对应于透镜单元81的光源单元30a形成结构光，另外对应于透镜单元83的光源单元30a形成泛光。透镜单元的曲率半径可以是位于0.05mm至1.55mm之间。
补充说明，本实施例的两个透镜单元81、83的部分也可以是由第一封装层70d的顶面一体成型向上突出而成为实心的透镜，透镜单元81、83具有与第一封装层70d相同的材料，类似于图16配置的结构。也就是说，两个透镜单元81、83可以是与第一封装层70d透过模塑制程同时成型于附加电路板10a的顶面。两个不同的曲率半径的透镜单元81、83即可分别对齐于高度相同的两个光源单元30a、30a其后，第二封装层80d同时覆盖于第一封装层70d以及该些透镜单元81、83，并提供一平坦的顶面。第二封装层80d较佳地也是透过模塑制程制成。
请参阅图19至图20，为本发明的微型化光学投射模块配置单一个光源单元的立体组合图及分解图。本发明并不限制于上述各个实施例，本发明的微型化光学投射模块也可以配置单一个光源单元，其包括一附加电路板10、一置于附加电路板10上的反射壳体40、一第一封装层70、一第二封装层80。光源单元30置于附加电路板10上。反射壳体40形成一容置空间42。第一封装层70具有一透镜单元71及一充填单元72，透镜单元71由第一封装层70的顶面突出，充填单元72由第一封装层70的底面突出并充填于容置空间42内。
请参阅图21至图22，本发明可以借着调整透镜单元的焦平面的位置，使其位于光源单元30的出光面，以提供如图21所示的结构光；或者，使透镜单元的焦平面的位置不位于光源单元30的出光面，以提供如图22所示的非结构光，而作为泛光照明效果。如图21所示，距离D1相当于光源单元的有效焦距长度，以使光源单元30能投射一结构光于目标屏幕TS上。如图22所示，距离D1不等于光源单元的有效焦距长度，以使光源单元30能投射一非结构光于目标屏幕TS上，作为泛光照光效果。
综上所述，本发明的特点在于，本发明的微型化光学投射模块可以调整控制发光芯片的上表面的投影图案或是封装体的上表面的投影图案，加上阵列式(array)的透镜单元。将结构光投出，透镜的焦平面为发光芯片的上表面或是封装体的上表面。调整控制上述投影图案的单元为芯片结构或是封装结构。本发明可以不需要额外的光栅以形成默认投影图案，可以省略体积。借此可以缩小整体微型化光学投射模块的体积，以供置于可携式电子产品上。再者，本发明可以在同一微型化光学投射模块，透过调整光源单元的厚度、或者两层封装层的厚度，以投射出结构光或补光用的泛光组件。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种微型化光学投射模块，其特征在于，包括：
一附加电路板；
一光源组合，具有多个光源单元置放于所述附加电路板，每一所述光源单元具有一默认投影图案在所述光源单元的表面；
一投影镜片，置于所述光源单元的上方，所述投影镜片形成有多个透镜单元，多个所述透镜单元排列成阵列方式并且彼此相接，所述投影镜片具有一前焦面；
其中一个所述光源单元的所述默认投影图案置于其中一个所述投影镜片的所述前焦面，从而投射一结构光照明；
其中另一个所述光源单元的所述默认投影图案不位于其中另一个所述投影镜片的所述前焦面，从而投射一泛光照明。
2.如权利要求1所述的微型化光学投射模块，其特征在于，还包括第一封装层及第二封装层，所述第一封装层形成于所述附加电路板上并且覆盖所述多个光源单元，所述第二封装层形成于所述第一封装层上，其中所述多个透镜单元一体成型地形成于所述第一封装层或所述第二封装层，其中所述第一封装层的折射率不同于所述第二封装层的折射率。
3.如权利要求1或2所述的微型化光学投射模块，其特征在于，其中两个所述光源单元具有不同的高度，其中至少两个所述透镜单元具有相同的曲率半径分别对应于两个所述光源单元；其中一个所述透镜单元的等效焦长相等于所述透镜单元的底面至其中一个相对应的所述光源单元的发光表面，从而所述光源单元投射结构光；其中另一个所述透镜单元的等效焦长不等于另一个所述透镜单元的底面至另一个相对应的所述光源单元的发光表面，从而另一个所述光源单元提供泛光照明。
4.如权利要求1或2所述的微型化光学投射模块，其特征在于，其中两个所述光源单元具有相同的高度，其中两个所述透镜单元具有不同的曲率半径且分别对应于至少两个所述光源单元；其中一个所述透镜单元的等效焦长相等于所述透镜单元的底面至其中一个相对应的所述光源单元的发光表面，从而所述光源单元投射结构光；其中另一个所述透镜单元的等效焦长不等于另一个所述透镜单元的底面至另一个相对应的所述光源单元的发光表面，从而另一个所述光源单元提供泛光照明。
5.如权利要求2所述的微型化光学投射模块，其特征在于，所述第二封装层的折射率大于所述第一封装层的折射率，所述第一封装层与所述第二封装层的折射率位于1.3至1.8。
6.如权利要求1或2所述的微型化光学投射模块，其特征在于，所述多個透镜单元的曲率半径位于0.05毫米至1.55毫米。
7.如权利要求1或2所述的微型化光学投射模块，其特征在于，所述光源单元为一发光芯片，其中相邻的两个所述发光芯片之间的间距为0.1毫米至0.5毫米。
8.如权利要求1或2所述的微型化光学投射模块，其特征在于，所述默认投影图案具有多条直线状且平行的条纹，其中所述条纹的宽度介于0.02毫米至0.08毫米之间，任意两个相邻的所述条纹之间的间距介于0.04毫米至0.16毫米之间，其中投影于目标屏幕的线条数量为所述条纹的数量两倍加一。
9.如权利要求1或2所述的微型化光学投射模块，其特征在于，所述默认投影图案具有多个穿孔呈阵列状，其中所述穿孔的直径介于0.02毫米至0.08毫米之间，任意两个相邻的所述穿孔之间的间距介于0.04毫米至0.16毫米，其中投影于目标屏幕的黑点数量为所述穿孔的数量四倍。
10.如权利要求1或2所述的微型化光学投射模块，其特征在于，所述光源单元为一发光芯片，所述发光芯片为垂直共振腔面射型雷射结构，所述发光芯片的金属电极形成多个孔洞供雷射光发射出来，其中投影于目标屏幕的光点数量为所述孔洞的数量四倍。
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