CN110471192A - 投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备。该衍射光学组件，供与一发光组件和一准直镜组装成一投射装置，包括一衍射层和一透镜层。该衍射层适于位于该发光组件的发光路径，用于衍射经由该准直镜准直后的该发光组件的一发光元件发出的光束。该透镜层适于位于该发光组件的发光路径，并使该衍射层位于该发光元件和该透镜层之间，用于调整经由该衍射层衍射后的光束。

Description

投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的 电子设备

技术领域

本发明涉及一结构光技术领域，更特别地涉及一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备。

背景技术

随着结构光技术的进步和完善，结构光深度相机也越来越受到人们的欢迎。由于深度相机能够获取空间目标的深度信息，带给用户不同于二维相机的体验，借此用户可以实现对于三维扫描、人脸识别和场景建模等功能，因此，深度相机正受到各行各业的高度重视。尤其是在移动终端上的应用，比如，Iphone X的前置摄像模组就采用散斑结构光技术进行人脸识别解锁。

现有深度相机的投射装置通常包括一激光发射器、一准直镜和一衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)。该激光发生器发射的激光先通过该准直镜被准直，再通过该衍射光学元件被衍射(复制)后投射至空间目标的表面，供该现有深度相机的摄像模组采集以获取该空间目标的深度信息。然而，激光发射器所发出的激光均带有一定的扩散角，需要利用准直镜进行准直，然后经过衍射光学元件衍射并投射至空间目标。在理想状态下，经过准直镜准直后的激光光束应当是平行光束，但是由于存在制造、组装等误差，经过准直镜准直后的光束并不能达到完全平行，因此通过衍射光学元件衍射后的结构光光束也会存在一定的发散角，从而影响投射装置的投射范围，甚至会影响到投射装置的投射效果。即投射出结构光光束可能不符合需求,从而使得识别不精确,进一步导致成像效果不佳。

发明内容

本发明的一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中所述衍射光学组件适于被应用于一投射装置，以改变所述投射装置的投射范围，进而提高所述投射装置的投射效果。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中所述衍射光学组件的一衍射层用于衍射被准直后的光束，所述衍射光学组件的一透镜层用于改变被衍射后的光束的发散角，进而改变安装有所述衍射光学组件的投射装置的投射范围，从而提高所述投射装置的投射效果。换句话说，当被准直后的光束具有一发散角时，所述透镜层被实施为一凸透镜，用于对光束进行聚焦；当被准直后的光束过于聚焦时，所述透镜层被实施为一凹透镜，用于对光束进行扩散，以使投射出的光束趋于平行，从而使得投射效果变佳。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中所述衍射光学组件的一衍射层用于衍射被准直后的光束，所述衍射光学组件的一透镜层用于改变被衍射后的光束的直径，进而改变安装有所述衍射光学组件的投射装置的投射范围，从而提高所述投射装置的投射效果。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述衍射光学组件的所述衍射层和所述透镜层依次被设置于所述投射装置的一发光元件的发光路径，以使被准直后的光束先经过所述衍射层进行衍射，再经过所述透镜层以改变光束的发散角或直径，以提高所述投射装置的投射效果。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述衍射光学组件具有分体式结构，也就是说，所述衍射层和所述透镜层相互独立，以便分别制造和安装所述衍射光学组件的所述衍射层和所述透镜层。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述衍射光学组件具有一体式结构，也就是说，所述衍射层和所述透镜层是一体制造成型，以防所述衍射层和所述透镜层之间存在间隙，进而减小所述衍射光学组件的高度尺寸。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述衍射层是形成于所述衍射光学组件的下表面的微结构层，以对被准直后的光束进行衍射。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述衍射光学组件的所述透镜层的焦距能被调整，用于改变通过所述透镜层的光束的发散角或直径，进而适配不同的空间目标，以提高所述投射装置的投射效果。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述衍射光学组件的所述透镜层为一液体镜片，以通过使所述液体镜片发生形变的方式来实现所述透镜层的变焦效果。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述衍射光学组件还包括被设置于所述液体镜片的至少一驱动件，以通过所述驱动件控制以改变所述液体镜片的形变量或形状，使得所述液体镜片能够根据不同的空间目标来可控地改变所述液体镜片的形变量或形状，从而适配不同的空间目标。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述液体镜片包括互不相溶的一导电液体和一绝缘液体，以通电的方式来改变所述导电液体和所述绝缘液体之间液体界面的形状，从而实现所述透镜层的变焦效果。也就是说，在不改变所述透镜层的整体形状的情况下，仅以通电的方式就能够实现所述透镜层的变焦效果。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述衍射光学组件的所述透镜层为一液晶镜片，在不改变所述透镜层的形状的情况下，仅以通电的方式来改变所述液晶镜片的内部分子的排布，就能实现所述透镜层的变焦效果。

本发明的另一目的在于提供一投射装置和衍射光学组件及其制造方法以及带有投射装置的电子设备，其中，在本发明的一些实施例中，所述衍射光学组件还包括一图案生成层，以使被准直后的光束先通过所述图案生成层以生成一图案光束，再经所述衍射层进行衍射，使得所述投射装置的发光元件不必直接投射出具有图案的光束，从而降低了所述投射装置的所述激光发射器的设计要求。进一步地，所述图案生成层也能够提高安装有所述投射装置的电子设备的识别精度。

为了实现上述至少一发明目的或其他目的和优点，本发明提供了一衍射光学组件，供与一发光组件和一准直镜组装成一投射装置，包括：

一衍射层，其中所述衍射层适于位于该发光组件的发光路径，用于衍射经由所述准直镜准直后的该发光组件的一发光元件发出的光束；和

一透镜层，其中所述透镜层适于位于该发光组件的发光路径，并使所述衍射层位于该发光元件和所述透镜层之间，用于调整经由所述衍射层衍射后的光束。

在本发明的一实施例中，所述衍射层具有一入光侧和一出光侧，并且所述透镜层位于所述衍射层的所述出光侧，以使该被准直后的光束先经所述入光侧射入所述衍射层，再经所述出光侧射出。

在本发明的一实施例中，所述透镜层被贴装于所述衍射层的所述出光侧，以形成具有分体式结构的所述衍射光学组件。

在本发明的一实施例中，还包括一连接体，其中所述连接体位于所述衍射层的所述出光侧和所述透镜层之间，用于连接所述衍射层和所述透镜层。

在本发明的一实施例中，所述衍射层还包括一衍射区域和一非衍射区域，其中所述衍射区域位于所述衍射层的中部，所述非衍射区域位于所述衍射层的外部，并且所述非衍射区域围绕所述衍射区域设置，其中所述连接体被设置于所述衍射层的所述非衍射区域。

在本发明的一实施例中，所述衍射区域位于所述衍射层的所述入光侧。

在本发明的一实施例中，所述衍射区域位于所述衍射层的所述出光侧。

在本发明的一实施例中，还包括一图案生成层，其中所述图案生成层被设置于所述衍射层的所述入光侧，使得该被准直后的光束先通过所述图案生成层以生成一具有一预定图案的光束，再经由所述衍射层衍射该具有预定图案的光束。

在本发明的一实施例中，所述衍射层与所述透镜层一体地连接，以形成具有一体式结构的所述衍射光学组件。

在本发明的一实施例中，所述透镜层为一凸透镜片。

在本发明的一实施例中，所述透镜层为一凹透镜片。

在本发明的一实施例中，还包括一驱动器，其中所述透镜层为一液体镜片，其中所述液体镜片由所述驱动器驱动以发生形变，使得所述液体镜片的曲率发生改变。

在本发明的一实施例中，所述透镜层为一液体镜片，其中所述液体镜片包括一导电液体和一绝缘液体，并在所述导电液体和所述绝缘液体之间形成一液体界面，其中当所述液体镜片被导通时，所述液体镜片的所述液体界面的形状发生改变，以使所述液体镜片的焦距发生改变。

在本发明的一实施例中，所述透镜层为一液晶镜片，其中所述液晶镜片被导通以改变所述液晶镜片中液晶分子的排列，使得所述液晶镜片的焦距发生改变。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了一投射装置，包括：

一发光组件，其中所述发光组件包括一发光元件，用于发出一光束；

一准直镜，其中所述准直镜位于所述发光组件的发光路径，用于准直经由所述发光元件发出的光束；以及

一衍射光学组件，其中所述准直镜位于所述发光元件和所述衍射光学组件之间，其中所述衍射光学组件为上述衍射光学组件。

在本发明的一实施例中，所述发光组件还包括一与所述发光元件可导通地连接的电路板和一镜筒，其中所述镜筒被安装于所述电路板，并且所述准直镜和所述衍射光学组件分别被组装于所述镜筒，以藉由所述镜筒使所述准直镜和所述衍射光学组件均被保持在所述发光组件的发光路径上。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了一带有投射装置的电子设备，包括：

一电子设备主体；

至少一接收装置，其中每一所述接收装置被设置于所述电子设备主体；以及

一投射装置，其中所述投射装置被设置于所述电子设备主体，并且所述投射装置为上述投射装置。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了一衍射光学组件的制造方法，包括步骤：

对应地设置一透镜层于一衍射层的一出光侧，以使经所述衍射层的一入光侧射入的光束先经由所述衍射层进行衍射，再经由所述透镜层调整被衍射后的光束。

在本发明的一实施例中，还包括步骤：

对应地设置一图案生成层于所述衍射层的所述入光侧，以使该光束先经过所述图案生成层以生成一带有图案的光束，再经由所述衍射层对该带有图案的光束进行衍射。

在本发明的一实施例中，所述对应地设置一透镜层于一衍射层的一出光侧，以使经所述衍射层的一入光侧射入的光束先经由所述衍射层进行衍射，再经由所述透镜层调整被衍射后的光束的步骤，包括步骤：

施涂一胶水于所述衍射层的所述出光侧和所述透镜层之间，以使该胶水固化后形成位于所述衍射层的所述出光侧和所述透镜层之间的一连接体，从而藉由所述连接体连接所述衍射层和所述透镜层。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了一投射装置的制造方法，包括步骤：

对应地设置一准直镜于一发光组件的发光路径，以藉由所述准直镜准直所述发光组件的一发光元件所发出的光束；和

对应地设置一衍射光学组件于所述发光组件的发光路径，其中所述衍射光学组件包括一衍射层和一透镜层，并且先经由所述衍射层对被准直后的光束进行衍射，再经由所述透镜层调整被衍射后的光束。

在本发明的一实施例中，所述对应地设置一衍射光学组件于所述发光组件的发光路径，其中所述衍射光学组件包括一衍射层和一透镜层，并且先经由所述衍射层对被准直后的光束进行衍射，再经由所述透镜层调整被衍射后的光束的步骤，包括步骤：

贴装所述透镜层于所述衍射层的一出光侧；和

对应地设置一图案生成层于所述衍射层的一入光侧，以使经由所述准直镜准直后的光束先经过所述图案生成层以生成一带有图案的光束，再经由所述衍射层对该带有图案的光束进行衍射。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是根据本发明的一第一较佳实施例的一投射装置的剖视示意图。

图2A是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述投射装置的一光路示意图。

图2B是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述投射装置的另一光路示意图。

图3是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述投射装置的一衍射光学组件的制造步骤的立体剖视示意图。

图4是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述投射装置的所述衍射光学组件的制造步骤的一个变形实施方式的立体剖视示意图。

图5是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述投射装置的一第一变形实施方式的剖视示意图。

图6是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述投射装置的一第二变形实施方式的剖视示意图。

图7是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述投射装置的一第三变形实施方式的剖视示意图。

图8是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述投射装置的一第四变形实施方式的剖视示意图。

图9是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述衍射光学组件的制造方法的流程示意图。

图10是根据本发明的上述第一较佳实施例的所述投射装置的制造方法的流程示意图。

图11是根据本发明的一第二较佳实施例的一投射装置的剖视示意图。

图12是根据本发明的上述第二较佳实施例的所述投射装置的一衍射光学组件的状态转换示意图。

图13是根据本发明的一第三较佳实施例的一投射装置的剖视示意图。

图14是根据本发明的上述第三较佳实施例的所述投射装置的一衍射光学组件的状态转换示意图。

图15是根据本发明的一第四较佳实施例的一投射装置的剖视示意图。

图16是带有根据本发明的上述较佳实施例的所述投射装置的电子设备的示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本发明的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考本发明的说明书附图之图1至图10所示，根据本发明的一第一较佳实施例的一投射装置被阐明。具体地，如图1和图2所示，所述投射装置1包括一发光组件10、一准直镜20和一衍射光学组件30。所述准直镜20和所述衍射光学组件30均被对应地设置于所述发光组件10的发光路径上，并且所述准直镜 20位于所述发光组件10和所述衍射光学组件30之间，以使所述发光组件10发出的光束先经由所述准直镜20进行准直，再穿过所述衍射光学组件30以投射至一空间目标表面。

进一步地，如图1所示，所述衍射光学组件30包括一衍射层31和一透镜层 32，其中所述衍射层31和所述透镜层32依次位于所述发光组件10的发光路径上，以使准直后的光束先经由所述衍射层31进行衍射，再经由所述透镜层32 调整被衍射后的光束的发散角或直径，以改变所述投射装置1的投射范围，从而提高所述投射装置1的投射质量。

应当理解，在理想状态下，经由准直镜准直后的光束应当是平行光束，但是由于存在制造、组装等误差，经过准直镜准直后的光束并不能达到完全平行，因此通过衍射光学元件衍射后的光束也会存在一定的发散角，降低了所述投射装置投射出的光束(比如散斑)的强度和投射距离，从而影响投射装置的投射范围，甚至会极大地影响到投射装置的投射质量。换句话说，一旦光束存在较大的发散角(即该光束为过于发散或过于聚焦)，使得该光束因过于发散而导致光束的强度变弱，或者该光束因过于聚焦而导致光束在较近的投射距离处聚焦于一点，那么都将会极大地影响投射装置的投射质量。

此外，本领域技术人员应当理解，由于传统的衍射光学元件对被准直后的光束仅具有衍射复制的效果，而不能改变被准直后的光束的直径，因此，伴随着被准直后的光束直径越大，则被衍射后的光束的直径也越大，相应地，所投射出的光束的强度就越弱、投射距离也就越短，进而影响投射装置的投射质量。

然而，在本发明中，利用所述衍射光学组件30的所述透镜层32能够对经由所述衍射层31衍射后的每一光束进行进一步的调整，以调整被衍射后的每一光束的发散角或直径，从而提高所述投射装置1所投射出的光束的强度和投射距离，进而提高所述投射装置1的投射质量。

示例性地，如图2A所示，当经由所述准直镜20准直后的光束仍具有较大发散角时，所述衍射光学组件30的所述衍射层31衍射该被准直后的光束，以形成多条具有同样发散角的光束，接着，所述衍射光学组件30的所述透镜层32 调整每一被衍射后的光束的发散角，以使被调整后的光束具有较小的发散角，从而使得经过所述透镜层32被投射出的光束更平行或贴合应用场景的需要，以提高所述投射装置1的投射质量。

此外，如图2B所示，当经由所述准直镜20准直后的光束的直径较大时，所述衍射光学组件30的所述衍射层31衍射该被准直后的光束，以形成多条具有同样直径的光束，此时，藉由所述衍射光学组件30的所述透镜层32调整每一被衍射后的光束的直径，以使被调整后的光束的直径变小，从而使得经过所述透镜层32被投射处的光束的强度更强，或者所投射处的光斑更小，以提高所述投射装置1的投射质量。

值得一提的是，尽管在附图1至图10和接下来的描述中以所述投射装置1 的所述衍射光学组件30仅包括一个所述透镜层32为例，阐述本发明的所述投射装置1的特征和优势，本领域的技术人员可以理解的是，附图1至图9以及接下来的描述中揭露的所述投射装置1仅为举例，其并不构成对本发明的内容和范围的限制，例如，在所述投射装置的其他示例中，所述衍射光学组件30的所述透镜层32的数量也可以超过一个，以提高所述衍射光学组件30的调整效果。

在本发明的所述第一较佳实施例中，以投射散斑图案的投射装置为例，如图 1所示，所述投射装置1的所述发光组件10包括一发光元件11和一电路板12，其中所述发光元件11与所述电路板12可导通地连接，以通过所述电路板12为所述发光元件11提供电能，使得所述发光元件11能发射出带有基础光点图像的光束。所述准直镜20用于准直所述发光组件10的所述发光元件11所发出的光线，以形成一平行光束。所述衍射光学组件30的所述衍射层31作为分束器，用于衍射被准直后的光束，以产生该带有基础光点图像的光束的多个副本；所述衍射光学组件30的所述透镜层32作为调焦器，用于进一步调整被衍射后的每一光束的扩散程度、聚焦程度或直径尺寸，以提高被投射至目标空间的光束的投射效果，进而提高所述投射装置1的投射质量。

本领域技术人员应当理解，由于垂直腔面激光器(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，VCSEL)具有体积小、光源发生角小、稳定性好等优点，因此所述投射装置1中通常选择垂直腔面激光器作为所述投射装置1的所述发光组件 10中的所述发光元件11，以减小所述投射装置1的整体体积，并提高所述投射装置1的识别精度。

在本发明的所述第一较佳实施例中，所述投射装置1的所述衍射光学组件 30具有分体式结构，以使所述衍射光学组件30的所述衍射层31和所述透镜层 32非一体地连接，也就是说，所述衍射光学组件30不是以一体成型的方式被制成。

更具体地，如图1所示，所述衍射层31具有一入光侧311和一出光侧312，其中当所述衍射光学组件30被设置于所述发光组件10，并位于所述发光组件10 的发光路径上时，所述衍射层31的所述入光侧311面向所述发光组件10的发光元件11，并且所述衍射层31的所述出光侧312背向所述发光组件10的发光元件11，以使所述发光元件11所发出的光束先经所述衍射层31的所述入光侧311 射入，再经所述衍射层31的所述出光侧312射出，以通过所述衍射层31对该光束进行衍射。

进一步地，所述衍射光学组件30的所述透镜层32位于所述衍射层31的所述出光侧312，使得该光束先经由所述衍射层31的所述出光侧312射出后，再进入所述透镜层32，以通过所述透镜层32来调整经由所述衍射层31衍射后的光束的发散角或直径，也就是说，通过所述透镜层32可以改变所述投射装置1 所投射出的散斑的大小和亮度，从而提高所述投射装置1的投射质量。

值得一提的是，由于在所述投射装置1被组装完成之后，所述衍射光学组件 30的所述衍射层31位于所述投射装置1的所述准直镜20和所述衍射光学组件 30的所述透镜层32之间，以使所述透镜层32被暴露于所述投射装置1的外部，因此，在组装完所述投射装置1后，仍能够方便地调整所述透镜层32的位置或更换适当的透镜层，以使所述透镜层32达到较佳的调整效果，而不需要将所述投射装置1完全拆开以调整位于内部的所述准直镜20，从而提高所述投射装置1 的后续校准工序或后期的维修。

本领域技术人员应当理解，激光发射器所发出的激光均带有一定的扩散角，需要利用准直镜进行准直，然后经过衍射光学元件衍射并投射至空间目标。在理想状态下，经过准直镜准直后的激光光束应当是平行光束，但是由于存在制造、组装等误差，经过准直镜准直后的光束并不能达到完全平行，因此通过衍射光学元件衍射后的结构光光束也会存在一定的发散角，从而影响投射装置的投射范围，甚至会影响到投射装置的投射效果。

而在现有技术中，若投射装置在组装后发现准直镜的准直效果不够理想(比如准直后的光束发生发散或过度聚焦)时，则需要将该投射装置完全拆解开以暴露位于该投射装置内部的准直镜，然后才能通过调整准直镜来获得合格的投射效果，极大地增加了该投射装置的校准和维修成本。此外，由于在调整好准直镜之后还需要将该投射装置再次组装起来，而在组装过程将会再次产生精度误差，因此，现有技术中的调整准直镜的方法很难减小在组装投射装置的过程中所产生的精度误差。

在本发明的所述第一较佳实施例中，如图1所示，所述衍射光学组件30的所述透镜层32被贴装于所述衍射光学组件30的所述衍射层31的所述出光侧 312，以形成所述具有分体式结构的衍射光学组件30，使得经由所述衍射层31 的所述出光侧312射出的光束直接进入所述透镜层32，以防被衍射后的光束因在所述衍射层31和所述透镜层32之间传播而降低所述透镜层32对该光束的调整效果。

在本发明的一些其他实施例中，所述透镜层32和所述衍射层31被间隔地设置，并使所述透镜层32位于所述衍射层31的所述出光侧312，以同样实现通过所述透镜层32对经由所述衍射层31衍射后的光束进行调整的效果。

值得注意的是，所述衍射光学组件30还包括一连接体33，其中所述连接体 33位于所述衍射层31和所述透镜层32之间，以通过所述连接体33连接所述衍射层31和所述透镜层32，使得所述透镜层32被固定地贴装于所述衍射层31的所述出光侧312。

更具体地，如图1所示，在贴装所述透镜层32于所述衍射层31的所述出光侧312时，在所述透镜层32和所述衍射层31的所述出光侧312之间施涂一胶水，以使该胶水在固化后形成位于所述透镜层32和所述衍射层31的所述出光侧312 之间的所述连接体33，以通过所述连接体33将所述透镜层32被牢靠地固定于所述衍射层31的所述出光侧312，不仅能够调整所述衍射层31和所述透镜层32 之间的相对位置，以使所述透镜层32与所述衍射层31对准，而且还能够有效地防止在后续的安装工序中，所述透镜层32和所述衍射层31发生错位。应当理解，该胶水可以但不限于被实施为诸如光敏胶、玻璃胶等等之类的胶体，在本发明中不做限制。

进一步地，如图1所示，所述衍射光学组件30的所述衍射层31还具有一衍射区域313和一非衍射区域314，其中所述衍射区域313优选地位于所述衍射层 31的中部，所述非衍射区域314位于所述衍射层31的外部，并且所述非衍射区域314围绕所述衍射区域313设置，以使经由所述准直镜20准直后的光束通过衍射层31的所述衍射区域313被衍射。

在本发明的所述第一较佳实施例中，优选地，所述衍射层31的所述衍射区域313被设置于所述衍射层31的所述入光侧311，以使被准直后的光束在射入所述衍射层31的所述入光侧311时进行衍射，以确保所述衍射层31具有较好的衍射效果。与此同时，由于所述衍射区域313位于所述衍射层31的所述入光侧 311，使得当在所述透镜层32和所述衍射层31的所述出光侧312之间施涂该胶水时，该胶水不会因流入所述衍射层31的所述衍射区域313，而污染并影响所述衍射区域313的衍射效果。本领域技术人员应当理解，所述衍射区域313可以但不限于被实施为被设置于所述衍射层31的所述入光侧311的微结构，以藉由所述微结构对光束进行衍射。

在附图3中，在贴装所述透镜层32于所述衍射层31的所述出光侧312时，在所述衍射层31的所述非衍射区域314施涂该胶水，以使该胶水在固化后形成位于所述透镜层32和所述衍射层31的所述非衍射区域314之间的所述连接体 33，以防所述连接体33因位于所述衍射层31的所述衍射区域314而影响所述衍射层31的衍射效果。

在附图4示出了一个变形实施方式中，也可以在所述透镜层32的与所述衍射层31的所述非衍射区域314相对应的位置施涂该胶水，以在所述透镜层32 对应地贴装于所述衍射层31的所述出光侧312时，施涂于所述透镜层32上的该胶水与所述衍射层31的所述非衍射区域314对准，以使该胶水在固化后形成位于所述透镜层32和所述衍射层31的所述非衍射区域314之间的所述连接体33。

在本发明的所述第一较佳实施例中，如图1所示，所述衍射光学组件30的所述透镜层32被实施为一凸透镜片321，以在所述投射装置1的所述准直镜20 所准直的光束发生发散时，通过所述透镜层32对经由所述衍射层31衍射后的光束进行聚焦，以增强所述投射装置1所投射出的光束的能量，以使所述投射装置 1投射出的光束趋于平行，相应地也能够提高所述投射装置1的投射质量。应当理解，所述透镜层32可以但不限于被实施为由诸如透明塑料、玻璃、树脂、高分子材料等等透明物质制成，在本发明中对此不作限制。

参考附图1所示，所述投射装置1的所述发光组件10进一步包括一镜筒13，其中所述镜筒13被安装于所述发光组件10的所述电路板12的上表面，所述准直镜20和所述衍射光学组件30分别被组装于所述镜筒13，以藉由所述镜筒13 使所述准直镜20和所述衍射光学组件30均被保持在所述发光组件10的发光路径上。也就是说，在本发明的所述第一较佳实施例中，所述镜筒13可通过一承载胶层被固定地安装于所述发光组件10的所述电路板12上，从而增强所述投射装置1的稳定性和可靠性。尽管如此，本领域的技术人员可以理解的是，所述镜筒13也可以被安装于诸如模塑基座、散热底座等等其他位置，并且可以通过诸如焊接、粘接、一体成型等等连接方式进行安装，也就是说，在本发明中，所述镜筒13的安装位置和安装方式不受限制，其只要能够保证所述准直镜20和所述衍射光学组件30均位于所述发光组件10的发光路径即可。

值得注意的是，在本发明的一些其他实施例中，所述衍射光学组件30的所述衍射层31和所述透镜层32分别被间隔地组装于所述镜筒13，以藉由所述镜筒13使所述衍射层31和所述透镜层32均被保持在所述发光组件10的发光路径上。

附图5示出了根据本发明的所述第一较佳实施例的所述投射装置的第一个变形实施方式，其中所述投射装置1的所述衍射光学组件30的所述衍射层31 的所述衍射区域313被设置于所述衍射层31的所述出光侧312，以使被准直后的光束在射出所述衍射层31的所述出光侧312时进行衍射。

附图6示出了根据本发明的所述第一较佳实施例的所述投射装置的第二个变形实施方式，其中所述投射装置1的所述衍射光学组件30的所述透镜层32 被实施为一凹透镜片321’，以在所述投射装置1的所述准直镜20所准直的光束发生过度聚焦时，通过所述透镜层32对经由所述衍射层31衍射后的光束进行扩散，以降低所述投射装置1所投射出的光束的聚焦程度，以使所述投射装置1 投射出的光束趋于平行，相应地也能够提高所述投射装置1的投射质量。

附图7示出了根据本发明的所述第一较佳实施例的所述投射装置的第三个变形实施方式，其中所述投射装置1的所述衍射光学组件30具有一体式结构，也就是说，所述衍射层31与所述透镜层32一体地连接，以一体成型的方式制成所述衍射光学组件30，以防所述衍射层31和所述透镜层32之间存在间隙，以减小所述衍射光学组件30的高度尺寸，从而减小所述投射装置1的整体尺寸。换句话说，所述光学衍射组件30上靠近准直镜侧含有构成所述衍射层31的微结构，以对被准直后的光束进行衍射，并且所述光学衍射组件30上远离准直镜侧则为一具有一定曲率的所述透镜层32以对衍射后的光束进行调整。

附图8示出了根据本发明的所述第一较佳实施例的所述投射装置的第四个变形实施方式，其中所述投射装置1的所述衍射光学组件30还包括一图案生成层34，其中所述图案生成层34被设置于所述衍射光学组件30的所述衍射层31 的所述入光侧311，以使被准直后的光束先通过所述图案生成层34以生成具有一预定图案的光束，再经由所述衍射层31进行衍射，最后通过所述透镜层32 被投射至该空间目标表面，以进一步提高所述投射装置1的投射质量，相应地，也能够提高安装有所述投射装置1的电子设备(比如深度相机)的识别精度。

应当理解，由于所述图案生成层34的存在，使得所述投射装置1的所述发光组件10的所述发光元件11不必直接投射出具有该预定图案的光束，而是藉由所述图案生成层34将准直后的光束生成具有预定图案的光束，不仅能够提高所述投射装置1的投射质量，而且还能够降低对所述投射装置1的所述发光元件 11的设计要求。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了一衍射光学组件的制造方法。具体地，如图9所示，所述衍射光学组件的制造方法包括步骤：

S1：对应地设置一透镜层32于一衍射层31的一出光侧312，以使经所述衍射层31的一入光侧311射入的光束先经由所述衍射层31进行衍射，再经由所述透镜层32调整被衍射后的光束；和

S2：对应地设置一图案生成层34于所述衍射层31的所述入光侧311，以使该光束先经过所述图案生成层34以生成一带有图案的光束，再经由所述衍射层 31对该带有图案的光束进行衍射。

值得注意的是，所述步骤S1包括步骤：

藉由一连接体33，贴装所述透镜层32于所述衍射层31的所述出光侧312。

进一步地，在所述步骤S1中：施涂一胶水于所述衍射层31的所述出光侧 312和所述透镜层32之间，以使该胶水固化后形成位于所述衍射层31的所述出光侧312和所述透镜层32之间的所述连接体33。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了一投射装置的制造方法。具体地，如图10所示，所述投射装置1的制造方法包括步骤：

(a)对应地设置一准直镜20于一发光组件10的发光路径，以藉由所述准直镜20准直所述发光组件10的一发光元件11所发出的光束；和

(b)对应地设置一衍射光学组件30于所述发光组件10的发光路径，其中所述衍射光学组件30包括一衍射层31和一透镜层32，以藉由所述衍射层31对被准直后的光束进行衍射，再经由所述透镜层32调整被衍射后的光束的发散角。

值得注意的是，所述步骤(b)包括步骤：

(b1)贴装所述透镜层32于所述衍射层31的一出光侧312；和

(b2)对应地设置一图案生成层34于所述衍射层31的一入光侧311，以使被准直后的光束先经过所述图案生成层34以生成一带有图案的光束，再经由所述衍射层31对该带有图案的光束进行衍射。

参考本发明的说明书附图之图11和图12所示，根据本发明的一第二较佳实施例的一投射装置被阐明。如图11所示，相比于根据本发明的上述第一较佳实施例，根据本发明的所述第二较佳实施例的所述投射装置1A的区别在于：所述投射装置1A的所述衍射光学组件30A还包括一驱动器35A，并且所述衍射光学组件30A的所述透镜层32A被实施为一液体镜片321A，其中所述驱动器35A 被设置于所述液体镜片321A，并且所述驱动器35A能被控制以驱动所述液体镜片321A发生形变，以使所述液体镜片321A的曲率发生改变(即改变了所述液体镜片321A的自身焦距)，从而实现可控地调整通过所述液体镜片321A的光束的发散角。换句话说，由于所述液体镜片321A的曲率可以发生改变，以使通过所述液体镜片321A的光束的发散角或直径不仅能够根据所述投射装置1A的投射质量进行调整，以获得较佳的投射质量，而且还能够根据空间目标的不同进行调整，以使所述投射装置1A适配于不同的空间目标，以提高所述投射装置1A 的投射效果。

应当理解，所述驱动器35A能被导通地连接于一处理器，以便所述处理器根据空间目标的不同对所述驱动器35A进行控制，并通过所述驱动器35A驱动所述液体镜片321A发生形变，使得所述液体镜片321A的形状或形变量发生可控地变化，从而保证所述投射装置1A能适应不同的空间目标，使得所述投射装置1A的投射效果更佳。

在本发明的所述第二较佳实施例中，如图11所示，所述投射装置1A的所述衍射光学组件30A还包括一导电元件36A，其中所述导电元件36A将所述驱动器35A与所述发光组件10的所述电路板12可导通地连接，进而通过所述电路板12将所述驱动器35A与该处理器可导通地连接。本领域技术人员应当理解，所述驱动器35A与该处理器导通地连接的方式可以为任何现有的导通地连接方式，在本发明中对此不作限制。

优选地，所述导电元件36A通过内嵌工艺被嵌入所述投射装置1A的所述镜筒13，以通过所述导电元件36A导通地连接所述驱动器35A与所述发光组件10 的所述电路板12。此外，由于所述导电元件36A被内嵌于所述镜筒13而不暴露在外，因此能够避免所述导电元件36A在组装或使用时被损坏，以延长所述导电元件36A的使用寿命。值得注意的是，所述导电元件36A可以但不限于被实施为由金属等导电材料制成。

在本发明的所述第二较佳实施例中，如图12所示，具体地，所述液体镜片 321A包括一膜3211A、一支撑体3212A和一被封闭于所述柔性膜3211A和所述支撑体3212A之间的流体3213A。所述驱动器35A包括一第一电极351A和一与所述膜3211A连接的第二电极352A，其中所述第一电极351A被固定地设置在所述膜3211A的上方，所述第二电极352A被可活动地设置在所述支撑体 3212A与所述第一电极351A之间。当在所述第一电极351A和所述第二电极 352A之间施加的电压不为零时，所述第二电极352A被所述第一电极351A吸引以朝向所述第二电极351A移动，与此同时，所述第一电极351A将所述膜3211A 的周边区域从所述支撑体3212A处轴向地提开，以使所述膜3211A的中间区域被朝向所述支撑体3212A拉下，使得所述液体镜片321A由凸透镜变为凹透镜。相应的，当在所述第一电极351A和所述第二电极352A之间施加的电压为零时，所述第一电极351A和所述第二电极352A之间的吸引力消失，则所述第二电极 352A在所述流体3213A的张力的作用下恢复至原状，以使所述液体镜片321A 由凹透镜变为凸透镜。

本领域技术人员应当理解，在本发明的所述第二较佳实施例中，附图11和图12所示的所述液体镜片321A的具体结构仅为示例性地，所述液体镜片321A 可以被实施为任何公知的通过形变导致变焦的镜头，只要所述透镜层32A能达到调焦的效果即可。

值得注意的是，在本发明的所述第二较佳实施例中，除了上述结构不同之外，所述投射装置1A的其他结构与根据本发明的所述第一较佳实施例的所述投射装置1的结构相同，并且所述投射装置1A也具有与所述第一较佳实施例的所述投射装置1的各种变形实施方式相似或相同的变形实施方式，在此不再赘述。

参考本发明的说明书附图之图13和图14所示，根据本发明的一第三较佳实施例的一投射装置被阐明。如图13所示，相比于根据本发明的上述第二较佳实施例，根据本发明的所述第三较佳实施例的所述投射装置1B的区别在于：所述衍射光学组件30B的所述透镜层32B被实施为另一液体镜片321B，其中所述液体镜片321B包括至少二互不相溶的液体，所述驱动器35B能被控制以驱动所述液体镜片321B的所述两液体的分布发生改变，以使所述液体镜片321B的焦距发生改变，从而实现可控地调整通过所述液体镜片321B的光束的发散角。

在本发明的所述第三较佳实施例中，如图14所示，所述液体镜片321B包括一第一密封板3211B、一第二密封板3212B、一导电液体3213B和一绝缘液体 3214B，其中所述导电液体3213B和所述绝缘液体3214B均被密封于所述第一密封板3211B和所述第二密封板3212B之间以形成一液体界面3215B。所述驱动器35B包括一第一电极351B和一第二电极352B，其中所述第一电极351B和所述第二电极352B被间隔地设置于所述第一密封板3211B和所述第二密封板 3212B之间，以在所述第一电极351B和所述第二电极352B之间形成一电回路的电压，用于通过调节所述第一电极351B和所述第二电极352B之间的电压来改变所述液体界面3215B的形状(即改变了所述液体界面3215的曲率)，使得所述液体镜片321B的焦距发生改变，从而实现所述透镜层321B的调焦功能，以便可控地调整通过所述液体镜片321B的光束的发散角。

本领域技术人员应当理解，在本发明的所述第三较佳实施例中，附图12和图13所示的所述液体镜片321B的具体结构仅为示例性地，所述液体镜片321B 可以被实施为任何公知的通过液体分布的改变导致变焦的镜头，只要所述透镜层 32B能达到调焦的效果即可。

值得注意的是，在本发明的所述第三较佳实施例中，除了上述结构不同之外，所述投射装置1B的其他结构与根据本发明的所述第二较佳实施例的所述投射装置1A的结构相同，在此不再赘述。

参考本发明的说明书附图之图15所示，根据本发明的一第四较佳实施例的一投射装置被阐明。如图15所示，相比于根据本发明的上述第二较佳实施例，根据本发明的所述第四较佳实施例的所述投射装置1C的区别在于：所述投射装置1C的所述衍射光学组件30C的所述透镜层32C被实施为一液晶镜片321C，其中所述驱动器35C被设置于所述液晶镜片321C，并且所述驱动器35C能被控制以改变所述液晶镜片321C中液晶分子的排列，以使所述液晶镜片321C的焦距发生改变，从而实现可控地调整通过所述液晶镜片321C的光束的发散角。换句话说，当所述液晶镜片321C被导通时，所述液晶镜片321C中液晶分子的排列将被改变，以使所述液晶镜片321C的焦距发生改变，从而实现可控地调整通过所述液晶镜片321C的光束的发散角。

更具体地，如图15所示，所述驱动器35C包括一第一电极351C和一第二电极352C，其中所述第一电极351C和所述第二电极352C被间隔地设置于所述液晶镜片321C，当所述第一电极351C和所述第二电极352C通电时，所述第一电极351C和所述第二电极352C之间将形成一电场，使得所述液晶镜片321C中液晶分子依照该电场的强度比例进行旋转，并在同列液晶分子内形成梯度式的折射率，从而能够依靠调节所述第一电极351C和所述第二电极352C之间的电压来改变所述液晶镜片321C中液晶分子的排列，进而可控地调整所述液晶镜片 321C的焦距，以使所述投射装置1C具备较佳的投射效果。

值得注意的是，在本发明的所述第四较佳实施例中，除了上述结构不同之外，所述投射装置1C的其他结构与根据本发明的所述第二较佳实施例的所述投射装置1A的结构相同，在此不再赘述。

根据本发明的另一个方面，本发明进一步提供了一带有投射装置的电子设备。具体地，如图16所示，所述带有投射装置的电子设备包括一电子设备本体 500、一投射装置1、1A、1B、1C和至少一接收装置2，其中所述投射装置1、 1A、1B、1C被设置于所述电子设备本体500，以用于投射出带有图案的光束至一空间目标表面，每个所述接收装置2分别被设置于所述电子设备本体500，以用于获取该空间目标的深度图像。值得一提的是，所述电子设备本体500的类型不受限制，例如所述电子设备本体500可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、电子书、个人数字助理、相机等任何能够被配置所述投射装置1、1A、1B、1C 的电子设备。本领域的技术人员可以理解的是，尽管附图16中以所述电子设备本体500被实施为智能手机为例，但其并不构成对本发明的内容和范围的限制。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (22)

1.一衍射光学组件，供与一发光组件和一准直镜组装成一投射装置，其特征在于，包括：

一衍射层，其中所述衍射层适于位于该发光组件的发光路径，用于衍射经由所述准直镜准直后的该发光组件的一发光元件发出的光束；和

一透镜层，其中所述透镜层适于位于该发光组件的发光路径，并使所述衍射层位于该发光元件和所述透镜层之间，用于调整经由所述衍射层衍射后的光束。

2.如权利要求1所述的衍射光学组件，其中，所述衍射层具有一入光侧和一出光侧，并且所述透镜层位于所述衍射层的所述出光侧，以使该被准直后的光束先经所述入光侧射入所述衍射层，再经所述出光侧射出。

3.如权利要求2所述的衍射光学组件，其中，所述透镜层被贴装于所述衍射层的所述出光侧，以形成具有分体式结构的所述衍射光学组件。

4.如权利要求3所述的衍射光学组件，还包括一连接体，其中所述连接体位于所述衍射层的所述出光侧和所述透镜层之间，用于连接所述衍射层和所述透镜层。

5.如权利要求4所述的衍射光学组件，其中，所述衍射层还包括一衍射区域和一非衍射区域，其中所述衍射区域位于所述衍射层的中部，所述非衍射区域位于所述衍射层的外部，并且所述非衍射区域围绕所述衍射区域设置，其中所述连接体被设置于所述衍射层的所述非衍射区域。

6.如权利要求5所述的衍射光学组件，其中，所述衍射区域位于所述衍射层的所述入光侧。

7.如权利要求5所述的衍射光学组件，其中，所述衍射区域位于所述衍射层的所述出光侧。

8.如权利要求2所述的衍射光学组件，还包括一图案生成层，其中所述图案生成层被设置于所述衍射层的所述入光侧，使得该被准直后的光束先通过所述图案生成层以生成一具有一预定图案的光束，再经由所述衍射层衍射该具有该预定图案的光束。

9.如权利要求1所述的衍射光学组件，其中，所述衍射层与所述透镜层一体地连接，以形成具有一体式结构的所述衍射光学组件。

10.如权利要求1～9中任一所述的衍射光学组件，其中，所述透镜层为一凸透镜片。

11.如权利要求1～9中任一所述的衍射光学组件，其中，所述透镜层为一凹透镜片。

12.如权利要求1～9中任一所述的衍射光学组件，还包括一驱动器，其中所述透镜层为一液体镜片，其中所述液体镜片由所述驱动器驱动以发生形变，使得所述液体镜片的曲率发生改变。

13.如权利要求1～9中任一所述的衍射光学组件，其中，所述透镜层为一液体镜片，其中所述液体镜片包括一导电液体和一绝缘液体，并在所述导电液体和所述绝缘液体之间形成一液体界面，其中当所述液体镜片被导通时，所述液体镜片的所述液体界面的形状发生改变，以使所述液体镜片的焦距发生改变。

14.如权利要求1～9中任一所述的衍射光学组件，其中，所述透镜层为一液晶镜片，其中所述液晶镜片被导通以改变所述液晶镜片中液晶分子的排列，使得所述液晶镜片的焦距发生改变。

15.一投射装置，其特征在于，包括：

一发光组件，其中所述发光组件包括一发光元件，用于发出一光束；

一准直镜，其中所述准直镜位于所述发光组件的发光路径，用于准直经由所述发光元件发出的光束；以及

一衍射光学组件，其中所述准直镜位于所述发光元件和所述衍射光学组件之间，所述衍射光学组件为如权利要求1～14中任一所述的衍射光学组件。

16.如权利要求15所述的投射装置，其中，所述发光组件还包括一与所述发光元件可导通地连接的电路板和一镜筒，其中所述镜筒被安装于所述电路板，并且所述准直镜和所述衍射光学组件分别被组装于所述镜筒，以藉由所述镜筒使所述准直镜和所述衍射光学组件均被保持在所述发光组件的发光路径上。

17.一带有投射装置的电子设备，其特征在于，包括：

一电子设备主体；

至少一接收装置，其中每一所述接收装置被设置于所述电子设备主体；以及一投射装置，其中所述投射装置被设置于所述电子设备主体，并且所述投射装置为如权利要求15或16所述的投射装置。

18.一衍射光学组件的制造方法，其特征在于，包括步骤：

对应地设置一透镜层于一衍射层的一出光侧，以使经所述衍射层的一入光侧射入的光束先经由所述衍射层进行衍射，再经由所述透镜层调整被衍射后的光束。

19.如权利要求18所述的衍射光学组件的制造方法，还包括步骤：

对应地设置一图案生成层于所述衍射层的所述入光侧，以使该光束先经过所述图案生成层以生成一带有图案的光束，再经由所述衍射层对该带有图案的光束进行衍射。

20.如权利要求18或19所述的衍射光学组件的制造方法，其中，所述对应地设置一透镜层于一衍射层的一出光侧，以使经所述衍射层的一入光侧射入的光束先经由所述衍射层进行衍射，再经由所述透镜层调整被衍射后的光束的步骤，包括步骤：

施涂一胶水于所述衍射层的所述出光侧和所述透镜层之间，以使该胶水固化后形成位于所述衍射层的所述出光侧和所述透镜层之间的一连接体，从而藉由所述连接体连接所述衍射层和所述透镜层。

21.一投射装置的制造方法，其特征在于，包括步骤：

对应地设置一准直镜于一发光组件的发光路径，以藉由所述准直镜准直所述发光组件的一发光元件所发出的光束；和

对应地设置一衍射光学组件于所述发光组件的发光路径，其中所述衍射光学组件包括一衍射层和一透镜层，并且先经由所述衍射层对被准直后的光束进行衍射，再经由所述透镜层调整被衍射后的光束。

22.如权利要求21所述的投射装置的制造方法，其中，所述对应地设置一衍射光学组件于所述发光组件的发光路径，其中所述衍射光学组件包括一衍射层和一透镜层，并且先经由所述衍射层对被准直后的光束进行衍射，再经由所述透镜层调整被衍射后的光束的步骤，包括步骤：

贴装所述透镜层于所述衍射层的一出光侧；和

对应地设置一图案生成层于所述衍射层的一入光侧，以使经由所述准直镜准直后的光束先经过所述图案生成层以生成一带有图案的光束，再经由所述衍射层对该带有图案的光束进行衍射。