CN110471193A - 泛光照射器与点阵投影器的整合结构 - Google Patents

泛光照射器与点阵投影器的整合结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种泛光照射器与点阵投影器的整合结构，包含：一光源发射器；一准直镜，位于所述光源发射器的一前端；一复合镜片，位于所述光源发射器的所述前端，其中所述复合镜片包含有一绕射光学元件以及一扩散镜；切换装置，连接所述切换镜片，以控制所述复合镜片的所述绕射光学元件或所述扩散镜对准所述光源发射器的位置。本发明中，同一结构可以分别作为泛光发射器或是点阵投影器使用，以同一整合结构，取代原先的泛光发射器与点阵投影器两个不同元件，降低手机的制作成本，并增加手机的硬体配置空间。

Description

泛光照射器与点阵投影器的整合结构
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其是关于一种泛光照射器(Flood illuminator)与点阵投影器(Dot projector)的整合结构。
背景技术
随着科技进步，手机已成为现代人不可或缺的随身物品之一，因此对于个人手机内资料的保护技术，也不断地被研究与发展。
近年来，藉由发展3D立体影像感测技术，具有人脸辨识功能的电子产品也逐渐出现于市面上。以手机为例，现有具有人脸辨识功能的手机，至少包含有泛光照射器、点阵投影器与红外线镜头等装置。现有手机进行人脸辨识的流程，大致上依序包含有三步骤，分别为接近感测(判断是否有物体接近手机)、泛光照射器感测以及点阵投影器感测。其中值得注意的是，泛光照射器的感测方式，包含藉由泛光照射器发出一较大照射角度的光源(例如红外线)，投射至一物体(例如人脸)的表面，接着由红外线相机接收从物体反射回来的光源，并且经由处理器等元件经计算后，粗略地判定所述物体是否为人脸。当确定物体为人脸之后，点阵投影器则发出多个光点(例如数千至数万个)投影至人脸上，搭配红外线镜头接收反射的光点变化，计算出虚拟人脸表面轮廓，用以精细判断所检测的人脸是否为手机的使用者本人或其他经过认证的人物。
然而，泛光投影器与点阵投影器为两个不同元件，但同样包含有光源发射器，因此若可以整合泛光投影器与点阵投影器，则可以降低手机的制作成本，并增加手机的硬体配置空间。
发明内容
本发明提供一种泛光照射器与点阵投影器的整合结构，包含：一光源发射器；一准直镜(collimator)，位于所述光源发射器的一前端；一复合镜片，位于所述光源发射器的所述前端，其中所述复合镜片包含有一绕射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)以及一扩散镜(Diffuser)；切换装置，连接所述切换镜片，以控制所述复合镜片的所述绕射光学元件或所述扩散镜对准所述光源发射器的位置。
因为泛光发射器与点阵投影器具有部分相似的功能，例如两者均包含有光源发射器与准直镜，且在手机进行人脸辨识的过程中，泛光发射器与点阵投影器并不会同时被使用。因此，本发明的特征在于，将泛光发射器与点阵投影器两者整合成一结构，并藉由切换装置来改变所述整合结构的模式。如此一来同一结构可以分别作为泛光发射器或是点阵投影器使用，以同一整合结构，取代原先的泛光发射器与点阵投影器两个不同元件，降低手机的制作成本，并增加手机的硬体配置空间。
附图说明
图1为本发明的泛光照射器与点阵投影器的整合结构的剖面示意图。
图2为本发明的泛光照射器与点阵投影器的整合结构处于一泛光照射器模式的上视示意图。
图3为当本发明的泛光照射器与点阵投影器的整合结构处于一点阵投影器模式的上视示意图。
附图标号：1-整合结构；10-光源发射器；12-光源；14-准直镜；16-复合镜片；18-扩散镜；20-绕射光学元件；22-切换装置
具体实施方式
为使本领域的技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。
为了方便说明，本发明的各图示仅为示意以更容易了解本发明，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。在文中所描述对于图形中相对元件的上下关系，在本领域技术人员皆应能理解其指物件的相对位置而言，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围，在此容先叙明。
请参考图1，其绘示本发明的泛光照射器与点阵投影器的整合结构的剖面示意图。如图1所示，本发明的整合结构1包含有一光源发射器10。此处定义光源发射器发出光源(例如可见光、红外线等)的方向为一前端(例如图1中的+Y方向)。在光源发射器10朝向前端方向发射一光源12，一准直镜14以及一复合镜片16沿着前端方向设置，位于光源12的路径上。也就是说，当光源12由光源发射器10发出之后，将会依序经过准直镜14以及一复合镜片16。其中光源12较佳为激光，但不限于此，准直镜14的主要作用就是将原本发向不同方向的光线汇聚成平行光，而复合镜片16的作用将会在以下段落介绍。
关于复合镜片16，请参考图2与图3，图2绘示当本发明的泛光照射器与点阵投影器的整合结构处于一泛光照射器模式的上视示意图，图3绘示当本发明的泛光照射器与点阵投影器的整合结构处于一点阵投影器模式的上视示意图。如图2所示，复合镜片16包含有一扩散镜18以及一绕射光学元件20。在本实施例中，扩散镜18与绕射光学元件20两者位于同一平面上，且复合镜片16连接一切换装置22，藉由开启或关闭切换装置，以沿着所述平面移动复合镜片16的位置，分别使得扩散镜18或是绕射光学元件20对准光源12的通过路径。
更详细而言，以本实施例为例，在一预设状态中，复合镜片16的扩散镜18位于光源12的通过路径上，也就是说在预设状态时，光源12通过准直镜14之后，将会通过扩散镜18，而且并不会通过绕射光学元件20。而复合镜片16包含有切换装置22，其中切换装置22例如为各种电控开关，连接手机的处理器等控制模块。举例来说，从手机中的处理器发出信号可控制切换装置22，进而改变复合镜片16的位置。如图3所示，当切换装置22施加一电流被启动后，复合镜片16的位置也被改变。此时绕射光学元件20将会位于光源12的通过路径上，也就是说，当光源通过准直镜14之后，将会通过绕射光学元件20，而此时复合镜片16的扩散镜18将不再位于光源12的路径上。根据申请人的实验结果，启动切换装置22所需要的电源极小，约小于60毫安培(mA)。此外，切换装置22更包含有一自动回归装置，例如为一磁吸装置或弹簧装置等，当停止提供电源至切换装置22之后，自动回归装置将会帮助复合镜片16回到预设位置(例如图2所示的位置)，而不需要消耗额外电源。
本发明中，整合结构1包含有一泛光照射器模式以及一点阵投影器模式。更详细而言，当整合模式1处于泛光照射器模式下，也就是如图2所示的状态，即拥有泛光照射器的功能。另一方面，处于点阵投影器模式下，也就是如图3所示的状态下，即拥有点阵投影器的功能。在实际应用上，以本实施例为例说明，当手机中的接近感测器(图未示)检测到物体接近时，整合结构1启动泛光照射器模式，也就是如图2所示，在预设状态下，平行激光(即通过准直镜14之后的光源12)通过扩散镜18时，光源12会朝向不同的方向发散。换句话说，当光源发射器10的光源12通过扩散镜18后，将产生大面积照射角度的光源。其中光源发射器10、准直镜14与扩散镜18的组合结构，即可当作一泛光照射器使用。判断所述接近手机的物体为人脸之后，后续整合结构1将启动点阵投影器模式，也就是如图3所示，启动切换装置22，变化复合镜片16的位置，使得绕射光学元件20位于光源12的路径上，此时平行激光(即通过准直镜14之后的光源12)通过绕射光学元件20时，将会产生复数个(例如数千或数万个)光点。换句话说，此时光源发射器10、准直镜14与绕射光学元件20的组合结构，可视为一点阵投影器。后续步骤中，这些光点投影至人脸并被反射，搭配红外线镜头接收反射后的光点变化，即可计算出虚拟人脸轮廓，并与认证过的人脸信息进行比对。
因为泛光发射器与点阵投影器具有部分相似的功能，例如两者均包含有光源发射器与准直镜，且在手机进行人脸辨识的过程中，泛光发射器与点阵投影器并不会同时被使用。因此，本发明的特征在于，将泛光发射器与点阵投影器两者整合成一结构，并藉由切换装置来改变所述整合结构的模式。如此一来同一结构可以分别作为泛光发射器或是点阵投影器使用，以同一整合结构，取代原先的泛光发射器与点阵投影器两个不同元件，降低手机的制作成本，并增加手机的硬体配置空间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种泛光照射器与点阵投影器的整合结构，其特征在于，包含：
一光源发射器；
一准直镜，位于所述光源发射器的一前端方向；
一复合镜片，位于所述光源发射器的所述前端方向，其中所述复合镜片包含有一绕射光学元件以及一扩散镜；以及
一切换装置，连接所述切换镜片，以控制所述复合镜片的所述绕射光学元件或所述扩散镜对准所述光源发射器的位置。
2.根据权利要求1所述的泛光照射器与点阵投影器的整合结构，其特征在于，所述切换镜片的所述绕射光学元件以及所述扩散镜位于同一平面。
3.根据权利要求1所述的泛光照射器与点阵投影器的整合结构，其特征在于，还包含有一控制模块，且所述切换装置连接至所述控制模块。
4.根据权利要求1所述的泛光照射器与点阵投影器的整合结构，其特征在于，还包含有一泛光照射器模式以及一点阵投影机模式。
5.根据权利要求4所述的泛光照射器与点阵投影器的整合结构，其特征在于，当所述绕射光学元件位于所述光源发射器的正前端时，所述泛光照射器与点阵投影器的整合结构处于所述点阵投影机模式。
6.根据权利要求4所述的泛光照射器与点阵投影器的整合结构，其特征在于，当扩散镜位于所述光源发射器的正前端时，所述泛光照射器与点阵投影器的整合结构处于所述泛光照射器模式。
7.根据权利要求1所述的泛光照射器与点阵投影器的整合结构，其特征在于，所述准直镜位于所述光源发射器与所述复合镜片之间。
8.根据权利要求1所述的泛光照射器与点阵投影器的整合结构，其特征在于，所述光源发射器朝向所述前端方向发出一激光。
9.根据权利要求1所述的泛光照射器与点阵投影器的整合结构，其特征在于，所述切换装置中更包含有一自动回归装置。
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