CN113514838A - 深度感测装置 - Google Patents

Abstract

一种同轴式的深度感测装置被提出，其包含光发射及接收件、第一屈光件、扫描件及第二屈光件。光发射及接收件发射激光至第一屈光件，激光被第一屈光件汇聚至扫描件后，被扫描件反射至第二屈光件，再被第二屈光件准直，投射至待测物上。激光于待测物上反射而成反射光，反射光被第二屈光件汇聚至扫描件后，被扫描件反射至第一屈光件，再被第一屈光件准直至光发射及接收件而接收；扫描件还包含与激光及反射光的共同光路相交错的扫描轴。借此，纵使扫描件有较小的镜片，深度感测装置仍有好的光发射及接收效率，还能维持视场。

Description

深度感测装置

技术领域

本发明关于一种深度感测装置，特别是关于一种同轴式的深度感测装置。

背景技术

深度感测借由发射光线及接收反射的光线，以感测物体及环境的位置及深度资讯。其中，为避免接收光线时遭受环境光干扰，会使用同轴式的深度感测装置，但同轴式的深度感测装置的感测距离会受到扫描镜的镜面尺寸的影响。当镜面尺寸较小时，装置的光线接收及发射效率会降低，装置能发射及接收的光线将减少，进而使感测距离难以提升。

虽然使用更大镜面尺寸的扫描镜能增加深度感测装置的入射光瞳(entrancepupil)，以改善反射光的接收效率，但会降低扫描镜的扫描频率，使扫描镜有动态变形等问题。另外，亦可不增加扫描镜的镜面尺寸，而是设置球面镜于扫描镜的后端，以增加入射光瞳，却又会减小深度感测装置的扫描视场(field of view，FOV)。

有鉴于此，如何改善上述的缺失，乃为此业界待解决的问题。另说明的是，上述的技术内容是用于说明对本发明所欲解决问题的理解，其全部或部分不必然是本领域已公开或公知者。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种深度感测装置，其为同轴式，且可包含至少二屈光件，以改善深度感测装置的光线接收及发射效率(以下简称效率)，还可维持深度感测装置的视场。

为达上述目的，本发明的深度感测装置包含一光发射及接收件、一第一屈光件、一第一扫描件及一第二屈光件。一第一屈光件，与光发射及接收件相光耦合。一第一扫描件，与第一屈光件相光耦合，其中，第一屈光件位于第一扫描件与光发射及接收件之间。一第二屈光件，与第一扫描件相光耦合，第一扫描件位于第一屈光件与第二屈光件之间。其中，光发射及接收件用以发射一激光至第一屈光件，第一屈光件用以使激光汇聚至第一扫描件，第一扫描件用以使激光反射至第二屈光件，第二屈光件用以使激光准直，以投射至一待测物。其中，激光于待测物上反射而成一反射光，第二屈光件用以使反射光汇聚至第一扫描件，第一扫描件用以使反射光反射至第一屈光件，第一屈光件用以使反射光准直至光发射及接收件而接收。其中，第一扫描件包含一扫描轴，扫描轴与激光及反射光的共同光路相交错。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一屈光件具有一第一有效焦距，第二屈光件具有一第二有效焦距，第二有效焦距大于第一有效焦距。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一屈光件具有一第一孔径光阑，第二屈光件具有一第二孔径光阑，第二孔径光阑大于第一孔径光阑。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一屈光件到第二屈光件之间具有一光轴距离，光轴距离与第一有效焦距相加第二有效焦距之和相比，具有一误差范围约在±20％之内。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一屈光件及第二屈光件的其中一者或每一者具有单一屈光力子午轴，单一屈光力子午轴与共同光路之间的夹角介于70至110度之间。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一屈光件的屈光力子午轴与扫描轴之间具有一第一夹角以及第二屈光件的屈光力子午轴与扫描轴之间具有一第二夹角，其中该第一夹角与该第二夹角的每一者在大约±20度之间。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一屈光件包含一柱面透镜、一凸面镜或其组合；第二屈光件包含一柱面透镜、一凸面镜或其组合。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的扫描轴与共同光路之间的夹角介于70至110度之间。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一扫描件包含一一维振镜。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一扫描件包含一马达与至少一面镜，马达连接面镜并使面镜旋转或摆动，其中面镜可选择包含一平面镜、一凸面镜或其组合。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的一第二扫描件，第二扫描件与第二屈光件相光耦合，且第二屈光件位于第一扫描件与第二扫描件之间；其中，第二屈光件用以使激光准直至第二扫描件，而第二扫描件用以反射激光至待测物；其中，第二扫描件用以反射反射光至第二屈光件；第二扫描件包含一扫描轴，第二扫描件的扫描轴与第一扫描件的扫描轴相垂直。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第二扫描件包含一马达与一面镜，马达连接面镜并使面镜旋转或摆动，面镜包含一平面镜或一凸面镜。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一扫描件包含另一扫描轴，另一扫描轴与扫描轴相垂直。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一扫描件包含一二维振镜。

于一实施例中，本发明的深度感测装置所具有的第一扫描件包含一马达与一一维振镜，马达连接一维振镜，使该一维振镜旋转或摆动，其中马达旋转轴与一维振镜扫描轴相垂直。

借此，本发明可提供的有益技术效果至少为：不增加第一扫描件的镜面尺寸，以避免降低第一扫描件的扫描频率、产生镜面动态变形等问题，但可增加深度感测装置的效率，且不减小深度感测装置的视场(FOV)。

为让上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文以较佳的实施例配合所附图式进行详细说明。

附图说明

图1A及图1B为依据本发明第一较佳实施例的深度感测装置的俯视图、以及其发射激光及接收反射光的示意图；

图2A及图2B为依据本发明第一较佳实施例的深度感测装置的侧视图，以及其发射激光及接收反射光的示意图；

图3A至图3C为图1A所示的激光经扫描件反射至第二屈光件的光线模拟图；

图3D为图1A依据本发明第一较佳实施例的第一屈光件与第二屈光件的有效焦距与孔径光阑示意图；

图4A及图4B为依据本发明第二较佳实施例的深度感测装置的俯视图，以及其发射激光及接收反射光的示意图；

图5A及图5B为依据本发明第二较佳实施例的深度感测装置的侧视图，以及其发射激光及接收反射光的示意图；

图6为图4A所示的扫描件的示意图；以及

图7A至图7C为依据本发明较佳实施的深度感测装置的部分元件的侧视图；

100、100’ 深度感测装置

10 光发射及接收件

11 发光部

111 激光光源

112 整形件

12 接收部

121 感测器

122 整形件

13 分光部

131 第一侧

132 第二侧

133 第三侧

14 偏振片

20、20’ 第一屈光件

20A 单一屈光力子午轴

30、30’ 第一扫描件、扫描件

30A 扫描轴

30B 另一扫描轴

40、40’ 第二屈光件

40A 单一屈光力子午轴

50 第二扫描件

50A 扫描轴

51 马达

52 面镜

D 镜片尺寸

D’ 光瞳

D1、D2 孔径光阑

F1、F2 有效焦距

R 光轴距离

L1、L2、L3、L4、L1’、L2’、L3’、L4’ 激光

L5、L6、L7、L8、L5’、L6’、L7’、L8’ 反射光

X、Y、Z 坐标轴

200 待测物

具体实施方式

以下将具体地描述根据本发明的具体实施例；惟，在不背离本发明的精神下，本发明尚可以多种不同形式的实施例来实践，不应将本发明保护范围解释为限于说明书所陈述者。另，上述发明内容中的各实施态样的技术内容亦可作为实施例的技术内容，或是作为实施例的可能变化态样。此外，除非上下文清楚地另外指明，否则本文所用的单数形式「一」亦包含复数形式，当本说明书中使用用语「包含」或「包括」时，是用以指出特征、元件或组件等的存在，不排除含有一个或多个其他特征、元件或组件等的存在或添加。另，所述方位(如X、Y、Z、前、后、上、下、侧等)是为相对者，可依据深度感测装置的使用状态而定义，而不是指示或暗示深度感测装置须有特定方位、以特定方位设置、构造或操作；所述方位因此不能理解为对本发明作的限制。

如图1A至图2B所示，分别为依据本发明的第一较佳实施例的深度感测装置100的俯视图及侧视图(图2A、2B中，扫描轴30A的右半部为投影至XZ面上的侧视图，而左半部为投影至YZ面上的侧视图)，深度感测装置100(以下简称装置100)可安装于一移动载具中，以通过飞时测距(Time of Flight；TOF)等激光雷达(Light Detection and Ranging；Lidar)技术，获得待测物(行人、车辆、环境等)的各部位的深度资讯(例如：点云资料)等。装置100可进一步与其他元件相电性连接，例如与一微处理器(晶片)电性连接，以将所获得资料等传送至微处理器建立视觉化图像(例如：三维模型、距离侦测结果)呈现在显示器上或做其他机器视觉应用，例如自动驾驶。

装置100可包括一光发射及接收件10、一第一屈光件20、一第一扫描件30、一第二屈光件40及一第二扫描件50。光发射及接收件10与第一屈光件20相光耦合，第一屈光件20与第一扫描件30相光耦合，第一扫描件30与第二屈光件40相光耦合，第二屈光件40与第二扫描件50相光耦合。也就是，光发射及接收件10发射及接收光线的光路会经过第一屈光件20、第一扫描件30、第二屈光件40及第二扫描件50，或是说，这些元件10至50于装置100内的方位可使光线(激光L1～L4及反射光L5～L8)于这些元件之间传递。需说明的是，激光L1～L4为同一激光的各部分，其符号表示其所位于的区间，反射光L5～L8亦是如此。

以下将更具体说明各元件的技术内容。

光发射及接收件10可包含一发光部11、一接收部12及一分光部13。发光部11可包含一激光光源111及一整形件112，激光光源111可包含至少一固体激光源或一半导体激光源，用以发出一激光L1，其较佳地可为红外激光(不可见光)，但不以此为限。激光光源111可为一边射型激光器(EEL：Edge Emitting Laser)或垂直腔面发射激光器(VCSEL：VerticalCavity Surface Emitting Laser)等，且可具有两种可控制的输出模式，分别为连续波调变(Continuous Wave Modulation)和脉冲调变(Pulse modulation)，换言之，激光光源111可被控制发射出一连续波激光或一脉冲激光，分别用于直接或间接时间测距技术，且激光的发射波长可调整，其中激光光源111可设计成多颗独立发光源组成的阵列或是线性发光源。

整形件112与激光光源111光耦合，且可位于激光光源111的一侧(出光侧)。整形件112可包含透镜等光学元件，用以将激光光源111发射出的激光L1汇聚为较准直的激光L1，即激光L1的发散角被减小(例如减少至±15度以内)。较佳地，激光L1的光轴可沿着整形件112的中心轴通过整形件，以获得较佳的准直效果。另，若激光光源111所发出的激光L1已有符合要求的发散角(准直度)时，整形件112可省略设置。

如图1B及图2B所示，接收部12可接收及感测出后述的反射光L8，且可包含互相光耦合的一感测器121及一整形件122，而整形件122位于感测器121的一侧(入光侧)。感测器121能感测到反射光L8的照射，并且相应地输出一电讯号。该电讯号可包含反射光L8的接收时间、亮度、相位等资讯，借此计算出一待测物200的不同处相对于深度感测装置100的距离。整形件122可包含透镜等光学元件，用以将反射光L8汇聚至感测器121上，助于感测器121感测到反射光L8。若感测器121有较好的感测能力时，则整形件122可省略设置。

感测器121可包含至少一硅光电倍增管(Silicon photomultiplier)或光电二极管(photodiode)等，其中，光电二极管可为例如雪崩光电二极管APD(AvalanchePhotodiode)、PIN光电二极管(PIN Photodiode)或单光子雪崩二极管(Single-PhotonAvalanche Diode；SPAD)等，或是采用上述多个感测器121形成的线性阵列(line array)或二维阵列(array)方式。

分光部13可为具有分光效果的光学元件，例如偏振分束器(polarization beamsplitter，PBS)、分束器(beam splitter，BS)或光环行器(optical circulator)，且分光部13可包含第一端(面或埠)131、第二端(面或埠)132及第三端(面或埠)133。发光部11可设置于面向第一端131，接收部12可设置于面向第二端132，第一屈光件20则设置于面向第三端133。分光部13可自第一端131接收激光L1，将激光L1导引(例如使其反射)至第三端133射出至第一屈光件20；分光部13可自第三端133接收反射光L8，将反射光L8导引(例如使其穿透)至第二端132而射出至接收部12。其中，上述结构位置并未限定，例如发光部11可设置于面向第二端132位置以及接收部12可设置于面向第一端131位置。

当分光部13为偏振分束器(PBS)时，光发射及接收件10更可包含一偏振片14，例如4分之1波片(quarter-wave plate，QWP)。偏振片14可设置于第二扫描件50至分光部13之间的光路上，例如设置于第一扫描件30与第二屈光件40之间，以使通过偏振片14的反射光L8的偏振方向与激光L1的偏振方向不同。借此，反射光L8可直接通过分光部13，激光L1则被分光部13反射。

请参阅图3D，第一屈光件20及第二屈光件40可设置为相同元件或相异元件。于第一较佳实施例中，第一屈光件20及第二屈光件40的每一者包含一柱面透镜，且较佳地，第一屈光件20及第二屈光件40的每一者包含单一屈光力子午轴20A、40A，所述单一屈光力子午轴是沿柱面透镜的子午线方向设置，该柱面透镜在子午线方向具有屈光力，也就是光线经过设置在子午线方向的屈光力(屈光力子午轴)会改变其光线的聚散度；或可说，所述单一屈光力子午轴是垂直于柱面透镜的柱轴线(cylinder axis)，且沿著柱面透的度方向置。第一屈光件20沿屈光力子午轴20A的方向具有一第一孔径光阑(Aperture Stop)D1，第二屈光件40沿屈光力子午轴40A的方向具有一第二孔径光阑D2，其中第二孔径光阑D2大于第一孔径光阑D1；且第一屈光件20具有一第一有效焦距(Effective focal length)F1，第二屈光件40具有一第二有效焦距F2，其中第二有效焦距F2大于第一有效焦距F1；该单一屈光力子午轴20A、40A可与图2A所示的Z轴相平行。第一屈光件20及第二屈光件40只会在沿着单一屈光力子午轴20A、40A方向上具有屈光能力(汇聚、发散或准直)，使通过第一屈光件20与第二屈光件40的激光L1～L4或反射光L5～L8屈折，故激光L1～L4(反射光L5～L8)在垂直于单一屈光力子午轴20A、40A的方向(例如X轴或Y轴)上实质上不会被屈折。

因此，激光L1通过第一屈光件20时，于Z轴上被屈折(汇聚)至第一扫描件30上(如图2A所示)，但激光L1于X轴或Y轴上没有被屈折(如图1A所示)；屈折后的激光L2与激光L1相比，两者于XY面(水平面)上的尺寸实质相同。同样地，激光L3通过第二屈光件40时，于Z轴上被准直至第二扫描件50，而于X轴或Y轴上没有被屈折：屈折后的激光L4与激光L3相比，两者于XY面上的尺寸实质相同。所以，装置100的水平视场(例如与Z轴垂直的视场)FOV(Z)不会因为第一屈光件20及第二屈光件40而缩减。

较佳地，激光L1～L4及反射光L5～L8的共同光路与单一屈光力子午轴20A、40A相垂直(所述共同光路为XY轴所形成平面上的系统光轴，而单一屈光力子午轴沿者Z轴方向延伸，因此两者之间夹角为90度)，以避免水平视场(例如与Z轴垂直的视场)FOV(Z)缩减。次佳地，单一屈光力子午轴20A、40A与共同光路相倾斜，单一屈光力子午轴20A、40A与在XY轴形成平面上的共同光路的夹角介于70至110度之间，例如75至105度、80至100度、85至95度等(皆不包含90度)，以减少水平视场FOV(Z)的缩减角度。

接着将说明第一扫描件30及第二扫描件50。

第一扫描件30位于第一屈光件20的相对地远离光发射及接收件10的一侧、以及位于第二屈光件40的相对地接近光发射及接收件10的一侧，即第一扫描件30位于第一屈光件20及第二屈光件40之间；换言之，第一屈光件20位于第一扫描件30与光发射及接收件10(分光部13)之间，第二屈光件40位于第一扫描件30的相对地远离光发射及接收件10的一侧。第一扫描件30可包含一扫描轴30A，且扫描轴30A与激光L2～L3及反射光L6～L7的共同光路相交错，即第一扫描件30的镜面以该扫描轴30A为转轴来回地摆动，以反射激光L2～L3及反射光L6～L7。

第一扫描件30可位于第一屈光件20的焦点处或焦点处附近，亦可位于第二屈光件40的焦点处或焦点处附近，以不改变激光L2～L3及反射光L6～L7的光束能量。

较佳地，激光L2～L3及反射光L6～L7的共同光路与扫描轴30A相垂直(共同光路为XY轴所形成平面上的系统光轴)；扫描轴30A同时可与单一屈光力子午轴20A、40A相平行，以避免水平视场FOV(Z)的缩减、或使水平视场的FOV(Z)的缩减最小化。次佳地，扫描轴30A与共同光路的夹角介于70至110度之间，例如75至105度、80至100度、85至95度等(皆不包含90度)，换言之，扫描轴30A与屈光力子午轴20A以及扫描轴30A与屈光力子午轴40A分别具有一夹角，该些夹角分别介于±20度之间，以减少水平视场FOV(Z)的缩减。

本实施例中，第一扫描件30为一维振镜，即一维摆动的振镜，其为一种微机电系统(Microelectromechanical Systems，简称MEMS)扫描振镜，光束L2可在振镜上反射而改变前进方向，而控制振镜的摆动角度，可使光束L2形成水平扫描的光束L3。振镜的技术内容可参考US2017/0044003A1公开号的美国专利申请案、US 7,329,930公告号及US 9,219,219的美国专利等，振镜亦可为申请人所贩卖的微机电扫描晶片等，然不局限于此。

第二扫描件50可位于第二屈光件40的相对地远离光发射及接收件10的一侧，亦第二屈光件40位于第二扫描件50与第一扫描件30之间。第二扫描件50包含一扫描轴50A，其与第一扫描件30的扫描轴30A相垂直。本实施例中，第二扫描件50包含一马达51及一面镜52(亦可包含复数个面镜)，马达51的轴为扫描轴50A，其连接面镜52并使面镜52旋转或摆动。如图2A及图2B所示，由于扫描轴50A(X轴方向)与扫描轴30A(Z轴方向)相垂直，偏向水平轴(Y轴)的激光L4经面镜52反射后，将为偏向垂直轴(Z轴)者，而偏向垂直轴(Z轴)的反射光L5被面镜52反射后，将为偏向水平轴(Y轴)者。

第二扫描件50可增加垂直视场FOV(X)，以弥补第二屈光件40所造成的垂直视场(例如X轴垂直的视场)FOV(X)的缩减。面镜52可为一平面镜、一凸面镜或其组合，其中凸面镜可进一步增加垂直视场FOV(X)。

于其他实施例中，第一扫描件30亦可采用类似第二扫描件50的实施方式，即包含一维振镜与一马达(图未示)，振镜的旋转轴与马达的旋转轴垂直，以进行二维扫描。于另一实施例中，第一扫描件30亦可采用一马达及至少一面镜(图未示)的方式，马达连接面镜旋转或摆动，带动面镜进行一维扫描，而面镜可选择为平面镜或凸面镜或其组合。第二扫描件50亦可替换成一固定的凸面镜(图未示)，该凸面镜不摆动，亦可增加垂直视场FOV(X)。

接者进一步说明装置100的第一屈光件20、第二屈光件40与第一扫描件30的位置关系。

如图3D所示，在一实施例中，第一扫描件30设置于第一屈光件20与第二屈光件40之间，其中第一扫描件30设置在第一屈光件20的第一有效焦距F1位置以及第二屈光件40的第二有效焦距F2位置，在一些实施例中第一扫描件30不一定设置于第一屈光件20的第一有效焦距F1位置以及第二屈光件40的第二有效焦距F2位置上，更具体的说明，第一屈光件20到第二屈光件40的一光轴距离R要接近于(其误差范围在±20％内)第一有效焦距F1与第二有效焦距F2的总和(即R≈F1+F2)，以得到较准直(发散角大致介于±30度)的光束L4。

接着将进一步说明装置100内的激光L1～L4及反射光L5～L8的传输。

如图1A、图2A所示(图2A中，扫描轴30A的右半部为投影至XZ面上的侧视图，而左半部为投影至YZ面上的侧视图)，光发射及接收件10发射激光L1至第一屈光件20，激光L1通过第一屈光件20而成为激光L2、且于单一屈光力子午轴20A上被汇聚至第一扫描件30。激光L2被第一扫描件30反射而成为激光L3，且随着第一扫描件30的摆动，激光L3将被反射至第二屈光件40的不同处(如图3A至图3C所示)。激光L3接着通过第二屈光件40而成为激光L4，并且于单一屈光力子午轴40A上被近似准直至第二扫描件50上。最后，激光L4被第二扫描件50反射，以投射至与装置100相距的一待测物200上。随着第二扫描件50的摆动，激光L4将被投射至待测物200的不同处，对待测物200进行扫描。

如图1B及图2B所示，激光L4于待测物200上反射而成为反射光L5。当待测物200相对于装置100的距离足够大时，反射光L5将准直地回到第二扫描件50，经第二扫描件50反射至第二屈光件40，被第二屈光件40汇聚成反射光L6至第一扫描件30。反射光L6经由第一扫描件30反射为反射光L7至第一屈光件20，而反射光L7接着被第一屈光件20准直为反射光L8，再由光发射及接收件10(接收部12的感测器121)接收及感测。

以上为装置100的主要说明，由这些说明可知，挑选适当的第一屈光件20及第二屈光件40，如上述第二屈光件40的第二有效焦距F2大于第一屈光件20的第一有效焦距F1、以及第二屈光件40的第二孔径光阑D2大于第一屈光件20的第一孔径光阑D1，可使得装置100的光瞳D’远大于第一扫描件30的镜片尺寸D，以增加激光L1的发射效率及反射光L5的接收效率。此外，第一屈光件20及第二屈光件40具有单一屈光力子午轴20A、40A，可避免或减少装置100的水平视场FOV(Z)的缩减，而第二扫描件50可补偿装置100的垂直视场FOV(X)的缩减，甚至可增加装置100的垂直视场FOV(X)。

请参阅图4A至图6，接着将说明依据本发明第二较佳实施例的深度感测装置100’(以下简称为装置100’)，其与装置100的技术内容可相互参考，重复的部分将省略或简化。装置100’与装置100的差异至少在于，装置100’未包含第二扫描件50，而第一扫描件30’除了包含扫描轴30A外，更包含与扫描件30A相垂直的另一扫描轴30B。因此，第一扫描件30’可反射激光L2’为激光L3’，且沿着扫描轴30A摆动时可使激光L3’水平地扫描，沿着另一扫描轴30B摆动时可使激光L3’垂直地扫描。激光L3’经第二屈光件40准直成为激光L4’，投射至装置100’外。

第一扫描件30’可为一二维振镜，即二维摆动的振镜，振镜的技术内容可参考US9,219,219、US 7,972,014、US 8,546,995的美国专利等，振镜亦可为申请人所贩卖的微机电扫描晶片等，然不局限于此。于其他实施例，第一扫描件30’可包含一维振镜与一马达(图未示)，振镜的旋转轴与马达的旋转轴垂直，以进行二维扫描。

挑选适当的第一屈光件20及第二屈光件40，如上述第二屈光件40的第二有效焦距F2大于第一屈光件20的第一有效焦距F1、以及第二屈光件40的第二孔径光阑D2大于第一屈光件20的第一孔径光阑D1，可使得装置100’的光瞳D’远大于第一扫描件30’的镜片尺寸D，以增加激光L1’的发射效率及反射光L5’的接收效率。另一方面，如图5A所示，第二屈光件40会造成装置100’的垂直视场减少，即激光L4’所对应垂直视场FOV’(X)小于激光L3’所对应的垂直视场FOV(X)。此视场的缩减与第二屈光件40的屈光率(放大率)成反比。为了弥补此垂直视场的缩减或增加垂直视场，装置100’可选择地包含前述实施例的第二扫描件50(如图1A所示)。

于上述装置100、100’中，第一屈光件20及/或第二屈光件40除了可包含柱面透镜外，亦可包含凸面镜。如图7A所示，第二屈光件40’包含凸面镜，如图7B所示，第一屈光件20’及第二屈光件40’皆包含凸面镜，而如图7C所示，第一屈光件20’包含凸面镜，这些凸面镜亦包含单一屈光力子午轴，以增加装置100、100’的光瞳、但避免或改善水平视场的缩减。凸面镜可为柱状，而所述单一屈光力子午轴是沿著柱状凸面镜的子午线方向设置，或者说，所述单一屈光力子午轴垂直于柱状凸面镜的柱轴线，且沿著柱状凸面的度方向置。

于上述内容中提到激光经过上述光学元件后的准直动作，由于激光的准直在真实情况下仍有误差，但在一定的误差范围内仍不脱离本发明所主张的范围，更具体的说明，所述误差范围大致为发散角介于±30度以内。

综合上述，与习知技术相比，本发明的同轴式的深度感测装置包含第一及第二屈光件，可增加收光孔径，以改善第一扫描件的镜片尺寸不足所造成的问题。此外，在增加收光孔径的同时，第一及第二屈光件不会造成深度感测装置的水平视场的大幅缩减，且第二扫描件可维持或增加改善深度感测装置的垂直视场。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以申请专利范围为准。

Claims (15)

1.一种深度感测装置，其特征在于，包含：

一光发射及接收件；

一第一屈光件，与该光发射及接收件相光耦合；

一第一扫描件，与该第一屈光件相光耦合，其中，该第一屈光件位于该第一扫描件与该光发射及接收件之间；

一第二屈光件，与该第一扫描件相光耦合，其中，该第一扫描件位于该第一屈光件与该第二屈光件之间；

其中，该光发射及接收件用以发射一激光至该第一屈光件，该第一屈光件用以使该激光汇聚至该第一扫描件，该第一扫描件用以使该激光反射至该第二屈光件，该第二屈光件用以使该激光准直，以投射至一待测物；

其中，该激光于该待测物上反射而成一反射光，该第二屈光件用以使该反射光汇聚至该第一扫描件，该第一扫描件用以使该反射光反射至该第一屈光件，该第一屈光件用以使该反射光准直至该光发射及接收件而接收；

其中，该第一扫描件包含一扫描轴，该扫描轴与该激光及该反射光的共同光路相交错。

2.如权利要求1所述的深度感测装置，其特征在于，该第一屈光件具有一第一有效焦距，该第二屈光件具有一第二有效焦距，该第二有效焦距大于该第一有效焦距。

3.如权利要求1所述的深度感测装置，其特征在于，该第一屈光件具有一第一孔径光阑，该第二屈光件具有一第二孔径光阑，该第二孔径光阑大于该第一孔径光阑。

4.如权利要求2所述的深度感测装置，其特征在于，该第一屈光件到该第二屈光件之间具有一光轴距离，该光轴距离与该第一有效焦距及该第二有效焦距之和相比，具有一误差范围在±20％之内。

5.如权利要求1所述的深度感测装置，其特征在于，该第一屈光件及该第二屈光件的其中一者或每一者具有单一屈光力子午轴，该单一屈光力子午轴与该共同光路之间的夹角介于70至110度之间。

6.如权利要求5所述的深度感测装置，其特征在于，该第一屈光件的屈光力子午轴与该扫描轴之间具有一第一夹角，该第二屈光件的屈光力子午轴与该扫描轴之间具有一第二夹角，其中该第一夹角与该第二夹角的每一者在±20度之间。

7.如权利要求2或5所述的深度感测装置，其特征在于，该第一屈光件包含一柱面透镜、一凸面镜或其组合；该第二屈光件包含一柱面透镜、一凸面镜或其组合。

8.如权利要求1至5任一项所述的深度感测装置，其特征在于，该扫描轴与该共同光路之间的夹角介于70至110度之间。

9.如权利要求1至5任一项所述的深度感测装置，其特征在于，该第一扫描件包含一一维振镜。

10.如权利要求1至5任一项所述的深度感测装置，其特征在于，该第一扫描件包含一马达与至少一面镜，该马达连接该面镜，并使该面镜旋转或摆动，其中该面镜可选择包含一平面镜、一凸面镜或其组合。

11.如权利要求1至5任一项所述的深度感测装置，其特征在于，更包含一第二扫描件，该第二扫描件与该第二屈光件相光耦合，且该第二屈光件位于该第一扫描件与该第二扫描件之间；其中，该第二屈光件用以使该激光准直至该第二扫描件，而该第二扫描件用以反射该激光至该待测物；其中，该第二扫描件用以反射该反射光至该第二屈光件；该第二扫描件包含一扫描轴，该第二扫描件的该扫描轴与该第一扫描件的该扫描轴相垂直。

12.如权利要求11所述的深度感测装置，其特征在于，该第二扫描件包含一马达与至少一面镜，该马达连接该面镜并使该面镜旋转或摆动，该面镜可选择包含一平面镜、一凸面镜或其组合。

13.如权利要求1至5任一项所述的深度感测装置，其特征在于，该第一扫描件包含另一扫描轴，该另一扫描轴与该扫描轴相垂直。

14.如权利要求13所述的深度感测装置，其特征在于，该第一扫描件包含一二维振镜。

15.如权利要求13所述的深度感测装置，其特征在于，该第一扫描件包含一马达与一一维振镜，该马达连接该一维振镜，使该一维振镜旋转或摆动，其中，该马达的旋转轴与该一维振镜扫描轴相垂直。

Images