CN210723687U - 改变光行进方向的点状投射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种改变光行进方向的点状投射装置，其包括基板、支撑件、发光元件以及光学透镜。支撑件设置于基板上。发光元件设置于基板上且由支撑件围绕。光学透镜设置于支撑件的顶面上，且覆盖发光元件。光学透镜具有反射层、邻接的出光面与凸面，反射层位于凸面上。出光面从支撑件的顶面向上延伸，反射层位于发光元件上方，且反射层配置以将发光元件的光线反射至出光面出光。透过前述的结构，可改变光行进方向并增加光线从发光元件至光学透镜的出光面的行进距离。

Description

改变光行进方向的点状投射装置

技术领域

本实用新型是关于一种改变光行进方向的点状投射装置。

背景技术

随着光学技术的蓬勃发展，结构光(structured light)进而被应用于许多领域，例如：3D轮廓重现、距离量测、防伪辨识等领域。然而，现有的技术中，结构光的产生方式可由激光通过绕射光学元件(Diffractive Optical Element； DOE)产生。

然而，绕射光学元件与激光光源之间需具有足够的距离(长焦)才能让光线的成像位置拉远，因此会造成投射装置的总高度难以降低，不利于薄型化设计。

实用新型内容

本实用新型的一技术态样为一种改变光行进方向的投射装置。

根据本实用新型一实施方式，一种改变光行进方向的投射装置包括基板、支撑件、发光元件以及光学透镜。支撑件设置于基板上。发光元件设置于基板上且由支撑件围绕。光学透镜设置于支撑件的顶面上，且覆盖发光元件。光学透镜具有反射层、邻接的出光面与凸面，反射层位于凸面上。出光面从支撑件的顶面向上延伸，反射层位于发光元件上方，且反射层配置以将发光元件的光线反射至出光面出光。

在本实用新型的一些实施方式中，反射层配置以将来自第一方向的发光元件的光线反射第二方向而通过出光面，其中第一方向垂直第二方向。

在本实用新型的一些实施方式中，发光元件与反射层之间有第一距离，反射层与出光面之间有第二距离，发光元件的光线从出光面出光前的路径长为第一距离与第二距离之和。

在本实用新型的一些实施方式中，光学透镜的出光面具有绕射光学元件。

在本实用新型的一些实施方式中，反射层从支撑件的顶面延伸至出光面的边缘。

在本实用新型的一些实施方式中，发光元件为垂直腔表面发射激光 (VCSEL)。

在本实用新型的一些实施方式中，改变光行进方向的投射装置更包括上盖，设置于光学透镜上，具有凹面，且凹面与光学透镜的凸面耦合。

在本实用新型的一些实施方式中，反射层位于上盖的凹面与光学透镜的凸面之间。

在本实用新型的一些实施方式中，上盖具有背对凹面的顶面，且顶面为平面，配置以被吸嘴吸附。

在本实用新型的一些实施方式中，改变光行进方向的投射装置更包括反射镜，位于光学透镜外，且朝向光学透镜的出光面。

在本实用新型上述的实施方式中，由于光学透镜具有反射层，且光学透镜的出光面从支撑件的顶面向上延伸，因此当发光元件发光时，反射层可将发光元件的光线反射至出光面出光。如此一来，可改变光行进方向并增加光线从发光元件至光学透镜的出光面的行进距离，以增加焦距，从而可得到较佳的投射效果并有效降低投射装置的总高度，有利薄型化设计。

附图说明

图1为根据本实用新型一实施方式的改变光行进方向的投射装置的上视图；

图2为沿图1的线2-2的改变光行进方向的投射装置的剖面图；

图3为根据本实用新型另一实施方式的改变光行进方向的投射装置的剖面图；

图4为根据本实用新型另一实施方式的改变光行进方向的投射装置的剖面图。

【符号说明】

100、100a、100b：投射装置

110：基板

120：支撑件

122：顶面

130：发光元件

140：光学透镜

142：反射层

144：出光面

145：边缘

146：凸面

147：绕射光学元件

148：底面

150：第一胶体

152：第二胶体

160：上盖

162：凹面

164：顶面

170：反射镜

210：吸嘴

A：第一距离

B：第二距离

D1：第一方向

D2：第二方向

L：光线

S：容置空间

2-2：线

具体实施方式

以下将以附图揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

图1为根据本实用新型一实施方式的改变光行进方向的投射装置100的上视图。图2为沿图1的线2-2的改变光行进方向的投射装置100的剖面图。同时参阅图1与图2，投射装置100包括基板110、支撑件120、发光元件130 以及光学透镜140。支撑件120设置于基板110上。发光元件130设置于基板 110上且由支撑件120围绕。换句话说，支撑件120围绕出容置空间S，发光元件130位于此容置空间S中。在一些实施方式中，发光元件130可以通过打线接合的方式，透过导线连接于基板110。

光学透镜140设置于支撑件120的顶面122上，且覆盖发光元件130。光学透镜140具有反射层142、邻接的出光面144、凸面146与底面148。反射层142位于凸面146上，且位于发光元件130上方。反射层142配置以将发光元件130的光线L反射至出光面144出光。也就是说，反射层142至少部分覆盖发光元件130，使得发光元件130的光线L可以被反射层142反射出光面144 出光。此外，光学透镜140的出光面144从支撑件120的顶面122向上延伸。光学透镜140的底面148朝向发光元件130，为入光面。光学透镜140的出光面144与底面148(入光面)大致垂直。

当发光元件130发出光线L时，反射层142可将发光元件130的光线L 反射至出光面144出光。如此一来，可改变光行进方向并增加光线从发光元件 130至光学透镜140的出光面144的行进距离，以增加焦距，从而可得到较佳的投射效果并有效降低投射装置100的总高度，有利薄型化设计。

在本实施方式中，反射层142将来自第一方向D1的发光元件130的光线 L反射，并使反射后的光线L沿第二方向D2通过出光面144。第一方向D1 可垂直第二方向D2，但并不用以限制本实用新型。发光元件130与反射层142 之间有第一距离A(焦距A)，反射层142与出光面144之间有第二距离B(焦距 B)。发光元件130的光线L从出光面144出光前的路径长(焦距长)为第一距离 A与第二距离B的和。如此一来，透过光线L被凸面146上的反射层142反射而通过出光面144，可以达到增加光路径长(延长焦距)的效果，进而使光线 L被投射在期望的位置而不需增加支撑件120的高度。

在一些实施方式中，光线L经由光学透镜140的出光面144出光之后，点状光可投射于人脸，并可由接收端侦测照射到人脸的点状光，以进行人脸辨识，但并不用以限制本实用新型。

在本实施方式中，反射层142可透过涂布法(Coating)直接形成于凸面146 上。也就是说，反射层142可直接接触凸面146并沿凸面146延伸。此外，反射层142可从支撑件120的顶面122延伸至出光面144的边缘145，以覆盖整个凸面146，但并不用以限制本实用新型。反射层142的材料可以是金属材料，例如银(Ag)、铂(Pt)或是其他适当的金属或是复合金属层，以提高金属反射率。

在本实施方式中，投射装置100更包括第一胶体150与第二胶体152。第一胶体150设置于基板110与支撑件120之间，有助于支撑件120附着于基板 110上。第二胶体152设置于支撑件120与光学透镜140之间，有助于光学透镜140附着于支撑件120上。

在本实施方式中，基板110的材料可以是陶瓷。支撑件120的材料可以是液晶高分子(Liquid Crystal Polymer；LCP)，或者支撑件120的材料可以是尼龙(Nylon)，有助于支撑件120与基板110之间的附着。

此外，发光元件130可以是激光发光元件，例如垂直腔表面发射激光 (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser；VCSEL)，其具有较低的能量消耗、较长的寿命、更小的尺寸与更快速的开关切换。

光学透镜140的出光面144具有绕射光学元件147(Diffractive OpticalElement；DOE)，使得光线L在通过出光面144的绕射光学元件147后，形成多个绕射图案。进一步来说，前述的绕射图案投射在具有表面起伏的待侦测物体的表面时，可形成多个具有特定几何形状与分布关系的光学图案，进而可提供后续的影像分析。举例来说，通过出光面144的绕射光学元件147的光线L 可投射在1米外的待侦测物体。

图3为根据本实用新型另一实施方式的改变光行进方向的投射装置100a 的剖面图。如图所示，投射装置100a包括基板110、支撑件120、发光元件 130与光学透镜140。与图2的投射装置100不同的地方在于，投射装置100a 还包含上盖160。由于投射装置100a的基板110、支撑件120、发光元件130 以及光学透镜140与图2的投射装置100的元件相似，为简化的目的于此不再重复赘述，合先叙明。

上盖160设置于光学透镜140上。上盖160具有凹面162，且上盖160的凹面162与光学透镜140的凸面146耦合。也就是说，上盖160的凹面162 共形地设置于光学透镜140的凸面146上。此外，反射层142位于上盖160 的凹面162与光学透镜140的凸面146之间。此外，上盖160具有背对凹面162的顶面164，且顶面164为平面，配置以被吸嘴210吸附。在组装时，通过上盖160的设置，可让吸嘴210易于吸附于上盖160平坦的顶面164，以利于移动投射装置100a。

在一些实施方式中，上盖160的材料可以是玻璃材料。或者，上盖160 的材料可以是合成树脂，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。上盖160可以是透明的或是不透明的，并不用以限制本实用新型。

图4为根据本实用新型另一实施方式的改变光行进方向的投射装置100b 的剖面图。如图所示，投射装置100b包括基板110、支撑件120、发光元件 130与光学透镜140。与图2的投射装置100不同的地方在于，投射装置100b 还包含反射镜170。由于投射装置100b的基板110、支撑件120、发光元件130 以及光学透镜140与图2的投射装置100的元件相似，为简化的目的于此不再重复赘述，合先叙明。

如图4所示，反射镜170位于光学透镜140外，且朝向光学透镜140的出光面144。详细来说，发光元件130沿第一方向D1发射光线L，待光线L抵达反射层142后，光线L被反射层142反射而沿第二方向D2通过出光面144。接着，光线L抵达反射镜170并由反射镜170反射用来照射物体(例如人脸)。

虽然本实用新型已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，包含：

一基板；

一支撑件，设置于该基板上；

一发光元件，设置于该基板上且由该支撑件围绕；以及

一光学透镜，设置于该支撑件的一顶面上，且覆盖该发光元件，该光学透镜具有一反射层、邻接的一出光面与一凸面，该反射层位于该凸面上，其中该出光面从该支撑件的该顶面向上延伸，该反射层位于该发光元件上方，且该反射层配置以将该发光元件的一光线反射至该出光面出光。

2.根据权利要求1所述的改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，该反射层配置以将来自一第一方向的该发光元件的该光线反射一第二方向而通过该出光面，其中该第一方向垂直该第二方向。

3.根据权利要求1所述的改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，该发光元件与该反射层之间有一第一距离，该反射层与该出光面之间有一第二距离，该发光元件的该光线从该出光面出光前的路径长为该第一距离与该第二距离之和。

4.根据权利要求1所述的改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，该光学透镜的该出光面具有绕射光学元件。

5.根据权利要求1所述的改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，该反射层从该支撑件的该顶面延伸至该出光面的边缘。

6.根据权利要求1所述的改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，该发光元件为垂直腔表面发射激光。

7.根据权利要求1所述的改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，还包含：

一上盖，设置于该光学透镜上，具有一凹面，且该凹面与该光学透镜的该凸面耦合。

8.根据权利要求7所述的改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，该反射层位于该上盖的该凹面与该光学透镜的该凸面之间。

9.根据权利要求7所述的改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，该上盖具有背对该凹面的一顶面，且该顶面为平面，配置以被一吸嘴吸附。

10.根据权利要求1所述的改变光行进方向的点状投射装置，其特征在于，还包含：

一反射镜，位于该光学透镜外，且朝向该光学透镜的该出光面。

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