TW202040996A - 光源安全裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光源安全裝置，係基座內設有對稱的二金屬彈性元件，電路板設於基座的底部，二金屬彈性元件的一端焊接固定於電路板上，另一端部分裸露於基座的頂端外，光源元件設於二金屬彈性元件之間。安裝座設於基座上，安裝座內設有一金屬迴路元件，其抵觸裸露於基座的頂端外的二金屬彈性元件以形成導通迴路，將一光學繞射元件設於安裝座上，利用點膠使光學繞射元件與金屬迴路元件以形成訊號連接，可偵測是否有斷路問題而即時關閉光源，以提高光源的安全性。

Description

光源安全裝置

本發明係有關一種光源安全裝置，指一種可根據光學繞射元件因位移產生斷路現象而即時關閉光源的光源安全裝置。

隨著科技的進步，越來越多電子產品具有多功能、小型化、高精度的設計。在我們生活中，攝影、拍照功能對於電子裝置（例如是攝像系統、手持式裝置、醫療偵查裝置）來說已經是不可或缺的功能，其中為了得到良好的影像品質及影像效果，上述這些電子產品會安裝具有多個攝像單元的攝像裝置來提供廣泛的攝影功能。舉例來說，結合不同特性的攝像單元，且搭配不同的演算功能，便能形成具有不同功能的攝像裝置，例如能提供攝像裝置進行三維影像的擷取，且可運用於立體建模、動作辨識等用途。

續就現有深度相機之光源設計，透過搭載紅外線照明器、紅外線相機鏡頭以及1600萬畫素RGB相機鏡頭，手機就能夠感測裝置與鏡頭中物體的實際距離。其中，光源設計的技術原理是紅外線照明器發射光源，透過一準直徑透鏡使光路平行，之後再通過一繞射光學元件(DOE)，使光源繞射之後得到光斑，藉由光斑打在物體的表面，由另一紅外線相機拍攝光斑的位置，在經由演算法計算出深度資訊。由於外在環境的關係，光源選用紅外光(940nm)為首選，紅外光為人類肉眼無法察覺的光線，故當光線沒有經過繞射直接打在人體上的時候，對人體會有危害。

針對現有深度相機之安全開關設計而言，除了在DOE底下電路板做點銀膠的連結之外，還有利用材料本身做線路之LDS(技術)，目的皆是偵測DOE元件是否仍在原本位置上，如果為否，安全裝置就會將光源關閉，避免傷害人體。惟，目前光源安全裝置的製作存在困難點，如第1圖所示，安全裝置包含電路板組件10的側邊設有複數個第一電連接端102，電路板組件10上組裝一光源組件12，最後於光源組件12上裝設上一光學繞射元件封裝體14，光學繞射元件封裝體14的側邊設有複數個第二電連接端142，且此些第二電連接端142對應此些第一電連接端102的位置，利用一訊號連接件16的兩端子162分別對應設在此些第二電連接端142與此些第一電連接端102上，再利用銀膠將兩端子162分別與此些第二電連接端142、此些第一電連接端102進行點膠連接，以形成導電迴路，目的在於偵測光學繞射元件封裝體14是否仍在原本位置上，如果為否，安全裝置就會將光源組件12的光源關閉，避免所發射的紅外線未經光繞射而直接傷害人體的風險。其中，在裝設訊號連接件16時，不僅要上、下對準此些第二電連接端142、此些第一電連接端102的位置，還必須精準的點膠，對於側面點膠作業實質上是具有困難度，不管是製作過程的角度問題還是點膠位置，都需操作人員有高度專注力與精準度，否則容易造成點膠失誤而產生良率差的問題。因此，如何讓安全裝置的結構設計更為簡單且容易點膠操作是亟待解決的問題。

有鑑於此，本發明遂針對上述先前技術之缺失，提出一種光源安全裝置，以有效克服上述之該等問題。

本發明之主要目的在提供一種光源安全裝置，其利用金屬彈性元件直接訊號連接以解決側點膠作業的困難度，並於光學繞射元件安裝的同時可完成點膠作業以提高製作效率與精準度。

本發明之次要目的在提供一種光源安全裝置，其整體結構更為簡單且易於製作，且將訊號連接用的元件設計於座體內，更可以提升訊號連接的穩定度，極具產業利用性。

為達以上之目的，本發明提供一種光源安全裝置，包括一電路板、一光源元件、一基座、一光學繞射元件以及一安裝座。光源元件電性連接電路板，基座內設有對稱的二金屬彈性元件，電路板設於基座的底部，二金屬彈性元件的一端連接於電路板，另一端部分裸露於基座的頂端外，光源元件設於二金屬彈性元件之間；安裝座設於基座上，安裝座內設有一金屬迴路元件，其抵觸裸露於基座的頂端外的二金屬彈性元件以形成導通迴路，光學繞射元件設於安裝座上，且利用點膠使光學繞射元件與金屬迴路元件以形成訊號連接。

其中，基座設有二通孔及一第一容置槽，電路板係裝設於基座底部，二金屬彈性元件之一端係連接電路板，另一端穿設通孔至基座頂端外，光源元件係安裝於第一容置槽內。

其中，安裝座設有一第二容置槽及一安裝部，安裝部位於第二容置槽的上方，安裝部、第二容置槽與第一容置槽係相連通，第二容置槽係容設一鏡頭，其可為準直鏡頭，光學繞射元件係設於安裝部內。

其中，安裝部更延伸有複數個點膠區，利用銀膠於此些點膠區注入點膠方式，使光學繞射元件與金屬迴路元件透過銀膠以形成訊號連接。

其中，二金屬彈性元件的一端係焊接固定於電路板上，光源元件更可為雷射發光二極體的封裝元件（TO can），係焊接固定於電路板上，並與電路板電性連接。

其中，二金屬彈性元件係為金屬探針或是金屬伸縮彈簧頂針。

其中，電路板係控制光源元件運作，當光學繞射元件與金屬迴路元件未產生訊號連接時，或是金屬迴路元件與二金屬彈性元件未形成導通迴路時，則關閉光源元件，藉以提高光源安全開關的安全性。

其中，光學繞射元件的表面具有一透明導電膜，能夠透過電鍍的方式將透明導電膜形成於光學繞射元件的表面上。

以上所述僅能用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

本發明乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，研發出一種光源安全裝置，能夠解決側點膠製程上的困難度。以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明，也就是說，在本發明的實施方式中，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

以2019年研究顯示出紅外線感測應用市場新趨勢，為手機感測、光達、光學感測等，眾多紅外線產品應用持續發展，為紅外線產業帶來無限商機。當然紅外線的應用導入深度相機或是投影裝置的技術在商業市場當中也是相當具有競爭力，為了提高深度相機或是投影裝置等產品優良化，防止紅外線對人體的傷害是必須改善的，但相對的光源安全裝置的製造成本與製作效率也備受考驗，為此，本發明研發出一種新穎設計的光源安全裝置以克服目前的技術瓶頸。請同時參閱第2圖及第3圖，為本發明的立體結構圖及立體分解圖，在此，先詳述整體的各細部元件與組裝方式，以茲瞭解本發明的整體結構設計。光源安全裝置包括一電路板20、一光源元件22、基座24、一光學繞射元件（Diffractive Optics Element，DOE）26以及一安裝座28。光源元件22電性連接電路板20，基座24內設有對稱的二金屬彈性元件30，電路板20設於基座24的底部，二金屬彈性元件30的一端連接於電路板20，另一端部分裸露於基座24的頂端外，光源元件22設於二金屬彈性元件30之間。

其中，二金屬彈性元件30的一端係焊接固定於電路板20上，二金屬彈性元件30係為金屬探針或是金屬伸縮彈簧頂針，以金屬探針（pogo pin）來說，由針軸、彈簧、針管三個基本部件通過精密儀器鉚壓預壓之後形成的彈簧式探針，金屬探針內部是精密的彈簧結構，表面一般都鍍金，可以更好的提高它的防腐蝕功能、機械性能、電氣性能等，對工藝有要求時，彈簧也要鍍金頂針實現通電或是導通，大部分通過斜向下面與銅壁接觸，彈簧承擔少量，因此要求銅套內壁光滑，由於大部分電流就要全部通過彈簧導通，對彈簧的要求很高。由於pogo pin是一個很精細的探針，所以應用在精密連接器中可以降低連接器的重量以及外觀的體積，可以讓連接器更加精細美觀。此外，伸縮彈簧頂針可為全銅鍍金伸縮電流針，本發明利用金屬彈性元件30的諸多優點及特性作為訊號連接用的元件使用。其中，光源元件22係為紅外線雷射二極體模組（To can），焊接於電路板20上，其上有驅動IC等必要的電子元件，且光源元件22設置在二金屬彈性元件30之間。由於雷射二極體的發光效率特別好的二極體加上光學的共振腔形成，具有輕薄短小、耐震、耗電少、反應快、耐衝撞、壽命長、效率高、方向性佳及輸出功率高等諸多特性，適合供作長距離及需要高亮度的微投影，因此本發明利用紅外線雷射二極體模組作為光源使用。

接續，基座24更設有二通孔242及一第一容置槽244，當二金屬彈性元件30的一端皆已焊接固定連接於連接電路板20上，以及光源元件22焊接於電路板20上之後，分別將二金屬彈性元件30的另一端對應穿設於二通孔242至基座24頂端外，使部分二金屬彈性元件30裸露於外，二通孔242的孔徑略大於二金屬彈性元件30的直徑寬度，因此，可以輕易的組裝且不受外力影響而造成偏移現象。同時，光源元件22對應安裝於第一容置槽244內，第一容置槽244的形狀係與光源元件22相匹配，能夠穩固組裝固定。

接著，請同時參閱第4圖，為第2圖沿著A-A’剖面的結構剖視圖，安裝座28設於基座24上，安裝座28內設有一金屬迴路元件32，其抵觸裸露於基座24的頂端外的二金屬彈性元件30以形成導通迴路。其中，安裝座28更設有一第二容置槽282及一安裝部284，安裝部284位於第二容置槽282的上方，安裝部284、第二容置槽282與第一容置槽244係相連通。第二容置槽282係容設一鏡頭34，係對應光源元件22的射出光源位置。其中，鏡頭34可為準直鏡頭，功能在於協助光線的前進達到近乎平行直進的程度，以避免光傳播的發散導致光能量損失，對光束起準直作用。光學繞射元件26係設於安裝部284內，安裝部284更延伸有複數個點膠區286，點膠區286中裸露部分的金屬迴路元件32。光學繞射元件26的表面具有一透明導電膜（(Indium Tin Oxide, ITO）262，能夠透過電鍍的方式將透明導電膜262形成於光學繞射元件26的表面上。光學繞射元件26基於光波繞射理論，根據已知條件計算出繞射元件的表面結構，使得此光學繞射元件26能夠改變雷射光通過的波前相位，而產生預期的波前分布；故本發明用光學繞射元件26來搭配紅外線波長的雷射來完成任何所欲達到的光學影像表現方式。最後，可利用銀膠36於此些點膠區286注入點膠方式，使光學繞射元件26的表面透明導電膜262與金屬迴路元件32透過銀膠36以形成訊號連接，也就是形成封閉迴路。

瞭解上述本發明的新穎結構設計之後，於實際應用時，電路板20係控制光源元件22運作，當光學繞射元件26與金屬迴路元件32未產生訊號連接時，或是金屬迴路元件32與二金屬彈性元件30未形成導通迴路時，則關閉光源元件22，避免所發射的雷射紅外線未經光繞射而直接傷害人體的風險，以提高光源的安全性。再如第圖所示，本發明之光源安全裝置的另一立體結構圖，基座24上更設有一紅外線模組38，其包含一紅外線鏡頭（IR Camera）382、泛光感應元件（Flood Illuminator）384以及一驅動電路板386，紅外線鏡頭382及泛光感應元件384電性連接於驅動電路板386上，並由驅動電路板386驅動運作，驅動電路板386可為軟硬複合板（Rigid-Flex board）。驅動電路板386係透過一信號連接件388連接至基座24底部的電路板20上，以形成電性連接，驅動電路板386根據電路板20控制光源元件22的啟閉而相應運作。光源元件22射出雷射光源透過準直透鏡使光路平行，再通過光學繞射元件26繞射打在物體的表面上之後得到光斑圖案（Pattern），由紅外線模組38的紅外線鏡頭接收被投射物體表面上的光斑圖案，由於空間中任意兩處的光斑圖案都是不同的，與所處物體的空間為置有關，因此經由演算法計算出深度資訊，即可獲取空間的立體資訊。其中，泛光感應元件384是避免過亮或過暗的環境下使用紅外線鏡頭擷取光斑圖案時所造成的誤判。

綜上所述，本發明利用金屬彈性元件直接訊號連接以解決側點膠作業的困難度，同時在訊號連接用的金屬迴路元件埋設於安裝座內，再將光學繞射元件安裝於安裝座上形成訊號迴路，此設計不僅讓訊號能更加穩定，且不用怕脫落而產生斷路的風險存在。若產生訊號未連接時，則即時關閉光源，能確保所發射的雷射紅外線未經光繞射不會直接傷害人體，讓光源安全裝置具備有使用安全性。此外，本發明於安裝座上直接設計點膠區，對於操作人員進行點膠作業時能更精確且快速的完成，可有效提高製作效率與精準度。更進一步來說，本發明的整體結構設計更為簡單化且易於製作，不論是組裝或是點膠作業都能快速完成，極具市場競爭優勢。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10:電路板組件 102:第一電連接端 12:光源組件 14:光學繞射元件封裝體 142第二電連接端 16:訊號連接件 162:端子 20:電路板 22:光源元件 24:基座 242:通孔 244:第一容置槽 26:光學繞射元件 262:透明導電膜 28:安裝座 282:第二容置槽 284:安裝部 286:點膠區 30:金屬彈性元件 32:金屬迴路元件 34:鏡頭 36:銀膠 38:紅外線模組 382:紅外線鏡頭 384:泛光感應元件 386:驅動電路板 388:信號連接件

第1圖為先前技術之安全裝置的立體分解圖。 第2圖為本發明之光源安全裝置的立體結構圖。 第3圖為第2圖的立體分解圖。 第4圖為第2圖沿著A-A’剖面的結構剖視圖。 第5圖為本發明之光源安全裝置的另一立體結構圖。

20:電路板

22:光源元件

24:基座

242:通孔

244:第一容置槽

26:光學繞射元件

262:透明導電膜

28:安裝座

282:第二容置槽

284:安裝部

286:點膠區

30:金屬彈性元件

32:金屬迴路元件

34:鏡頭

Claims (10)

1. 一種光源安全裝置，包括： 一電路板； 一光源元件，電性連接該電路板； 一基座，內設有對稱的二金屬彈性元件，該電路板設於該基座的底部，該二金屬彈性元件的一端連接於該電路板，另一端部分裸露於該基座的頂端外，該光源元件設於該二金屬彈性元件之間； 一光學繞射元件；以及 一安裝座，設於該基座上，該安裝座內設有一金屬迴路元件，其抵觸裸露於該基座的頂端外的該二金屬彈性元件以形成導通迴路，該光學繞射元件設於該安裝座上，且利用點膠使該光學繞射元件與該金屬迴路元件以形成訊號連接。
2. 如請求項1所述之光源安全裝置，其中該基座設有二通孔及一第一容置槽，該電路板係裝設於該基座底部，該二金屬彈性元件之一端係連接該電路板，另一端穿設該通孔至該基座頂端外，該光源元件係安裝於該第一容置槽內。
3. 如請求項2所述之光源安全裝置，其中該安裝座設有一第二容置槽及一安裝部，該安裝部位於該第二容置槽的上方，該安裝部、第二容置槽與該第一容置槽係相連通，該第二容置槽係容設一鏡頭，該光學繞射元件係設於該安裝部內。
4. 如請求項2所述之光源安全裝置，其中該鏡頭係為準直鏡頭。
5. 如請求項3所述之光源安全裝置，其中該安裝部更延伸有複數個點膠區，利用銀膠於該些點膠區注入點膠方式，使該光學繞射元件與該金屬迴路元件透過銀膠以形成訊號連接。
6. 如請求項1所述之光源安全裝置，其中該二金屬彈性元件的一端係焊接固定於該電路板上。
7. 如請求項1所述之光源安全裝置，其中該二金屬彈性元件係為金屬探針。
8. 如請求項1所述之光源安全裝置，其中該二金屬彈性元件係為金屬伸縮彈簧頂針。
9. 如請求項1所述之光源安全裝置，其中該電路板係控制該光源元件運作，當該光學繞射元件與該金屬迴路元件未產生訊號連接時，或是該金屬迴路元件與該二金屬彈性元件未形成導通迴路時，則關閉該光源元件。
10. 如請求項1所述之光源安全裝置，其中該光學繞射元件的表面具有一透明導電膜。

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