TWI744769B - 光學膜疊層、可變光源裝置及臉部辨識模組 - Google Patents

光學膜疊層、可變光源裝置及臉部辨識模組 Download PDF

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Abstract

一種光學膜疊層，包括繞射光學元件（DOE）、第一檢測電路層、液晶可變擴散器及導電結構。第一檢測電路層設置在繞射光學元件上。液晶可變擴散器設置在繞射光學元件的一側，並且包括第一透明基板、第二檢測電路層、第二透明基板、第三檢測電路層及液晶層。第二檢測電路層設置在第一透明基板上。第二透明基板設置在第一透明基板的一側。第三檢測電路層設置在第二透明基板上。液晶層設置在第一透明基板和第二透明基板之間。導電結構電性連接至第一檢測電路層、第二檢測電路層及第三檢測電路層。

Description

光學膜疊層、可變光源裝置及臉部辨識模組
本發明是有關於一種光學膜疊層、可變光源裝置及臉部辨識模組。
固態雷射已廣泛運用於便攜式電子設備中，以作為檢測所使用的光源，例如，用於臉部辨識裝置、自動對焦相機等光源。臉部辨識裝置的光源發射出結構光以在人臉上形成光圖案，其可以藉由採用設置在由固態雷射發射器的雷射光束的路徑的繞射光學元件，以將雷射光束分成許多道子光束來實現。
當光源正常運作時並沒有安全上的問題。然而，如果繞射光學元件或是光源的玻璃破裂時，亦或是光源上或內部有水滴時將會改變雷射光的路徑，其可能造成安全上的問題。例如，使雷射光束的能量可能集中在某些位置並可能傷害使用者的眼睛。
本發明提供一種具有安全檢測功能的光學膜疊層。
本發明提供一種具有安全檢測功能的可變光源裝置。
本發明提供一種具有安全檢測功能的臉部辨識模組。
根據本發明的一實施例所提供的光學膜疊層，其包括繞射光學元件（DOE）、第一檢測電路層、液晶可變擴散器及導電結構。第一檢測電路層設置在繞射光學元件上。液晶可變擴散器設置在繞射光學元件的一側，並且包括第一透明基板、第二檢測電路層、第二透明基板、第三檢測電路層及液晶層。第二檢測電路層設置在第一透明基板上。第二透明基板設置在第一透明基板的一側。第三檢測電路層設置在第二透明基板上。液晶層設置在第一透明基板和第二透明基板之間。導電結構電性連接至第一檢測電路層、第二檢測電路層及第三檢測電路層。
根據本發明的一實施例所提供的可變光源裝置，其包括光源及上述光學膜疊層。光源適於發射一光束。繞射光學元件設置在光束的路徑上。液晶可變擴散器設置在光束的路徑上。
根據本發明的一實施例所提供的臉部辨識模組，其包括可變光源裝置和照相機。照相機設置在可變光源裝置的一側，以感測臉部反射來自光學膜疊層的光所形成的反射光束。
根據本發明一實施例所提供的光學膜疊層、可變光源裝置及臉部辨識模組，由於採用導電結構電性連接至分別位於繞射光學元件、第一透明基板及第二透明基板上的第一檢測電路層、第二檢測電路層及第三檢測電路層，而可以檢測到繞射光學元件、第一透明基板及第二透明基板上的破損或損壞或存在其之間的水滴。因此，可容易的實現安全的檢測功能。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在附圖和描述中用來表示相同或相似部分。
圖1是根據本發明一實施例的臉部辨識模組的剖面示意圖。圖2A、2B與圖2C是圖1中光學膜疊層的組裝流程的透視示意圖。請參照圖1與圖2A到圖2C，本實施例的臉部辨識模組100包括可變光源裝置105及照相機120。可變光源裝置105包括光源130及光學膜疊層200。光源130適於發射一光束132。在本實施例中，光源130為雷射發射器，例如，是二極體雷射、垂直共振腔面射型雷射（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL）或是邊射型雷射，且光束132為雷射光束。
光學膜疊層200包括繞射光學元件210、第一檢測電路層212、液晶可變擴散器220及導電結構230(如圖2C所示)。繞射光學元件210設置在光束132的路徑上。第一檢測電路層212設置在繞射光學元件210上。液晶可變擴散器220包括第一透明基板222、第二檢測電路層221及第二透明基板224、第三檢測電路層223及液晶層225。第二檢測電路層221設置在第一透明基板222上。第二透明基板224設置在第一透明基板222的一側。第三檢測電路層223設置在第二透明基板224上。液晶層225設置在第一透明基板222和第二透明基板224之間。導電結構230電性連接至第一檢測電路層212、第二檢測電路層221以及第三檢測電路層223。
在本實施例中，繞射光學元件210將從光源130發射的光束132繞射以使光束132成為結構光。液晶可變擴散器220的液晶層225可以在穿透狀態和散射狀態中切換。當液晶層225切換到穿透狀態時，結構光可穿透液晶可變擴散器220，從液晶可變擴散器220產生的光束132是結構光，其照射到用戶臉部50上，以在用戶臉部50上形成光圖案。另一方面，當液晶層225切換到散射模式時，結構光被液晶層225散射以形成泛光，從液晶可變擴散器220發射的光束132是泛光，其照射到用戶臉部50上，以在臉部50上提供均勻的照明。
液晶可變擴散器220還可以分別在液晶層225的兩個相對側上具有兩個電極層，以便通過在兩個電極層之間施加電壓差以切換液晶層225的狀態。此外，液晶可變擴散器220還可具有兩個取向層，其分別與液晶層225的兩個相對側接觸，以控制液晶層225中液晶分子的初始取向。
第一檢測電路層212具有分布在繞射光學元件210表面上的感測線。如果繞射光學元件210破損或損壞，感測線亦會破損，並且第一檢測電路層212的電容大小會改變，因此可以檢測到繞射光學元件210的破損或損壞。相似地，第二檢測電路層221具有分布在第一透明基板222表面上的感測線，因此可以通過感測到第二檢測電路層221的電容大小的改變來檢測第二檢測電路層221的破損或損壞。此外，第三檢測電路層223具有分佈在第二透明基板224表面上的感測線，從而可以通過感測第三檢測電路223的電容的變化來檢測第二透明基板224的破損或損壞。此外，如果在繞射光學元件210、第一透明基板222及第二透明基板224中的任何一個上存在水滴，則繞射光學元件210、第一透明基板222及第二透明基板224的總電容大小會改變，從而可以檢測到可變光源裝置105上或內部存在的水滴。
照相機120設置在可變光源裝置105的一側，用以感測臉部50反射來自光學膜疊層200的光束132所形成的反射光52。因此，耦合到照相機120的處理器可以根據照相機120感測到的臉部50的圖像來識別出臉部50。
在本實施例中的光學膜疊層200、可變光源裝置105及臉部辨識模組100，由於採用導電結構230電性連接至分別位於繞射光學元件210、第一透明基板222及第二透明基板224上的第一檢測電路層212、第二檢測電路層221及第三檢測電路層223，而可以檢測到繞射光學元件210、第一透明基板222及第二透明基板224上的破損或損壞或存在其之間的水滴。因此，可容易的實現安全的檢測功能。
在本實施例中，繞射光學元件210具有至少一個第一通孔211，第一透明基板222具有第二通孔226以及第二透明基板224具有第三通孔227。第一通孔211、第二通孔226及第三通孔227彼此連通。導電結構230位於第一通孔211、第二通孔226及第三通孔227的內部。
在組裝光學膜疊層200時，在繞射光學元件210、第一透明基板222及第二透明基板224分別鑽出第一通孔211、第二通孔226及第三通孔227，圖2A示出了其中的繞射光學元件210及第一通孔211。接著，在第一通孔211、第二通孔226及第三通孔227的內壁塗上金屬層213，其中圖2B示出了部份繞射光學元件210以示出塗在第一通孔211側壁的金屬層213。在本實施例中，金屬層213，例如，黃金層。接著，請參照圖2C，繞射光學元件210通過透明膠，例如，光學透明膠。接著，金屬膠，例如，銀膠，接著填入第一通孔211、第二通孔226及第三通孔227，以使第一檢測電路層212、第二檢測電路層221及第三檢測電路層223彼此電性連接。在本實施例中，第一檢測電路層212、第二檢測電路層221及第三檢測電路層223可以由氧化銦錫（Indium Tin Oxide，ITO），或任何其它適合的透明導電材料製成。
圖3A與圖3B是根據本發明另一實施例的光學膜疊層的組裝流程的透視示意圖。請參照圖3A及3B，本實施例中的光學膜疊層200a與圖2C中的光學膜疊層200相似，且兩者之間的主要差異如下。請參照圖3A，當組裝光學膜疊層200a時，繞射光學元件210、第一透明基板222及第二透明基板224以繞射光學元件210的邊緣與第一透明基板222的邊緣不對齊的方式接在一起、以及第一透明基板222的邊緣與第二透明基板224的邊緣以不對齊的方式接在一起。因此，在本實施例中，在繞射光學元件210之後端，第二透明基板224暴露出第二檢測電路層221的邊緣，且第一透明基板222暴露出第一檢測電路層212的邊緣，且第一透明基板222與第二透明基板224接在一起。
接著，請參照圖3B，金屬膠，例如，銀膠，配置在繞射光學元件210、第一透明基板222及第二透明基板224的邊緣以形成與第一檢測電路層212、第二檢測電路層221及第三檢測電路層223接觸的導電結構230a。舉例來說，導電結構230a與第一檢測電路層212及第二檢測電路層221所暴露出的邊緣以及第三檢測電路層223邊緣的頂表面直接接觸。
圖4是根據本發明另一實施例的光學膜疊層的組裝流程的透視示意圖。請參照圖4，本實施例的組裝流程與圖3所示的組裝流程相似。請參照圖3A及圖3B，且兩者之間的主要差異如下。在本實施例中，當組裝光學膜疊層時，繞射光學元件210、第一透明基板222及第二透明基板224可具有不同程度的去角，因此繞射光學元件210的至少一個角不與第一透明基板222相對的一角對齊，以及第一透明基板222相對的角不與第二透明基板224相對的角對齊。因此，在本實施中，在繞射光學元件210之後端，第二透明基板224暴露出第二檢測電路層221的至少一個角，以及第一透明基板222暴露出第一檢測電路層212的相對的一角，且第一透明基板222及第二透明基板224接在一起。
接著，金屬膠，例如銀膠，配置在繞射光學元件210、第一透明基板222及第二透明基板224的角以形成與第一檢測電路層212、第二檢測電路層221及第三檢測電路層223接觸的導電結構230。舉例來說，導電結構230與第一檢測電路層212、第二檢測電路層221被暴露出的角以及第三檢測電路層223頂表面的角直接接觸。
圖5A至圖5F分別是根據本發明另一實施例的光學膜疊層的組裝流程的透視示意圖，圖6是圖5A至圖5F所示的光學膜疊層的組裝流程的局部剖面透視圖。請參照圖5A至圖5F及圖6，在本實施例中的光學膜疊層200b與圖2C中的光學膜疊層200相似，且兩者之間的主要差異如下。在本實施例中，光學膜疊層200b還包括絕緣框架234，且繞射光學元件210與液晶可變擴散器220分別設置在絕緣框架234的相對兩側。導電結構230b包括至少一個固定於絕緣框架234，並且電性連接至第一檢測電路層212、第二檢測電路層221及第三檢測電路層223的導線框架。在本實施例中，導線框架和絕緣框架234通過嵌件成型方法製成，並且導線框架的一部分被絕緣框架234所包覆。
在本實施例中，當組裝光學膜疊層200b時，請參照圖5A，金屬膠(例如銀膠)配置在導線框架的焊盤232上，並且將紫外線(UV)膠配置在絕緣框架234的其中一側。接著，請參照圖5B，液晶可變擴散器220藉由紫外線(UV)膠組裝在絕緣框架234上，且第二檢測電路層221藉由金屬膠電性連接至焊盤232。接著使紫外線(UV)膠固化。接著，請參照圖5C，金屬膠231(例如銀膠)被配置在導線框架上及第三檢測電路層223以使第三檢測電路層223電性連接至導線框架。接著，請參照圖5D，將絕緣框架234翻轉，將紫外線(UV)膠233配置在絕緣框架234的另一側。接著，請參照圖5E，將繞射光學元件210組裝在絕緣框架234上。接續請參照圖5F，金屬膠235(例如銀膠)被配置在第一檢測電路層212及導線框架上，因此第一檢測電路層212藉由金屬膠235電性連接至導線框架，而完成光學膜疊層200b的組裝。因此，導線框架及導電結構230b的金屬膠235將第一檢測電路層212、第二檢測電路層221及第三檢測電路層223電性連接在一起。
根據本發明一實施例的光學膜疊層、可變光源裝置及臉部辨識模組，由於採用導電結構電性連接至分別配置於繞射光學元件、第一透明基板及第二透明基板上的第一檢測電路層、第二檢測電路層及第三檢測電路層，而可以檢測到繞射光學元件、第一透明基板及第二透明基板上的破損或損壞或存在其之間的水滴。因此，可容易的實現安全的檢測功能。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:臉部辨識模組 105:可變光源裝置 120:照相機 130:光源 132:光束 200、200a、200b:光學膜疊層 210:繞射光學元件 211:第一通孔 212:第一檢測電路層 213:金屬層 220:液晶可變擴散器 221:第二檢測電路層 222:第一透明基板 223:第三檢測電路層 224:第二透明基板 225:液晶層 226:第二通孔 227:第三通孔 230、230a、230b:導電結構 231、235:金屬膠 232:焊盤 233:紫外線膠 234:絕緣框架 50:臉部 52:反射光
圖1是根據本發明一實施例的臉部辨識模組的剖面示意圖。 圖2A、2B與圖2C是圖1中光學膜疊層的組裝流程的透視示意圖。 圖3A與圖3B是根據本發明另一實施例的光學膜疊層的組裝流程的透視示意圖。 圖4是根據本發明另一實施例的光學膜疊層的組裝流程的透視示意圖。 圖5A至圖5F分別是根據本發明另一實施例的光學膜疊層的組裝流程的透視示意圖。 圖6是圖5A至圖5F所示的光學膜疊層的組裝流程的局部剖面透視圖。
100:臉部辨識模組
105:可變光源裝置
120:照相機
130:光源
132:光束
200:光學膜疊層
210:繞射光學元件
212:第一檢測電路層
220:液晶可變擴散器
221:第二檢測電路層
222:第一透明基板
223:第三檢測電路層
224:第二透明基板
225:液晶層
50:臉部
52:反射光

Claims (17)

  1. 一種光學膜疊層，包括：一繞射光學元件；一第一檢測電路層，設置於該繞射光學元件上；一液晶可變擴散器，設置在該繞射光學元件的一側，且包括：一第一透明基板；一第二檢測電路層，設置在該第一透明基板上；一第二透明基板，設置在該第一透明基板的一側；一第三檢測電路層，設置在該第二透明基板上；一液晶層，設置在該第一透明基板與該第二透明基板之間；以及一導電結構，電性連接至該第一檢測電路層、該第二檢測電路層以及該第三檢測電路層，且該第一檢測電路層、該第二檢測電路層以及該第三檢測電路層彼此短路。
  2. 如請求項1所述的光學膜疊層，其中該繞射光學元件具有一第一通孔，該第一透明基板具有一第二通孔，以及該第二透明基板具有一第三通孔，該第一通孔、該第二通孔及該第三通孔彼此連通，該導電結構位於該第一通孔、該第二通孔及該第三通孔內。
  3. 如請求項1所述的光學膜疊層，其中該繞射光學元件的一邊緣不與該第一透明基板的一邊緣對齊，該第一透明基板的 一邊緣不與該第二透明基板的一邊緣對齊，且該導電結構與該第一檢測電路層、該第二檢測電路層及該第三檢測電路層接觸。
  4. 如請求項1所述的光學膜疊層，其中該繞射光學元件的一角不與該第一透明基板的一角對齊，該第一透明基板的一角不與該第二透明基板的一角對齊，以及該導電結構與該第一檢測電路層、該第二檢測電路層及該第三檢測電路層接觸。
  5. 如請求項1所述的光學膜疊層，更包括一絕緣框架，其中該繞射光學元件與該液晶可變擴散器分別設置在該絕緣框架的相對兩側，以及該導電結構還包括一導線框架，固定於該絕緣框架且電性連接至該第一檢測電路層、該第二檢測電路層及該第三檢測電路層。
  6. 一種可變光源裝置，包括：一光源，適於發射一光束；以及一光學膜疊層，包括：一繞射光學元件，設置在該光束的路徑上；一第一檢測電路層，設置在該繞射光學元件上；一液晶可變擴散器，設置在該繞射光學元件的一側與該光束的路徑上，該液晶可變擴散器還包括：一第一透明基板；一第二檢測電路層，設置在該第一透明基板上；一第二透明基板，設置在該第一透明基板的一側；一第三檢測電路層，設置在該第二透明基板上；以 及一液晶層，設置在該第一透明基板與該第二透明基板之間；以及一導電結構，電性連接至該第一檢測電路層、該第二檢測電路層以及該第三檢測電路層，且該第一檢測電路層、該第二檢測電路層以及該第三檢測電路層彼此短路。
  7. 如請求項6所述的可變光源裝置，其中該繞射光學元件具有一第一通孔，該第一透明基板具有一第二通孔，以及該第二透明基板具有一第三通孔，該第一通孔、該第二通孔及該第三通孔彼此連通，該導電結構位於該第一通孔、該第二通孔及該第三通孔內。
  8. 如請求項6所述的可變光源裝置，其中該繞射光學元件的一邊緣不與該第一透明基板的一邊緣對齊，該第一透明基板的一邊緣不與該第二透明基板的一邊緣對齊，且該導電結構與該第一檢測電路層、該第二檢測電路層及該第三檢測電路層接觸。
  9. 如請求項6所述的可變光源裝置，其中該繞射光學元件的一角不與該第一透明基板的一角對齊，該第一透明基板的一角不與該第二透明基板的一角對齊，以及該導電結構與該第一檢測電路層、該第二檢測電路層及該第三檢測電路層接觸。
  10. 如請求項6所述的可變光源裝置，更包括一絕緣框架，其中該繞射光學元件與該液晶可變擴散器分別設置在該絕緣框架的相對兩側，以及該導電結構還包括一導線框架，固定於 該絕緣框架且電性連接至該第一檢測電路層、該第二檢測電路層及該第三檢測電路層。
  11. 如請求項6所述的可變光源裝置，其中該光源為雷射發射器。
  12. 一種臉部辨識模組，包括：一種可變光源裝置，包括：一光源，適於發射一光束；以及一光學膜堆疊，包括：一繞射光學元件，設置在該光束的路徑上；一第一檢測電路層，設置在該繞射光學元件上；一液晶可變擴散器，設置在該繞射光學元件的一側與該光束的路徑上，該液晶可變擴散器還包括：一第一透明基板；一第二檢測電路層，設置在該第一透明基板上；一第二透明基板，設置在該第一透明基板的一側；一第三檢測電路層，設置在該第二透明基板上；以及一液晶層，設置在該第一透明基板與該第二透明基板之間；以及一導電結構，電性連接至該第一檢測電路層、該第 二檢測電路層以及該第三檢測電路層，且該第一檢測電路層、該第二檢測電路層以及該第三檢測電路層彼此短路；以及一照相機，設置在該可變光源裝置的一側，用以感測一臉部反射來自該光學膜疊層的該光束所形成的一反射光。
  13. 如請求項12所述的臉部辨識模組，其中該繞射光學元件具有一第一通孔，該第一透明基板具有一第二通孔，以及該第二透明基板具有一第三通孔，該第一通孔、該第二通孔以及該第三通孔彼此連通，該導電結構位於該第一通孔、該第二通孔及該第三通孔內。
  14. 如請求項12所述的臉部辨識模組，其中該繞射光學元件的一邊緣不與該第一透明基板的一邊緣對齊，該第一透明基板的一邊緣不與該第二透明基板的一邊緣對齊，且該導電結構與該第一檢測電路層、該第二檢測電路層及該第三檢測電路層接觸。
  15. 如請求項12所述的臉部辨識模組，其中該繞射光學元件的一角不與該第一透明基板的一角對齊，該第一透明基板的一角不與該第二透明基板的一角對齊，以及該導電結構與該第一檢測電路層、該第二檢測電路層及該第三檢測電路層接觸。
  16. 如請求項12所述的臉部辨識模組，更包括一絕緣框架，其中該繞射光學元件與該液晶可變擴散器分別設置在該絕緣框架的相對兩側，以及該導電結構還包括一導線框架，固定於 該絕緣框架且電性連接至該第一檢測電路層、該第二檢測電路層及該第三檢測電路層。
  17. 如請求項12所述的可變光源裝置，其中該光源為雷射發射器。
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