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TWI758664B - 透光薄片、雷射投射模組、深度相機以及電子裝置 - Google Patents

透光薄片、雷射投射模組、深度相機以及電子裝置 Download PDF

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TWI758664B
TWI758664B TW108143793A TW108143793A TWI758664B TW I758664 B TWI758664 B TW I758664B TW 108143793 A TW108143793 A TW 108143793A TW 108143793 A TW108143793 A TW 108143793A TW I758664 B TWI758664 B TW I758664B
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王承棟
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新煒科技有限公司
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Abstract

一種透光薄片，包括：透光的基材，該基材定義有投射區和圍繞所述投射區設置的非投射區；防護結構，形成在所述基材的一表面上，所述防護結構包括位於所述非投射區的金屬線路；以及光學繞射結構，形成在所述基材相背於所述防護結構的一側。利用所述透光薄片的一種投影模組、以及利用所述投影模組的一種深度相機以及利用所述深度相機的一種電子裝置。所述透光薄片迎合了目前器件微小化的趨勢，具有良好的應用市場。

Description

透光薄片、雷射投射模組、深度相機以及電子裝置
本發明涉屬於光學感測與識別技術領域，涉及一種透光薄片、具有該透光薄片的雷射投射模組、深度相機以及電子裝置。
習知的對以雷射作為光源的投射裝置，其安全防護裝置目前最常見的是僅將氧化銦錫薄膜鍍在光學繞射元件基板的表面上，再將該氧化銦錫薄膜與一控制積體電路電性連接，該控制積體電路和雷射源通信連接，當該繞射光學元件基板出現破裂時，其上鍍覆的氧化銦錫薄膜也會破裂，此時控制積體電路就能藉由檢測到氧化銦錫薄膜的電阻變化，當變化後的電阻大於預設的電阻閾值時，進而控制關閉雷射源，以防止雷射透過裂縫直接射向周圍環境。然而，受氧化銦錫薄膜的生產工藝(物理真空鍍膜)限制，難以保證不同批次形成或者同一批次形成的所有氧化銦錫薄膜的電阻是相同的，這些氧化銦錫薄膜的電阻通常在一定的範圍內波動，故存在當光學繞射元件基板破裂時，由於不同光學繞射元件基板上的氧化銦錫薄膜的電阻是不同的，而用於判斷破裂的電阻閾值是固定的，所以會存在光學繞射元件基板破裂後的電阻相對於電阻閾值不明顯從而導致控制積體電路不能偵測到該變化的情況，使得雷射源直接射向周圍環境，危害安全的同時也影響使用。
因本發明第一方面提供了一種透光薄片，包括：透光的基材，該基材定義有投射區和圍繞所述投射區設置的非投射區；防護結構，形成在所述基材的一表面上，所述防護結構包括位於所述非投射區的金屬線路；以及光學繞射結構，形成在所述基材相背於所述防護結構的一側，用於對光線進行繞射。
本發明第二方面提供了一種雷射投射模組，包括：雷射發射器，用於發射雷射；本發明第一方面所述的透光薄片，用於將所述雷射發射器發射的雷射轉化成繞射的雷射圖案；及控制積體電路，與所述透光薄片的金屬線路電性連接，並與所述雷射發射器通信連接，所述控制積體電路用以偵測所述金屬線路的電阻值變化，並在偵測到所述金屬線路的電阻值變化超過預設的閾值時控制該雷射發射器關閉。
本發明第三方面提供了一種深度相機，包括：本發明第二方面所述的雷射投射模組；接收器，所述接收器用於接收所述雷射投射模組在預定區域內投射的雷射圖案；以及處理器，所述處理器用於處理所述接收器接收到的雷射圖案以得到相應的深度圖像。
本發明第四方面提供了一種電子裝置，包括：殼體，所述殼體上設置有透光區；以及本發明協力廠商面所述的深度相機，所述深度相機容置在所述殼體內，所述雷射投射模組和所述雷射接收器與所述透光區對應設置。
上述透光薄片藉由在一表面上的非投射區設置金屬線路，由於金屬線路的電阻較穩定，因此當透光薄片破裂時，金屬線路的電阻立刻變化，因此控制積體電路會明顯偵測到透光薄片上的電阻變化，極大的提高了控制積體電路對透光薄片的偵測能力，減少當所述透光薄片損壞時，雷射直接射入周圍環境的概率，增加使用安全，避免因雷射直接射入周圍環境而引生的事故。
100:透光薄片
10:基材
10a:防護結構
200:雷射投射模組
300:深度相機
400:電子裝置
10b:基材表面
10c:金屬線路
50a:第一輸入端
50b:第一輸出端
60a:第二輸入端
60b:第二輸出端
17:透明導電薄膜
11:投射區
12:非投射區
13:光學繞射結構
14a:第一連接墊
14b:第二連接墊
15:二氧化矽薄膜
16:保護膜
20:鏡座
21:側壁
22:上開口
23:底部
24:控制積體電路
25:導線
26:雷射發射器
27:準直擴束鏡
27a:凹透鏡
27b:凸透鏡
30:接收器
31:處理器
32:主機板
40:殼體
41:透光區
41a:第一透光區
41b:第二透光區
圖1A為本發明實施例1透光薄片的示意圖。
圖1B為本發明透光薄片的金屬線路形狀的一個變更實施例。
圖1C為本發明透光薄片的金屬線路形狀的另一個變更實施例。
圖2為本發明實施例1透光薄片的架構圖。
圖3為本發明實施例2透光薄片的示意圖。
圖4為本發明實施例2透光薄片接入電路的示意圖。
圖5為本發明實施例3雷射投射模組的示意圖。
圖6為本發明實施例3雷射投射模組的剖面圖。
圖7為本發明實施例4電子裝置的示意圖。
為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。需要說明的是，在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。
第一實施例
請參如圖1A所示，實施例1提供了一種透光薄片100。所述透光薄片100包括：透光的基材10、防護結構10a以及光學繞射結構13。所述基材10定義有投射區11和圍繞所述投射區11設置的非投射區12。所述防護結構10a形成在所述基材10的一基材表面10b上，且所述防護結構10a包括位於所述非投射區12的金屬線路10c。所述光學繞射結構13形成在所述基材10的相背於所述基材表面10b的一側。所述基材10的材質可以是無機玻璃、透明塑膠(有機玻璃)、複合材料以及滌綸。
進一步參閱圖1A，本實施例所述金屬線路10c還包括一第一輸入端50a和第一輸出端50b。所述金屬線路10c藉由所述第一輸入端50a和所述第一輸出端50b與一外部電路連接時形成一第一電路。述金屬線路10c在所述第一輸入端50a和所述第一輸出端50b之間的形狀為圓環狀。
在其他實施例中，金屬線路10c在所述第一輸入端50a和所述第一輸出端50b之間的形狀也可為其他更為複雜規則或不規則的形狀。進一步參閱圖1B，在一變更例中，本實施例中所述金屬線路10c的形狀為齒狀。當所述金屬線路10c為齒狀時，所述齒狀的所述金屬線路10c相較於圓環狀的所述金屬線路10c要更加的複雜和精細。請參閱圖1C，在另一變更例中，本實施例中所述金屬線路10c的形狀為一首尾相連的梯子形。當所述金屬線路10c為首尾相連的梯子形時，所述金屬線路10c相較於圓環狀的所述金屬線路10c要更加複雜和精細。
參閱圖2，本實施例所述金屬線路10c的所述基材表面10b形成有透明的保護膜16，所述金屬線路10c的邊緣上設置有兩個第一連接墊14a，所述第一連接墊14a分別與所述金屬線路10c的所述第一輸入端50a和所述第一輸出端50b連接。所述基材10相背於所述防護結構10a的一側鍍有透明的二氧化矽薄膜15，所述光學繞射結構13藉由對所述二氧化矽薄膜15進行蝕刻，以在背離所述基材表面10b的一側形成繞射結構。所述第一連接墊14a可藉由導線25將所述透光薄片100與外接電路連接。
當光源非雷射時，所述金屬線路10c既可在所述投射區11又可在所述非投射區12。
第二實施例
參閱圖3，本實施例所述透光薄片100相較於實施例1所述透光薄片100，其區別在於所述防護結構10a還包括一位於所述投射區11的圖案化的透明導電薄膜17。所述透明導電薄膜17由透明導電的金屬氧化物形成，本實施例中所述 金屬氧化物為氧化銦錫。所述透明導電薄膜17和所述金屬線路10c部分覆蓋在同一所述基材表面10b。
繼續參閱圖3，所述透明導電薄膜17也包括一第二輸入端60a和一第二輸出端60b。所述透明導電薄膜17藉由所述第二輸入端60a和所述第二輸出端60b與一外部電路連接時可形成一第二電路。所述第二電路和所述第一電路相互獨立。
參閱圖4，保護膜16全部覆蓋所述防護結構10a。所述防護結構10a上設置有兩個第二連接墊14b。所述第二連接墊14b分別和所述第二輸入端60a及所述第二輸出端60b連接。所述第二連接墊14b可藉由導線25將所述透光薄片100與外接電路連接。
繼續參閱圖4，當所述第一連接墊14a和所述第二連接墊14b均藉由所述導線25將所述透光薄片100外接於控制積體電路24時，若所述基材10在所述非投射區12出現輕微損壞，所述金屬線路10c的電阻就會變化，因此可立刻被所述控制積體電路偵測出；若所述基材10在所述投射區11出現輕微損壞，所述氧化銦錫10d的電阻也會出現變化，因此所述透光薄片100的電阻變化有可能會被所述控制積體電路24偵測到。此時當所述控制積體電路24偵測到所述透光薄片100任何一處出現異常時，所述控制積體電路24就可以藉由外接電路關閉雷射源，以防止雷射直接藉由裂縫射入周圍環境。實際上，當所述透光薄片100出現裂縫時，該裂縫通常會在所述透光薄片100的邊緣，即所述非投射區12。
所述金屬線路10c的緻密度可依據所述基材10的大小進行相應的更改，其更改原則為，所述金屬線路10c越細，其線路越複雜，則所述控制積體電路24對所述透光薄片100的偵測就越靈敏。
本實施例所述的透光薄片100可單獨作為光學繞射元件出售和使用。在實際使用中，相較於傳統的所述基材表面10b僅為所述氧化銦錫的所述透光薄片100，本實施例所述的透光薄片100可以集成到更小尺寸的基材10上，更符合目 前器件微小化的趨勢。當所述透光薄片100任何一處出現異常，就可藉由外接控制電路偵測到異常並關閉雷射射源。
特別的，在本實施例中，由於光源是雷射，因此所述金屬線路10c不可能設置在所述投射區11。
第三實施例
請一併參閱圖5和圖6，實施例3提供了一種雷射投射模組200。所述雷射投射模組200包括：雷射發射器26、所述透光薄片100、控制積體電路24。所述雷射發射器26為垂直腔面雷射發射器，所述雷射發射器26用於發射雷射。所述透光薄片100用於將所述雷射發射器26發射的雷射轉化成繞射的雷射圖案。所述控制積體電路24與所述透光薄片100的金屬線路10c電性連接，並與所述雷射發射器26通信連接，所述控制積體電路24用以偵測所述金屬線路10c的電阻值變化，並在偵測到所述金屬線路10c的電阻值變化超過預設的閾值時控制該雷射發射器26關閉。
所述雷射投射模組200還包括一鏡座20。所述控制積體電路24可安裝在所述鏡座20的所述側壁21內。所述導線25部分的埋入所述鏡座20的側壁21內。所述雷射發射器26設置在所述鏡座20的所述底部23，並向垂直於所述鏡座20上開口的一端發射雷射。
所述雷射投射模組200還包括一所述準直擴束鏡27。所述準直擴束鏡27設置在所述鏡座20內，且依次包括一凹透鏡27a和一凸透鏡27b，用以準直所述雷射發射器26發出的雷射。所述凹透鏡27a用以當所述雷射發射器26發出的光線射入時將光線發散，所述凸透鏡27b用以當經過所述凹透鏡27a發散後的光線入射時將光線進行準直，從而發出平行的寬光束雷射。
在本實施例中，經過所述準直擴束鏡27準直後的寬光束雷射，藉由蝕刻在相背於所述基材表面10b二氧化矽薄膜15上的所述光學繞射結構13後，就會在預定區域形成繞射的雷射圖案。當所述透光薄片100整個區域任何一點發生損 壞時，本實施例所述的雷射投射模組200就可以立即藉由所述控制積體電路24迅速偵測到所述透光薄片100電阻值的變化，進而藉由所述導線25迅速控制所述雷射發射器26，並使之關閉。本實施例所述的雷射投射模組200有效的提高了安全性，避免了當所述透光薄片100損壞時，所述控制積體電路24不能立即偵測到所述透光薄片100的變化，進而導致雷射直接射入周圍環境的問題。
第四實施例
請參閱圖7，實施例4提供了電子裝置400。所述電子裝置400包括殼體40和深度相機300。所述殼體40上設置有透光區41，所述透光區41包括第一透光區41a和第二透光區41b。所述深度相機300包括本發明實施例所述的雷射投射模組200、接收器30以及處理器31。所述接收器30用於接收所述雷射投射模組200在預定區域內投射的雷射繞射圖案。所述處理器31用於處理所述接收器30接收到的雷射繞射圖案以得到相應的深度圖像。
所述深度相機300容置在所述殼體40內，所述雷射投射模組200和所述接收器30對應所述透光區41設置。所述深度相機300容置在所述殼體40內。所述透光區41既可為所述殼體40上的孔洞，亦可為所述殼體40上由透明材料形成的區域。
雷射從所述第一透光區41a射出至所述電子裝置400的外部，所述第二透光區41b與所述接收器30對應設置。所述接收器30藉由所述第二透光區41b在預定區域獲取雷射在該區域投影的雷射圖案。
由於所述雷射投射模組200中的所述導線25部分的埋入所述鏡座20內，因此所述雷射投射模組200可小型化，同時亦有利於所述深度相機300的小型化。
本實施例中所述的電子裝置400包括但不限於手機、平板電腦、門禁等有拍攝功能的電子裝置。
所述金屬線路10c形成在所述基材10的所述基材表面10b，藉由所述金屬線路10c斷路前後其電阻的變化，一方面提高了所述控制積體電路24對所述透 光薄片100的偵測能力，另一方面由於所述金屬線路10c相較於傳統的氧化銦錫10d，其可集成到更小的所述基材10上，迎合了目前器件微小化的趨勢，且金屬的價格相對於氧化銦錫也更低，極大的降低了成本，具有良好的應用市場。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。最後應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術案的範圍。
100:透光薄片
10:基材
10a:防護結構
10b:基材表面
10c:金屬線路
50a:第一輸入端
50b:第一輸出端
60a:第二輸入端
60b:第二輸出端
17:透明導電薄膜
11:投射區
12:非投射區

Claims (11)

  1. 一種透光薄片，其改良在於，包括：透光的基材，該基材定義有投射區和圍繞所述投射區設置的非投射區；防護結構，形成在所述基材的一表面上，所述防護結構包括位於所述非投射區且圍繞所述投射區形成的金屬線路，所述金屬線路在所述輸入端和所述輸出端之間的形狀為圓環或齒狀；以及光學繞射結構，形成在所述基材相背於所述防護結構的一側，用於對光線進行繞射。
  2. 如請求項1所述的透光薄片，其中：所述防護結構還包括位於所述投射區的圖案化的透明導電薄膜，所述透明導電薄膜和所述金屬線路形成在所述基材的同一表面；所述防護結構包括輸入端和輸出端。
  3. 如請求項2所述的透光薄片，其中：所述透明導電薄膜由透明導電的金屬氧化物形成。
  4. 如請求項3所述的透光薄片，其中：所述金屬氧化物為氧化銦錫。
  5. 如請求項1所述的透光薄片，其中：所述基材相背於所述防護結構的表面鍍有透明的二氧化矽薄膜，藉由蝕刻所述二氧化矽薄膜，在背離所述基材表面的一側形成有所述光學繞射結構。
  6. 如請求項1所述的透光薄片，其中：所述防護結構的表面鍍有透明的保護膜。
  7. 如請求項1所述的透光薄片，其中：所述防護結構的邊緣上設置有兩個連接墊；所述兩個連接墊分別與所述輸入端和所述輸出端連接。
  8. 一種雷射投射模組，其改良在於，包括：雷射發射器，用於發射雷射；如請求項1至7任一項所述的透光薄片，用於將所述雷射發射器發射的雷射轉化成繞射的雷射圖案；及控制積體電路，與所述透光薄片的金屬線路電性連接，並與所述雷射發射器通信連接，所述控制積體電路用以偵測所述金屬線路的電阻值變化，並在偵測到所述金屬線路的電阻值變化超過預設的閾值時控制該雷射發射器關閉。
  9. 如請求項8所述的雷射投射模組，其中：所述雷射投射模組還包括一準直擴束鏡，所述準直擴束鏡包括一凹透鏡和一凸透鏡，所述凹透鏡用以當所述雷射發射器發出的光線射入時將光線發散，所述凸透鏡用以當經過所述凹透鏡發散後的光線入射時將光線進行準直，從而發出平行的寬光束，所述透光薄片用於將所述寬光束轉化為繞射的雷射圖案。
  10. 一種深度相機，其改良在於，包括：如請求項8至9任一項所述的雷射投射模組；接收器，所述接收器用於接收所述雷射投射模組在預定區域內投射的雷射圖案；以及處理器，所述處理器用於處理所述接收器接收到的雷射圖案以得到相應的深度圖像。
  11. 一種電子裝置，其改良在於，包括：殼體，所述殼體上設置有透光區；以及 請求項10所述的深度相機，所述深度相機容置在所述殼體內，所述雷射投射模組和所述雷射接收器與所述透光區對應設置。
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