CN112824956A - 透光薄片、激光投射模组、深度相机以及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透光薄片，包括：透光的基材，该基材定义有投射区和围绕所述投射区设置的非投射区；防护结构，形成在所述基材的一表面上，所述防护结构包括位于所述非投射区的金属线路；以及光学衍射结构，形成在所述基材相背于所述防护结构的一侧。利用所述透光薄片的一种投影模组、以及利用所述投影模组的一种深度相机以及利用所述深度相机的一种电子装置。本发明所述的透光薄片迎合了目前器件微小化的趋势，具有良好的应用市场。

Description

透光薄片、激光投射模组、深度相机以及电子装置

技术领域

本发明属于光学感测与识别技术领域，涉及一种透光薄片、具有该透光薄片的激光投射模组、深度相机以及电子装置。

背景技术

对以激光作为光源的投射装置，其安全防护装置目前最常见的是仅将氧化铟锡薄膜镀在光学衍射元件基板的表面上，再将该氧化铟锡薄膜与一控制集成电路电性连接，该控制集成电路和激光源通信连接，当该衍光学射元件基板出现破裂时，其上镀覆的氧化铟锡薄膜也会破裂，此时控制集成电路就能通过检测到氧化铟锡薄膜的电阻变化，当变化后的电阻大于预设的电阻阈值时，进而控制关闭激光源，以防止激光透过裂缝直接射向周围环境。然而，受氧化铟锡薄膜的生产工艺(物理真空镀膜)限制，难以保证不同批次形成或者同一批次形成的所有氧化铟锡薄膜的电阻是相同的，这些氧化铟锡薄膜的电阻通常在一定的范围内波动，故存在当光学衍射元件基板破裂时，由于不同光学衍射元件基板上的氧化铟锡薄膜的电阻是不同的，而用于判断破裂的电阻阈值是固定的，所以会存在光学衍射元件基板破裂后的电阻相对于电阻阈值不明显从而导致控制集成电路不能侦测到该变化的情况，使得激光源直接射向周围环境，危害安全的同时也影响使用。

发明内容

本发明第一方面提供了一种透光薄片，包括：透光的基材，该基材定义有投射区和围绕所述投射区设置的非投射区；防护结构，形成在所述基材的一表面上，所述防护结构包括位于所述非投射区的金属线路；以及光学衍射结构，形成在所述基材相背于所述防护结构的一侧，用于对光线进行衍射。

本发明第二方面提供了一种激光投射模组，包括：激光发射器，用于发射激光；本发明第一方面所述的透光薄片，用于将所述激光发射器发射的激光转化成衍射的激光图案；及控制集成电路，与所述透光薄片的金属线路电性连接，并与所述激光发射器通信连接，所述控制集成电路用以侦测所述金属线路的电阻值变化，并在侦测到所述金属线路的电阻值变化超过预设的阈值时控制该激光发射器关闭。

本发明第三方面提供了一种深度相机，包括：本发明第二方面所述的激光投射模组；接收器，所述接收器用于接收所述激光投射模组在预定区域内投射的激光图案；以及处理器，所述处理器用于处理所述接收器接收到的激光图案以得到相应的深度图像。

本发明第四方面提供了一种电子装置，包括：壳体，所述壳体上设置有透光区；以及本发明第三方面所述的深度相机，所述深度相机容置在所述壳体内，所述激光投射模组和所述激光接收器与所述透光区对应设置。

本发明的透光薄片的通过在一表面上的非投射区设置金属线路，由于金属线路的电阻较稳定，因此当透光薄片破裂时，金属线路的电阻立刻变化，因此控制集成电路会明显侦测到透光薄片上的电阻变化，极大的提高了控制集成电路对透光薄片的侦测能力，减少当所述透光薄片损坏时，激光直接射入周围环境的概率，增加使用安全，避免因激光直接射入周围环境而引生的事故。

附图说明

图1A为本发明实施例1透光薄片的示意图。

图1B为本发明透光薄片的金属线路形状的一个变更实施例。

图1C为本发明透光薄片的金属线路形状的另一个变更实施例。

图2为本发明实施例1透光薄片的架构图。

图3为本发明实施例2透光薄片的示意图。

图4为本发明实施例2透光薄片接入电路的示意图。

图5为本发明实施例3激光投射模组的示意图。

图6为本发明实施例3激光投射模组的剖面图。

图7为本发明实施例4电子装置的示意图。

主要元件符号说明

透光薄片 100

基材 10

防护结构 10a

激光投射模组 200

深度相机 300

电子装置 400

基材表面 10b

金属线路 10c

第一输入端 50a

第一输出端 50b

第二输入端 60a

第二输出端 60b

透明导电薄膜 17

投射区 11

非投射区 12

光学衍射结构 13

第一连接垫 14a

第二连接垫 14b

二氧化硅薄膜 15

保护膜 16

镜座 20

侧壁 21

上开口 22

底部 23

控制集成电路 24

导线 25

激光发射器 26

准直扩束镜 27

凹透镜 27a

凸透镜 27b

接收器 30

处理器 31

主板 32

壳体 40

透光区 41

第一透光区 41a

第二透光区 41b

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

如图1A所示，实施例1提供了一种透光薄片100。所述透光薄片100包括：透光的基材10、防护结构10a以及光学衍射结构13。所述基材10定义有投射区11和围绕所述投射区11设置的非投射区12。所述防护结构10a形成在所述基材10的一基材表面10b上，且所述防护结构10a包括位于所述非投射区12的金属线路10c。所述光学衍射结构13形成在所述基材10的相背于所述基材表面10b的一侧。所述基材10的材质可以是无机玻璃、透明塑料(有机玻璃)、复合材料以及涤纶。

进一步参阅图1A，本实施例所述金属线路10c还包括一第一输入端50a和第一输出端50b。所述金属线路10c通过所述第一输入端50a和所述第一输出端50b与一外部电路连接时形成一第一电路。述金属线路10c在所述第一输入端50a和所述第一输出端50b之间的形状为圆环状。

在其他实施例中，金属线路10c在所述第一输入端50a和所述第一输出端50b之间的形状也可为其他更为复杂规则或不规则的形状。进一步参阅图1B，在一变更例中，本实施例中所述金属线路10c的形状为齿状。当所述金属线路10c为齿状时，所述齿状的所述金属线路10c相较于圆环状的所述金属线路10c要更加的复杂和精细。请参阅图1C，在另一变更例中，本实施例中所述金属线路10c的形状为一首尾相连的梯子形。当所述金属线路10c为首尾相连的梯子形时，所述金属线路10c相较于圆环状的所述金属线路10c要更加复杂和精细。

参阅图2，本实施例所述金属线路10c的所述基材表面10b形成有透明的保护膜16，所述金属线路10c的边缘上设置有两个第一连接垫14a，所述第一连接垫14a分别与所述金属线路10c的所述第一输入端50a和所述第一输出端50b连接。所述基材10相背于所述防护结构10a的一侧镀有透明的二氧化硅薄膜15，所述光学衍射结构13通过在所述二氧化硅薄膜15上蚀刻，以在背离所述基材表面10b的一侧形成衍射结构。所述第一连接垫14a可通过导线25将所述透光薄片100与外接电路连接。

当光源不是激光时，所述金属线路10c既可以在所述投射区11又可以在所述非投射区12。

实施例2

参阅图3，本实施例所述透光薄片100相较于实施例1所述透光薄片100，其区别在于所述防护结构10a还包括一位于所述投射区11的图案化的透明导电薄膜17。所述透明导电薄膜17由透明导电的金属氧化物形成，本实施例中所述金属氧化物为氧化铟锡。所述透明导电薄膜17和所述金属线路10c部分覆盖在同一所述基材表面10b。

继续参阅图3，所述透明导电薄膜17也包括一第二输入端60a和一第二输出端60b。所述透明导电薄膜17通过所述第二输入端60a和所述第二输出端60b与一外部电路连接时可形成一第二电路。所述第二电路和所述第一电路相互独立。

参阅图4，保护膜16全部覆盖所述防护结构10a。所述防护结构10a上设置有两个第二连接垫14b。所述第二连接垫14b分别和所述第二输入端60a及所述第二输出端60b连接。所述第二连接垫14b可通过导线25将所述透光薄片100与外接电路连接。

继续参阅图4，当所述第一连接垫14a和所述第二连接垫14b均通过所述导线25将所述透光薄片100外接于控制集成电路24时，若所述基材10在所述非投射区12出现轻微损坏，所述金属线路10c的电阻就会变化，因此可立刻被所述控制集成电路侦测出；若所述基材10在所述投射区11出现轻微损坏，所述氧化铟锡10d的电阻也会出现变化，因此所述透光薄片100的电阻变化有可能会被所述控制集成电路24侦测到。此时当所述控制集成电路24侦测到所述透光薄片100任何一处出现异常时，所述控制集成电路24就可以通过外接电路关闭激光源，以防止激光直接通过裂缝射入周围环境。实际上，当所述透光薄片100出现裂缝时，该裂缝通常会在所述透光薄片100的边缘，即所述非投射区12。

所述金属线路10c的致密度可依据所述基材10的大小进行相应的更改，其更改原则为，所述金属线路10c越细，其线路越复杂，则所述控制集成电路24对所述透光薄片100的侦测就越灵敏。

本实施例所述的透光薄片100可单独作为光学衍射元件出售和使用。在实际使用中,相较于传统的所述基材表面10b仅为所述氧化铟锡的所述透光薄片100，本实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趋势。当所述透光薄片100任何一处出现异常，就可以通过外接控制电路侦测到异常并关闭激光源。

特别的，在本实施例中，由于光源是激光，因此所述金属线路10c不可能设置在所述投射区11。

实施例3

请一并参阅图5和图6，实施例3提供了一种激光投射模组200。所述激光投射模组200包括：激光发射器26、所述透光薄片100、控制集成电路24。所述激光发射器26为垂直腔面激光发射器，所述激光发射器26用于发射激光。所述透光薄片100用于将所述激光发射器26发射的激光转化成衍射的激光图案。所述控制集成电路24与所述透光薄片100的金属线路10c电性连接，并与所述激光发射器26通信连接，所述控制集成电路24用以侦测所述金属线路10c的电阻值变化，并在侦测到所述金属线路10c的电阻值变化超过预设的阈值时控制该激光发射器26关闭。

所述激光投射模组200还包括一镜座20。所述控制集成电路24可安装在所述镜座20的所述侧壁21内。所述导线25部分的埋入所述镜座20的侧壁21内。所述激光发射器26设置在所述镜座20的所述底部23，并向垂直于所述镜座20上开口的一端发射激光。

所述激光投射模组200还包括一所述准直扩束镜27。所述准直扩束镜27设置在所述镜座20内，且依次包括一凹透镜27a和一凸透镜27b，用以准直所述激光发射器26发出的激光。所述凹透镜27a用以当所述激光发射器26发出的光线射入时将光线发散，所述凸透镜27b用以当经过所述凹透镜27a发散后的光线入射时将光线进行准直，从而发出平行的宽光束激光。

在本实施例中，经过所述准直扩束镜27准直后的宽光束激光，通过蚀刻在相背于所述基材表面10b二氧化硅薄膜15上的所述光学衍射结构13后，就会在预定区域形成衍射的激光图案。当所述透光薄片100整个区域任何一点发生损坏时，本实施例所述的激光投射模组200就可以立即通过所述控制集成电路24迅速侦测到所述透光薄片100电阻值的变化，进而通过所述导线25迅速控制所述激光发射器26，并使之关闭。本实施例所述的激光投射模组200有效的提高了安全性，避免了当所述透光薄片100损坏时，所述控制集成电路24不能立即侦测到所述透光薄片100的变化，进而导致激光直接射入周围环境的问题。

实施例4

请参阅图7，实施例4提供了电子装置400。所述电子装置400包括壳体40和深度相机300。所述壳体40上设置有透光区41，所述透光区41包括第一透光区41a和第二透光区41b。所述深度相机300包括本发明实施例所述的激光投射模组200、接收器30以及处理器31。所述接收器30用于接收所述激光投射模组200在预定区域内投射的激光衍射图案。所述处理器31用于处理所述接收器30接收到的激光衍射图案以得到相应的深度图像。

所述深度相机300容置在所述壳体40内，所述激光投射模组200和所述接收器30对应所述透光区41设置。所述深度相机300容置在所述壳体40内。所述透光区41既可以是所述壳体40上的孔洞，也可以是所述壳体40上由透明材料形成的区域。

激光从所述第一透光区41a射出至所述电子装置400的外部，所述第二透光区41b与所述接收器30对应设置。所述接收器30通过所述第二透光区41b在预定区域获取激光在该区域投影的激光图案。

由于所述激光投射模组200中的所述导线25部分的埋入所述镜座20内，因此所述激光投射模组200可小型化，同时也有利于所述深度相机300的小型化。

本实施例中所述的电子装置400包括但不限于手机、平板电脑、门禁等有拍摄功能的电子装置。

所述金属线路10c形成在所述基材10的所述基材表面10b，通过所述金属线路10c断路前后其电阻的变化，一方面提高了所述控制集成电路24对所述透光薄片100的侦测能力，另一方面由于所述金属线路10c相较于传统的氧化铟锡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趋势，且金属的价格相对于氧化铟锡也更低，极大的降低了成本，具有良好的应用市场。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术案的范围。

Claims (12)

1.一种透光薄片，其特征在于，包括：

透光的基材，该基材定义有投射区和围绕所述投射区设置的非投射区；

防护结构，形成在所述基材的一表面上，所述防护结构包括位于所述非投射区且围绕所述投射区形成的金属线路；以及

光学衍射结构，形成在所述基材相背于所述防护结构的一侧，用于对光线进行衍射。

2.如权利要求1所述的透光薄片，其特征在于，所述防护结构还包括位于所述投射区的图案化的透明导电薄膜，所述透明导电薄膜和所述金属线路形成在所述基材的同一表面；所述防护结构包括输入端和输出端。

3.如权利要求2所述的透光薄片，其特征在于，所述透明导电薄膜由透明导电的金属氧化物形成。

4.如权利要求3所述的透光薄片，其特征在于，所述金属氧化物为氧化铟锡。

5.如权利要求1所述的透光薄片，其特征在于，所述基材相背于所述防护结构的表面镀有透明的二氧化硅薄膜，通过蚀刻所述二氧化硅薄膜，在背离所述基材表面的一侧形成有所述光学衍射结构。

6.如权利要求1所述的透光薄片，其特征在于，所述防护结构的表面镀有透明的保护膜。

7.如权利要求1所述的透光薄片，其特征在于，所述防护结构的边缘上设置有两个连接垫；所述两个连接垫分别与所述输入端和所述输出端连接。

8.如权利要求1所述的透光薄片，其特征在于，所述金属线路在所述输入端和所述输出端之间的形状为圆环或齿状。

9.一种激光投射模组，其特征在于，包括：

激光发射器，用于发射激光；

如权利要求1至8任一项所述的透光薄片，用于将所述激光发射器发射的激光转化成衍射的激光图案；及

控制集成电路，与所述透光薄片的金属线路电性连接，并与所述激光发射器通信连接，所述控制集成电路用以侦测所述金属线路的电阻值变化，并在侦测到所述金属线路的电阻值变化超过预设的阈值时控制该激光发射器关闭。

10.如权利要求9所述的激光投射模组，其特征在于，所述激光投射模组还包括一准直扩束镜，所述准直扩束镜包括一凹透镜和一凸透镜，所述凹透镜用以当所述激光发射器发出的光线射入时将光线发散，所述凸透镜用以当经过所述凹透镜发散后的光线入射时将光线进行准直，从而发出平行的宽光束，所述透光薄片用于将所述宽光束转化为衍射的激光图案。

11.一种深度相机，其特征在于，包括：

如权利要求9至10任一项所述的激光投射模组；

接收器，所述接收器用于接收所述激光投射模组在预定区域内投射的激光图案；以及

处理器，所述处理器用于处理所述接收器接收到的激光图案以得到相应的深度图像。

12.一种电子装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设置有透光区；以及

权利要求11所述的深度相机，所述深度相机容置在所述壳体内，所述激光投射模组和所述激光接收器与所述透光区对应设置。

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