投影机、具投影机的电子装置以及相关制造方法与流程

本发明涉及一投影机，尤其是涉及一具有绕射光学元件的投影机。

背景技术：

一传统的投影机通常需要一激光光源、一准直仪(collimator)、一绕射光学元件以及一反射器(reflector)/棱镜(prism)以产生一投影影像，其中该些元件于该投影机中为个别独立的元件。然而，由于电子装置如智慧型手机或面板的尺寸日趋轻薄，具有该些元件的投影机无法容纳于越趋轻薄的电子装置之中，导致投影机的设计困难。

除此之外，若电子装置需要捕捉一三维影像则需要两个相机模块从不同角度捕捉两张影像来计算深度信息，然而，两个相机模块将会大幅增加制造成本，且该深度信息的计算会增加电子装置内一处理器的负载。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供具有一绕射光学元件的一投影机，其中该绕射光学元件(diffractiveopticalelement,doe)是印压(imprint)于一内表面，该投影机不具有任何棱镜或反射元件且具有较薄的厚度以解决上述问题。

根据本发明一实施例，公开一投影机，包含用以产生一激光的一激光模块以及一晶片级光学元件，该晶片级光学元件包含一第一基底(substrate)、一第一准直仪透镜以及一绕射光学元件，其中该第一准直仪透镜是在该第一基底的一第一表面上所制造，且是用以自该激光模块接收该激光以产生一准直激光；该准直激光直接穿过该绕射光学元件以产生该投影机的一投射影像。

根据本发明一实施例，公开一电子装置，包含:一投影机、一相机模块以及一处理器，其中该投影机包含用以产生一激光的一激光模块以及一晶片级光学元件，该晶片级光学元件包含一第一基底、一第一准直仪透镜以及一绕射光学元件，其中该激光直接穿过该第一准直仪透镜以及该绕射光学元件以产生该投影机的一投影影像至一周围环境的一区域，该相机模块是用以捕捉该周围环境的该区域以产生影像数据，该处理器是用以分析该影像数据一获得该影像数据的深度信息。

根据本发明另一实施例，公开用以制造一投影机的一方法，包含:提供一第一基底；于该第一基底之上制造一第一准直仪透镜；提供一第二基底；于该第二基底上印压一绕射光学元件；以及组装该第一基底、该第二基底以及一激光模块使该激光模块所产生的一激光直接穿过该第一准直仪透镜以及该绕射光学元件以产生该投影机的一投影影像。

附图说明

图1是根据本发明一第一实施例的一投影机示意图；

图2是根据本发明一第二实施例的一投影机示意图；

图3是根据本发明一第三实施例的一投影机示意图；

图4是根据本发明一第四实施例的一投影机示意图；

图5是根据本发明一实施例的部分绕射光学元件的俯视图与侧视图；

图6-图8是根据本发明一实施例的图1所示的晶片光学元件的制造方法示意图；

图9是根据本发明一实施例的一电子装置示意图。

符号说明

100、200、300、400、910投影机

110、210、310、410激光模块

120、130、220、230、320、330、基底420、430

122、132、222、232、322、422准直仪透镜

140、240、340、440绕射光学元件

150、250、350、450垫片

900电子装置

920相机模块

930处理器

具体实施方式

图1是根据本发明一第一实施例的一投影机100示意图，如图1所示，投影机100包含一激光模块110以及一晶片级光学元件(wafer-leveloptical)，其中该晶片级光学元件包含一基底120、印压(imprint)于基底120的一表面之上的一准直仪透镜122、一基底130、印压于基底130的一表面之上的一准直仪透镜132、印压于基底130的另一表面之上的一绕射光学元件(diffractiveopticalelement,doe)140以及一垫片(spacer)150。在此实施例中，投影机100是利用一特殊图案投影一影像，且投影机100设置于一电子装置如一智慧型手机或一平板之中。

在图1所示的投影机100之中，激光模块110是用以产生一激光，特别地，该激光为一红外线光，准直仪透镜122与132为凸透镜且自激光模块110接收该激光以产生一准直激光(平行光)，其中该准直激光实质上垂直于基底130与绕射光学元件140，而绕射光学元件140可作为一图案产生器，且该准直激光可直接穿过绕射光学元件140以产生一投影影像，其中该投影影像可具有由绕射光学元件140所设定的一特殊图案。

在图1的实施例中，该激光直接穿过准直仪透镜122与132以及绕射光学元件140以形成具有该特殊图案的该投影影像，且该激光并无穿透过任何棱镜或其他反射/折射元件。透过使用此架构，投影机100具有较薄的厚度且可设置于轻薄的电子装置之中。

图2是根据本发明一第二实施例的一投影机200示意图，如图2所示，投影机200包含一激光模块210以及一晶片级光学元件，其中该晶片级光学元件包含一基底220、印压于基底220的一表面之上的一准直仪凹透镜222、一基底230、印压于基底230的一表面的一准直仪凸透镜232、印压于基底230的另一表面的一绕射光学元件240以及垫片250，投影机200类似于图1所示的投影机100，但准直仪透镜222为一凹透镜。

在另一实施例中，准直仪透镜222可以为一凸透镜而准直仪透镜232可以为一凹透镜。

图3是根据本发明一第三实施例的一投影机300示意图，如图3所示，投影机300包含一激光模块310以及一晶片级光学元件，其中该晶片级光学元件包含一基底320、印压于基底320的一表面之上的一准直仪凸透镜322、一基底330、印压于基底330的一表面之上的一绕射光学元件340以及一垫片350，投影机300类似于图1所示的投影机100，但并没有于基底330的一表面之上制造准直仪透镜。

图4是根据本发明一第四实施例的一投影机400示意图，如图4所示，投影机400包含一激光模块410以及一晶片级光学元件，其中该晶片级光学元件包含一基底420、印压于基底420的一表面之上的一准直仪凸透镜422、印压于基底420的另一表面之上的另一准直仪凸透镜424、一基底430、印压于基底430的一表面之上的一绕射光学元件440以及一垫片450，投影机400类似于图3所示的投影机300，但在基底430的相对两表面之上都有制造准直仪透镜422与424。

在另一实施例中，准直仪透镜422与424的其中之一为凸透镜而准直仪透镜422与424的另一为凹透镜。

在上述实施例中，绕射光学元件140/240/340/440是透过纳米半导体压印(nanoimprintsemiconductorlithography)所制造，图5是根据本发明一实施例的部分绕射光学元件140/240/340/440的俯视图与侧视图。

图6-图8是根据本发明一实施例的图1所示的晶片光学元件的制造方法示意图，图6显示于基底120与130之上的准直仪透镜122与132的印压细节，如图6所示，在清理(cleaning)的步骤中，清理基底120/130以便进一步处理；在铸造(molding)的步骤中，注射或涂布一紫外线可固化聚合物(ultravioletcurablepolymer)于基底120/130的一表面之上，并利用一模具(workingstamp)对该紫外线可固化聚合物塑形；在紫外线固化步骤之中，利用紫外光来固化该紫外线可固化聚合物，其中该固化层作为准直仪透镜122/132；在去模(de-molding)步骤之中移除该模具；接着，执行边缘残余移除及清理步骤，且在测试重大错误及品质瑕疵的时候，利用一自动光学检查(automatedopticalinspection,aoi)扫描基底120/130。透过图6所示的步骤，制造图1所示具有准直仪透镜122的基底120以及具有准直仪透镜132的基底130。

图7显示基底120与130的组装细节，在第一步中，将垫片150与基底130连结，接着利用一感光耦合元件(charge-coupleddevice,ccd)校准系统透过垫片150将基底120与基底130组装在一起，接着执行一调变转换功能(modulationtransferfunction)测试以检查透镜的影像效果。

图8显示绕射光学元件140的印压细节与后续组装步骤，如图8所示，在第一步中，注射或涂布该紫外线可固化聚合物于基底130的该表面之上，并透过该感光耦合元件校准来使用一绕射光学元件模具以对该紫外线可固化聚合物进行塑形，在第二步中，使用该紫外光来对该紫外线可固化聚合物进行固化，其中该固化层作为绕射光学元件140，在第三步中，移除绕射光学元件模具，在第四步中，将组装完的装置切割成多个方块，其中每一方块作为图1所示的该晶片级光学元件，在第五步中，在测试重大错误及品质瑕疵的时候，利用该自动光学检查扫描基底120/130，最后，将该多个方块(即该多个晶片级光学元件)进行分类以便进行进一步处理。

图2-图4的实施例可透过类似图6-图8所示的步骤所实现，本领域具通常知识者在阅读上述内容后应能轻易理解图2-图4所示实施例的制造步骤，详细细节在此省略。

图9是根据本发明一实施例的一电子装置900示意图，如图9所示，电子装置900为一智慧型手机，且电子装置900包含一投影机910、一相机模块920以及一处理器930，在此实施例中，投影机910可利用图1-图4所示实施例中的任何一投影机来实现，且投影机910嵌入电子装置900的背面并投影具有一特殊图案的一红外线影像至一周围环境的一区域，接着，相机模块920捕捉该周围环境的该区域以产生一影像数据，最后，处理器930分析该影像数据以获得该影像数据的深度信息，在图9所示的实施例中，透过使用投影机920与仅使用一相机模块930，电子装置900可简易地产生一三维影像。

简单归纳本发明，在本发明所公开的投影机中，透过印压该绕射光学元件于该投影机的一内部基底之上，该投影机的厚度够薄，足以嵌入一轻薄的电子装置中，除此之外，于该电子装置中利用本发明所公开的投影机，该电子装置可仅透过分析由一相机模块所捕捉到的一影像来建立一三维影像，因此制造成本与处理器负载可被改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。