光学投影装置及电子装置的制作方法

本实用新型涉及光电技术领域，尤其涉及一种光学投影装置及电子装置。

背景技术：

请参阅图8，目前的投影装置9包括激光器90、棱镜91、准直透镜组92及投影光学元件93，棱镜91设置于激光器90与投影光学元件93之间，准直透镜组92设置于棱镜91与投影光学元件93之间。激光器90所发出的激光源沿着水平方向传播至棱镜91，通过棱镜91反射激光源而改变激光源的传播方向，经棱镜91反射的激光源沿着垂直方向传播至准直透镜组92，准直透镜组92通过至少三个准直透镜层叠形成，并用于校正经反射的激光源，经校正的激光源传播至投影光学元件93，投影光学元件93让经校正的激光源投影至物体。

由上述可知，目前的投影装置9于垂直方向上设有多个准直透镜的准直透镜组92，导致投影装置9的高度过大，若应用于电子装置时，导致电子装置的厚度增加，而且多个准直透镜的制造成本也过高。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种光学投影装置及电子装置，以解决目前的光学投影装置的高度过大无法应用于朝向轻薄发展的电子装置的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，提供了一种光学投影装置，其包括：光路改变元件，其具有入光面、出光面及反射面，该入光面与该出光面的至少其中之一具有非球面结构；激光器，该光路改变元件的该入光面设置于该反射面与该激光器之间；以及衍射光学元件，该光路改变元件的该出光面设置于该反射面与该衍射光学元件之间；其中该反射面位于该激光器与该衍射光学元件之间的光源传播路径。

第二方面，提供了一种电子装置，其使用该光学投影装置向物体投影具有特定图案的光源，以及影像撷取模块撷取该光源通过该物体反射的影像信息。

在本实用新型实施例中，光学投影装置通过将目前光学投影装置的多个准直透镜整合于光路改变元件的入光面及出光面，减少准直透镜的设置，不但能维持光学投影装置的光学性能，同时缩小光学投影装置的高度，也减少制造成本。将小体积的光学投影装置应用于电子装置内，使电子装置符合轻薄的需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型第一实施例的光学投影装置的示意图。

图2是本实用新型第二实施例的光学投影装置的示意图。

图3是本实用新型第三实施例的光学投影装置的示意图。

图4是本实用新型第四实施例的光学投影装置的示意图。

图5是本实用新型第五实施例的光学投影装置的示意图。

图6是本实用新型第六实施例的光学投影装置的示意图。

图7是本实用新型第七实施例的电子装置的示意图。

图8是现有技术的光学投影装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，其是本实用新型第一实施例的光学投影装置的示意图；如图所示，本实施例提供一种光学投影装置1，光学投影装置1包括激光器10、光路改变元件11及衍射光学元件12。

举例而言，光路改变元件11可以是反射镜、棱镜、分光镜或其他任何适于改变入射至光路改变元件11的光传递路径的组件。光路改变元件11具有入光面111、与入光面111间具有夹角的出光面112及位于入光面111及出光面112之间的反射面113，入光面111与出光面112的至少其中之一具有非球面结构。在本实施例中，入光面111具有第一非球面结构1111，出光面112具有第二非球面结构1121。举例来说，光路改变元件11为棱镜，入光面111与出光面112之间的夹角为90度，第一非球面结构1111及第二非球面结构1121的曲率为正曲率。本实施例的光路改变元件11的材质为玻璃或塑胶，并能通过注塑成型方式形成非球面结构。本实施例的光路改变元件11的焦度通过下述公式计算:

1/F1＝(1/R1+1/R2)×(n-1) 式(1)

其中F1为光路改变元件11的焦距，如有效焦距(effective focal length)，R1为第一非球面结构1111的顶点曲率半径，R2为第二非球面结构1121的顶点曲率半径，n为光路改变元件11的材料折射率。在一实施例中，F1>0。在一实施例中，F1<20mm。本实施例激光器10的出光口与光路改变元件11的入光面111之间的距离D可介于光路改变元件11的一倍焦距与光路改变元件11的二倍焦距之间,即F1<D<2F1。

光路改变元件11设置于激光器10与衍射光学元件12之间的光源传播路径上，激光器10位于光路改变元件11的入光面111的一侧，衍射光学元件12位于光路改变元件11的出光面112的一侧。在本实施例中，光路改变元件11的入光面111设置于反射面113与激光器10之间，光路改变元件11的出光面112设置于反射面113与衍射光学元件12之间。光源传播路径包括第一光源传播路径P1及第二光源传播路径P2，第一光源传播路径P1是指激光器10所发出的激光源经由入光面111往反射面113的传播路径，第二光源传播路径P2是指反射面113反射激光器10所发出的激光源经由出光面112并往衍射光学元件12的传播路径。第一光源传播路径P1与第二光源传播路径P2之间具有夹角，其中夹角不为180度。本实施例的第一光源传播路径与第二光源传播路径例如是相互垂直，但不以此为限，让通过光路改变元件11的光源转向即可。

激光器10可以是侧面发射的半导体激光器，如DFB(distributed feedback laser)激光器。衍射光学元件12包括光学基材121及衍射微结构122，光学基材121具有收光面1211及相对于收光面1211的发光面1212，衍射微结构122可选择设置于收光面1211或发光面1212。在本实施例中，衍射微结构122设置于发光面1212。衍射光学元件12例如是使用蚀刻工艺在光学基材121表面上形成所需的衍射微结构122，虽然在图1中的衍射微结构122是以具有间隔排列且具有矩形截面的多个凸部为例，但衍射微结构122并不以此为限，只要能让通过衍射光学元件12的光线产生绕射而复制出多个光点或图案并将其投影至待测物体上即可，于此不再详细说明。

本实施例的光学投影装置1在使用时，激光器10产生激光源，激光源沿着第一光源传播路径P1往光路改变元件11传播，并先传过入光面111的第一非球面结构1111，第一非球面结构1111先一次校正激光源，经一次校正的激光源传播至反射面113。反射面113反射经一次校正的激光源，以改变激光源的传播方向，经反射的激光源沿着第二光源传播路径P2传播。经反射的激光源从出光面112的第二非球面结构1121穿出，第二非球面结构1121二次校正经反射的激光源。经二次校正的激光源沿着第二光源传播路径P2往衍射光学元件12传播，经二次校正的激光源从光学基材121的收光面1211进入，并从光学基材121的发光面1212发出，从发光面1212发出的激光源通过衍射微结构122而产生衍射，并形成多个光点或具有特定图案的结构光，且调整多个光点或结构光的分布范围。本实施例的光学投影装置1是于光路改变元件11的入光面111及出光面112整合准直功能，而不需额外设置层叠的多个准直透镜，以缩小光学投影装置1的高度及降低其制造成本。

以下搭配图2至图6说明光学投影装置的其他实施型态，当然本实用新型的光学投影装置的可实施型态不以此为限。在图2至图6中，相同的组件以相同的标号表示或省略标号表示，于下便不再重述。

请参阅图2，其是本实用新型第二实施例的光学投影装置的示意图；如图所示，本实施例的光学投影装置2与上述实施例的光学投影装置1相似，但两者之间主要不同在于，本实施例的衍射光学元件22的光学基材221的收光面2211还设有第三非球面结构223，第三非球面结构223与衍射光学元件22相对。本实施例的第三非球面结构223为表面具有微结构的透镜，通常使用非球面菲涅尔透镜。经二次校正的激光源通过设置于收光面2211的第三非球面结构223进行三次校正，以确保光学投影装置2的光学成像品质。第三非球面结构223的焦距例如是大于零。在一实施例中，第三非球面结构223及衍射微结构222可交换设置，换句话说，衍射微结构222设置于光学基材221的收光面2211，第三非球面结构223设置于光学基材221的发光面2212。

请参阅图3，其是本实用新型第三实施例的光学投影装置的示意图；如图所示，本实施例的光学投影装置3与第二实施例的光学投影装置2相似，但不同在于，本实施例的光路改变元件31与衍射光学元件32之间设有准直透镜(collimator lens)33，准直透镜33位于第二光源传播路径P2上，并分别对应光路改变元件31的出光面312及衍射光学元件32的第三非球面结构323。换句话说，经第二非球面结构3121校正的激光源先经准直透镜33校正激光源，再经过第三非球面结构323校正激光源，也表示本实施例的光学投影装置3的激光源通过四道光学结构进行四次校正，使其光学成像品质符合需求。上述准直透镜33的焦距大于零。当然本实施例也能省略第三非球面结构323的设置，于此不再详细说明。因光路改变元件31的入光面311及出光面312分别能达到准直效果，本实施例的即使另外设置准直透镜33，但准直透镜33的数量少于目前的光学投影装置所使用的准直透镜的数量。

请参阅图4，其是本实用新型第四实施例的光学投影装置的示意图；如图所示，本实施例的光学投影装置4与第二实施例的光学投影装置2相似，但不同在于，本实施例的光路改变元件41的第一非球面结构4111的曲率为负曲率，光路改变元件41的焦距可通过上述实施例的式(1)公式计算。在其他实施例中，第一实施例及第三实施例的光路改变元件也可采用本实施例的光路改变元件41。

请参阅图5，其是本实用新型第五实施例的光学投影装置的示意图；如图所示，本实施例的光学投影装置5与第二实施例的光学投影装置2相似，但不同在于，本实施例的光路改变元件51的第二非球面结构5121的曲率为负曲率，光路改变元件51的焦距可通过上述实施例式(1)公式计算。在其他实施例中，第一实施例及第三实施例的光路改变元件也可采用本实施例的光路改变元件51。

请参阅图6，其是本实用新型第六实施例的光学投影装置的示意图；如图所示，本实施例的光学投影装置6与第二实施例的光学投影装置2相似，但不同在于，本实施例的光路改变元件61的第一非球面结构6111及第二非球面结构6121的曲率均为负曲率。光学投影装置6使用的光源可为平行光源，以进一步改善光源发散的情形，而提高效率。在本实施例中，光路改变元件61的焦距可通过上述实施例式(1)公式计算，其中F1<0。在其他实施例中，第一实施例及第三实施例的光路改变元件也可采用本实施例的光路改变元件61。

请参阅图7，其是本实用新型第七实施例的电子装置的示意图；如图所示，本实用新型更提供一种电子装置7，电子装置7包括光学投影装置71以及影像撷取模块72，用于捕捉立体影像，其中光学投影装置可选择使用第一实施例至第六实施例的光学投影装置。电子装置于使用时，光学投影装置71向物体8投影具有特定图案的光源，影像撷取模块72撷取光源通过物体反射的影像信息。

然上述实施例的光学投影装置通过于光路改变元件上的入光面及出光面设有非球面结构对进入光路改变元件及从光路改变元件射出的光源进行校正，如此不用额外增加其他光学镜片进行准直、校正，有效缩小光学投影装置的高度(例如小于10mm)，使电子装置能朝向轻薄化。

综上所述，本实用新型提供一种光学投影装置及电子装置，光学投影装置将目前光学投影装置的多个准直透镜整合于光路改变元件的入光面及出光面，减少准直透镜的设置，不但能维持光学投影装置的光学性能，同时缩小光学投影装置的高度，也减少制造成本。将小体积的光学投影装置应用于电子装置内，使电子装置符合轻薄的需求。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。