光学装置的制作方法

本发明关于一种光学装置，尤其关于一种用以提供结构光(structured light)的光学装置。

背景技术：

随着电子工业的演进以及工业技术的蓬勃发展，各种电子设备大都朝着轻便、易于携带的方向进行开发与设计，以利使用者随时随地应用于移动商务或娱乐休闲等用途。而又由于近年来机、光、电的整合与应用受到重视的程度日益增加，因此各式各样的光学装置(如影像撷取装置、发光装置等)正广泛地延伸至各种产品上，如智能型手机、穿戴式电子装置等方便携带的可携式电子设备，故使用者得以于有需求时随时取出并进行使用，不仅具有重要的商业价值，更让一般大众的日常生活增添色彩。

再者，随着生活质量的提升，人们希望电子设备具有更多元化的功能，也因此对于设置在电子设备上的光学装置产生更多的诉求；而为了因应此些诉求，现已有一些相关于结构光(structured light)的技术被提出；例如本发明申请人在申请号为104115679的中国台湾专利申请中揭露了利用光学装置输出结构光对受测表面进行侦测，以获得受测表面的距离与平坦度，又例如本发明申请人还在申请号为104115677的中国台湾专利申请中揭露了利用光学装置输出双结构光对受测标的进行侦测以获得准确的深度信息。

然而，相关于结构光的技术大都需与用以感应结构光图案的感应单元相搭配才得以使其应用被具体实施，但在现有的技术中，由于光学装置中的发光单元以及感应单元皆为被独立设置的分离元件，因此光学装置的体积或设置有该光学装置的电子设备的体积不容易朝向轻、薄、短小的趋势发展。是以，如何于微型化电子设备的体积的前提下，使结构光的技术还能被应用于电子设备中以进而提供更多元化的功能，俨然已成为一个重要的课题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够输出结构光以提供多元化功能的光学装置，且由于光学装置中的发光单元以及感应单元被整合为一体，故所占据的空间小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种光学装置，包括结构光产生单元、发光单元、感应单元以及基板，该发光单元包括至少一发光源，且该至少一发光源用以输出一光束，而该光束于通过该结构光产生单元后形成一结构光(structured light)；其中，于该结构光投射至一物体时，该物体上呈现一结构光图案(pattern)；该感应单元用以提供一感应功能；其中，该发光单元以及该感应单元被设置于该基板而整合为一体。

较佳地，该感应功能包括热感应功能、电感应功能、磁感应功能、光感应功能以及结构光图案感应功能中的至少一者。

较佳地，该感应单元为互补式金属氧化物半导体元件(CMOS)、光度感应元件(ALS)、光感二极管(photodiode)、接近感测元件(proximity sensor)或热感应元件。

较佳地，该光学装置还包括控制单元，该控制单元电连接于该发光单元与该感应单元之间，并依据该感应单元的一感应结果而对该发光单元进行控制。

较佳地，该至少一发光源包括多个发光源，且该多个发光源中的至少一者是经由该控制单元的控制而依据一预定序列输出该光束或停止输出该光束。

较佳地，该至少一发光源包括至少一发光芯片(chip)或至少一发光晶粒(die)。

较佳地，该至少一发光源包括一激光二极管(LD)、一发光二极管(LED)、一有机发光二极管(OLED)以及一热光源(thermal source)中的至少一者。

较佳地，该至少一发光源包括多个发光源，且该多个发光源围绕于该感应单元的周边。

较佳地，该光束包括具有一第一波长区间的光束、具有一第二波长区间的光束以及具有一热感应波长区间的光束中的至少一者。

较佳地，该结构光产生单元包括衍射光学元件(DOE)、阵列柱状透镜组(lenticular lens)以及阵列微透镜组(micro-lens array)中的至少一者。

较佳地，该光学装置还包括准直透镜组，该准直透镜组设置于该发光单元 与该结构光产生单元之间，用以准直来自该发光单元的该光束并予以传送至该结构光产生单元。

较佳地，该发光单元是依据一预定序列输出该光束或停止输出该光束。

较佳地，该感测单元是依据一预定序列提供该感应功能或停止提供该感应功能。

较佳地，该光学装置还包括壳体，该壳体用以容置并固定该结构光产生单元、该发光单元以及该感应单元。

较佳地，该基板具有一高低落差；或者，该基板是由多个基材所层叠而成；或者，该基板的多个基材中的一基材为一接地层。

较佳地，该光学装置应用于一可携式电子设备。

本发明光学装置能够输出结构光以提供多元化功能，且其通过将发光单元与感应单元整合为一体，而并非采用分别独立设置的分离元件，使得发光单元与感应单元所占据的总空间有限，有利于光学装置或设置有光学装置的电子设备朝向轻、薄、短小的趋势发展。

附图说明

图1：为本发明光学装置于一第一较佳实施例的结构概念示意图。

图2：为图1所示光学装置的基板、发光单元以及感应单元于另一视角的结构概念示意图。

图3：为本发明光学装置于一第二较佳实施例的结构概念示意图。

图4：为本发明光学装置于一第三较佳实施例的基板、发光单元以及感应单元的结构概念示意图。

图5：为本发明光学装置于一第四较佳实施例的结构概念示意图。

图6：为本发明光学装置应用于可携式电子装置的一较佳结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1与图2，图1为本发明光学装置于一第一较佳实施例的结构概念示意图，图2为图1所示光学装置的基板、发光单元以及感应单元于另一视角的结构概念示意图。光学装置1A包括发光单元11、结构光产生单元12、感应单元13、控制单元14以及基板15，且控制单元14电连接于发光单元11与感 应单元13之间，而感应单元13与发光单元11则被设置于同一基板15而整合为一体。

再者，发光单元11包括多个发光源110～118，且任一发光源110～118可为激光二极管(LD)、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、热光源或类似于激光二极管、发光二极管、有机发光二极管等半导体类的其它发光元件；其中，发光单元11所输出的光束L1中可包括具有第一波长区间的光束及/或具有第二波长区间的光束，举例来说，任一发光源110～118所输出的光束L1可为可见光束、不可见光束(如紫外光束、红外光束、近红外光束或远红外光束等)或具有热感应波长区间的光束。此外，任一发光源110～118可为发光芯片(chip)的型式，亦可为发光晶粒(die)的型式，且该些发光源110～118围绕于感应单元13的周边。惟，上述仅为一实施例，发光源110～118的数量、型式以及发光源110～118与感应单元13之间的相对位置关系不以上述为限。

又，结构光产生单元12是供发光单元11所提供的光束L1通过，并予以进行光束整形(beam shaping)以形成向外输出的结构光(structured light)L2，且于结构光L2投射至物体9上时，物体9上会呈现结构光图案(pattern)8；其中，结构光产生单元12可依据实际应用需求而被设计，藉此使向外输出的结构光L2以及物体9上所呈现的结构光图案8得以弹性变化。

于本较佳实施例中，结构光产生单元12包括衍射光学元件(DOE)、阵列柱状透镜组(lenticular lens)以及阵列微透镜组(micro-lens array)中的至少一者，但不以上述为限；而如何透过设计结构光产生单元12而使得通过结构光产生单元12并输出的结构光L2符合使用者的需求，为本技术领域普通技术人员所知悉，故在此即不再予以赘述。

再者，感应单元13是因应实际情况而提供所需的感应功能，例如感应呈现在物体9上的结构光图案8所产生的变化，抑或是对光学装置1A的使用环境进行热感应、电感应、磁感应或光感应等，亦即感应单元13是用来感应来自光学装置1A外界的信号S(如热信号、电信号、磁信号、光信号等)。于本较佳实施例中，感应单元13包括互补式金属氧化物半导体元件(CMOS)、光度感应元件(ALS)、光感二极管(photodiode)、接近感测元件(proximity sensor)以及热感应元件中的至少一者，但并不以上述为限。

其中，控制单元14是依据感应单元13的感应结果而对发光单元11进行控 制，且任一发光源110～118皆可经由控制单元14的控制而依据一预定序列输出光束L1或停止输出光束L1，也就是说任一发光源110～118可经由控制单元14的控制而于特定时间区间输出光束L1，并于另一特定时间区间停止输出光束L1。此外，感应单元13亦可经由控制单元14的控制而依据一预定序列提供感应功能或停止提供感应功能。

请参阅图3，其为本发明光学装置于一第二较佳实施例的结构概念示意图。其中，本较佳实施例的光学装置1B大致类似于第一较佳实施例中所述之处，在此即不再予以赘述。而本较佳实施例与第一佳实施例的不同处在于，光学装置1B还包括一准直透镜组16，其设置于发光单元11与结构光产生单元12之间，用以准直来自发光单元11的光束L1并予以传送至结构光产生单元12。进一步而言，由于未被准直的光束入射至结构光产生单元12时会有部分的光束是无法被利用的，故于本较佳实施例中，透过准直透镜组16准直发光单元11所输出的光束L1，使得多个光束L1皆能够彼此平行地入射至结构光产生单元12，进而提升光学装置1B的光使用效率。

请参阅图4，其为本发明光学装置于一第三较佳实施例的基板、发光单元以及感应单元的结构概念示意图。其中，本较佳实施例的光学装置1C大致类似于前述第一与第二较佳实施例中所述之处，在此即不再予以赘述。而本较佳实施例与前述第一与第二佳实施例的不同处在于，基板15’具有高低落差，并由多个基材151～153所层叠而成，且基板15’中的其中一层基材151为接地层。

请参阅图5，其为本发明光学装置于一第四较佳实施例的结构概念示意图。其中，本较佳实施例的光学装置1D大致类似于前述第一～第三较佳实施例中所述之处，在此即不再予以赘述。而本较佳实施例与前述第一～第三较佳实施例的不同处在于，光学装置1D还包括一壳体17，且壳体17是用来容置并固定结构光产生单元12、发光单元11、感应单元13以及控制单元14。

请参阅图6，其为本发明光学装置应用于可携式电子装置的一较佳结构示意图。图6示意了可携式电子设备2上设置有如上述第一或第二较佳实施例所述的光学装置1，且可携式电子设备2可为手机、平板电脑或穿戴式装置，但不以上述为限。此外，本技术领域普通技术人员皆可由图6的教示而依据实际需求将本发明光学装置1应用至其它电子设备上。

特别说明的是，由于本发明光学装置中的感应单元与发光单元是被整合为 一体，并非是分别独立设置的分离元件，因此感应单元与发光单元所占据的总空间有限，有利于光学装置或设置有光学装置的电子设备朝向轻、薄、短小的趋势发展，同时还能经由结构光带来更多元化的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求范围，因此凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的专利保护范围内。