本發(fā)明關于一種光學裝置，尤其關于一種用以提供結構光(structured light)的光學裝置。

背景技術：

隨著電子工業(yè)的演進以及工業(yè)技術的蓬勃發(fā)展，各種電子設備大都朝著輕便、易于攜帶的方向進行開發(fā)與設計，以利使用者隨時隨地應用于移動商務或娛樂休閑等用途。而又由于近年來機、光、電的整合與應用受到重視的程度日益增加，因此各式各樣的光學裝置(如影像擷取裝置、發(fā)光裝置等)正廣泛地延伸至各種產(chǎn)品上，如智能型手機、穿戴式電子裝置等方便攜帶的可攜式電子設備，故使用者得以于有需求時隨時取出并進行使用，不僅具有重要的商業(yè)價值，更讓一般大眾的日常生活增添色彩。

再者，隨著生活質量的提升，人們希望電子設備具有更多元化的功能，也因此對于設置在電子設備上的光學裝置產(chǎn)生更多的訴求；而為了因應此些訴求，現(xiàn)已有一些相關于結構光(structured light)的技術被提出；例如本發(fā)明申請人在申請?zhí)枮?04115679的中國臺灣專利申請中揭露了利用光學裝置輸出結構光對受測表面進行偵測，以獲得受測表面的距離與平坦度，又例如本發(fā)明申請人還在申請?zhí)枮?04115677的中國臺灣專利申請中揭露了利用光學裝置輸出雙結構光對受測標的進行偵測以獲得準確的深度信息。

然而，相關于結構光的技術大都需與用以感應結構光圖案的感應單元相搭配才得以使其應用被具體實施，但在現(xiàn)有的技術中，由于光學裝置中的發(fā)光單元以及感應單元皆為被獨立設置的分離元件，因此光學裝置的體積或設置有該光學裝置的電子設備的體積不容易朝向輕、薄、短小的趨勢發(fā)展。是以，如何于微型化電子設備的體積的前提下，使結構光的技術還能被應用于電子設備中以進而提供更多元化的功能，儼然已成為一個重要的課題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種能夠輸出結構光以提供多元化功能的光學裝置，且由于光學裝置中的發(fā)光單元以及感應單元被整合為一體，故所占據(jù)的空間小。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種光學裝置，包括結構光產(chǎn)生單元、發(fā)光單元、感應單元以及基板，該發(fā)光單元包括至少一發(fā)光源，且該至少一發(fā)光源用以輸出一光束，而該光束于通過該結構光產(chǎn)生單元后形成一結構光(structured light)；其中，于該結構光投射至一物體時，該物體上呈現(xiàn)一結構光圖案(pattern)；該感應單元用以提供一感應功能；其中，該發(fā)光單元以及該感應單元被設置于該基板而整合為一體。

較佳地，該感應功能包括熱感應功能、電感應功能、磁感應功能、光感應功能以及結構光圖案感應功能中的至少一者。

較佳地，該感應單元為互補式金屬氧化物半導體元件(CMOS)、光度感應元件(ALS)、光感二極管(photodiode)、接近感測元件(proximity sensor)或熱感應元件。

較佳地，該光學裝置還包括控制單元，該控制單元電連接于該發(fā)光單元與該感應單元之間，并依據(jù)該感應單元的一感應結果而對該發(fā)光單元進行控制。

較佳地，該至少一發(fā)光源包括多個發(fā)光源，且該多個發(fā)光源中的至少一者是經(jīng)由該控制單元的控制而依據(jù)一預定序列輸出該光束或停止輸出該光束。

較佳地，該至少一發(fā)光源包括至少一發(fā)光芯片(chip)或至少一發(fā)光晶粒(die)。

較佳地，該至少一發(fā)光源包括一激光二極管(LD)、一發(fā)光二極管(LED)、一有機發(fā)光二極管(OLED)以及一熱光源(thermal source)中的至少一者。

較佳地，該至少一發(fā)光源包括多個發(fā)光源，且該多個發(fā)光源圍繞于該感應單元的周邊。

較佳地，該光束包括具有一第一波長區(qū)間的光束、具有一第二波長區(qū)間的光束以及具有一熱感應波長區(qū)間的光束中的至少一者。

較佳地，該結構光產(chǎn)生單元包括衍射光學元件(DOE)、陣列柱狀透鏡組(lenticular lens)以及陣列微透鏡組(micro-lens array)中的至少一者。

較佳地，該光學裝置還包括準直透鏡組，該準直透鏡組設置于該發(fā)光單元 與該結構光產(chǎn)生單元之間，用以準直來自該發(fā)光單元的該光束并予以傳送至該結構光產(chǎn)生單元。

較佳地，該發(fā)光單元是依據(jù)一預定序列輸出該光束或停止輸出該光束。

較佳地，該感測單元是依據(jù)一預定序列提供該感應功能或停止提供該感應功能。

較佳地，該光學裝置還包括殼體，該殼體用以容置并固定該結構光產(chǎn)生單元、該發(fā)光單元以及該感應單元。

較佳地，該基板具有一高低落差；或者，該基板是由多個基材所層疊而成；或者，該基板的多個基材中的一基材為一接地層。

較佳地，該光學裝置應用于一可攜式電子設備。

本發(fā)明光學裝置能夠輸出結構光以提供多元化功能，且其通過將發(fā)光單元與感應單元整合為一體，而并非采用分別獨立設置的分離元件，使得發(fā)光單元與感應單元所占據(jù)的總空間有限，有利于光學裝置或設置有光學裝置的電子設備朝向輕、薄、短小的趨勢發(fā)展。

附圖說明

圖1：為本發(fā)明光學裝置于一第一較佳實施例的結構概念示意圖。

圖2：為圖1所示光學裝置的基板、發(fā)光單元以及感應單元于另一視角的結構概念示意圖。

圖3：為本發(fā)明光學裝置于一第二較佳實施例的結構概念示意圖。

圖4：為本發(fā)明光學裝置于一第三較佳實施例的基板、發(fā)光單元以及感應單元的結構概念示意圖。

圖5：為本發(fā)明光學裝置于一第四較佳實施例的結構概念示意圖。

圖6：為本發(fā)明光學裝置應用于可攜式電子裝置的一較佳結構示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1與圖2，圖1為本發(fā)明光學裝置于一第一較佳實施例的結構概念示意圖，圖2為圖1所示光學裝置的基板、發(fā)光單元以及感應單元于另一視角的結構概念示意圖。光學裝置1A包括發(fā)光單元11、結構光產(chǎn)生單元12、感應單元13、控制單元14以及基板15，且控制單元14電連接于發(fā)光單元11與感 應單元13之間，而感應單元13與發(fā)光單元11則被設置于同一基板15而整合為一體。

再者，發(fā)光單元11包括多個發(fā)光源110～118，且任一發(fā)光源110～118可為激光二極管(LD)、發(fā)光二極管(LED)、有機發(fā)光二極管(OLED)、熱光源或類似于激光二極管、發(fā)光二極管、有機發(fā)光二極管等半導體類的其它發(fā)光元件；其中，發(fā)光單元11所輸出的光束L1中可包括具有第一波長區(qū)間的光束及/或具有第二波長區(qū)間的光束，舉例來說，任一發(fā)光源110～118所輸出的光束L1可為可見光束、不可見光束(如紫外光束、紅外光束、近紅外光束或遠紅外光束等)或具有熱感應波長區(qū)間的光束。此外，任一發(fā)光源110～118可為發(fā)光芯片(chip)的型式，亦可為發(fā)光晶粒(die)的型式，且該些發(fā)光源110～118圍繞于感應單元13的周邊。惟，上述僅為一實施例，發(fā)光源110～118的數(shù)量、型式以及發(fā)光源110～118與感應單元13之間的相對位置關系不以上述為限。

又，結構光產(chǎn)生單元12是供發(fā)光單元11所提供的光束L1通過，并予以進行光束整形(beam shaping)以形成向外輸出的結構光(structured light)L2，且于結構光L2投射至物體9上時，物體9上會呈現(xiàn)結構光圖案(pattern)8；其中，結構光產(chǎn)生單元12可依據(jù)實際應用需求而被設計，藉此使向外輸出的結構光L2以及物體9上所呈現(xiàn)的結構光圖案8得以彈性變化。

于本較佳實施例中，結構光產(chǎn)生單元12包括衍射光學元件(DOE)、陣列柱狀透鏡組(lenticular lens)以及陣列微透鏡組(micro-lens array)中的至少一者，但不以上述為限；而如何透過設計結構光產(chǎn)生單元12而使得通過結構光產(chǎn)生單元12并輸出的結構光L2符合使用者的需求，為本技術領域普通技術人員所知悉，故在此即不再予以贅述。

再者，感應單元13是因應實際情況而提供所需的感應功能，例如感應呈現(xiàn)在物體9上的結構光圖案8所產(chǎn)生的變化，抑或是對光學裝置1A的使用環(huán)境進行熱感應、電感應、磁感應或光感應等，亦即感應單元13是用來感應來自光學裝置1A外界的信號S(如熱信號、電信號、磁信號、光信號等)。于本較佳實施例中，感應單元13包括互補式金屬氧化物半導體元件(CMOS)、光度感應元件(ALS)、光感二極管(photodiode)、接近感測元件(proximity sensor)以及熱感應元件中的至少一者，但并不以上述為限。

其中，控制單元14是依據(jù)感應單元13的感應結果而對發(fā)光單元11進行控 制，且任一發(fā)光源110～118皆可經(jīng)由控制單元14的控制而依據(jù)一預定序列輸出光束L1或停止輸出光束L1，也就是說任一發(fā)光源110～118可經(jīng)由控制單元14的控制而于特定時間區(qū)間輸出光束L1，并于另一特定時間區(qū)間停止輸出光束L1。此外，感應單元13亦可經(jīng)由控制單元14的控制而依據(jù)一預定序列提供感應功能或停止提供感應功能。

請參閱圖3，其為本發(fā)明光學裝置于一第二較佳實施例的結構概念示意圖。其中，本較佳實施例的光學裝置1B大致類似于第一較佳實施例中所述之處，在此即不再予以贅述。而本較佳實施例與第一佳實施例的不同處在于，光學裝置1B還包括一準直透鏡組16，其設置于發(fā)光單元11與結構光產(chǎn)生單元12之間，用以準直來自發(fā)光單元11的光束L1并予以傳送至結構光產(chǎn)生單元12。進一步而言，由于未被準直的光束入射至結構光產(chǎn)生單元12時會有部分的光束是無法被利用的，故于本較佳實施例中，透過準直透鏡組16準直發(fā)光單元11所輸出的光束L1，使得多個光束L1皆能夠彼此平行地入射至結構光產(chǎn)生單元12，進而提升光學裝置1B的光使用效率。

請參閱圖4，其為本發(fā)明光學裝置于一第三較佳實施例的基板、發(fā)光單元以及感應單元的結構概念示意圖。其中，本較佳實施例的光學裝置1C大致類似于前述第一與第二較佳實施例中所述之處，在此即不再予以贅述。而本較佳實施例與前述第一與第二佳實施例的不同處在于，基板15’具有高低落差，并由多個基材151～153所層疊而成，且基板15’中的其中一層基材151為接地層。

請參閱圖5，其為本發(fā)明光學裝置于一第四較佳實施例的結構概念示意圖。其中，本較佳實施例的光學裝置1D大致類似于前述第一～第三較佳實施例中所述之處，在此即不再予以贅述。而本較佳實施例與前述第一～第三較佳實施例的不同處在于，光學裝置1D還包括一殼體17，且殼體17是用來容置并固定結構光產(chǎn)生單元12、發(fā)光單元11、感應單元13以及控制單元14。

請參閱圖6，其為本發(fā)明光學裝置應用于可攜式電子裝置的一較佳結構示意圖。圖6示意了可攜式電子設備2上設置有如上述第一或第二較佳實施例所述的光學裝置1，且可攜式電子設備2可為手機、平板電腦或穿戴式裝置，但不以上述為限。此外，本技術領域普通技術人員皆可由圖6的教示而依據(jù)實際需求將本發(fā)明光學裝置1應用至其它電子設備上。

特別說明的是，由于本發(fā)明光學裝置中的感應單元與發(fā)光單元是被整合為 一體，并非是分別獨立設置的分離元件，因此感應單元與發(fā)光單元所占據(jù)的總空間有限，有利于光學裝置或設置有光學裝置的電子設備朝向輕、薄、短小的趨勢發(fā)展，同時還能經(jīng)由結構光帶來更多元化的功能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的權利要求范圍，因此凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含于本發(fā)明的專利保護范圍內。