[发明专利]复合扩散片、照明模块以及三维扫描装置

说明书

本发明提供了一种复合扩散片，用于结合于一面光源元件，以组成一照明模块。所述照明模块应用于三维扫描装置。复合扩散片包含一基底层、一第一光学微结构层以及一第二光学微结构层。基底层的一光学结构面具有一第一区域以及至少邻接第一区域的相对二侧的一第二区域。第一光学微结构层覆盖于第一区域，以及第二光学微结构层覆盖于第二区域。第一光学微结构层的光学特性，不同于第二光学微结构层的光学特性。

技术领域

本发明有关于光三维扫描装置，特别是关于一种复合扩散片，以及应用复合扩散片的照明模块以及三维扫描装置。

背景技术

在3D ToF装置(3D飞时测距，3D Time of Flight)三维扫描装置中，系以面光源朝向目标照明区域投射光线，在接收以影像感测阵列接收反射光，据以取得多个距离值分布，而建立三维扫描结果。

面光源发出的光线，需要经过扩散片的扩散、散射，以加大光线投射的角度范围，以涵盖到三维扫描装置的视角(Filed-of-View)。在扩散片的扩散作用下，远景中心位置的照明光线往往强度不足，而无法反射强度足够的轮廓信号，导致细节部分无法解析。

现有技术的设计是在面光源元件，例如垂直共振腔面射型激光芯片(VCSEL，Vertical Cavity Surface Emitting Laser)上区分多个区域光源，利用控制电路分区控制光源，以强化远景中心的照明光线强度。前述的多个区域光源需要相对复杂的电路设计以及控制逻辑。同时，VCSEL芯片发出的光线需要经过准直镜以产生准直光束再投射至扩散片，也使得三维扫描装置的照明模块厚度增加，不利于小型化配置。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种复合扩散片，系可透过相对简单的机制，加强远景中心的照明光线强度，以利三维扫描装置对于远景中心的细节解析。

本发明实施例提出一种复合扩散片，包含一基底层、一第一光学微结构层以及一第二光学微结构层。基底层的一光学结构面具有一第一区域以及至少邻接第一区域的相对二侧的一第二区域。第一光学微结构层覆盖于第一区域，以及第二光学微结构层覆盖于第二区域。第一光学微结构层的光学特性，不同于第二光学微结构层的光学特性。

在本发明至少一实施例中，第二区域环绕第一区域。

在本发明至少一实施例中，第一区域位于光学结构面的中心位置。

在本发明至少一实施例中，定义光学结构面为矩形，且边缘分别平行于一水平方向以及一垂直方向，第一区域的位置在水平方向或垂直方向相对于光学结构面为置中。

在本发明至少一实施例中，当第一区域在水平方向相对于光学结构面为置中，第一区域的型态为相对于垂直方向对称；且当第一区域在垂直方向相对于光学结构面为置中时，第一区域的型态为相对于水平方向对称。

在本发明至少一实施例中，第一光学微结构层以及第二光学微结构层分别是一光扩散层以及一衍射光学元件层的组合。

在本发明至少一实施例中，第一光学微结构层以及第二光学微结构层分别是一光扩散层。

在本发明至少一实施例中，第一光学微结构层以及第二光学微结构层分别是一衍射光学元件层。

在本发明至少一实施例中，光学特性是对光束进行散射的角度范围，且第一光学微结构层对光束进行散射的角度范围，大于第二光学微结构层光束进行散射的角度范围。

在本发明至少一实施例中，第一光学微结构层是透过机械加工、激光加工或化学蚀刻形成于第一区域，或是透过涂布高分子材料于第一区域所形成。

在本发明至少一实施例中，第二光学微结构层是透过机械加工、激光加工或化学蚀刻形成于第一区域，或是透过涂布高分子材料于第一区域所形成。