[发明专利]光学扩散元件及用于三维感测的光发射组件

说明书

一种光学扩散元件包括出光面，出光面具有多个微结构，各微结构具有边界，各微结构的边界完全与相邻的微结构的边界连接，各微结构具有表面轮廓，表面轮廓的函数表达式为：s(x)代表各微结构于x坐标轴上的表面轮廓，x值代表表面轮廓于x坐标轴上的垂直投影位置，R值代表各微结构的顶点的曲率半径，κ值代表各微结构的圆锥系数，微结构具有相同的R值及κ值。一种用于三维感测的光发射组件包括光学扩散元件及光源。光学扩散元件及用于三维感测的光发射组件兼具有控制外形、光型及简化设计的优点。

技术领域

本发明关于一种光学扩散元件及用于三维感测的光发射组件。

背景技术

目前飞时(Time of Flight，TOF)三维感测技术常使用光学扩散元件达到光型控制的效果。具体来说，当光源产生的光线入射光学扩散元件后，经由光学扩散元件的微结构产生散射，使得从微结构射出的光线具有特定光型，如此达到光型控制。为控制不同光型，微结构的设计利用机率分布函数随机调整深度、边界、空间控制参数，来调控微结构的成型分布，以达到控制不同光型的效果。

利用机率分布函数随机调整深度、边界、空间控制参数，虽可微调部分区域内的光型使光型更符合预期，但在相邻微结构之间的空白区域仍须要额外设计相似的表面轮廓(sag profile)去填补，在边界处理上极为复杂。因此，现有技术的光学扩散元件虽然可达到光型控制效果，但具有设计复杂的问题。

发明内容

本发明提供一种光学扩散元件，其于具有控制光型功能的同时，还具有简化设计的优点。

本发明提供一种用于三维感测的光发射组件，其兼具有控制光型及设计简单的优点。

本发明所提供的光学扩散元件包括出光面，出光面具有多个微结构，各微结构具有边界，各微结构的边界完全与相邻的微结构的边界连接，且各微结构具有表面轮廓，表面轮廓的函数表达式如下：

其中，s(x)代表各微结构于x坐标轴上的表面轮廓，x代表表面轮廓于x坐标轴上的垂直投影位置，R代表各微结构的顶点的曲率半径，κ代表各微结构的圆锥系数，微结构具有相同的R值以及κ值。

在本发明的一实施例中，上述的曲率半径与圆锥系数的比值(κ/R)满足下述条件：-180＜κ/R＜-20。

在本发明的一实施例中，上述的各微结构适于形成光型，光型具有发散角，发散角的函数表达式如下：FOV＝A(κ/R)+B；其中，FOV代表光型的视野角，A及B满足下述条件：-0.1＜A＜-1，B为大于0的常数。

在本发明的一实施例中，上述的各微结构具有虚拟孔径虚拟孔径为表面轮廓的函数表达式的s(x)为0时的两个x值的差值，其中

在本发明的一实施例中，上述的微结构以随机方式排列于出光面上。

在本发明的一实施例中，上述的各微结构的边界于出光面的正投影呈现多边形。

在本发明的一实施例中，上述的微结构凸出出光面。

在本发明的一实施例中，上述的微结构凹入出光面。

本发明所提供的用于三维感测的光发射组件包括上述的光学扩散元件以及光源。光学扩散元件具有相反于出光面的入光面，光源向入光面发出照明光束，照明光束通过入光面进入光学扩散元件后由出光面的微结构出光，形成发射光束。

在本发明的一实施例中，上述的发射光束相对于入光面的法线具有平均最大发光角，平均最大发光角为15°至65°。