CN111721233A - 三维感测装置、发光模块及其控制方法 - Google Patents

三维感测装置、发光模块及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种三维感测装置，适于感测一待测物。三维感测装置包含发光模块以及感测模块。发光模块具有相连通的透光区域及容置区域。发光模块包含发光元件、切换组件、第一光学元件及第二光学元件。发光元件位于透光区域，用于输出发光光线。切换组件用于选择性切换第一光学元件及第二光学元件其中之一者位于透光区域，而另一者位于容置区域。第一光学元件在透光区域接收发光光线并输出扩散光线，而第二光学元件在透光区域接收发光光线并输出结构光斑。感测模块相邻于发光模块，用于感测经待测物反射的扩散光线或结构光斑。

Description

三维感测装置、发光模块及其控制方法
技术领域
本发明是关于感测装置、发光模块及其控制方法，尤其是适于移动设备的三维感测装置、发光模块及其控制方法。
背景技术
近年来三维图像获取技术开始应用于移动设备如智能手机的摄像头而具有多功能应用，例如：人脸识别作为解除屏锁应用、距离量测应用等。
发明内容
发明人认识到，传统的移动设备中前置的摄像头受限于薄形化的机构设计空间，无法容置较为庞大的类型，导致实际应用上有所限制；但如果设计者为了实现多元化的感测功能，因而配置多颗不同功能的镜头，更可能导致前置摄像头模块体积庞大，从而在移动设备体积薄形化的应用上造成困扰。
有鉴于此，本发明部分实施例提出三维感测装置、发光模块及其控制方法，适于感测三维的待测物，以解决三维感测装置在机构设计所面临的问题。
在一实施例中，三维感测装置适于感测一待测物。三维感测装置包含发光模块以及感测模块。发光模块具有相连通的透光区域及容置区域。发光模块包含发光元件、切换组件、第一光学元件及第二光学元件。发光元件位于透光区域。发光元件用于输出发光光线。第一光学元件可活动于透光区域与容置区域之间。第一光学元件在透光区域接收发光光线并输出扩散光线。第二光学元件可活动于透光区域与容置区域之间。第二光学元件在透光区域接收发光光线并输出结构光斑。切换组件连接于第一光学元件及第二光学元件。切换组件用于选择性切换第一光学元件及第二光学元件其中之一者位于透光区域，而另一者位于容置区域。感测模块相邻于发光模块。感测模块用于感测经待测物反射的扩散光线或结构光斑。
在一实施例中，更包含：处理模块，耦接于感测模块，用于依据经反射的扩散光线或结构光斑产生待测物的三维图像。
在一实施例中，切换组件还包含第一传送机构以及第二传送机构。第一传动机构包含连接于第一光学元件的第一连接元件、连接于第一连接元件的第一传动组件、以及连接于第一传动组件的第一驱动单元，其中第一驱动单元驱动第一传动组件及第一连接元件以移动第一光学元件。第二传送机构包含连接于第二光学元件的第二连接元件、连接于第二连接元件的第二传动组件、以及连接于第二传动组件的第二驱动单元，其中第二驱动单元驱动第二传动组件及第二连接元件以移动第二光学元件，其中第一传送机构与第二传送机构位于容置区域。
在一实施例中，第一传动组件及第二传动组件包含传动轴，且第一驱动单元及第二驱动单元包含步进马达。
在一实施例中，第一光学元件包含扩散片，且第二光学元件包含衍射光学元件。
在一实施例中，第一光学元件的表面积大小以及第二光学元件的表面积大小等于或小于容置区域的表面积大小，且第一光学元件与第二光学元件平行于发光元件所在平面。
在一实施例中，发光模块适于三维感测装置。发光模块包含相连通的透光区域及容置区域、发光元件、第一光学元件、第二光学元件以及切换组件。发光元件，位于透光区域，用于输出发光光线。第一光学元件，可活动于透光区域与容置区域之间，第一光学元件在透光区域接收发光光线并输出扩散光线。第二光学元件可活动于透光区域与容置区域之间，第二光学元件在透光区域接收发光光线并输出结构光斑。切换组件，连接于第一光学元件及第二光学元件，用于选择性切换第一光学元件及第二光学元件其中之一者位于透光区域，而另一者位于容置区域。
在一实施例中，切换组件还包含第一传送机构以及第二传送机构。第一传动机构包含连接于第一光学元件的第一连接元件、连接于第一连接元件的第一传动组件、以及连接于第一传动组件的第一驱动单元，其中第一驱动单元驱动第一传动组件及第一连接元件以移动第一光学元件。第二传送机构包含连接于第二光学元件的第二连接元件、连接于第二连接元件的第二传动组件、以及连接于第二传动组件的第二驱动单元，其中第二驱动单元驱动第二传动组件及第二连接元件以移动第二光学元件，其中第一传送机构与第二传送机构位于容置区域。
在一实施例中，第一传动组件及第二传动组件包含传动轴，且第一驱动单元及第二驱动单元包含步进马达。
在一实施例中，第一光学元件包含扩散片，且第二光学元件包含衍射光学元件。
在一实施例中，第一光学元件的表面积大小以及第二光学元件的表面积大小等于或小于容置区域的表面积大小，且第一光学元件与第二光学元件平行于发光元件所在平面。
在一实施例中，适于三维感测一待测物的发光模块控制方法包含以下步骤：
借由发光元件于透光区域输出发光光线；
切换组件选择性切换第一光学元件及第二光学元件其中之一者位于透光区域，而另一者位于与透光区域相连通的容置区域，其中第一光学元件及第二光学元件可活动于透光区域与容置区域之间；
当第一光学元件位于透光区域时，第一光学元件接收发光光线并输出扩散光线，且第二光学元件位于容置区域；
当第二光学元件位于透光区域时，第二光学元件接收发光光线并输出结构光斑，且第一光学元件位于容置区域；以及
感测模块感测经待测物反射的扩散光线或结构光斑。
在一实施例中，还包含以下步骤：
当第一光学元件位于透光区域时，处理模块依据经反射的扩散光线产生待测物的三维图像；以及
当第二光学元件位于透光区域时，处理模块依据经反射的结构光斑产生待测物的三维图像。
在一实施例中，切换组件还通过第一驱动单元驱动相连接的第一传动组件及第一连接元件以移动第一光学元件，以及通过第二驱动单元驱动相连接的第二传动组件及第二连接元件以移动第二光学元件。
在一实施例中，第一光学元件包含扩散片，第二光学元件包含衍射光学元件。
据此，三维感测装置主要是利用切换组件选择性切换第一光学元件及第二光学元件其中之一者位于透光区域，从而构成复合式光学透镜组，可适应性提供不同应用下所需的扩散光线或结构光斑，接着，感测模块接受经反射的扩散光线或结构光斑，并将对应的光信号转换为电信号，以供装置后续进行三维识别应用光斑。同时，位于三维感测装置内的容置区域可收容发光模块所需的零组件，提高空间利用率，并满足薄型化封装需求。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明一实施例的三维感测装置的功能方块示意图。
图2A为本发明一实施例的三维感测装置的第一视角侧视示意图。
图2B为图2A所示的三维感测装置的操作状态示意图。
图2C为图2A所示的三维感测装置的操作状态示意图。
图3A为图2B所示的三维感测装置的第二视角侧视示意图。
图3B为图2C所示的三维感测装置的第二视角侧视示意图。
图4A为本发明又一实施例的发光模块的俯视示意图。
图4B为图4A所示的发光模块的侧视示意图。
图5为本发明另一实施例的适于三维感测一待测物的发光模块控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
以下将详述本发明的实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或组件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。附图中相同或类似的组件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意用，并非代表组件实际的尺寸或数量。
图1为本发明一实施例的三维感测装置的功能方块示意图。图2A为本发明一实施例的三维感测装置的第一视角侧视示意图。图2B为图2A所示的三维感测装置的操作状态示意图。图2C为图2A所示的三维感测装置的操作状态示意图。图3A为图2B所示的三维感测装置的第二视角侧视示意图。图3B为图2C所示的三维感测装置的第二视角侧视示意图。同时，图3B也是图3A所示的三维感测装置的不同操作状态的示意图。
请一并参照图1至图3B，本发明一实施例之三维感测装置包含发光模块10以及感测模块20。举例而言，三维感测装置是诸如：智能手机、平板电脑等移动设备的前置和/或后置摄像头。三维感测装置用于获取待测物A的三维图像，或可供量测待测物A至三维感测装置间的距离即深度。其中，待测物A可为但不限于：物体、动物或人脸。
发光模块10包含发光元件12、第一光学元件14、第二光学元件16及切换组件18，其中第一光学元件14及第二光学元件16分别连接于切换组件18。另一方面，发光模块10具有相连通的透光区域100及容置区域102。其中，发光元件12位于透光区域100，切换组件18位于容置区域102，第一光学元件14可活动于透光区域100与容置区域102之间，且第二光学元件16可活动于透光区域100与容置区域102之间。具体而言，透光区域100与容置区域102沿水平方向相互连通，且相互连通处可供第一光学元件14及第二光学元件16来回活动于其中。此外，切换组件18连接于第一光学元件14及第二光学元件16，且切换组件18用于选择性切换第一光学元件14及第二光学元件16其中之一者位于透光区域100，而另一者位于容置区域102。
举例而言，如图3A所绘示，由三维感测装置的第二视角即Y-Z截面视之，发光模块10具有外壳11。外壳11形成腔体，在腔体内部进一步区分出透光区域100及容置区域102，其中透光区域100和容置区域102彼此相邻而整合为一。外壳11还具有位于透光区域100上方的开口部110，以及位于容置区域102上方的收纳空间112。在一些示范例中，发光元件12及第一光学元件14配置于开口部110的下方，而第二光学元件16、切换组件18以及发光模块10所需的零组件13收容于收纳空间112中。其中，零组件13可为但不限于：电子零件、集成电路(IC)、电路板(PCB)及散热块等相关构件。
在不同的操作状态下，第一光学元件14可活动至容置区域102的收纳空间112中，而第二光学元件16同时活动至透光区域100的开口部110的下方，如图3B所示，详述如后。
请继续参照图3A及图3B，由三维感测装置的第二视角即Y-Z截面视之，发光元件12位于透光区域100，并向上输出发光光线L。举例而言，发光元件可为垂直腔面发射光激光器(VCSEL)、激光二极管、发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)，但不限于此。在至少一实施例中，发光光线L包含但不限于红外光线。在本实施例中，如图3A所示的操作状态下，第一光学元件14位于透光区域100中发光元件12的上方，而第二光学元件16位于容置区域102。借此，第一光学元件14在透光区域100接收发光元件12所书出的发光光线L，并输出扩散光线L1通过开口部110至待测物A。举例而言，第一光学元件14可为扩散片(Diffuser)，或是具有匀光效果的透光板材，例如但不限于：压克力片、玻璃片、塑胶片等。
然而，在不同的操作状态下，如图3B所绘示，第二光学元件16位于透光区域100中发光元件12的上方，而第一光学元件14位于容置区域102。借此，第二光学元件16在透光区域100接收发光元件12所书出的发光光线L，并输出结构光斑L2通过开口部110至待测物A。举例而言，第二光学元件16可为衍射光学元件(DOE，diffractive optical element)，但不限于此。
感测模块20相邻于发光模块10，且感测模块20接收外部光线，并通过转换电路将对应的光信号转换为数字/模拟的电信号，以输出该电信号。承前所述，当发光模块10输出扩散光线L1至待测物A，则感测模块20接受的该外部光线即为经待测物A反射的扩散光线L1；然而，当发光模块10输出结构光斑L2至待测物A，则感测模块20接受的该外部光线即为经待测物A反射的结构光斑L2。简言之，感测模块20感测经待测物A反射的扩散光线L1或结构光斑L2。具体而言，感测模块20为例如但不限于CMOS感测器或是CCD感测器等传感器。
依据上述结构，三维感测装置主要是利用切换组件18选择性切换第一光学元件14及第二光学元件16其中之一者位于透光区域100，从而构成复合式光学透镜组，可适应性提供不同应用下所需的扩散光线L1或结构光斑L2，接着，感测模块20接受经反射的扩散光线L1或结构光斑L2，并将对应的光信号转换为电信号，以供装置后续进行三维识别应用。举例而言，在实际应用中，使用者以三维感测装置进行感测的场景可能是远景(例如：较远的建筑物)或近景(例如：人脸)，而扩散光线适于感测远景，结构光斑适于感测近景(说明如后)，借此可实现在同一三维感测装置上，针对感测场景中的远景及近景进行功能切换，达到较精准的三维图像识别应用。在一些实施例中，三维感测装置是移动设备的前置镜头，借由切换组件18将复合式光学透镜组切换到第一光学元件14以输出均匀光源即扩散光线L1，来进行远景感测识别应用，或切换到第二光学元件16以输出散斑点光源即结构光斑L2，来进行近景感测识别应用，以实现远景及近景感测识别的切换。同时，位于三维感测装置内的容置区域102可收容发光模块10所需的零组件13，提高空间利用率，并满足薄型化封装需求。
在一些实施例中，请一并参照图1及图2A，三维感测装置更包含处理模块30。处理模块30耦接于感测模块20，且处理模块30接收感测模块20所输出的该电信号。在一示范例中，当切换组件18切换第一光学元件14到透光区域100时，处理模块30依据经反射的扩散光线L1，通过例如飞时测距(Tof)演算法，生成待测物A的三维图像，供三维图像识别应用；当切换组件18切换第二光学元件16到透光区域100时，处理模块30依据经反射的结构光斑L2，通过例如深度演算法，生成待测物A的三维图像，供三维图像识别应用。其中，飞时测距(Tof)演算法的原理是利用光线反射时间的计算来达到三维图像识别的功能，而深度演算法的原理是利用光线反射角度的计算来达到三维图像识别的功能。因此，采用飞时测距(Tof)演算法作为计算基础的扩散光线对于远景的感测效果较为优异，而采用深度演算法作为计算基础的结构光斑对于近景的感测效果较为优异，借此，本发明可实现在同一三维感测装置上，针对感测场景中的远景及近景进行功能切换，达到较精准的三维图像识别应用。
在一些实施例中，发光模块10与感测模块20彼此相邻且位于同一水平面，举例而言，发光模块10与感测模块20位于同一基板(图中未标号)上，如图2A所例示。
在一些实施例中，发光元件12具有呈规则分布的多个发光单元，所述规则分布例如可以是阵列式(array)分布，举例而言，发光元件12表面具有阵列式分布的多个开孔，供输出光线。借此，当发光元件12受驱动点亮时，可输出发光光线L。
在一些实施例中，第二光学元件16具有呈不规则分布的多个微结构单元，所述不規則分布例如可以是随机式(random)分布，举例而言，第二光学元件16具有沿水平方向，如图3B所示Y轴，随机式分布的微结构。于此，当发光元件12受驱动点亮时，朝向第二光学元件16输出发光光线L以输出不规则图案的结构光斑L2。
在一些实施例中，第一光学元件14的表面积大小以及第二光学元件16的表面积大小等于或小于容置区域102的表面积大小，且第一光学元件14与第二光学元件16平行于发光元件12所在平面。
图4A为本发明又一实施例的发光模块的俯视示意图。图4B为图4A所示的发光模块的侧视示意图。
请一并参照图4A及图4B，在一些实施例中，切换组件18还包含第一传送机构180以及第二传送机构182，且第一传送机构180及第二传送机构182位于容置区域102。第一传送机构180包含第一连接元件1800、第一传动组件1802、以及第一驱动单元1804。其中，第一连接元件1800连接于第一光学元件14，第一传动组件1802连接于第一连接元件1800，且第一驱动单元1804连接于第一传动组件1802。于此，第一驱动单元1804驱动第一传动组件1802及第一连接元件1800，借以沿Y轴方向移动第一光学元件14。
第二传送机构182包含第二连接元件1820、第二传动组件1822、以及第二驱动单元1824。其中，第二连接元件1820接于第二光学元件16，第二传动组件1822连接于第二连接元件1820，且第二驱动单元1824连接于第二传动组件1822。于此，第二驱动单元1824驱动第二传动组件1822及第二连接元件1820，借以沿Y轴方向移动第二光学元件16。
在一些实施例中，第一传动组件1802及第二传动组件1822可为但不限于传动轴，且第一驱动单元1804及第二驱动单元1824可为但不限于步进马达。
请一并参照图1至图5，本发明另一实施例的适于三维感测一待测物的发光模块控制方法包含以下步骤。首先，借由发光元件12于透光区域100输出发光光线L(S1)。在步骤S1的一些实施例中，发光元件12位于透光区域100，并向上输出发光光线L。举例而言，发光元件可为垂直腔面发射光激光器(VCSEL)、激光二极管、发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)，但不限于此。在至少一实施例中，发光光线L包含但不限于红外光线。相关详细技术内容、优点功效及衍生实施例已如前述。
其次，切换组件18选择性切换第一光学元件14及第二光学元件16其中之一者位于透光区域100，而另一者位于与透光区域100相连通的容置区域102，其中第一光学元件14及第二光学元件16可活动于透光区域100与容置区域102之间(S2)。在步骤S2的一些实施例中，发光模块10具有相连通的透光区域100及容置区域102。其中，发光元件12位于透光区域100，切换组件18位于容置区域102，第一光学元件14可活动于透光区域100与容置区域102之间，且第二光学元件16可活动于透光区域100与容置区域102之间。具体而言，透光区域100与容置区域102沿水平方向相互连通，且相互连通处可供第一光学元件14及第二光学元件16来回活动于其中。此外，切换组件18连接于第一光学元件14及第二光学元件16，且切换组件18用于选择性切换第一光学元件14及第二光学元件16其中之一者位于透光区域100，而另一者位于容置区域102。相关详细技术内容、优点功效及衍生实施例已如前述。
接着，当第一光学元件14位于透光区域100时，第一光学元件14接收发光光线L并输出扩散光线L1，且第二光学元件16位于容置区域102(S31)；然而，当第二光学元件16位于透光区域100时，第二光学元件16接收发光光线L并输出结构光斑L2，且第一光学元件14位于容置区域102(S32)。举例而言，在步骤S31的一示范例中，借由例如但不限于扩散片作为第一光学元件14以接收来自发光元件12的发光光线L，并输出扩散光线L1；在步骤S32的一示范例中，借由例如但不限于衍射光学元件作为第二光学元件16以接收来自发光元件12的发光光线L，并输出结构光斑L2。相关详细技术内容、优点功效及衍生实施例已如前述。
随后，感测模块20感测经待测物A反射的扩散光线L1或结构光斑L2(S4)。在步骤S4的一些实施例中，感测模块20接收外部光线，并通过转换电路将对应的光信号转换为数字/模拟的电信号，以输出该电信号。承前所述，当发光模块10输出扩散光线L1至待测物A，则感测模块20接受的该外部光线即为经待测物A反射的扩散光线L1；然而，当发光模块10输出结构光斑L2至待测物A，则感测模块20接受的该外部光线即为经待测物A反射的结构光斑L2。相关详细技术内容、优点功效及衍生实施例已如前述。
依据上述说明，适于三维感测一待测物的发光模块控制方法主要是利用切换组件18选择性切换第一光学元件14及第二光学元件16其中之一者位于透光区域100，从而构成复合式光学透镜组，可适应性提供不同应用下所需的扩散光线L1或结构光斑L2，接着，感测模块20接受经反射的扩散光线L1，并将对应的光信号转换转为电信号，以供装置后续进行三维识别应用，或感测模块20接受经反射的结构光斑L2，并将对应的光信号转换为电信号，以供装置后续进行三维识别应用。举例而言，三维感测装置是移动设备的前置镜头，借由切换组件18将复合式光学透镜组切换到第一光学元件14以输出均匀光源即扩散光线L1，来进行远景感测识别应用，或切换到第二光学元件16以输出散斑点光源即结构光斑L2，来进行近景感测识别应用，以实现远景及近景感测识别的切换。
在一些实施例中，当第一光学元件14位于透光区域100时，处理模块30依据经反射的扩散光线L1产生待测物A的三维图像；当第二光学元件16位于透光区域100时，处理模块30依据经反射的结构光斑L2产生待测物A的三维图像。举例而言，当切换组件18切换第一光学元件14到透光区域100时，处理模块30依据经反射的扩散光线L1，通过例如飞时测距(Tof)演算法，生成待测物A的三维图像，供三维图像识别应用；当切换组件18切换第二光学元件16到透光区域100时，处理模块30依据经反射的结构光斑L2，通过例如深度演算法，生成待测物A的三维图像，供三维图像识别应用。
在一些实施例中，切换组件18还通过第一驱动单元1804驱动相连接的第一传动组件1802及第一连接元件1800，以移动第一光学元件14，以及通过第二驱动单元1824驱动相连接的第二传动组件1822及第二连接元件1820，以移动第二光学元件16。相关详细技术内容、优点功效及衍生实施例已如前述。
综上所述，根据本发明部分实施例所述的三维感测装置、发光模块及其控制方法，主要是利用切换组件18选择性切换第一光学元件14及第二光学元件16其中之一者位于透光区域100，从而构成复合式光学透镜组，可适应性提供不同应用下所需的扩散光线L1或结构光斑L2，接着，感测模块20接受经反射的扩散光线L1，并将对应的光信号转换转为电信号，以供装置后续进行三维识别应用，或感测模块20接受经反射的结构光斑L2，，并将对应的光信号转换为电信号，以供装置后续进行三维识别应用。举例而言，三维感测装置是移动设备的前置镜头，借由切换组件18将复合式光学透镜组切换到第一光学元件14以输出均匀光源即扩散光线L1，来进行远景感测识别应用，或切换到第二光学元件16以输出散斑点光源即结构光斑L2，来进行近景感测识别应用，以实现远景及近景感测识别的切换。同时，位于三维感测装置内的容置区域102可收容发光模块10所需的零组件13，提高空间利用率，并满足薄型化封装需求。借此，三维感测装置可小巧地配置于移动设备的有限空间，并实现多元化的感测功能，以解决三维感测装置在机构设计所面临的问题。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种三维感测装置，适于感测一待测物，其特征在于，包含：
发光模块，具有相连通的透光区域及容置区域，该发光模块包含：
发光元件，位于该透光区域，用于输出发光光线；
第一光学元件，可活动于该透光区域与该容置区域之间，该第一光学元件在该透光区域接收该发光光线并输出扩散光线；
第二光学元件，可活动于该透光区域与该容置区域之间，该第二光学元件在该透光区域接收该发光光线并输出结构光斑；以及
切换组件，连接于该第一光学元件及该第二光学元件，用于选择性切换该第一光学元件及该第二光学元件其中之一者位于该透光区域，而另一者位于该容置区域；以及
感测模块，相邻于该发光模块，用于感测经该待测物反射的该扩散光线或该结构光斑。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，更包含：
处理模块，耦接于该感测模块，用于依据经反射的该扩散光线或该结构光斑产生该待测物的三维图像。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该切换组件还包含：
第一传送机构，包含连接于该第一光学元件的第一连接元件、连接于该第一连接元件的第一传动组件、以及连接于该第一传动组件的第一驱动单元，其中该第一驱动单元驱动该第一传动组件及该第一连接元件以移动该第一光学元件；以及
第二传送机构，包含连接于该第二光学元件的第二连接元件、连接于该第二连接元件的第二传动组件、以及连接于该第二传动组件的第二驱动单元，其中该第二驱动单元驱动该第二传动组件及该第二连接元件以移动该第二光学元件，其中该第一传送机构与该第二传送机构位于该容置区域。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该第一传动组件及该第二传动组件包含传动轴，且该第一驱动单元及该第二驱动单元包含步进马达。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一光学元件包含扩散片，且该第二光学元件包含衍射光学元件。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其中该第一光学元件的表面积大小以及该第二光学元件的表面积大小等于或小于该容置区域之表面积大小，且该第一光学元件与该第二光学元件平行于该发光元件所在平面。
7.一种发光模块，适于三维感测装置，其特征在于，包含：
相连通的透光区域及容置区域；
发光元件，位于该透光区域，用于输出发光光线；
第一光学元件，可活动于该透光区域与该容置区域之间，该第一光学元件在该透光区域接收该发光光线并输出扩散光线；
第二光学元件，可活动于该透光区域与该容置区域之间，该第二光学元件在该透光区域接收该发光光线并输出结构光斑；以及
切换组件，连接于该第一光学元件及该第二光学元件，用于选择性切换该第一光学元件及该第二光学元件其中之一者位于该透光区域，而另一者位于该容置区域。
8.如权利要求7所述的模块，其特征在于，其中该切换组件还包含：
第一传送机构，包含连接于该第一光学元件的第一连接元件、连接于该第一连接元件的第一传动组件、以及连接于该第一传动组件的第一驱动单元，其中该第一驱动单元驱动该第一传动组件及该第一连接元件以移动该第一光学元件；以及
第二传送机构，包含连接于该第二光学元件的第二连接元件、连接于该第二连接元件的第二传动组件、以及连接于该第二传动组件的第二驱动单元，其中该第二驱动单元驱动该第二传动组件及该第二连接元件以移动该第二光学元件，其中该第一传送机构与该第二传送机构位于该容置区域。
9.如权利要求8所述的模块，其特征在于，其中该第一传动组件及该第二传动组件包含传动轴，且该第一驱动单元及该第二驱动单元包含步进马达。
10.如权利要求7所述的模块，其特征在于，其中该第一光学元件包含扩散片，且该第二光学元件包含衍射光学元件。
11.如权利要求7所述的模块，其特征在于，其中该第一光学元件的表面积大小以及该第二光学元件的表面积大小等于或小于该容置区域的表面积大小，且该第一光学元件与该第二光学元件平行于该发光元件所在平面。
12.一种适于三维感测一待测物的发光模块控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
借由发光元件于透光区域输出发光光线；
切换组件选择性切换第一光学元件及第二光学元件其中之一者位于该透光区域，而另一者位于与该透光区域相连通的容置区域，其中该第一光学元件及该第二光学元件可活动于该透光区域与该容置区域之间；
当该第一光学元件位于该透光区域时，该第一光学元件接收该发光光线并输出扩散光线，且该第二光学元件位于该容置区域；
当该第二光学元件位于该透光区域时，该第二光学元件接收该发光光线并输出结构光斑，且该第一光学元件位于该容置区域；以及
感测模块感测经该待测物反射的该扩散光线或该结构光斑。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包含以下步骤：
当该第一光学元件位于该透光区域时，处理模块依据经反射的该扩散光线产生该待测物的三维图像；以及
当该第二光学元件位于该透光区域时，该处理模块依据经反射的该结构光斑产生该待测物的三维图像。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该切换组件还通过第一驱动单元驱动相连接的第一传动组件及第一连接元件以移动该第一光学元件，以及通过第二驱动单元驱动相连接的第二传动组件及第二连接元件以移动该第二光学元件。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该第一光学元件包含扩散片，以及该第二光学元件包含衍射光学元件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112965152A (zh) * 2021-03-16 2021-06-15 广州立景创新科技有限公司 复合扩散片、照明模块以及三维扫描装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1075051A (ja) * 1996-07-05 1998-03-17 Toyota Motor Corp 外観検査装置
CN1866084A (zh) * 2005-05-17 2006-11-22 日本电气株式会社 具有可切换视角的显示设备和终端设备
CN101504477A (zh) * 2008-02-04 2009-08-12 富士施乐株式会社 光传输模块
CN101833225A (zh) * 2010-05-06 2010-09-15 东莞市南星电子有限公司 摄影镜头滤光片切换方法及其切换机构
CN102053297A (zh) * 2010-12-14 2011-05-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 多谱段反射式滤光机构
CN102222347A (zh) * 2010-06-16 2011-10-19 微软公司 使用波阵面编码来创建深度图像
CN106123915A (zh) * 2016-06-08 2016-11-16 中国科学院光电技术研究所 一种基于直接点扩散函数的气动退化图像复原***
CN110296825A (zh) * 2019-08-02 2019-10-01 永康微唯智能科技有限公司 一种水泥管材内部缝隙检测装置
CN110493400A (zh) * 2019-08-28 2019-11-22 Oppo广东移动通信有限公司 投射模组及终端

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7190496B2 (en) * 2003-07-24 2007-03-13 Zebra Imaging, Inc. Enhanced environment visualization using holographic stereograms
US10901310B2 (en) * 2018-07-24 2021-01-26 Qualcomm Incorporated Adjustable light distribution for active depth sensing systems

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1075051A (ja) * 1996-07-05 1998-03-17 Toyota Motor Corp 外観検査装置
CN1866084A (zh) * 2005-05-17 2006-11-22 日本电气株式会社 具有可切换视角的显示设备和终端设备
CN101504477A (zh) * 2008-02-04 2009-08-12 富士施乐株式会社 光传输模块
CN101833225A (zh) * 2010-05-06 2010-09-15 东莞市南星电子有限公司 摄影镜头滤光片切换方法及其切换机构
CN102222347A (zh) * 2010-06-16 2011-10-19 微软公司 使用波阵面编码来创建深度图像
CN102053297A (zh) * 2010-12-14 2011-05-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 多谱段反射式滤光机构
CN106123915A (zh) * 2016-06-08 2016-11-16 中国科学院光电技术研究所 一种基于直接点扩散函数的气动退化图像复原***
CN110296825A (zh) * 2019-08-02 2019-10-01 永康微唯智能科技有限公司 一种水泥管材内部缝隙检测装置
CN110493400A (zh) * 2019-08-28 2019-11-22 Oppo广东移动通信有限公司 投射模组及终端

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YOUNG RAN PARK等: "Resistive switching functional quantum-dot light-emitting diodes", 《CURRENT APPLIED PHYSICS》, vol. 19, no. 2, 28 February 2019 (2019-02-28), pages 102 - 107 *
宋宪政: "皮下静脉三维重建及快速显影***研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（信息科技辑）》, no. 7, 15 July 2015 (2015-07-15), pages 51 *
田丰等: "真三维影像的编解码和几何校正方法研究", 《华东师范大学学报(自然科学版)》, no. 3, 31 December 2012 (2012-12-31), pages 97 - 102 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112965152A (zh) * 2021-03-16 2021-06-15 广州立景创新科技有限公司 复合扩散片、照明模块以及三维扫描装置
CN112965152B (zh) * 2021-03-16 2023-02-03 广州立景创新科技有限公司 复合扩散片、照明模块以及三维扫描装置

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