CN211928320U - 衍射光投射装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种衍射光投射装置，包括发光源以及衍射光学模组。该发光源用以输出一光束，该衍射光学模组用以供发光源所输出的光束通过而形成向外投射的衍射光。其中，衍射光学模组包括层叠设置的第一衍射光学元件以及第二衍射光学元件，且该第一衍射光学元件以及该第二衍射光学元件分别由不同材料所制成，用以共同延伸光束的可用波长范围。本实用新型能够延伸衍射光学模组对于入射至其中的光束的可用波长范围，提升衍射光学模组的设计自由度。
Description
技术领域
本实用新型关于一种光学装置，尤其关于一种衍射光(diffraction light)投射装置。
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、穿戴式电子装置等体积小且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，随着生活品质的提升，人们希望电子设备具有更多元化的功能，也因此对于应用在电子设备上的光学装置产生更多的诉求，例如立体(3D)感测的诉求，而为了满足这些诉求，现已有一些相关于衍射光学元件的应用被提出。举例来说，请参阅图1，其为利用结构光技术进行立体感测的实施概念示意图。图1示意了激光光源11所输出的激光光束L11通过准直元件13后被准直并入射至衍射光学元件12，且这些被准直的激光光束L11’再于通过衍射光学元件12 后形成向外投射的结构光(structured light)L12，进而空间中可呈现相应的结构光图案14以供进行立体感测，其中，图1所示的结构光图案14为点图案(dotpattern)。再举例来说，请参阅图2，其为现有利用飞行时间技术(Time of Flying， TOF)进行立体感测的实施概念示意图。图2示意了复数激光光源21所输出的激光光束L21经由衍射光学元件22的光束整形(beam shaping)后均匀地打散在空间中的特定有效范围(FOV)内，以供进行飞行时间量测。
然而，一般的激光光源在工厂被制造时会产生特定的公差，此将导致相同规格的激光光源所输出的激光光束存在中心波长的差异，再加上使用环境中温度所造成的影响，中心波长的差异量可达数十纳米(nm)。而由于衍射光学元件对于入射其中的衍射光的波长非常灵敏而具有波长选择性，因此衍射光学元件的应用会受到其衍射本质的限制。
详言之，一般单层结构的衍射光学元件的衍射效率可以数学式表示如下：
其中，λ为入射至衍射光学元件的激光光束的波长，λ0为衍射光学元件的设计波长，η(λ)为衍射光学元件对于波长是λ时的衍射效率，
为波长是λ时的光程差 (相位差)，h为衍射光学元件的最大高度，n(λ)以及n(λ0)分别为衍射光学元件对波长λ以及波长λ0的折射率，nair为空气对波长λ以及波长λ0的折射率。是以，当入射至衍射光学元件的激光光束的波长λ相同于衍射光学元件的设计波长λ0时，衍射效率的理论值可被表示为sinc2{1-1}＝100％。
请参阅图3，其为单层结构的衍射光学元件由聚碳酸酯(Polycarbonate，PC) 材料所制成且其设计波长λ0＝436.8时对于各波长的衍射效率的关系示意图。而由以上的说明以及图3所示可知，衍射光学元件仅在光束的波长为436.8时具有较高的衍射效率(77.64％)，且其衍射效率随着波长的渐增而越小，也就是说，单层结构的衍射光学元件对于可用波长范围非常狭窄，入射至衍射光学元件的激光光束的波长λ需近乎衍射光学元件的设计波长λ0才能获得较佳的衍射效率。
此外，衍射光学元件对于不同波长的零阶光束(0th order)衍射效率的关系示意图如图4所示，是以，当激光光源所输出的激光光束的波长不同于衍射光学元件的设计波长时，会形成如图5所示的强烈的零阶光束效应(箭头指示处)，抑或是导致如图6所示的信噪比(SNR)降低的现象(箭头指示处)。根据以上的说明，现有的衍射光投射装置具有改善的空间。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种衍射光投射装置，能够延伸衍射光学模组对于入射至其中的光束的可用波长范围，提升衍射光学模组的设计自由度。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种衍射光投射装置，包括一发光源以及一衍射光学模组，该发光源用以输出一光束；该衍射光学模组用以供该光束通过而形成向外投射的一衍射光，且该衍射光学模组包括一第一衍射光学元件以及一第二衍射光学元件；其中，该第一衍射光学元件以及该第二衍射光学元件呈层叠设置并分别由不同材料所制成，用以共同延伸该光束的一可用波长范围。
较佳地，该第一衍射光学元件具有一第一入光面以及一第一出光面，而该第二衍射光学元件具有一第二入光面以及一第二出光面；其中，该光束依序通过该第一入光面、该第一出光面、该第二入光面以及该第二出光面而形成向外投射的该衍射光。
较佳地，该第一出光面具有一第一表面结构，而该第二入光面具有一第二表面结构；其中，该第一表面结构以及该第二表面结构形状互补；或者，该第一入光面具有该第一表面结构，而该第二出光面具有该第二表面结构；其中，该第一表面结构以及该第二表面结构形状互补。
较佳地，该第一表面结构以及该第二表面结构皆呈阶梯状，且该第一表面结构以及该第二表面结构中的任两相互补的阶梯具有相同的宽度。
较佳地，该第一出光面与该第二入光面之间具有一间隔距离。
较佳地，该可用波长范围介于一第一波长以及一第二波长之间，且该第一衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第一折射率以及一第二折射率，而该第二衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第三折射率以及一第四折射率；其中，该第一衍射光学元件的一最大高度以及该第二衍射光学元件的一最大高度满足下列关系式：
其中，h1以及h2分别为该第一衍射光学元件的该最大高度以及该第二衍射光学元件的该最大高度，λ1以及λ2分别为该第一波长以及该第二波长，n1(λ1)以及 n1(λ2)分别为该第一折射率以及该第二折射率，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为该第三折射率以及该第四折射率。
较佳地，该第一出光面贴合于该第二入光面。
较佳地，该可用波长范围介于一第一波长与一第二波长之间，且该第一衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第一折射率以及一第二折射率，而该第二衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第三折射率以及一第四折射率；其中，该衍射光学模组满足下列关系式：
其中，λ1以及λ2分别为该第一波长以及该第二波长，n1(λ1)以及n1(λ2)分别为该第一折射率以及该第二折射率，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为该第三折射率以及该第四折射率。
较佳地，该衍射光投射装置是用于一立体感测***或一生物辨识***的衍射光投射装置。
本实用新型还提供一种衍射光投射装置，包括一发光源以及一衍射光学模组，该发光源用以输出一光束；该衍射光学模组用以供该光束通过而形成向外投射的一衍射光，且该衍射光学模组包括呈层叠设置并分别由不同材料所制成的一第一衍射光学元件以及一第二衍射光学元件；其中，该光束的一可用波长范围中包括一第一波长以及与该第一波长相差五十纳米以上的一第二波长，且该衍射光学模组对于该第一波长与该第二波长之间的任两波长的衍射效率的差距小于百分之零点五。
较佳地，该第一衍射光学元件具有一第一入光面以及一第一出光面，而该第二衍射光学元件具有一第二入光面以及一第二出光面；其中，该光束依序通过该第一入光面、该第一出光面、该第二入光面以及该第二出光面而形成向外投射的该衍射光。
较佳地，该第一出光面具有一第一表面结构，而该第二入光面具有一第二表面结构；其中，该第一表面结构的形状以及该第二表面结构的形状互补；或者，该第一入光面具有该第一表面结构，而该第二出光面具有该第二表面结构；其中，该第一表面结构以及该第二表面结构形状互补。
较佳地，该第一表面结构的形状以及该第二表面结构的形状皆呈阶梯状，且该第一表面结构以及该第二表面结构中的任两相互补的阶梯具有相同的宽度。
较佳地，该第一出光面与该第二入光面之间具有一间隔距离。
较佳地，该第一衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第一折射率以及一第二折射率，而该第二衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第三折射率以及一第四折射率；其中，该第一衍射光学元件的一最大高度以及该第二衍射光学元件的一最大高度满足下列关系式：
其中，h1以及h2分别为该第一衍射光学元件的该最大高度以及该第二衍射光学元件的该最大高度，λ1以及λ2分别为该第一波长以及该第二波长，n1(λ1)以及 n1(λ2)分别为该第一折射率以及该第二折射率，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为该第三折射率以及该第四折射率。
较佳地，该第一出光面贴合于该第二入光面。
较佳地，该第一衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第一折射率以及一第二折射率，而该第二衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第三折射率以及一第四折射率；其中，该衍射光学模组满足下列关系式：
其中，λ1以及λ2分别为该第一波长以及该第二波长，n1(λ1)以及n1(λ2)分别为该第一折射率以及该第二折射率，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为该第三折射率以及该第四折射率。
较佳地，该衍射光投射装置是用于一立体感测***或一生物辨识***的衍射光投射装置。
本实用新型衍射光投射装置的衍射光学模组采用多层衍射光学元件的设计，并利用多层衍射光学元件对于不同波长具有不同折射率的特性，延伸了衍射光学模组对于入射至其中的光束的可用波长范围，并提升了衍射光学模组的设计自由度，实具产业利用价值。而且，层叠设置的衍射光学元件镶嵌而结构紧密，具有灰尘等脏污及水气不易渗入的好处。
附图说明
图1：是利用结构光技术进行立体感测的实施概念示意图。
图2：是为现有利用飞行时间技术进行立体感测的实施概念示意图。
图3：是单层结构的衍射光学元件由聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)材料所制成且其设计波长λ0＝436.8时对于各波长的衍射效率的关系示意图。
图4：是单层结构的衍射光学元件对于不同波长的零阶光束(0th order)衍射效率的关系示意图。
图5：是单层结构的衍射光学元件导致强烈的零阶光束效应的概念示意图。
图6：是单层结构的衍射光学元件导致信噪比(SNR)降低现象的概念示意图。
图7：是本实用新型衍射光投射装置于一第一较佳实施例的方块概念示意图。
图8：是图7所示衍射光学模组的结构概念示意图。
图9：是本实用新型衍射光投射装置于一第二较佳实施例的衍射光学模组的结构概念示意图。
图10：是本实用新型衍射光投射装置于一第三较佳实施例的衍射光学模组的结构概念示意图。
图11：是图10所示衍射光学模组于一实施态样中对于436.8纳米至633.7 纳米之间各波长的衍射效率的关系示意图。
图12：是图10所示衍射光学模组于一实施态样中对于不同波长的零阶光束 (0thorder)衍射效率的关系示意图。
图13：是本实用新型衍射光投射装置于一第四较佳实施例的衍射光学模组的结构概念示意图。
图14：是本实用新型衍射光投射装置于一第五较佳实施例的衍射光学模组的结构概念示意图。
图15：是本实用新型衍射光投射装置于一第六较佳实施例的衍射光学模组的结构概念示意图。
具体实施方式
本实用新型的实施例将通过下文配合相关图式进一步加以解说。尽可能地，于图式与说明书中，相同标号代表相同或相似构件。于图式中，基于简化与方便标示，形状与厚度可能经过夸大表示。可以理解的是，未特别显示于图式中或描述于说明书中的元件，为所属技术领域中普通技术人员所知的形态。本领域的普通技术人员可依据本实用新型的内容而进行多种的改变与修改。
请参阅图7与图8，图7为本实用新型衍射光投射装置于一第一较佳实施例的方块概念示意图，图8为图7所示衍射光学模组的结构概念示意图。衍射光投射装置3包括发光源31以及衍射光学模组32，且发光源31用以输出光束L31，可选择地，发光源31为激光光源，但不以此为限，当发光源31输出光束L31 后，衍射光学模组32可供光束L31通过而形成向外投射的衍射光L32。
再者，衍射光学模组32包括呈层叠设置的第一衍射光学元件321以及第二衍射光学元件322，且第一衍射光学元件321具有第一入光面3211以及第一出光面3212，而第二衍射光学元件322具有第二入光面3221以及第二出光面3222。当发光源31输出的光束L31入射至衍射光学模组32后，光束L31依序通过第一入光面3211、第一出光面3212、第二入光面3221以及第二出光面3222而形成向外投射的衍射光L32。其中，第一出光面3212具有多个第一表面结构 32121A，而第二入光面3221具有多个第二表面结构32211，且任一第一表面结构32121的形状与其相应的第二表面结构32211的形状互补。
于本较佳实施例中，第一出光面3212与第二入光面3221之间具有间隔距离，第一表面结构32121以及第二表面结构32211皆呈四阶的阶梯状，且第一表面结构32121以及第二表面结构32211中任两相互补的阶梯具有相同的宽度。惟，上述仅为实施例，衍射光学元件的数量、第一表面结构的形状以及第二表面结构的形状皆不以上述为限，本技术领域普通技术人员皆可依据实际应用需求而进行任何均等的变更设计。
而特别说明的是，于本实用新型中，第一衍射光学元件321以及第二衍射光学元件322分别由不同材料所制成，因此对于相同的波长分别具有不同的折射率，其主要目的是用来共同延伸入射至衍射光学模组32的光束L31的可用波长范围，此将于稍后的实施例进一步详述。较佳者，但不以此为限，基于衍射光学模组32的结构设计，光束L31的可用波长范围超过五十纳米，且衍射光学模组32对于可用波长范围中任两波长的衍射效率的差距小于百分之零点五。
请参阅图9，其为本实用新型衍射光投射装置于一第二较佳实施例的衍射光学模组的结构概念示意图。其中，本较佳实施例的衍射光投射装置大致类似于前述第一较佳实施例中所述之处，在此即不再予以赘述。而本较佳实施例与前述第一较佳实施例的不同处在于，衍射光学模组42的第一衍射光学元件421的第一出光面4212贴合于第二衍射光学元件422的第二入光面4221，且第一出光面4212上的任一第一表面结构以及第二入光面4221上的任一第二表面结构皆呈二阶的阶梯状。
再者，本较佳实施例的衍射光学模组42的衍射效率可以数学式表示如下：
其中，λ2为入射至衍射光学模组42的光束L41的波长(于本实施例中被视为第二波长)，λ1为衍射光学模组42的设计波长(于本实施例中被视为第一波长)，η(λ2)为衍射光学模组42对于波长是λ2时的衍射效率，
为第一出光面4212 与第二入光面4221是连续相位且波长是λ2时的光程差(相位差)，而由于本较佳实施例中的第一出光面4212与第二入光面4221为二阶相位，故
被修正为
且Level＝2。又，h为衍射光学模组42的最大高度(即第一衍射光学元件以及第二衍射光学元件共用相同的高度)，n1(λ1)以及n1(λ2)分别为第一衍射光学元件421对波长λ1以及波长λ2的折射率(n1(λ1)以及n1(λ2)于本实施例中分别被视为第一折射率以及第二折射率)，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为第二衍射光学元件 422对波长λ1以及波长λ2的折射率(n2(λ1)以及n2(λ2)于本实施例中分别被视为第三折射率以及第四折射率)。
根据以上的说明可知，当衍射光学模组42满足下列关系式时，衍射效率的理论值可被表示为sinc2{1-1}＝100％：
详言之，当第一波长λ1除以第二波长λ2的比例(λ1/λ2)相同于第一衍射光学元件421与第二光学元件422对第一波长λ1的折射率差(n1(λ1)-n2(λ1))除以第一衍射光学元件421与第二衍射光学元件422对第二波长λ2的折射率差(n1(λ2)-n2(λ2)) 时，衍射光学模组42对于第一波长λ1以及第二波长λ2皆具有理论值为100％的衍射效率，而衍射光学模组42对于第一波长λ1与第二波长λ2之间的其他波长亦能保持在较佳的衍射效率，也就是衍射光学模组42的可用波长范围至少包括第一波长λ1至第二波长λ2之间的范围。
惟，为了使第一波长λ1除以第二波长λ2的比例(λ1/λ2)相同于第一衍射光学元件421与第二衍射光学元件422对第一波长λ1的折射率差(n1(λ1)-n2(λ1))除以第一衍射光学元件421与第二衍射光学元件422对第二波长λ2的折射率差 (n1(λ2)-n2(λ2))，第一衍射光学元件421的材料的选择与第二光学元件422的材料的选择将受到较大的局限。是以，本实用新型还提供下述衍射光学模组52。
请参阅图10，其为本实用新型衍射光投射装置于一第三较佳实施例的衍射光学模组的结构概念示意图。其中，本较佳实施例的衍射光学模组大致类似于前述第一较佳实施例中所述之处，在此即不再予以赘述。而本较佳实施例与前述第一较佳实施例的不同处在于，第一衍射光学元件521的第一出光面5212上的任一第一表面结构以及第二衍射光学元件522的第二入光面5221上的任一第二表面结构皆呈二阶的阶梯状。
再者，本较佳实施例的衍射光学模组52的衍射效率可以数学式表示如下：
其中，λ为入射至衍射光学模组52的光束L51的波长，η(λ)为衍射光学模组52 对于波长是λ时的衍射效率，
为第一出光面5212与第二入光面5221是连续相位且波长是λ时的光程差(相位差)，而由于本较佳实施例中的第一出光面5212 与第二入光面5221为二阶相位，故
被修正为
且Level＝2。又，h1以及h2分别为第一衍射光学元件521的最大高度以及第二衍射光学元件522的最大高度，n1(λ)以及n2(λ)分别为第一衍射光学元件521以及第二衍射光学元件522对波长λ的折射率。
根据以上的说明可知，当h1·(n1(λ)-1)-h2·(n2(λ)-1)＝λ时，衍射效率的理论值可被表示为sinc2{1-1}＝100％。是以，当第一衍射光学元件521的最大高度h1以及第二衍射光学元件522的最大高度h2满足下列关系式时，衍射光学模组52对于入射至其中的光束L51的波长λ是λ1(于本实施例中被视为第一波长)以及λ2(于本实施例中被视为第二波长)时皆具有理论值为100％的衍射效率，而衍射光学模组52对于第一波长λ1与第二波长λ2之间的其他波长亦能保持在较佳的衍射效率，也就是衍射光学模组52的可用波长范围至少包括第一波长λ1至第二波长λ2之间的范围：
其中，n1(λ1)以及n1(λ2)分别为第一衍射光学元件521对第一波长λ1的折射率(于本实施例中被视为第一折射率)以及第一衍射光学元件521对第二波长λ2的折射率(于本实施例中被视为第二折射率)，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为第二衍射光学元件522对第一波长λ1的折射率(于本实施例中被视为第三折射率)以及第二衍射光学元件522对第二波长λ2的折射率(于本实施例中被视为第四折射率)。
以下举例说明本较佳实施例的衍射光学模组的二种实施态样。于第一实施态样中，为了使衍射光学模组52对于入射至其中的光束L51的可用波长范围至少包括436.8纳米(第一波长λ1)至633.7纳米(第一波长λ2)之间的范围，第一衍射光学元件521采用聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate，PMMA) 材料，其对于第一波长λ1具有1.502的折射率(第一折射率)，且对于第二波长λ2具有1.489的折射率(第二折射率)，而第二衍射光学元件522采用聚碳酸酯 (Polycarbonate，PC)材料，其对于第一波长λ1具有1.611的折射率(第三折射率)，且对于第二波长λ2具有1.58的折射率(第四折射率)，是以，第一衍射光学元件521的最大高度h1可被设计为9.1461微米(μm)，而第二衍射光学元件 522的最大高度h2可被设计为7.1548微米。
其中，基于上述的设计，衍射光学模组52对于436.8纳米(第一波长λ1) 至633.7纳米(第一波长λ2)之间各波长的衍射效率的关系示意图如图11所示，而衍射光学模组对于436.8纳米(第一波长λ1)至633.7纳米(第一波长λ2)之间各波长的零阶光束(0th order)衍射效率的关系示意图则如图12所示。比较图 3与图11以及比较图4与图12可知，本实用新型衍射光学模组52使得入射至其中的光束L51的可用波长范围大幅提升。
再者，于第二实施态样中，为了使衍射光学模组52对于入射至其中的光束 L51的可用波长范围至少包括486.1纳米(第一波长λ1)至587.6纳米(第一波长λ2)之间的范围，第一衍射光学元件521采用对于第一波长λ1具有1.6848的折射率(第一折射率)、且对于第二波长λ2具有1.6613的折射率(第二折射率) 的材料，而第二衍射光学元件522采用对于第一波长λ1具有1.55134的折射率(第三折射率)、且对于第二波长λ2具有1.5445的折射率(第四折射率)的材料，是以，第一衍射光学元件521的最大高度h1可被设计为7.1667微米，而第二衍射光学元件522的最大高度h2可被设计为9.7831微米。
当然，上述皆仅为实施例，本技术领域普通技术人员皆可依据实际应用需求而进行任何均等的变更设计。举例来说，虽然在第一较佳实施例的衍射光学模组32中，第一表面结构32121以及第二表面结构32211是分别形成在第一衍射光学元件321的第一出光面3212以及第二衍射光学元件322的第二入光面 3221上，但可变更设计为第一表面结构32121’以及第二表面结构32211’是分别形成在第一衍射光学元件321’的第一入光面3211’以及第二衍射光学元件322’的第二出光面3222’上，其如图13所示的衍射光学模组32’。
再举例来说，虽然在第二较佳实施例的衍射光学模组42中，第一表面结构以及第二表面结构是分别形成在第一衍射光学元件421的第一出光面4212以及第二衍射光学元件422的第二入光面4221上，但可变更设计为第一表面结构以及第二表面结构是分别形成在第一衍射光学元件421’的第一入光面4211’以及第二衍射光学元件422’的第二出光面4222’上，其如图14所示的衍射光学模组42’。
又举例来说，虽然在第三较佳实施例的衍射光学模组52中，第一表面结构以及第二表面结构是分别形成在第一衍射光学元件521的第一出光面5212以及第二衍射光学元件522的第二入光面5221上，但可变更设计为第一表面结构以及第二表面结构是分别形成在第一衍射光学元件521’的第一入光面5211’以及第二衍射光学元件522’的第二出光面5222’上，其如图15所示的衍射光学模组52’。
根据以上的说明，本实用新型衍射光投射装置的衍射光学模组采用多层衍射光学元件的设计，并利用多层衍射光学元件对于不同波长具有不同折射率以及每一衍射光学元件具有各自最大高度的特性，延伸了衍射光学模组对于入射至其中的光束的可用波长范围，并提升了衍射光学模组的设计自由度，实具产业利用价值。较佳者，这些层叠设置的衍射光学元件镶嵌而结构紧密，具有灰尘等脏污及水气不易渗入的好处。
特别说明的是，本实用新型衍射光投射装置可应用于立体感测***或生物辨识***(如人脸辨识***)，但不以上述为限，而由于入射至其衍射光学模组的光束的可用波长范围获得延伸，故当衍射光投射装置所投射出的光束发生波长飘移或与其波长不符合设计时，亦不影响立体感测***的感测品质或生物辨识***的辨识品质，例如，图5所示的强烈的零阶光束效应(箭头指示处)或是图6所示的信噪比(SNR)降低的现象(箭头指示处)皆可得到改善。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的权利要求范围，因此凡其它未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本实用新型的权利要求范围内。
Claims (18)
1.一种衍射光投射装置，其特征在于，包括：
一发光源，用以输出一光束；以及
一衍射光学模组，用以供该光束通过而形成向外投射的一衍射光，且该衍射光学模组包括一第一衍射光学元件以及一第二衍射光学元件；其中，该第一衍射光学元件以及该第二衍射光学元件呈层叠设置并分别由不同材料所制成，用以共同延伸该光束的一可用波长范围。
2.如权利要求1所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一衍射光学元件具有一第一入光面以及一第一出光面，而该第二衍射光学元件具有一第二入光面以及一第二出光面；其中，该光束依序通过该第一入光面、该第一出光面、该第二入光面以及该第二出光面而形成向外投射的该衍射光。
3.如权利要求2所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一出光面具有一第一表面结构，而该第二入光面具有一第二表面结构；其中，该第一表面结构以及该第二表面结构形状互补；或者
该第一入光面具有该第一表面结构，而该第二出光面具有该第二表面结构；其中，该第一表面结构以及该第二表面结构形状互补。
4.如权利要求3所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一表面结构以及该第二表面结构皆呈阶梯状，且该第一表面结构以及该第二表面结构中的任两相互补的阶梯具有相同的宽度。
5.如权利要求2所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一出光面与该第二入光面之间具有一间隔距离。
6.如权利要求5所述的衍射光投射装置，其特征在于，该可用波长范围介于一第一波长以及一第二波长之间，且该第一衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第一折射率以及一第二折射率，而该第二衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第三折射率以及一第四折射率；其中，该第一衍射光学元件的一最大高度以及该第二衍射光学元件的一最大高度满足下列关系式：
其中，h1以及h2分别为该第一衍射光学元件的该最大高度以及该第二衍射光学元件的该最大高度，λ1以及λ2分别为该第一波长以及该第二波长，n1(λ1)以及n1(λ2)分别为该第一折射率以及该第二折射率，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为该第三折射率以及该第四折射率。
7.如权利要求2所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一出光面贴合于该第二入光面。
8.如权利要求7所述的衍射光投射装置，其特征在于，该可用波长范围介于一第一波长与一第二波长之间，且该第一衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第一折射率以及一第二折射率，而该第二衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第三折射率以及一第四折射率；其中，该衍射光学模组满足下列关系式：
其中，λ1以及λ2分别为该第一波长以及该第二波长，n1(λ1)以及n1(λ2)分别为该第一折射率以及该第二折射率，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为该第三折射率以及该第四折射率。
9.如权利要求1所述的衍射光投射装置，其特征在于，该衍射光投射装置是用于一立体感测***或一生物辨识***的衍射光投射装置。
10.一种衍射光投射装置，其特征在于，包括：
一发光源，用以输出一光束；以及
一衍射光学模组，用以供该光束通过而形成向外投射的一衍射光，且该衍射光学模组包括呈层叠设置并分别由不同材料所制成的一第一衍射光学元件以及一第二衍射光学元件；其中，该光束的一可用波长范围中包括一第一波长以及与该第一波长相差五十纳米以上的一第二波长，且该衍射光学模组对于该第一波长与该第二波长之间的任两波长的衍射效率的差距小于百分之零点五。
11.如权利要求10所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一衍射光学元件具有一第一入光面以及一第一出光面，而该第二衍射光学元件具有一第二入光面以及一第二出光面；其中，该光束依序通过该第一入光面、该第一出光面、该第二入光面以及该第二出光面而形成向外投射的该衍射光。
12.如权利要求11所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一出光面具有一第一表面结构，而该第二入光面具有一第二表面结构；其中，该第一表面结构的形状以及该第二表面结构的形状互补；或者
该第一入光面具有该第一表面结构，而该第二出光面具有该第二表面结构；其中，该第一表面结构以及该第二表面结构形状互补。
13.如权利要求12所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一表面结构的形状以及该第二表面结构的形状皆呈阶梯状，且该第一表面结构以及该第二表面结构中的任两相互补的阶梯具有相同的宽度。
14.如权利要求11所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一出光面与该第二入光面之间具有一间隔距离。
15.如权利要求14所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第一折射率以及一第二折射率，而该第二衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第三折射率以及一第四折射率；其中，该第一衍射光学元件的一最大高度以及该第二衍射光学元件的一最大高度满足下列关系式：
其中，h1以及h2分别为该第一衍射光学元件的该最大高度以及该第二衍射光学元件的该最大高度，λ1以及λ2分别为该第一波长以及该第二波长，n1(λ1)以及n1(λ2)分别为该第一折射率以及该第二折射率，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为该第三折射率以及该第四折射率。
16.如权利要求11所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一出光面贴合于该第二入光面。
17.如权利要求16所述的衍射光投射装置，其特征在于，该第一衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第一折射率以及一第二折射率，而该第二衍射光学元件对该第一波长以及该第二波长分别具有一第三折射率以及一第四折射率；其中，该衍射光学模组满足下列关系式：
其中，λ1以及λ2分别为该第一波长以及该第二波长，n1(λ1)以及n1(λ2)分别为该第一折射率以及该第二折射率，n2(λ1)以及n2(λ2)分别为该第三折射率以及该第四折射率。
18.如权利要求10所述的衍射光投射装置，其特征在于，该衍射光投射装置是用于一立体感测***或一生物辨识***的衍射光投射装置。
Applications Claiming Priority (2)
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| TW108214855U TWM592976U (zh) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 繞射光投射裝置 |
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| CN112782863A (zh) * | 2019-11-08 | 2021-05-11 | 高准精密工业股份有限公司 | 衍射光投射装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN112782863A (zh) * | 2019-11-08 | 2021-05-11 | 高准精密工业股份有限公司 | 衍射光投射装置 |
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