TWI700840B - 光發射裝置 - Google Patents

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Abstract

一種光發射裝置，包括一光源、一光發散元件、一導電結構以及一驅動控制模組。光源用以發出一光束。光發散元件設置於光束的傳遞路徑上，其中光束通過光發散元件後適於產生彼此分離的多個光束。導電結構設置於光發散元件的一第一表面上。驅動控制模組用以驅動光源，且電性連接於光源以及導電結構。

Description

光發射裝置
本發明是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種光發射裝置。
3D感測技術的架構可包括多光點發射源與光感測器。多光點發射源可以包括光源與用以對光束進行分束的光學元件。一般來說，光源常採用雷射光源，以使雷射光束在通過上述光學元件而被分束後，仍能具有足夠的強度。然而，當光學元件脫落或是破裂時，雷射光可能未經分束即射出，此時若照射至人眼，則可能造成灼傷傷害。
本發明的實施例提供一種光發射裝置，能以較簡易的方式來進行安全措施。
本發明的一實施例提出一種光發射裝置，包括一光源、一光發散元件、一導電結構以及一驅動控制模組。光源用以發出一光束。光發散元件設置於光束的傳遞路徑上，其中光束通過光發散元件後適於產生彼此分離的多個光束。導電結構設置於光發散元件的一第一表面上。驅動控制模組用以驅動光源，且電性連接於光源以及導電結構。
在本發明的一實施例中，上述的驅動控制模組包括一電源供應器以及一控制器。電源供應器用以提供電力於光源，其中導電結構、光源以及電源供應器之間形成串聯迴路。控制器電性連接於電源供應器。
在本發明的一實施例中，上述的驅動控制模組包括一感測器、一電源供應器以及一控制器。感測器電性連接於導電結構，且用以感測流經導電結構的電流。電源供應器用以提供電力於光源。控制器電性連接於感測器以及電源供應器，其中當感測器感測到的電流小於一安全電流時，控制器適於關閉電源供應器。
在本發明的一實施例中，上述的導電結構呈片狀。
在本發明的一實施例中，上述的光發散元件具有多個光學微結構，且這些光學微結構設置於與第一表面相對的一第二表面。
在本發明的一實施例中，上述的導電結構呈網狀。
在本發明的一實施例中，上述的導電結構包括多個導電點以及多個導電線，且這些導電線將這些導電點相互串接。
在本發明的一實施例中，上述的光發散元件具有多個光學微結構，這些光學微結構設置於第一表面且與導電結構錯開。
在本發明的一實施例中，上述的光發散元件具有多個光學微結構，且這些光學微結構設置於與第一表面相對的一第二表面。
在本發明的一實施例中，上述的導電結構在光發散元件的第二表面上的正投影與這些光學微結構錯開。
在本發明的一實施例中，上述的導電結構在光發散元件的第二表面上的正投影與這些光學微結構重疊。
在本發明的一實施例中，上述的光發散元件包括一繞射光學元件或一透鏡陣列。
基於上述，在本發明的實施例的光發射裝置中，由於光發散元件上設置有導電結構，當光發散元件脫落或破裂時，可使導電結構與驅動控制模組之間電性斷接。因此，可藉由導電結構來得知光發散元件是否脫落或破裂，並藉此來進行安全防護的機制。如此一來，本發明的實施例的光發射裝置能以較簡易的方式來進行安全措施。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明一實施例的光發射裝置的架構示意圖。請參照圖1，本實施例的光發射裝置100包括一光源110、一光發散元件120、一導電結構130以及一驅動控制模組140。光源110用以發出一光束L。光發散元件120設置於光束L的傳遞路徑上，其中光束L通過光發散元件120後適於產生彼此分離的多個光束L1。導電結構130設置於光發散元件120的一第一表面S1上。驅動控制模組140用以驅動光源110，且電性連接於光源110以及導電結構130。在本實施例中，光源110例如是雷射(laser)光源。在其他實施例中，光源110也可以是發光二極體(light-emitting diode，LED)光源或是其他適當的發光源。在本實施例中，光發散元件120例如是繞射光學元件(diffraction optical element，DOE)、透鏡陣列(lens array)或是其他具有分束效果的光學元件，本發明並不以此為限。
在本實施例中，驅動控制模組140包括一電源供應器142以及一控制器144。電源供應器142用以提供電力於光源110，以使光源110發出光束L。控制器144電性連接於電源供應器142，以使電源供應器142提供電力於光源110。如圖1所示，導電結構130、光源110以及電源供應器142之間形成串聯迴路。當光發散元件120脫落時，設置於光發散元件120上的導電結構130將與電源供應器142電性斷接，因此以串聯形式連接的電源供應器142將無法再提供電力至光源110，可避免光源110持續發出光束L，以達到安全防護的作用。或者，當光發散元件120破裂而使設置於光發散元件120上的導電結構130形成斷路時，以串聯形式連接的電源供應器142亦無法提供電力至光源110，可避免光源110持續發出光束L，以達到安全防護的作用。
在一實施例中，控制器144例如為中央處理單元(central processing unit, CPU)、微處理器(microprocessor)、數位訊號處理器(digital signal processor, DSP)、可程式化控制器、可程式化邏輯裝置(programmable logic device, PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合，本發明並不加以限制。此外，在一實施例中，控制器144的各功能可被實作為多個程式碼。這些程式碼會被儲存在一個記憶體中，由控制器144來執行這些程式碼。或者，在一實施例中，控制器144的各功能可被實作為一或多個電路。本發明並不限制用軟體或硬體的方式來實作控制器144的各功能。
此外，光發散元件120具有多個光學微結構，設置於與第一表面S1相對的一第二表面S2。在本實施例中，光發散元件120的第一表面S1位於遠離光源110的一側，而光發散元件120的第二表面S2位於靠近光源110的一側。在其他實施例中，光發散元件120的第一表面S1可以是位於靠近光源110的一側，而光發散元件120的第二表面S2可以是位於遠離光源110的一側。
在本實施例中，光發散元件120的多個光學微結構可以是在形成導電結構130之前形成，也可以是在形成導電結構130之後形成。舉例來說，可在光發散元件120的透明基板的其中一表面上先形成具有特定圖案的導電結構130，接著在透明基板的另外一表面上形成光學微結構。或者，可在光發散元件120的透明基板的其中一表面上先形成光學微結構，接著在透明基板的另外一表面上形成具有特定圖案的導電結構130。另外，導電結構130例如是以黃光蝕刻、底層剝離(lift off)或金屬遮罩真空鍍膜的製作方式來形成。光學微結構例如是以黃光蝕刻或壓印(imprinting)的製作方式來形成。
在本實施例中，光發射裝置100可更包括一光束整形元件150，設置於光源110與光發散元件120之間。光束整形元件150例如是用來對光源110所發出的光束L進行擴束，舉例來說，光束整形元件150例如為發散透鏡或其他適當的光學元件，本發明並不以此為限。
圖2A為圖1中的光發散元件與導電結構的上視示意圖。圖2B與圖2C為本發明的另一些實施例的光發散元件與導電結構的上視示意圖。請參照圖2A至2C，本實施例的導電結構可以是呈片狀。具體來說，如圖2A所示，導電結構130可以是覆蓋光發散元件120的第一表面S1的大部分區域，且導電結構130具有大致上呈現矩形的形狀。如圖2B所示，導電結構130a可以只覆蓋光發散元件120中間的一部分，且導電結構130a具有大致上呈現雙箭頭的形狀。如圖2C所示，導電結構130b可以只覆蓋光發散元件120邊緣的一部分，且導電結構130b具有大致上呈現L型的形狀。
需說明的是，如圖2A、圖2B以及圖2C所示的導電結構130、導電結構130a以及導電結構130b為透明導電層，其例如為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)或其他透明導電薄膜。因此，導電結構130並不會影響光束L1(或光束L)通過。此外，導電結構130、導電結構130a以及導電結構130b與光發散元件120的多個光學微結構設置在不同表面，因此亦不會影響到光發散元件120的光學性質。
圖3A與圖3B為本發明的另一些實施例的光發散元件與導電結構的上視示意圖。請參照圖3A與圖3B，本實施例的導電結構呈網狀。具體來說，如圖3A與圖3B所示，導電結構130c包括多個導電點132c以及多個導電線134c，且這些導電線134c將這些導電點132c相互串接，以形成網狀線路。如圖3A所示，導電結構130c的多個導電點132c以及多個導電線134c可以依照規則排列的彎折形式來串接。如圖3B所示，導電結構130c的多個導電點132c以及多個導電線134c也可以採用不規則的彎折形式來串接，本發明不以此為限。
由於光發散元件120a上的導電結構130c呈網狀，且導電結構130c的兩端點之間的線路以串聯方式連接，因此即使光發散元件120a只有局部破裂，也可以使局部破裂處的導電點132c或導電線134c形成斷路，以避免光源110持續發出光束L，可進一步加強安全防護的效果。
在本實施例中，圖3A與圖3B中的導電點132c是以矩形為例。在其他實施例中，導電點132c也可以是圓形或其他形狀。此外，導電結構130c也可以不具有導電點132c，只要導電結構130c的兩端點之間的線路以串聯方式連接即可。
在本實施例中，導電結構130c與光發散元件120a的多個光學微結構122a是設置於光發散元件120a的同一表面，且導電結構130c(多個導電點132c以及多個導電線134c)與這些光學微結構122a錯開。舉例來說，導電結構130c與光發散元件120a的多個光學微結構122a皆設置在第一表面S1，且導電結構130c與這些光學微結構122a錯開。在本實施例中，導電結構130c可以為透明導電層，也可以為不透明導電層(例如為金屬)，皆不會影響到光發散元件120a的光學作用。
在其他實施例中，導電結構130c與光發散元件120a的多個光學微結構122a也可以是分別設置在光發散元件120a的不同表面，且導電結構130c在垂直於光發散元件120a的另一表面上的正投影與光學微結構122a可為錯開或者重疊。舉例來說，導電結構130c與光發散元件120a的多個光學微結構122a可以是分別設置在光發散元件120a的第一表面S1與第二表面S2。此處，若導電結構130c在光發散元件120a的第二表面S2上的正投影與光學微結構122a錯開，則導電結構130c可以為透明導電層，也可以為不透明導電層。若導電結構130c在光發散元件120a的第二表面S2上的正投影與光學微結構122a重疊，則導電結構130c可以為透明導電層。
圖4為本發明另一實施例的光發射裝置的架構示意圖。請參照圖4，本實施例的光發射裝置200與圖1的光發射裝置100大致上相似，其主要差異在於本實施例的驅動控制模組240還包括一感測器246，電性連接於導電結構130，且用以感測流經導電結構130的電流。此外，本實施例的控制器144電性連接於感測器246以及電源供應器142。當感測器246感測到的電流小於一安全電流時，控制器144適於關閉電源供應器142。
詳細來說，在光發射裝置200正常使用的情況下，也就是光發散元件120沒有脫落也沒有破裂的情況下，感測器246可測得到一初始電流。當光發散元件120產生破裂的情況時，導電結構130的電阻可能因為此破裂而隨之增高，因此感測器246所測得的電流下降。在本實施例中，安全電流可定義為初始電流的特定比例，例如為80%。也就是說，當感測器246感測到的電流小於初始電流的80%時，感測器246傳遞此訊息至控制器144。此時，控制器144關閉電源供應器142，使光源110停止發出光束L，以達到安全防護的作用。在其他實施例中，安全電流也可以定義為初始電流值的其他適當比例，本發明不以此為限。
本實施例的光發散元件120與導電結構130是以圖2A所示的形式為例。在其他實施例中，光發射裝置200的光發散元件120與導電結構130也可以具有例如為圖2B、圖2C、圖3A或圖3B所示的形式，本發明不以此為限。
總結上述，本發明的實施例的光發射裝置採用了上述兩種簡易的安全防護機制來搭配導電結構，以達到安全防護的作用。第一種是將導電結構130、光源110以及電源供應器142形成串聯迴路的設計。第二種是使用感測器246來感測流經導電結構130的電流的設計。藉由上述這兩種安全防護的機制，當光發散元件120脫落或破裂時，可以有效防止光源110繼續發出光束L。
綜上所述，在本發明的實施例的光發射裝置中，由於光發散元件上設置有導電結構，當光發散元件脫落或破裂時，可使導電結構與驅動控制模組之間電性斷接。因此，可藉由導電結構來得知光發散元件是否脫落或破裂，並藉此來進行安全防護的機制。如此一來，本發明的實施例的光發射裝置能以較簡易的方式來進行安全措施。此外，當導電結構採用網狀線路時，即使光發散元件只有局部破裂，也可以使局部破裂處的導電結構形成斷路，以避免光源持續發出光束，可進一步加強安全防護的效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、200‧‧‧光發射裝置110‧‧‧光源120、120a‧‧‧光發散元件122a‧‧‧光學微結構130、130a、130b、130c‧‧‧導電結構132c‧‧‧導電點134c‧‧‧導電線140、240‧‧‧驅動控制模組142‧‧‧電源供應器144‧‧‧控制器150‧‧‧光束整形元件246‧‧‧感測器L、L1‧‧‧光束S1‧‧‧第一表面S2‧‧‧第二表面
圖1為本發明一實施例的光發射裝置的架構示意圖。 圖2A為圖1中的光發散元件與導電結構的上視示意圖。 圖2B與圖2C為本發明的另一些實施例的光發散元件與導電結構的上視示意圖。 圖3A與圖3B為本發明的另一些實施例的光發散元件與導電結構的上視示意圖。 圖4為本發明另一實施例的光發射裝置的架構示意圖。
100‧‧‧光發射裝置
110‧‧‧光源
120‧‧‧光發散元件
130‧‧‧導電結構
140‧‧‧驅動控制模組
142‧‧‧電源供應器
144‧‧‧控制器
150‧‧‧光束整形元件
L、L1‧‧‧光束
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面

Claims (11)

  1. 一種光發射裝置，包括：一光源，用以發出一光束；一光發散元件，設置於該光束的傳遞路徑上，其中該光束通過該光發散元件後適於產生彼此分離的多個光束；一導電結構，設置於該光發散元件的一第一表面上；以及一驅動控制模組，用以驅動該光源，且電性連接於該光源以及該導電結構，該驅動控制模組包括：一感測器，電性連接於該導電結構，且用以感測流經該導電結構的電流；一電源供應器，用以提供電力於該光源；以及一控制器，電性連接於該感測器以及該電源供應器，其中當該感測器感測到的電流小於一安全電流時，該控制器適於關閉該電源供應器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光發射裝置，其中該驅動控制模組包括：一電源供應器，用以提供電力於該光源，其中該導電結構、該光源以及該電源供應器之間形成串聯迴路；以及一控制器，電性連接於該電源供應器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光發射裝置，其中該導電結構呈片狀。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的光發射裝置，其中該光發散元件具有多個光學微結構，且該些光學微結構設置於與該第一表面相對的一第二表面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光發射裝置，其中該導電結構呈網狀。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的光發射裝置，其中該導電結構包括多個導電點以及多個導電線，且該些導電線將該些導電點相互串接。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的光發射裝置，其中該光發散元件具有多個光學微結構，該些光學微結構設置於該第一表面且與該導電結構錯開。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的光發射裝置，其中該光發散元件具有多個光學微結構，且該些光學微結構設置於與該第一表面相對的一第二表面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的光發射裝置，其中該導電結構在該光發散元件的該第二表面上的正投影與該些光學微結構錯開。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的光發射裝置，其中該導電結構在該光發散元件的該第二表面上的正投影與該些光學微結構重疊。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的光發射裝置，其中該光發散元件包括一繞射光學元件或一透鏡陣列。
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