[发明专利]光学模块和用于投影的方法

说明书

本发明涉及一种光学模块和用于投影的方法，该光学模块尤其是光学投影仪模块，所述光学模块包括：至少光源、光学透镜结构和衍射光学元件(DOE)，其中所述光学透镜结构包括至少第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组和所述第二透镜组各自包括两个透镜面，所述透镜面具有不同的光学性质，其中所述第一透镜组位于与所述光源相邻的位置。

技术领域

本发明涉及光学模块、特别是光学投影仪模块，其中该光学模块至少包括光源、光学透镜结构和衍射光学元件(DOE)。

背景技术

光学模块非常普遍地用在消费类电子装置中。例如，几乎所有当前的便携式电话和计算机都包括微型照相机模块。微型光学投影模块正越来越多地用在便携式消费类装置中以用于各种目的。

2017年，苹果公司(Apple)向其新款iPhone X添加了3D感测照相机，从而开启了移动电话行业的新纪元。3D感测照相机实现了与外部环境的真实互动，并且为您的认证、移动支付系统、增强现实和虚拟现实铺平了道路。在这样的iPhone X中，集成有五个子装置，即光谱传感器、接近传感器、泛光照明器、点阵投影仪和近红外(NIR)照相机。IR点阵投影仪是结构光“发射器”，并且在智能电话前方产生30000个红外点阵的图案，从而照亮面部，以便可以通过NIR照相机以照相方式拍摄这些面部。发射器使用四个子元件来投影其点阵，并使VCSEL激光二极管阵列、陶瓷多芯片封装、由夹持折叠光学光导的两个晶圆级透镜制成的光学器件、以及有源衍射光学元件(DOE)集合到一起。这些子元件组装成微小的棱镜光导，以获得高度仅为3.7mm的低矮的投影仪光学器件。

在US2008240502中已论述了用于三维(3D)物体的映射、并且具体是光学3D映射的系统。根据该美国公布文本，将点阵图案投影到物体上，并且处理该物体上的图案的图像以重建该物体的3D映射图。通过经由包含图案的透明正片对光辐射进行投影来创建物体上的图案。这种用于映射物体的设备包括：照明组件，其包括含有固定点阵图案的单个透明正片；光源，其被配置为用光辐射来透照单个透明正片，以便将图案投影到物体上；图像拍摄组件，其被配置为拍摄使用单个透明正片投影到物体上的图案的图像；以及处理器，其被耦接以处理图像拍摄组件所拍摄到的图像，以便重建物体的三维(3D)映射图。

WO2016195791公开了一种光学模块，其包括透明基板和安装在该基板上的折射光学元件。该光学模块包括诸如包含激光二极管或激光二极管阵列的芯片等的发射器，其中该发射器将光(其可以是可见的、红外的和/或紫外的)发射到光学模块中。光学模块中的透镜使该光准直并引导该光穿过诸如衍射光学元件(DOE)或微透镜阵列等的光学输出元件(例如，图案化元件26)，以便产生可以投影到场景上的结构光的图案。

US2009185274公开了一种用于投影图案的设备，该设备包括：第一衍射光学元件(DOE)，其被配置为使输入光束发生衍射，以在表面的第一区域上生成第一衍射图案，其中该第一衍射图案包括零级光束；以及第二DOE，其被配置为使零级光束发生衍射，以在表面的第二区域上生成第二衍射图案，使得第一区域和第二区域一起至少部分覆盖该表面。

CN107741682涉及一种光源投影装置，其包括光源、透镜系统和衍射光学元件。该中国公布文本公开了一种透镜系统，其包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中第一透镜是用于接收多个子光源所发射的阵列入射光束的双凸面透镜。第二透镜是用于将第一透镜发射的光束阵列进行扩散以提高光束宽度的双凹面透镜；并且第三透镜是具有正光焦度的弯月透镜。

US 2017/187997涉及一种投影仪，包括：激光模块，用于生成激光光束；以及晶圆级光学器件，其包括：第一基板；第一准直透镜，其制造在第一基板的第一表面上，用于接收来自激光模块的激光光束以生成准直激光光束；以及衍射光学元件，其中准直激光光束直接穿过衍射光学元件以生成投影仪的投影图像，其中衍射光学元件压印在第一基板的第二表面上，并且第二表面与第一表面相对；以及间隔件。