光发射模组的制作方法

1.本实用新型大致涉及光学元器件技术领域，尤其是一种光发射模组。


背景技术：

2.光发射模组是一种集成有激光器的光学元器件，利用激光发散度小、能量集中的特点，在工业加工、遥感测量、无线通讯等多个领域都有广泛应用。在大部分工作场景中，激光器无法直接应用，通常需要安装在一定形状的外壳内，以适应不同的机械结构和安装位置，同时还需要根据具体的使用要求，配合设置透镜、光学元件等其他结构。
3.现有的光发射模组中，大多模组的结构是分体的，组装复杂，精度比较低，对于小的尺寸的扩散片，例如mla(微透镜阵列)，doe(衍射光学元件)，比较难于组装，特别是在特定形状图案的同心度调整和旋转角调整比较难于实现。另外，在光源的固定方面需要填充大量的胶水进行固定，固化时间长，组装效率低，且比较难以固定。另外，光发射单元通常通过基部与外壳连接，但光发射单元的基部本身结构强度低，与外壳的配合面积小，需要填充大量粘胶进行固定，粘胶固化时间长，光发射单元长时间处于可活动状态，轻微震动和碰撞都可能导致光发射单元移位。同时，光学元件尺寸通常较小，单元尺寸为微米甚至是亚微米量级，常规使用的光学元件整片尺寸约为毫米级，在进行光发射模组安装时，光学元件的位置难以固定，而且由于光学元件结构脆弱，极易在光发射模组安装调试，以及粘胶固化过程中损坏，严重影响最终产品的合格率。
4.背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的一个或多个缺陷，本实用新型提供一种光发射模组，包括：
6.光发射单元；
7.光阑，所述光阑设置于所述光发射单元的光路下游，且所述光阑具有预设形状的凹槽；
8.光学元件，所述光学元件嵌合于所述凹槽内；
9.套环，所述套环套设于所述光发射单元外侧；和
10.外壳，所述外壳套设于所述套环和所述光阑外侧，外壳的轴线与所述光发射单元的出光轴平行，且外壳的侧壁上开设有第一通孔，所述套环与所述外壳于所述第一通孔处固定连接。
11.根据本实用新型的一个方面，其中所述光发射模组还包括透镜，所述透镜设置于所述外壳内，且位于所述光发射单元与所述光阑之间，所述光发射单元的出光轴与所述透镜的光轴共线。
12.根据本实用新型的一个方面，其中所述外壳具有顶面，所述顶面远离所述光发射单元，且顶面部分封闭，或顶面位置处内径缩小；所述光阑背离所述光发射单元的一侧抵接
于所述顶面朝向所述光发射单元的一侧。
13.根据本实用新型的一个方面，其中所述光发射单元为发光二极管，所述光学元件为扩散片。
14.根据本实用新型的一个方面，其中扩散片为微透镜阵列。
15.根据本实用新型的一个方面，其中所述光发射单元为边缘发射激光器或垂直腔面发射激光器，所述光学元件为衍射光学元件或微透镜阵列。
16.根据本实用新型的一个方面，其中所述光发射模组还包括弹簧，所述弹簧设置于所述外壳内，且弹簧的一端抵接于所述透镜朝向所述光发射单元的一侧，弹簧的另一端抵接于所述光发射单元或所述套环朝向所述透镜的一侧。
17.根据本实用新型的一个方面，其中所述弹簧具有预加压力，所述透镜与所述光阑抵接。
18.根据本实用新型的一个方面，其中所述外壳的侧壁上还开设有第二通孔，所述透镜的侧面与所述外壳于所述第二通孔处固定连接。
19.根据本实用新型的一个方面，其中所述外壳具有相互连通的大径部和小径部，所述套环的外径尺寸与所述大径部的内径尺寸相匹配，所述透镜与所述光阑的外径尺寸与所述小径部的内径尺寸相匹配。
20.根据本实用新型的一个方面，其中所述光发射单元具有发光部，所述套环套设于所述发光部外侧，且所述发光部的外径与所述套环的内径之间具有缝隙，所述发光部与所述套环于所述缝隙处注胶固定。
21.根据本实用新型的一个方面，其中所述光发射单元还包括基部，所述发光部设置于所述基部上，所述套环的一端与所述基部邻接，所述套环的另一端不超出所述发光部的顶面。
22.根据本实用新型的一个方面，其中所述光学元件为正方形、长方形或圆形；所述光阑上的凹槽与所述光学元件的形状相匹配。
23.根据本实用新型的一个方面，其中所述光阑中的凹槽与所述光学元件之间胶粘固定。
24.根据本实用新型的一个方面，其中所述光阑的侧面具有第一定位线，所述外壳的外侧面具有第二定位线，所述第一定位线与所述第二定位线相对应。
25.根据本实用新型的一个方面，其中所述套环的外侧面与所述外壳的内侧面之间具有活动空间，所述套环与所述外壳可相对转动；所述光发射单元的表面具有第三定位线。
26.与现有技术相比，本实用新型的实施例提供了一种光发射模组，在光发射单元外侧设置套环，提高输出光斑的同心度，增加了光发射单元的稳定性，同时解决了点胶固化时间长，点胶量多的问题。另外本实用新型的实施例还利用了光阑的结构设计，对光学元件进行固定，克服了光学元件难组装，易损坏的缺陷，缩短光发射模组的装配时间。同时本实用新型的实施例增加了可调旋转角度的功能，大大提高了光发射模组的可适配性，提高了光发射模组的稳定性和生产合格率。
附图说明
27.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用
新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
28.图1是本实用新型的一个实施例中光发射模组的爆炸示意图；
29.图2是本实用新型的一个实施例中光发射模组的剖面图；
30.图3是本实用新型的一个实施例中光发射单元与套环的配合示意图；
31.图4是本实用新型的一个实施例中光阑与光学元件的配合示意图；
32.图5是本实用新型的一个实施例中外壳的剖面图；
33.图6是本实用新型的一个实施例中具有弹簧的光发射模组的爆炸示意图；
34.图7是本实用新型的一个实施例中具有弹簧的光发射模组的剖面图；
35.图8是本实用新型的一个实施例中具有第二通孔的光发射模组的爆炸示意图；
36.图9是本实用新型的一个实施例中具有第二通孔的光发射模组的剖面图。
37.附图标记：1、光发射模组，10、光发射单元，11、发光部，12、基部，13、第三定位线，20、光阑，21、凹槽，22、第一定位线，30、光学元件，40、套环，50、外壳，51、第一通孔，52、外壳顶面，53、第二通孔，54、大径部，55、小径部，56、第二定位线，60、透镜，70、弹簧。
具体实施方式
38.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
39.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。
为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
43.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
44.图1和图2示出了根据本实用新型的一个优选实施例中光发射模组1的具体结构，下面根据图1和图2详细描述。
45.如图1和图2所示，光发射模组1包括光发射单元10、光阑20、光学元件30、套环40和外壳50，其中光发射单元10是光发射模组1中的激光发生元件，根据本实用新型的优选实施例，光发射单元10可以选择led(发光二极管)、eel(边缘发射激光器)或vcsel(垂直腔面发射激光器)等。通常情况下光发射单元10无法直接安装在应用设备上，以免剐蹭、碰撞甚至机械振动导致光发射单元10移位，作用失效，因此需要在光发射单元10外侧设置配合结构。
46.光阑20设置在光发射单元10的光路下游，并且光阑20具有预设形状的凹槽21，光学元件30嵌合在光阑20的凹槽21内。套环40套设在光发射单元10的外侧，外壳50套设在套环40和光阑20外侧，并且外壳50的轴线与光发射单元10的出光轴平行，外壳50的侧壁上开设有第一通孔51，套环40的外壁和外壳50在第一通孔51的位置处固定连接，例如在第一通孔51的位置处注入粘胶。
47.本实施例中的光发射单元10通过套环40与外壳50相互配合，套环40的外壁与外壳50的内壁形状相匹配，根据本实用新型的优选实施例，外壳50的内径略大于套环40的外径，套环40能够在外壳50内旋转，以便于调节光发射单元10的角度。外壳50的外壁形状并非仅如图1中所示的圆柱形，还可以根据应用的设备设置成其他形状，例如棱柱形，或在外壳50的外壁上设置配合结构，以利于光发射模组1稳定安装在应用设备上。
48.根据本实用新型的优选实施例，如图3所示，光发射单元10具有发光部11和基部12，其中套环40套设在发光部11的外侧，发光部11的外径与套环40的内径之间具有缝隙，通过向缝隙中注胶，使光发射单元10与套环40固定连接，仅需使用少量粘胶即可实现固定，缩短了粘胶固化时间，降低了光发射单元10移位的风险，能够有效提高光发射模组1产品的合格率。
49.光发射单元10的发光部11设置在基部12上，套环40的一端与基部12邻接，套环40的另一端不超出发光部11的顶面。在光发射单元10的现有应用中，光发射单元10可以通过基部12与外壳50或其他的配合结构配合，但基部12宽度较小，与配合结构的接触面积不足，并且基部12结构强度不足，难以保证结合稳定度，本实施例利用套环40增加与外壳50的接触面积，既能够提高结合强度，又可以减少粘胶用量。套环40的另一端不超出发光部11的顶面，可以有效防止注胶过程中，因粘胶溢流污而染发光部11顶面，影响激光射出。
50.光学元件30的尺寸和厚度较小，强度较低，直接安装在外壳50内极易造成光学元件30损害，本实施例在光阑20上设置预设形状的凹槽21，通过凹槽21限制并保护光学元件30，凹槽21的形状可以根据光学元件30调整，在本实用新型的一些实施例中，光学元件30为正方形、长方形或圆形，光阑20上的凹槽21设置成相同的形状，或将凹槽21设置成具有相同
的边界特征，以便于与光学元件30配合。例如光学元件30为正方形，凹槽21可以开设成尺寸略大于光学元件30的正方形，也可以设置成如图4所示的两端贯穿的条形凹槽，将光学元件30嵌入凹槽21内。根据本实用新型的优选实施例，凹槽21的尺寸略大于光学元件30的尺寸，两者之间存在一定缝隙，在缝隙中注入粘胶，以使光学元件30与光阑20固定连接，无需使用大量粘胶即可对光学元件30形成稳定的保护。
51.如图1和图2所示，在本实用新型的优选实施例中，光发射模组1还包括透镜60，透镜60设置在外壳50内，并且位于光发射单元10和光阑20之间，光发射单元10的出光轴与透镜60的光轴共线。透镜60用于对光发射单元10发出的激光进行整形，例如准直或对激光进行调制。根据本实用新型的优选实施例，透镜60的外边缘与外壳50的内壁相适应，外壳50的内壁能够用于支撑透镜60。
52.光发射模组1在进行调试时，主要调节的是光发射单元10与透镜60的距离，和光发射单元10与光学元件30的角度。如图5所示，根据本实用新型的优选实施例，外壳50具有相互连通的大径部54和小径部55，其中套环40的外径尺寸与大径部54的内径尺寸相匹配，透镜60和光阑20的外径尺寸与小径部55的内径尺寸相匹配，即光发射单元10和套环40安装在大径部54内，透镜60和光阑20安装在小径部55内。透镜60和光阑20以及光学元件30的相对位置固定，安装在小径部55内后，可以采用其他结构对透镜60和光阑20进行固定，例如限位结构限制透镜60由小径部55中脱离，透镜60和光阑20与外壳50的具体固定方式在后续实施例中详细描述。光发射单元10和套环40可沿大径部54移动和旋转，以改变光发射单元10与透镜60的距离，和光发射单元10与光学元件30的角度，调整至符合应用需求后，通过第一通孔51固定套环40和光发射单元10。
53.根据本实用新型的优选实施例，光发射单元10和光学元件30根据具体的使用要求和应用环境调整，具体的，在本实用新型的一些实施例中，光发射单元10为led，光学元件30为扩散片，用于改变光发射单元10的光场，进一步的，根据本实用新型的优选实施例，扩散片可以采用微透镜阵列。在本实用新型的另一些实施例中，光发射单元10为激光器，例如eel或vcsel，光学元件30为衍射光学元件，可用于对光发射单元10发出的激光进行调制，光学元件30也可以是微透镜阵列，以满足具体的使用要求。
54.如图2和图5所示，本实施例中的外壳50具有外壳顶面52，外壳顶面52远离光发射单元10，并且外壳顶面52部分封闭，或外壳顶面52位置处内径缩小，留有通孔，作为激光的射出位置。光阑20背离光发射单元10的一侧抵接在外壳顶面52朝向光发射单元10的一侧，光阑20与外壳顶面52相互抵接，外壳顶面52用于支撑光阑20，并限制光阑20移位。进一步的，如图2所示，根据本实用新型的优选实施例，透镜60与光阑20抵接，使光学元件30和透镜60的相对位置固定，在对光发射模组1进行调试时，仅需调节光发射单元10即可。
55.图6和图7示出了根据本实用新型的一个优选实施例中光发射模组1的具体结构，其中设置了弹簧70，下面结合图6和图7详细描述。
56.如图6和图7所示，光发射模组1还包括弹簧70，弹簧70设置在外壳50内，并且弹簧70的一端抵接在透镜60朝向光发射单元10的一侧，弹簧70的另一端抵接在光发射单元10或套环40朝向透镜60的一侧。弹簧70设置在光发射单元10和透镜60之间，调整光发射单元10与透镜60之间的距离时，弹簧70形变，能够提高透镜60的稳定度。根据本实用新型的优选实施例，弹簧70具有预加压力，透镜60与光阑20抵接。本实施例中的套环40和光发射单元10粘
贴固定形成整体，装配光发射模组1前，先进行调试，调整光发射单元10的位置和角度，在符合应用需求后，将套环40通过第一通孔51与外壳50固定连接，光发射单元10与外壳50的相对位置固定，本实施例中的弹簧70设置在光发射单元10和透镜60之间，并且具有预加压力，在弹簧70的作用下，将透镜60和光阑20挤压在外壳顶面52处，使透镜60和光阑20与外壳50的相对位置固定，进而使光发射模组1内部结构稳定。
57.图8和图9示出了根据本实用新型的另一优选实施例中光发射模组1的具体结构，其中外壳50上开设了第二通孔53，下面结合图8和图9详细描述。
58.如图8和图9所示，在本实施例中，外壳50的侧壁上还开设有第二通孔53，透镜60的侧面与外壳50在第二通孔53处固定连接，例如在第二通孔53的位置处注胶固定。透镜60、光阑20和外壳顶面52依次抵接，并通过第二通孔53与外壳50固定连接，同时，在光发射模组1调试完成后，光发射单元10和套环40在第一通孔51的位置处于外壳50固定连接，保持光发射单元10与透镜60的距离固定，保持光发射模组1结构稳定。
59.根据本实用新型的优选实施例，如图1、图6和图8所示，光阑20的侧面具有第一定位线22，外壳50的外侧面具有第二定位线56，在安装和调试光发射模组1时，第一定位线22和第二定位线56位置对应，例如重合或在外壳50的径向成一定角度，可以将光学元件30与外壳50的角度限定在较小的范围内，便于调节。进一步的，还可以在光发射单元10的外侧面设置第三定位线13，例如在基部12上设置标记，能够减小光发射单元10与光学元件30的角度调节范围，提高调试光发射模组1的效率。
60.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。