一种激光出光模组的制作方法

1.本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光出光模组。


背景技术：

2.目前，随着元器件的小型化、成本低廉化，空间定位技术越来越普及，其可应用在例如家用移动机器人、无人机、无人驾驶等自主导航领域。在空间定位技术中，光学定位技术因其具有精度高、响应快的特点，被广泛应用。光学定位技术中，最常见的测距装置基本包含一个光发射组件和一个光接收组件。光发射组件和光接收组件之间一般需要一定的角度，实现定位的精准度，通常需要借助机械冶具固定光发射组件实现，此时使得测距装置的制备工艺更加复杂，增加工艺难度和装配难度。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种激光出光模组，实现经激光出光模组出射的光线自带角度，降低制备难度，提高生产效率。
4.本发明实施例提供了一种激光出光模组，包括：
5.电路板；
6.出光单元，位于所述电路板一侧，所述出光单元用于出射第一出射光线；
7.调光单元，位于所述出光单元远离所述电路板一侧，所述调光单元用于接收所述第一出射光线并调节后出射第二出射光线；
8.所述第一出射光线的出光方向与所述第二出射光线的出光方向相交。
9.可选的，所述第二出射光线与所述出光单元的光轴之间的夹角为θ，其中，θ＜10
°
。
10.可选的，所述调光单元包括第一准直透镜，所述出光单元的光轴与所述调光单元的光轴错开设置；
11.其中，所述出光单元的光轴和所述调光单元的光轴均与所述电路板垂直。
12.可选的，所述出光单元与所述调光单元之间满足:
13.θ＝d/f；
14.其中，θ为所述第二出射光线与所述出光单元的光轴之间的夹角，d为所述第一出射光线与所述调光单元的光轴之间的距离，f为所述调光单元的焦距。
15.可选的，所述调光单元包括第一调光单元，所述第一调光单元至少包括靠近所述电路板一侧的第一表面和远离所述电路板一侧的第二表面，所述第一表面朝向所述电路板一侧凸起，所述第二表面与所述电路板所在平面相交。
16.可选的，所述第一调光单元与所述出光单元线之间满足：
17.θ＝(n-1)*β；
18.其中，θ为所述第二出射光线与所述出光单元的光轴之间的夹角，n为所述第一调光单元的折射率，β为所述第二表面和所述电路板所在平面之间的夹角。
19.可选的，所述调光单元包括间隔设置的第二调光单元和第三调光单元，所述第二
调光单元位于所述第三调光单元靠近所述电路板一侧，所述第二调光单元为第二准直透镜，所述第三调光单元包括靠近所述电路板一侧的第三表面和远离所述电路板一侧的第四表面；所述第三表面包括多个沿第一方向呈周期性排布的凸起结构，所述第四表面与第二方向相交，
20.其中所述第一方向和所述第二方向均与所述电路板所在平面平行，且所述第一方向与所述第二方向相交。
21.可选的，所述出光单元与所述调光单元之间还包括支撑结构，所述支撑结构用于支撑调光单元。
22.可选的，所述电路板与所述出光单元之间还包括连接金属，所述连接金属用于连接所述电路板和所述出光单元。
23.可选的，所述出光单元包括垂直腔面发射激光器或边缘发射激光器中的至少一种。
24.本发明实施例的技术方案，激光出光模组包括：电路板；出光单元，位于电路板一侧，出光单元用于出射第一出射光线；调光单元，位于出光单元远离电路板一侧，调光单元用于接收第一出射光线并调节后出射第二出射光线；第一出射光线的出光方向与第二出射光线的出光方向相交。通过合理设置调光单元，保证经调光单元后出射的光线成预设角度出射，进而避免额外设置固定冶具影响激光出光模组的出光角度，降低激光出光模组的制备难度。
25.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例提供的一种激光出光模组的结构示意图；
28.图2为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图；
29.图3为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图；
30.图4为图3所示的激光出光模组的侧视图；
31.图5为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图；
32.图6为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图；
33.图7为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图。
具体实施方式
34.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范
围。
35.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
36.图1为本发明实施例提供的一种激光出光模组的结构示意图，如图1所示，激光出光模组100包括：电路板101；出光单元102，位于电路板一侧，出光单元102用于出射第一出射光线11；调光单元103，位于出光单元102远离电路板101一侧，调光单元103用于接收第一出射光线11并调节后出射第二出射光线12；第一出射光线11的出光方向与第二出射光线12的出光方向相交。
37.其中，电路板101通常为印刷电路板，用于支撑电子元器件，同时为电子元器件电气连接的载体。在电路板101的一侧设置有多个出光单元102，每一出光单元102可以包括至少一个出光窗口，用于出射第一出射光线11。位于第一出射光线11的出射路径上，设置有调光单元103，调光单元103用于接收第一出射光线11，并输出第二出射光线12，第二出射光线12可以形成点光斑或者线光斑。调光单元103通常为光学元件，光学元件的类型可以根据第二出射光线12形成的光斑类型进行选择，本发明实施例不做具体限定。当第二出射光线12形成的光斑为点光斑时，调光单元103可以为单透镜或者透镜组，仅对光线的传播方向进行改变；当第二出射光线12形成的光斑为线光斑时，调光单元103可以为准直透镜配合波浪透镜或者准直透镜配合特定设计的衍射光学元件，对光线进行拉伸、压缩或准直等的调节，进而形成预设形状的光斑。由于出光单元102和调光单元103的设置，使得第一出射光线11的出光方向与第二出射光线12的出光方向相交，保证无需额外设置固定冶具固定出光单元102，使得经激光出光模组100出射的光线沿预设角度传播，满足测距需求，同时有效降低激光出光模组100的制作难度和精度，降低制作成本。
38.本发明实施例通过合理设置出光单元出射的第一出射光线和调光单元出射的第二出射光线之间的对应关系，保证无需设置固定冶具，以实现出光单元的出光方向呈现一定的角度，有效降低激光出光模组的制备难度、精度和成本。
39.可选的，继续参考图1，第二出射光线12与出光单元102的光轴l之间的夹角为θ，其中，θ＜10
°
。
40.其中，合理控制第二出射光线12与出光单元102的光轴l之间的夹角θ，控制夹角θ小于10
°
，使得激光出光模组100应用在三角测距领域时，可以增加接收端靶面像素的利用率，提高测距的精度，保证激光出光模组100的使用效果，提升用户的使用体验。
41.可选的，继续参考图1，调光单元103包括第一准直透镜1031，出光单元102的光轴l与调光单元103的光轴错开设置；其中，出光单元102的光轴l和调光单元103的光轴l均与电路板101垂直。
42.其中，对应经激光出光模组100出射的第二出射光线12形成的光斑为点光斑时，调光单元103为第一准直透镜1031，此时为保证第一出射光线11的出光方向与第二出射光线
12的出光方向相交，调节出光单元102的光轴l与调光单元103的光轴l错开设置，调节出光单元102始终在第一准直透镜1031的焦面上，因此合理控制第一准直透镜1031的焦距以及出光单元102的光轴l与第一准直透镜1031的光轴之间的错开的距离，使得经出光单元102出射第一出射光线11经第一准直透镜1031后以预设角度的第二出射光线12出射，进而保证无需额外设置固定冶具，保证光线以一定角度出射，进而满足测距需求，同时也可以提高测距的精度。
43.可选的，继续参考图1，出光单元102与调光单元103之间满足:
44.θ＝d/f；
45.其中，θ为第二出射光线12与出光单元102的光轴l之间的夹角，d为第一出射光线11与调光单元103的光轴l之间的距离，f为调光单元103的焦距。
46.其中，对于调光单元103为第一准直透镜1031时，为保证经调光单元103出射的第二出射光线12沿预设角度出射，第二出射光线12与出光单元102的光轴l之间的夹角θ分别与第一出射光线11与调光单元103的光轴之间的距离d、调光单元103的焦距f相关，可以通过保持调光单元103的焦距f固定，调节第一出射光线11与调光单元103的光轴l之间的距离d，进而影响第二出射光线12的出射角度，或者可以保持第一出射光线11与调光单元103的光轴l之间的距离d固定，调节调光单元103的焦距f，进而影响第二出射光线12的出射角度，具体调节方式可以根据预设的出射角度和实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。
47.可选的，图2为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图，如图2所示，调光单元103包括第一调光单元1032，第一调光单元1032至少包括靠近电路板101一侧的第一表面104和远离电路板101一侧的第二表面105，第一表面104朝向电路板101一侧凸起，第二表面105与电路板101所在平面相交。
48.其中，对应经激光出光模组100出射的第二出射光线12形成的光斑为点光斑时，调光单元103为第一调光单元1032，第一调光单元1032包括第一出射光线11传播路径上依次经过的第一表面104和第二表面105，第一表面104朝向电路板101一侧凸起，对入射至第一调光单元1032的第一表面104的第一出射光线11起到一定的准直作用，由于第二表面105与电路板101所在平面相交，即第二表面105与电路板101所在平面存在一定的夹角，经准直调节后的第一出射光线11入射至第一调光单元1032的第二表面105，使得第一出射光线11在第二表面105再次发生偏折，进而使得经第一调光单元1032出射的第二表面105出射的第二出射光线12沿预设角度出射，通过设置第一调光单元1032的面型，进而保证无需额外设置固定冶具，保证光线以一定角度出射，进而满足测距需求，同时也可以提高测距的精度。
49.可选的，继续参考图2，第一调光单元1032与出光单元102之间满足：
50.θ＝(n-1)*β；
51.其中，θ为第二出射光线12与出光单元102的光轴l之间的夹角，n为第一调光单元1032的折射率，β为第二表面105和电路板101所在平面之间的夹角。
52.其中，对于调光单元103为第一调光单元1032时，为保证经第一调光单元1032出射的第二出射光线12沿预设角度出射，第二出射光线12与出光单元102的光轴l之间的夹角θ分别与第一调光单元1032的折射率n、第二表面105和电路板101所在平面之间的夹角β相关，可以通过确定第一调光单元的折射率n，调节第二表面105和电路板101所在平面之间的
夹角β，进而影响第二出射光线12的出射角度，或者可以通过确定第二表面105和电路板101所在平面之间的夹角β，选择第一调光单元1032的材质，影响第一调光单元1032的折射率n，进而影响第二出射光线12的出射角度，具体调节方式可以根据预设的出射角度和实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。
53.可选的，图3为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图，图4为图3所示的激光出光模组的侧视图，如图3和图4所示，调光单元103包括间隔设置的第二调光单元1033和第三调光单元1034，第二调光单元1033位于第三调光单元1034靠近电路板101一侧，第二调光单元1033为第二准直透镜，第三调光单元1034包括靠近电路板101一侧的第三表面106和远离电路板101一侧的第四表面107；第三表面106包括多个沿第一方向y呈周期性排布的凸起结构13，第四表面107与第二方向x相交，其中，第一方向y和第二方向x均与电路板101所在平面平行，且第一方向y与第二方向x相交。
54.其中，对应经激光出光模组100出射的第二出射光线12形成的光斑为线光斑时，调光单元103包括沿第一出射光线11传播路径上依次设置的第二调光单元1033和第三调光单元1034，第二调光单元1033为第二准直透镜，可以对出光单元102出射的第一出射光线11进行准直，使得经第二调光单元1033调节后的多条第一出射光线11平行出射，由于第三调光单元1034位于第二调光单元1033的出光路径上，第三调光单元1034包括靠近电路板101一侧的第三表面106和远离电路板101一侧的第四表面107；第三表面106包括多个沿第一方向y呈周期性排布的凸起结构13，即第三调光单元1034可以为波浪镜，波浪镜为一系列柱透镜的阵列，多条平行出射的第一出射光线11可以经第三表面106发生偏转，同时对第一出射光线11进行拉伸、压缩等调节，而且第四表面107与第二方向x相交，图中z方向与出光单元102的光轴方向平行，第四表面107与电路板101所在的平面存在一定的夹角，对经第三表面106出射的光线再次经第四表面107发生偏转，进而改变经第四表面107出射的第二出射光线12的位置，使得经多条第二出射光线12形成的线光斑沿预设方向出射，进而满足测距需求，同时也可以提高测距的精度。
55.可选的，图5为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图，图6为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图，图7为本发明实施例提供的另一种激光出光模组的结构示意图，如图5、图6和图7所示，出光单元102与调光单元103之间还包括支撑结构108，支撑结构108用于支撑调光单元103。
56.其中，出光单元102与调光单元103之间存在一定的间距，以保证经出光单元102出射第一出射光线11能够正常出射，因此在出光单元102与调光单元103之间设置有支撑结构108，用于支撑调光单元103，使其按照设计需求进行安装摆放，进而保证经调光单元103出射的第二出射光线12以预设角度出射，进而满足使用需求。通常调光单元103的组成材料为树脂或者玻璃，如图5、图6或图7所示，当调光单元103的组成材料为树脂材料时，支撑结构108和调光单元103可以同步制作，一体成型，简化工艺步骤，降低制作成本；或者如图1、图2、图3和图4所示，当调光单元103的组成材料为玻璃时，支撑结构108可以单独制作，支撑结构108靠近电路板101的一侧与出光单元102的基板接触，支撑结构108远离电路板101的一侧与调光单元103接触，进而实现对调光单元103的支撑，具体支撑结构108的材质选择和制备工艺选择，可以根据实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。
57.可选的，继续参考图1，电路板101与出光单元102之间还包括连接金属109，连接金
属109用于连接电路板101和出光单元102。
58.其中，为保证电路板101与出光单元102之间的电连接效果，需要通过连接金属109进行固定，进而保证信号的传输，连接金属109可以为锡铅焊料、银焊料、铜焊料等焊料，具体的连接金属109的类型选择，可以根据实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。
59.可选的，出光单元102包括垂直腔面发射激光器或边缘发射激光器中的至少一种。
60.其中，出光单元102可以包括多个阵列排布的垂直腔面发射激光器(vcsel)，以砷化镓半导体材料为基础研制，生长多层外延层这种激光器的每一层外延都很薄，所以激光在垂直方向上下起伏，在上下金属电极之间产生谐振，从上金属电极的圆孔射出，光场形状可以保持圆形。其具有高功率，高可靠性，波长稳定，光谱宽度窄，热阻低等优点。出光单元102也可以包括多个阵列排布的边缘发射激光器(eel)，外延平面在水平方向。切割后，在晶粒的左右两侧蒸镀金属反射膜。激光在水平方向(外延平面内)来回共振，从右侧侧面出射，侧面的形状决定了光场的形状。其具有温漂系数小，小型化、窄发射波长、稳定相干光，适用于工业加工。具体出光单元102的类型选择可以根据实际设计需求进行选择，本发明实施例不做具体限定。
61.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。