一种激光出光模组的制作方法

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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的方向与电路板的法线方向存在夹角，保证激光出光模组的出光效果，无需额外设置固定冶具，降低制备难度，提高生产效率。
4.本发明实施例提供了的一种激光出光模组，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.出光调整结构，所述出光调整结构位于所述电路板与所述出光单元之间；
8.所述电路板包括远离所述出光单元一侧的第一表面，所述出光调整结构包括靠近所述出光单元一侧的第二表面，所述第一表面与所述第二表面之间成第一预设角度，所述第一出射光线与垂直所述第一表面的法线之间成第二预设角度，其中，所述第一预设角度与所述第二预设角度相同。
9.可选的，所述第一预设角度为θ1，所述第二预设角度为θ2，其中，θ1＜10
°
，θ2＜10
°
。
10.可选的，所述出光单元包括衬底基板，所述衬底基板复用为所述出光调整结构，所述衬底基板至少包括远离所述电路板一侧的第三表面，所述第三表面为所述第二表面，所述第三表面与所述第一表面之间成第一预设角度。
11.可选的，所述电路板上设置有凹槽结构，所述凹槽结构复用为所述出光调整结构，所述凹槽结构至少包括第四表面，所述第四表面为所述第二表面，所述第四表面与所述第一表面之间成第一预设角度。
12.可选的，所述出光调整结构包括调整结构件，所述调整结构件至少包括靠近所述电路板一侧的第五表面和靠近所述出光单元一侧的第六表面，所述第六表面为所述第二表面，所述第六表面与所述第一表面之间成第一预设角度。
13.可选的，所述激光出光模组还包括位于所述出光单元的出光路径上的调光单元，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。
14.可选的，所述调光单元包括第一准直透镜，
15.或，所述调光单元包括沿所述出光单元的出光路径上依次设置的第二准直透镜和波浪透镜；
16.或，所述调光单元包括沿所述出光单元的出光路径上依次设置的第三准直透镜和衍射光学元件。
17.可选的，所述激光出光模组还包括位于所述出光单元与所述调光单元之间的支撑结构，所述支撑结构用于支撑所述调光单元。
18.可选的，所述激光出光模组还包括连接金属，所述连接金属位于所述出光调整结构与所述电路板之间和/或所述出光调整结构与所述出光单元之间。
19.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。
20.本发明实施例的技术方案，提供的一种激光出光模组，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；出光调整结构，出光调整结构位于电路板与出光单元之间；电路板包括远离出光单元一侧的第一表面，出光调整结构包括靠近出光单元一侧的第二表面，第一表面与第二表面之间成第一预设角度，第一出射光线与垂直第一表面的法线之间成第二预设角度，其中，第一预设角度与第二预设角度相同。保证经出光单元出射光线与垂直第一表面的法线之间成预设角度，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。
21.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
22.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。
23.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；
24.图2为本发明实施提供的一种出光单元的俯视结构示意图；
25.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；
26.图4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；
27.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；
28.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；
29.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
30.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。
31.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。
32.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101一侧，出光单元102用于出射第一出射光线11；出光调整结构103，出光调整结构103位于电路板101与出光单元102之间；电路板101包括远离出光单元102一侧的第一表面104，出光调整结构103包括靠近出光单元102一侧的第二表面105，第一表面104与第二表面105之间成第一预设角度θ1，第一出射光线11与垂直第一表面104的法线l之间成第二预设角度θ2，其中，第一预设角度θ1与第二预设角度θ2相同。
33.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。图2为本发明实施提供的一种出光单元的俯视结构示意图，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1021，用于出射第一出射光线11。示例性的出光单元102作为光源，出光单元102可以为垂直腔面发射激光器(vcsel)，包括多个阵列排列的出光窗口1021，进而提高出光效率，出光单元102中出光窗口的设置数量和排布方式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。出光调整结构103用于改变出光单元102的放置角度，进而调整第一出射光线11的出射方向，以实现经激光出光模组100出射的光线沿预设角度传播，满足测距需求。出光调整结构103可以由为出光单元102中的部分膜层形成、也可以形成于电路板101上或者为额外的预设形状的部件形成，使得出光调整结构103位于电路板101与出光单元102之间，保证对出光单元102出射光线的调整。对于第一出射光线11的出射角度调节满足，电路板101的远离出光单元102一侧的第一表面104与出光调整结构103的靠近出光单元102一侧的第二表面105之间成第一预设角度θ1，第一出射光线11与垂直第一表面104的法线l之间成第二预设角度θ2，且第一预设角度θ1与第二预设角度θ2相同，根据电路板101的第一表面104与出光调整结构103与的第二表面105之间的角度的大小，影响出光单元102的摆放角度，进而影响第一出射光线11的出射角度，进而满足激光出光模组100的使用需求，且保证无需额外设置固定冶具固定出光单元102，即可实现经出光单元102出射的第一出射光线11具备一定角度，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。
34.本发明实施例通过合理设置电路板的远离出光单元一侧的第一表面与出光调整结构的靠近出光单元一侧的第二表面之间角度关系，进而影响第一出射光线与垂直第一表面的法线l之间角度，保证无需设置固定冶具，以实现出光单元的第一出射光线呈预设角度出射，有效降低激光出光模组的制备难度、精度和成本。
35.可选的，继续参考图1，第一预设角度为θ1，第二预设角度为θ2，其中，θ1＜10
°
，θ2＜10
°
。
36.其中，电路板101的第一表面104与出光调整结构103的第二表面105之间成第一预设角度θ1，出光单元102的第一出射光线11与垂直第一表面104的法线l之间成第二预设角度θ2，合理控制第一预设角度θ1和第二预设角度θ2，控制第一预设角度θ1和第二预设角度θ2均小于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。
37.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，出光单元102包括衬底基板106，衬底基板106复用为出光调整结构103，衬底基板106至少包括远离电路板101一侧的第三表面107，第三表面107为第二表面105，第三表面107与第一表面104之间成第一预设角度θ1。
38.其中，出光单元102设置有衬底基板106，衬底基板106具备一定的厚度，可以合理设置衬底基板106的形状，使得衬底基板106复用为出光调整结构103，如图1所示，衬底基板106的正视剖面的形状呈楔形，衬底基板106至少包括第三表面107，第三表面107位于远离电路板101一侧，此时第三表面107复用为出光调整结构103的第二表面105，使得第三表面107与电路板101的第一表面104之间成第一预设角度θ1，进而实现影响出光单元102出射的第一出射光线11的角度；或者如图3所示，衬底基板106的正视剖面的形状还可以呈三角形，衬底基板106的第三表面107复用为出光调整结构103的第二表面105，使得第三表面107与电路板101的第一表面104之间成第一预设角度θ1，进而实现影响出光单元102出射的第一出射光线11的角度，满足使用需求。
39.可选的，图4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4所示，电路板101上设置有凹槽结构108，凹槽结构108复用为出光调整结构103，凹槽结构108至少包括第四表面109，第四表面109为第二表面105，第四表面109与第一表面104之间成第一预设角度θ1。
40.其中，电路板101具有一定的厚度，可以对电路板101进行刻蚀，形成凹槽结构108，以使得该凹槽结构108复用为出光调整结构103，其中凹槽结构108至少包括第四表面109以及与其相连接第四子表面1091，为保证凹槽结构108能够容纳出光单元102，使得第四表面109复用为出光调整结构103的第二表面105，且使得第四表面109与电路板101的第一表面104之间成第一预设角度θ1，使得第一预设角度θ1与第一出射光线11与垂直第一表面104的法线l之间成第二预设角度θ2相同，进而实现影响出光单元102出射的第一出射光线11的角度，同时出光单元102的侧面也与第四子表面1091接触，使得出光单元102与凹槽结构108的接触效果，进而保证激光出光模组100整体结构的稳定性，同时在电路板101设置凹槽结构108，可以降低激光出光模组100整体体积，便于小型化生产。
41.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，如图5所示，出光调整结构103包括调整结构件110，调整结构件110至少包括靠近电路板101一侧的第五表面111和靠近出光单元102一侧的第六表面112，第六表面112为第二表面105，第六表面112与第一表面104之间成第一预设角度θ1。
42.其中，为保证出光单元102出射的第一出射光线11沿预设角度出射，可以在出光单元102和电路板101之间设置调整结构件110，电路板101为平直电路板，调整结构件110可以为楔形焊接结构件或者三角形焊接结构件，调整结构件110的材料可以金属或者陶瓷材料，具体调整结构件110的形状和材质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。示例性的，如图5所示，调整结构件110呈楔形结构，调整结构件110位于出光单元102与电路板101之间，调整结构件110中包括相对设置的第五表面111和第六表面112，第五表面111位于靠近电路板101一侧，第六表面112位于靠近出光单元102一侧，此时第六表面112复用为出光调整结构103的第二表面105，控制第六表面112与第一表面104之间成第一预设角度θ1，进而实现影响出光单元102出射的第一出射光线11的角度，进而满足激光出光模组100的使用需求。
43.可选的，继续参考图1，激光出光模组100还包括位于出光单元102的出光路径上的调光单元113，调光单元113用于接收第一出射光线11并调节后出射第二出射光线12。
44.其中，调光单元113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113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113可以为准直透镜配合波浪透镜、准直透镜配合特定设计的衍射光学元件或者准直透镜配合自由曲面透镜，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，以满足使用需求。
45.可选的，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，如图6所示，调光单元113包括第一准直透镜1131，
46.或，调光单元113包括沿出光单元102的出光路径上依次设置的第二准直透镜1132和波浪透镜1133；
47.或，调光单元113包括沿出光单元102的出光路径上依次设置的第三准直透镜和衍射光学元件。
48.其中，如图1、图3、图4和图5所示，调光单元113仅包括第一准直透镜1131，对出光单元102出射的第一出射光线11进行准直调节，经第一准直透镜1131调节后以第二出射光线12出射，第二出射光线12出射形成的光斑形状为点光斑，进而满足使用需求；如图6所示，以出光单元102的衬底基板106复用为出光调整结构103，调光单元113包括沿出光单元102依次设置的第二准直透镜1132和波浪透镜1133，经出光单元102出射的第一出射光线11依次经过第一准直透镜1131对第一出射光线11进行准直处理后入射至波浪透镜1133，波浪透镜1133对准直后的第一出射光线11在某一方向进行拉伸、压缩等处理，使得经调光单元113出射的第二出射光线12形成的光斑形成为线光斑，进而满足使用需求；或者，还可以设置调光单元113包括第三准直透镜和衍射光学元件，第三准直透镜用于对出光单元102出射的第一出射光线11进行准直处理，衍射光学元件可以根据实际设计需求进行设计，进而实现对准直后的第一出射光线11进行调节，以保证第二出射光线12按照预设的形状进行出射，进而满足使用需求。
49.可选的，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7所示，激光出光模组100还包括位于出光单元102与调光单元113之间的支撑结构114，支撑结构114用于支撑调光单元113。
50.其中，出光单元102与调光单元113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，且被调光单元113接收，因此在出光单元102与调光单元113之间设置有支撑结构114，用于支撑调光单元113，使其按照设计需求进行安装摆放，进而保证经调光单元113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113的组成材料为树脂或者玻璃，如图1、图3、图4、图5和图6所示，当调光单元113的组成材料为树脂材料时，支撑结构114和调光单元113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7所示，当调光单元113的组成材料为玻璃时，支撑结构114可以单独制作，支撑结构114靠近电路板101的一侧与出光单元102中的衬底基板106接触，支撑结构114远离电路板101的一侧与调光单元113接触，进而实现对调光单元113的支撑，具体支撑结构114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。
51.可选的，继续参考图、图3、图4、图5和图6，激光出光模组100还包括连接金属115，连接金属115位于出光调整结构103与电路板101之间和/或出光调整结构103与出光单元102之间。
52.其中，如图1所示，出光单元102的衬底基板106复用为出光调整结构103，为保证电路板101与出光调整结构103之间的连接效果，需要通过连接金属115进行固定；如图4所示，对电路板101进行刻蚀形成凹槽结构，凹槽结构复用为出光调整结构103，此时，出光单元与电路板101接触，为保证出光单元102与电路板101之间的连接效果，需要在出光单元102与电路板101之间设置连接金属115进行固定，进而保证电路板101一侧输出的信号能够被出光单元102接收；或者如图5所示，出光调整结构103为位于电路板101与出光单元102之间的调整结构件110，此时调整结构件110为额外设置的结构，为保证激光出光模组100的整体结构的稳定性以及信号的传输，需要在电路板101与调整结构件110之间设置连接金属115以及调整结构件110与出光单元102之间设置连接金属115。连接金属115可以为锡铅焊料、银焊料、铜焊料等焊料，具体的连接金属115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。
53.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。
54.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。
55.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。

技术特征：

1.一种激光出光模组，其特征在于，包括：电路板；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；出光调整结构，所述出光调整结构位于所述电路板与所述出光单元之间；所述电路板包括远离所述出光单元一侧的第一表面，所述出光调整结构包括靠近所述出光单元一侧的第二表面，所述第一表面与所述第二表面之间成第一预设角度，所述第一出射光线与垂直所述第一表面的法线之间成第二预设角度，其中，所述第一预设角度与所述第二预设角度相同。2.根据权利要求1所述的激光出光模组，其特征在于，所述第一预设角度为θ1，所述第二预设角度为θ2，其中，θ1＜10
°
，θ2＜10
°
。3.根据权利要求1所述的激光出光模组，其特征在于，所述出光单元包括衬底基板，所述衬底基板复用为所述出光调整结构，所述衬底基板至少包括远离所述电路板一侧的第三表面，所述第三表面为所述第二表面，所述第三表面与所述第一表面之间成第一预设角度。4.根据权利要求1所述的激光出光模组，其特征在于，所述电路板上设置有凹槽结构，所述凹槽结构复用为所述出光调整结构，所述凹槽结构至少包括第四表面，所述第四表面为所述第二表面，所述第四表面与所述第一表面之间成第一预设角度。5.根据权利要求1所述的激光出光模组，其特征在于，所述出光调整结构包括调整结构件，所述调整结构件至少包括靠近所述电路板一侧的第五表面和靠近所述出光单元一侧的第六表面，所述第六表面为所述第二表面，所述第六表面与所述第一表面之间成第一预设角度。6.根据权利要求1所述的激光出光模组，其特征在于，所述激光出光模组还包括位于所述出光单元的出光路径上的调光单元，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。7.根据权利要求6所述的激光出光模组，其特征在于，所述调光单元包括第一准直透镜，或，所述调光单元包括沿所述出光单元的出光路径上依次设置的第二准直透镜和波浪透镜；或，所述调光单元包括沿所述出光单元的出光路径上依次设置的第三准直透镜和衍射光学元件。8.根据权利要求6所述的激光出光模组，其特征在于，所述激光出光模组还包括位于所述出光单元与所述调光单元之间的支撑结构，所述支撑结构用于支撑所述调光单元。9.根据权利要求1所述的激光出光模组，其特征在于，所述激光出光模组还包括连接金属，所述连接金属位于所述出光调整结构与所述电路板之间和/或所述出光调整结构与所述出光单元之间。10.根据权利要求1所述的激光出光模组，其特征在于，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。

技术总结

本发明公开了一种激光出光模组，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；出光调整结构，出光调整结构位于电路板与出光单元之间；电路板包括远离出光单元一侧的第一表面，出光调整结构包括靠近出光单元一侧的第二表面，第一表面与第二表面之间成第一预设角度，第一出射光线与垂直第一表面的法线之间成第二预设角度，其中，第一预设角度与第二预设角度相同。保证经出光单元出射光线与垂直第一表面的法线之间成预设角度，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。降低激光出光模组的制备难度。降低激光出光模组的制备难度。