倒装vcsel光源和TOF模组制造技术

本实用新型专利技术提供了一种倒装vcsel光源和TOF模组。倒装vcsel光源包括：微自由曲面阵列；光源阵列，光源阵列设置在微自由曲面阵列的一侧，微自由曲面阵列的上表面具有多个微自由曲面，且光源阵列与微自由曲面阵列一体成型。本实用新型专利技术解决了现有技术中发射端存在结构复杂、生产成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
倒装vcsel光源和TOF模组
本技术涉及光学成像设备
，具体而言，涉及一种倒装vcsel光源和TOF模组。
技术介绍
目前，TOF模组主要应用于3D传感、人脸识别、机器视觉、自动驾驶等人工智能领域，实现三维成像功能。目前行业内实现3D成像的方式主要有双目、结构光和TOF，其中双目精度较低，结构光结构复杂成本高，而TOF有足够的精度且成本稍低，已有流行推广的趋势。TOF通常由一个发射端和一个接收端组成，其中发射端主要由一个正装vcsel(垂直腔面发射激光器)光源和一个光扩散器(diffuser)组成，顶部发光，光扩散器下表面做微透镜阵列，结构较为复杂，成本高。也就是说，现有技术中发射端存在结构复杂、生产成本高的问题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种倒装vcsel光源和TOF模组，以解决现有技术中发射端存在结构复杂、生产成本高的问题。为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种倒装vcsel光源，包括：微自由曲面阵列；光源阵列，光源阵列设置在微自由曲面阵列的一侧，微自由曲面阵列的上表面具有多个微自由曲面，且光源阵列与微自由曲面阵列一体成型。进一步地，光源阵列包括多个发光芯片，多个发光芯片呈阵列排布，发光芯片的直径A大于等于8微米且小于等于12微米。进一步地，相邻两个发光芯片之间的距离P大于等于243微米且小于等于297微米。进一步地，发光芯片的边缘角α大于等于20度且小于等于40度；和/或发光芯片的光束角大于等于18度且小于等于30度。r>进一步地，倒装vcsel光源的厚度T与发光芯片的直径A之间满足：T≥10A，且倒装vcsel光源的厚度T小于微自由曲面的焦距。进一步地，微自由曲面的长度L1、微自由曲面的宽度L2与相邻两个发光芯片之间的距离P之间满足：L1＝L2＝P，微自由曲面的高度H大于等于17.5微米且小于等于21.5微米。进一步地，倒装vcsel光源的厚度T、微自由曲面的长度L1、发光芯片的边缘角α之间满足：L1/2＝T*tan。进一步地，微自由曲面朝向背离光源阵列的方向凸出；和/或倒装vcsel光源的材料是半导体，且倒装vcsel光源的折射率大于等于1.4且小于等于4.4。进一步地，微自由曲面满足：其中，为所在点的Z坐标；m为x的指数；n为y的指数；当曲面方程的系数Cjx和Cjy都为正时为凸曲面，当曲面方程的系数Cjx和Cjy都为负时为凹曲面。根据本技术的另一方面，提供了一种TOF模组，包括上述的倒装vcsel光源。应用本技术的技术方案，倒装vcsel光源包括微自由曲面阵列和光源阵列，光源阵列设置在微自由曲面阵列的一侧，微自由曲面阵列的上表面具有多个微自由曲面，且光源阵列与微自由曲面阵列一体成型。光源阵列的设置使得倒装vcsel光源能够发光，实现对物体的照射。微自由曲面阵列的设置使光源阵列发出的光发生不同方向的折射、反射和散射，从而改变光的行进路线，实现充分色散以产生光学扩散的效果。将微自由曲面阵列与光源阵列一体成型，使得微自由曲面阵列与光源阵列之间更加的紧凑，节约了生产成本。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1示出了本技术的一个可选实施例的倒装vcsel光源的整体结构示意图；以及图2示出了图1中倒装vcsel光源的配光图；图3示出了图1中微自由曲面阵列的结构示意图；图4示出了图3中P处的放大图；图5示出了图3中微自由曲面的放大图；图6示出了图5中微自由曲面的x方向的自由曲线图；图7示出了图5中微自由曲面的y方向的自由曲线图；图8示出了图1中光源阵列的结构示意图；图9示出了图8中M处的放大图；图10示出了图1中倒装vcsel光源的光路图；图11示出了图1中倒装vcsel光源的发光图；图12示出了图1中倒装vcsel光源的一种光斑图；图13示出了图1中倒装vcsel光源的另一种光斑图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、微自由曲面阵列；11、微自由曲面；20、光源阵列；21、发光芯片。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本技术。为了解决现有技术中发射端存在结构复杂、生产成本高的问题，本技术提供了一种倒装vcsel光源和TOF模组。如图1至图13所示，倒装vcsel光源包括微自由曲面阵列10和光源阵列20，光源阵列20设置在微自由曲面阵列10的一侧，微自由曲面阵列10的上表面具有多个微自由曲面11，且光源阵列20与微自由曲面阵列10一体成型。光源阵列20的设置使得倒装vcsel光源能够发光，实现对物体的照射。微自由曲面阵列10的设置使光源阵列20发出的光发生不同方向的折射、反射和散射，从而改变光的行进路线，实现充分色散以产生光学扩散的效果。将微自由曲面阵列10与光源阵列20一体成型，使得微自由曲面阵列10与光源阵列20之间更加的紧凑，节约了生产成本。在本申请中，倒装vcsel光源自身就能实现发光和光扩散的效果，而不再需要与单独的扩散器配合使用。在将倒装vcsel光源应用于TOF模组中时，可以大大简化TOF模组中发射端的结构，节省了生产成本。如图1、图8和图9所示，光源阵列20包括多个发光芯片21，多个发光芯片21呈阵列排布，发光芯片21的直径A大于等于8微米且小于等于12微米。若发光芯片21的直径A小于8微米，使得发光芯片21的尺寸过小，进而使得发光芯片21发射的光的角度也过小，导致一个发光芯片21所照射的物体较小，不利于成像。若发光芯片21的直径A大于12微米，使得发光芯片21的尺寸过大，进而使得发光芯片21的发射的光的角度也过大，就容易使得相邻两个发光芯片21对物体进行重复照射的范围过大，不利于发光芯片21的利用率，增加了生产成本。将发光芯片21的直径A限制在8微米至12微米的范围内，就使得发光芯片21的发光角度限制在合理的范围内，且不会出现大面积重复照射的情况，增加了发光芯片21的利用率，同时还减小了生产成本。需要说明的是，发光芯片21包括PN结和DBR谐振腔，PN结通电后会发出光，光经DBR谐振腔，光会通过不同折射率膜层来实现光的反射，而反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倒装vcsel光源，其特征在于，包括：/n微自由曲面阵列(10)；/n光源阵列(20)，所述光源阵列(20)设置在所述微自由曲面阵列(10)的一侧，所述微自由曲面阵列(10)的上表面具有多个微自由曲面(11)，且所述光源阵列(20)与所述微自由曲面阵列(10)一体成型。/n

【技术特征摘要】
1.一种倒装vcsel光源，其特征在于，包括：
微自由曲面阵列(10)；
光源阵列(20)，所述光源阵列(20)设置在所述微自由曲面阵列(10)的一侧，所述微自由曲面阵列(10)的上表面具有多个微自由曲面(11)，且所述光源阵列(20)与所述微自由曲面阵列(10)一体成型。


2.根据权利要求1所述的倒装vcsel光源，其特征在于，所述光源阵列(20)包括多个发光芯片(21)，多个所述发光芯片(21)呈阵列排布，所述发光芯片(21)的直径A大于等于8微米且小于等于12微米。


3.根据权利要求2所述的倒装vcsel光源，其特征在于，
相邻两个所述发光芯片(21)之间的距离P大于等于243微米且小于等于297微米；和/或
所述发光芯片(21)的边缘角α大于等于20度且小于等于40度。


4.根据权利要求2所述的倒装vcsel光源，其特征在于，所述发光芯片(21)的光束角大于等于18度且小于等于30度。


5.根据权利要求2所述的倒装vcsel光源，其特征在于，所述倒装vcsel光源的厚度T与所述发光芯片(21)的直径A之间满足：T≥10A，且所述倒装vcsel光源的厚度T小于所述微自由曲面(11)的焦距。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：明玉生，吴沣原，魏明贵，孙理斌，汪杰，陈远，
申请(专利权)人：宁波舜宇奥来技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33