CN111541151A - 一种发光装置，激光设备及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种发光装置，激光设备及电子设备，该发光装置包括，基板，包括至少两个接触面；至少两个激光器，设置在所述至少两个接触面上；至少两个光学元件，设置在所述至少两个激光器上；其中，所述至少两个激光器发射的光线通过所述至少两个光学元件后，所述光线分别点亮视场中的预设区域。本发明提出的发光装置可以实现大角度的视场。

Description

一种发光装置，激光设备及电子设备

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种发光装置，激光设备及电子设备。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，简称VCSEL，又译垂直共振腔面射型激光)是一种半导体，其激光垂直于顶面射出，与一般由边缘射出的边射型激光有所不同，因为VCSEL比边射型激光功能更先进，所以随着科技高速发展，VCSEL的研究深入以及应用需求的拓展，VCSEL不仅在手机，消费性电子等领域发挥越来越重要的作用，还被用于人脸识别，3D感测，手势侦测和VR(虚拟现实)/AR(增强现实)/MR(混合现实)等。

在激光雷达(Lidar)和三维传感(3D sensing)的应用场景中，均需通过发射激光束探测目标的位置、速度等特征量。其中激光芯片向目标发射探测信号(激光束)，然后接受端将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对目标物体进行探测、跟踪和识别。然而，在现有的技术方案中，固态激光雷达的扫描范围非常有限，使得激光雷达扫描的视场范围也很小。通过光学元件提高探测范围的同时，会降低探测的距离。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种发光装置，该发光装置可以实现更大角度的视场。

为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种发光装置，包括，

基板，包括至少两个接触面；

至少两个激光器，设置在所述至少两个接触面上；

至少两个光学元件，设置在所述至少两个激光器上；

其中，所述至少两个激光器发射的光线通过所述至少两个光学元件后，所述光线分别点亮视场中的预设区域。

进一步地，相邻两个所述接触面之间具有预设角度，所述预设角度决定所述至少两个激光器之间的预设角度。

进一步地，所述至少两个激光器发射的光线对应不同的方向。

进一步地，所述基板还包括一平面，所述平面上设置一承载件。

进一步地，所述承载件包括多个所述接触面，所述激光器设置在所述接触面上。

进一步地，所述至少两个激光器独立控制。

进一步地，所述激光器的数量等于所述光学元件的数量，所述激光器包括垂直腔面发射激光器。

进一步地，所述视场包括至少两个预设区域，所述激光器、所述光学元件和所述预设角度决定所述预设区域的角度范围。

进一步地，本发明还提出一种激光设备，包括，

壳体；

至少一发光装置，设置在所述壳体内，所述至少一发光装置包括，

基板，包括至少两个接触面；

至少两个激光器，设置在所述至少两个接触面上；

至少两个光学元件，设置在所述至少两个激光器上；

其中，所述至少两个激光器发射的光线通过所述至少两个光学元件后，所述光线分别点亮视场中的预设区域。

进一步地，本发明还提出一种电子设备，包括，

光发射模块，用于发射信号光；

光接收模块，用于获取待测物体反射回来的信号光，基于获取的所述信号光形成所述待测物体的图像；

其中，所述光发射模块至少包括一发光装置，所述发光装置包括，

基板，包括至少两个接触面；

至少两个激光器，设置在所述至少两个接触面上；

至少两个光学元件，设置在所述至少两个激光器上；

其中，所述至少两个激光器发射的光线通过所述至少两个光学元件后，所述光线分别点亮视场中的预设区域。

综上所述，本发明提出一种发光装置，通过在基板上设置多个接触面，多个接触面之间具有预设的角度，当将多个激光器设置在多个接触面上，因此可实现多个激光器发射的光线的方向不同，也就是扩大了光线的角度，由此当多个激光器发射的光线形成不同的预设区域时，也就是实现大角度的视场。本发明中的激光器相互独立，可以任意控制，因此也可以点亮视场中的任意区域。

附图说明

图1：本实施例中发光装置的简要示意图。

图2：本实施例中发光装置的另一简要示意图。

图3：本实施例中发光装置的又一简要示意图。

图4：本实施例中激光器的信号控制图。

图5：本实施例中基板的形状图。

图6：本实施例中基板的另一形状图。

图7：本实施例中激光设备的简要示意图。

图8：本实施例中电子设备的简要示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例提出一种发光装置100，该发光装置100包括基板110，激光器120及光学元件130。

如图1所示，在本实施例中，该基板110可以设置在一底座上，也可以设置在一壳体内。在本实施例中，该基板110具有一个接触面110a，该接触面110a用于放置激光器120，基板110上与接触面110a相对的表面可以设置在底座上，该接触面110a例如为平面，该接触面110a上设置有连接激光器120的电路，在本实施例中，该接触面110a上设置一个激光器120，当然还可以设置两个或更多个激光器120。在本实施例中，该基板110可例如为PCB基板。

如图1所示，在本实施例中，该激光器120设置在基板110的中心位置上，也就是位于接触面110a上的中心位置上，也可以根据实际需要将激光器120设置在接触面110a的任一位置上，激光器120通过电路连接在接触面110a上，激光器120用于发射光线。激光器120例如为垂直腔面发射激光器或其他激光光源。

如图1所示，在本实施例中，在激光器120的上方还设置有一光学元件130，光学元件130和激光器120的中心轴可以处于同一方向上，所述光学元件130对激光器120发射的光线(出射光线)起到整形的作用，即改变出射光线的强度分布为所需的强度分布，同时调整出射光线的相位分布从而控制出射光线的传播路径，从而点亮视场中不同的区域。该光学元件130例如可以为棱镜，漫射器(Diffuser)，折射光学元件或衍射光学元件(DiffractiveOptical Elements，DOE)等其中的一种，该光学元件130还可以为光扩散结构。

如图1所示，图1中设置了一个激光器120，因此当激发该激光器120时，可以点亮视场200中的某个区域，例如可以点亮视场200中的第一区域210。在本实施例中，第一区域210可例如为长条形视场，第一区域210投射在XZ平面上，Y方向显示为激光器120发射的光线的方向，第一区域210在X方向上的角度跨度为α，在Z方向上的角度跨度为β，α例如为60°，β例如为45°。需要说明的是，本实施例中激光器120例如设置在XZ平面上，视场200例如形成在XZ平面上，Y方向可以为激光器120发射的光线的方向。

如图2所述，本实施例中，需要说明的是，图2中未显示出光学元件，在图2中显示出三个依次排列的激光器，例如为第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123。第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123之间存在间距，也就是说第一激光器121和第二激光器122之间的间距等于第二激光器122和第三激光器123之间的间距。本实施例中第一激光器121点亮第一区域210，第二激光器122点亮第二区域220，第三激光器123点亮第三区域230。当同时激发第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123时，由于第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123具有相同的发散角，也就是第一区域210，第二区域220和第三区域230在X，Z方向上的角度跨度相同，由于第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123之间具有间距，因此第一激光器121形成的第一区域210向左侧偏移，第三激光器123形成的第三区域230向右侧偏移，由于第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123之间具有间距是很小的，因此第一区域210向左侧的偏移量以及第三区域230向右侧的偏移量也是很小的，因此第一激光器121形成的第一区域210，第二激光器122形成的第二区域220以及第三激光器123形成的第三区域230会重叠，重叠后的第一区域210，第二区域220和第三区域230形成视场200。因此图2形成的视场200的角度大于图1形成的视场200的角度。在图2中第一区域210，第二区域220和第三区域230形成了整个视场200，所述视场200的角度例如为40°×60°，其中，所述40°表示视场200在X方向上的角度范围，所述60°表示视场200在Z方向上的角度范围。

如图1-图2所示，在本实施例中，虽然图2中的视场200的角度大于图1中的视场200的角度，但是从远距离来看，图2中的视场200的角度可近似等于图1中视场200的角度，因此虽然在基板上设置多个激光器，但是视场200的增加的角度有限。

当然，在一些实施例，还可以改变激光器的发散角度来扩大视场200的角度。

如图3所示，本实施例提出另一种发光装置100，该发光装置100可以实现更大角度的视场200。需要说明的是，图3中的发光装置100未显示出光学元件，光学元件的位置和作用可参阅图1和上述描述。

如图3所示，在本实施例中，该发光装置100包括一基板110，该基板110包括三个接触面，例如第一接触面111，第二接触面112和第三接触面113。第一接触面111，第二接触面112和第三接触面113之间具有预设角度，例如第一接触面111和第二接触面112的预设角度为θ，该预设角度θ的范围例如在0-180°，该预设角度θ不包括0°和180°，也就是说当预设角度为0°或180°，第一接触面111和第二接触面112形成一平面，因此图3中的结构与图2的结构相同。

如图3所示，在本实施例中，该发光装置100包括三个激光器，例如第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123。第一激光器121设置在第一接触面111上，第二激光器122设置在第二接触面112上，第三激光器123设置在第三接触面113上。第一激光器121可用于点亮视场200中的第一区域210，第二激光器122可用于点亮视场200中的第二区域220，第三激光器123可用于点亮视场200中的第三区域230。第一区域210，第二区域220和第三区域230例如为长条形视场，相邻两个长条形光场相互平行且几何中心互不重叠，第一区域210和第二区域220和第三区域230叠加后形成所需的视场200。当改变第一接触面111和第二接触面112之间的预设角度θ时，可以调节第一区域210在X方向上的角度跨度，也就是说通过调节第一接触面111和第二接触面112之间的预设角度θ，可以调节第一区域210的角度范围，同理，当同时调节所有相邻接触面之间的预设角度θ，也就可以同时调节第一区域210，第二区域220和第三区域230的角度范围，也就可以调节视场200的范围，也就可以实现大角度的视场200。在本实施例中，假设第一接触面111与第二接触面112之间的预设角度θ为135°，第二接触面112与第三接触面113之间的预设角度同样为135°，当同时激发或打开第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123时，第一激光器121点亮第一区域210，第二激光器122点亮第二区域220，第三激光器123点亮第三区域230。需要说明的是，由于第一接触面111和第二接触面112之间的预设角度为135°，第二接触面112与第三接触面113之间的预设角度同样为135°，因此，第一区域210的中心和第二区域220的中心在X方向的夹角为45°(180°-135°＝45°)。第二区域220和第三区域230的中心在X方向的夹角例如为45°(180°-135°＝45°)，因此，第一区域210，第二区域220和第三区域230形成的视场200在X方向上的角度变大。

如图3所示，在本实施例中，第一区域210，第二区域220和第三区域230未重叠，当然第一区域210，第二区域220和第三区域230也可以相互重叠。在本实施例中，第一区域210的角度范围可以通过第一激光器121，位于第一激光器121上的光学元件和第一接触面111的预设角度决定。第二区域220的角度范围可以通过第二激光器122，位于第二激光器122上的光学元件和第二接触面112的预设角度决定。第三区域230的角度范围可以通过第三激光器123，位于第三激光器123上的光学元件和第三接触面113的预设角度决定。需要说明的是，第一区域210的角度范围是指第一区域210在X方向上的角度，第二区域220的角度范围是指第二区域220在X方向上的角度，第三区域230的角度范围是指第三区域230在X方向上的角度。

如图3所示，在本实施例中，该基板110设有三个接触面，在每个接触面上设置一个激光器。由于接触面之间具有角度，因此也决定了激光器之间具有角度，也就是决定了激光器发射的光线朝向不同的方向，当然激光器发射的光线还需要经过光学元件，该光学元件进一步调节光线的传播路径，从而点亮视场200中不同的区域。

如图3所示，在本实施例中，该基板110包括了三个接触面，由此将视场200分成三个区域，因此当基板110包括更多个接触面，每个接触面上设置一激光器，例如八个接触面，十个接触面或更多个接触面，每个接触面之间均具有预设角度。相应地，视场200也可以划分成八个预设区域，十个预设区域或更多个预设区域。因此当同时激发或打开所有的激光器，即可点亮整个视场。需要说明的是，也可以首先将视场200划分成多个不同的区域，然后在进行设计基板110的形状和接触面之间的角度，从而也就决定了激光器发射的光线的角度和方向。

如图3所示，在本实施例中，该发光装置100包括三个激光器，即第一激光器121，第二激光器122及第三激光器123。第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123相互独立，可按照预设程序在一段时间内依次启动第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123，使得第一激光器121，第二激光器122和第三激光器123依次发射出预设波长的光线，依次点亮第一区域210，第二区域220及第三区域230，以实现对视场200的扫描过程。

在一些实施例中，当改变基板110的形状，同时改变接触面之间的角度，第一激光器121可以点亮第二区域220或第三区域230，第二激光器122可以点亮第一区域210或第三区域230。

如图3-图4所示，图4显示为图3中发光装置100中激光器的信号控制图，例如随着时间的进行，首先激发第一激光器121，即点亮第一区域210，然后关闭第一激光器121，激发第二激光器122，即点亮第二区域220，然后关闭第二激光器122，激发第三激光器123，即点亮第三区域230，由此实现对视场200的扫描。

如图5所示，在一些实施例中，在图(a)中基板110包括两个接触面，即第一接触面111和第二接触面112，第一接触面111和第二接触面112之间的夹角小于90°，例如为45°，第一接触面111和第二接触面112向基板110的外侧凸出，也就是第一接触面111和第二接触面112形成一凸部。图(b)中基板110包括五个接触面，即第一接触面111，第二接触面112，第三接触面113，第四接触面114及第五接触面115。第一接触面111，第二接触面112，第三接触面113，第四接触面114及第五接触面115依次连接，且第一接触面111，第二接触面112，第三接触面113，第四接触面114及第五接触面115向基板110内部凹进，即形成一凹部。图(c)中基板110包括五个接触面，即第一接触面111，第二接触面112，第三接触面113，第四接触面114，第五接触面115及第六接触面116。第一接触面111，第二接触面112，第三接触面113，第四接触面114，第五接触面115及第六接触面116依次连接，且第一第一接触面111，第二接触面112，第三接触面113，第四接触面114，第五接触面115及第六接触面116向基板110外侧凸出，即形成一凸部。需要说明的是，图3仅为显示基板110的一些形状，而不作为本发明的限定。

在本实施例中，当将视场划分成很多的区域时，为进一步扩大视场的角度，也可以在基板上保留至少一个平面，然后在该平面上设置一个承载件，承载件可以连接在基板上平面上的电路，该承载件可以包括多个接触面，多个接触面之间也具有预设的角度，然后在该承载件的每个表面上设置激光器，因此多个激光器发射的光线朝向不同的方向，也就可以实现更大角度的视场。

如图6所示，在本实施例中，为了实现更大角度的视场，同时可以实现在两个方向都实现分区，也可以将基板110设计成两个方向上均形成角度。图6中显示基板110包括多个表面110b，多个表面110b相互连接，且多个表面110b之间具有预设的角度，也就是多个表面110b在X，Y方向上均形成角度。在每个表面110b上设置一个激光器120a，激光器120a通过电路连接在表面110b上。图6中的激光器120a之间相互独立控制，可任意激发或点亮一个或多个激光器120a。当依次激发基板110在X方向上的激光器120a，由于每个激光器120a发射的光线朝向不同的方向，也就可以对视场在X方向上的每个区域进行扫描，同理当依次激发基板110在Y方向上的激光器120a时，可以对视场在Y方向上的每个区域进行扫描，由此可以实现视场的分区控制。当基板110的表面形成球状或近似球状时，即可形状环形的视场，也就是视场的角度可以为360°或近似为360°。

如图7所示，本实施例还提出一种激光设备10，该激光设备10包括一壳体11，发光装置100和控制单元13，其中，发光装置100和控制单元13设置在壳体内，发光装置100连接控制单元13，控制单元13用于控制该发光装置100。

如图7所示，在本实施例中，该壳体11上设置有PCB电路板，发光装置100和控制单元13连接在所述PCB电路板上，当使用该激光设备10时，控制单元13向发光装置100发送指令，发光装置100向外发射激光光线，该发光装置100具有如图3所示的结构，因此该激光设备10可以实现大视角的视场。

如图7所示，在一些实施例中，该激光设备10还可以包括光接收单元，当发光装置100发射的激光信号在遇到障碍物时发生反射，形成反射激光信号，所述光接收单元所述反射激光信号。

如图7所示，在一些实施例中，该激光设备10可例如应用于先进驾驶辅助***，例如将该激光设备10安装在汽车前端，该激光设备10例如为激光雷达。

在一些实施例中，该激光设备10还可以用于红外摄像头，3D深度识别探测器，图像信号处理，还可用于光通信中光源，例如光纤模块的光收发模块中的光源

如图8所示，本实施例还提出一种电子设备30，该电子设备30包括一光发射模块31和光接收模块32。

如图8所示，在本实施例中，该光发射模块31包括一发光装置100，通过该发光装置100可以发射信号光。所述发光装置100可例如具有图3中的结构。在本实施例中，该光发射模块31内设置有光源电路，所述光源电路用于驱动所述发光装置100工作产生信号光。

如图8所示，在本实施例中，该电子设备30还包括一光接收模块32，该光接收模块32用于接收信号光，并且得到深度图像信息。例如，所述光发射模块31发射光线至目标对象，光线被目标对象反射得到反射光，所述光接收模块32接收反射光线，并且结合光发射模块31的反射光信息获得深度图像信息。在本实施例中，该光接收模块32包括一感光电路和镜头组件，所述镜头组件用于接收光线，并且进行感光作用。所述感光电路电连接于所述光源电路。所述感光电路用于处理感光信息和所述发光装置100的发射光线信息，进而得到深度图像信息。

如图8所示，在本实施例中，该电子设备30可例如为TOF(Time Of Flight)摄像模组，由于该发光装置100可以实现大角度的视场，因此该TOF摄像模组可例如应用于不同领域，比如互动娱乐、动作姿势探测、表情识别、娱乐广告、医疗技术、工业控制等，使得所述TOF摄像模组更适于被应用于各种电子设备，比如智能手机、平板电脑、可穿戴设备、体感交互设备、测距设备、立体成像设备。

综上所述，本实施例提出一种发射装置，激光设备及电子设备，通过在基板上设置多个接触面，多个接触面之间具有预设的角度，当将多个激光器设置在多个接触面上，因此可实现多个激光器发射的光线的方向不同，也就是扩大了光线的角度，由此当多个激光器发射的光线形成不同的预设区域时，也就是实现大角度的视场。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种发光装置，其特征在于，包括，

基板，包括至少两个接触面；

至少两个激光器，设置在所述至少两个接触面上；

至少两个光学元件，设置在所述至少两个激光器上；

其中，所述至少两个激光器发射的光线通过所述至少两个光学元件后，所述光线分别点亮视场中的预设区域。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，相邻两个所述接触面之间具有预设角度，所述预设角度决定所述至少两个激光器之间的预设角度。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述至少两个激光器发射的光线对应不同的方向。

4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述基板还包括一平面，所述平面上设置一承载件。

5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，所述承载件包括多个所述接触面，所述激光器设置在所述接触面上。

6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述至少两个激光器独立控制。

7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述激光器的数量等于所述光学元件的数量，所述激光器包括垂直腔面发射激光器。

8.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述视场包括至少两个预设区域，所述激光器，所述光学元件和所述预设角度决定所述预设区域的角度范围。

9.一种激光设备，其特征在于，包括，

壳体；

至少一发光装置，设置在所述壳体内，所述至少一发光装置包括，

基板，包括至少两个接触面；

至少两个激光器，设置在所述至少两个接触面上；

至少两个光学元件，设置在所述至少两个激光器上；

其中，所述至少两个激光器发射的光线通过所述至少两个光学元件后，所述光线分别点亮视场中的预设区域。

10.一种电子设备，其特征在于，包括，

光发射模块，用于发射信号光；

光接收模块，用于获取待测物体反射回来的信号光，基于获取的所述信号光形成所述待测物体的图像；

其中，所述光发射模块至少包括一发光装置，所述发光装置包括，

基板，包括至少两个接触面；

至少两个激光器，设置在所述至少两个接触面上；

至少两个光学元件，设置在所述至少两个激光器上；

其中，所述至少两个激光器发射的光线通过所述至少两个光学元件后，所述光线分别点亮视场中的预设区域。

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