一种3D激光扫描模组的封装简化方法及模组技术

本发明专利技术公开了一种3D激光扫描模组的封装简化方法及模组，使用激光器芯片作为光源，制作一体化机壳，所述一体化机壳包括出光窗和透镜组，将激光器芯片与扫描振镜固定在预制好的基座上，将机壳与基座装配好并加以密封即完成3D激光扫描模组的封装。本发明专利技术的有益效果是：采用半导体激光器芯片一体化的封装工艺，创造性的使用具有多个功能光面机壳，大大简化整个模组的封装工艺，同时在减小污染降低成本和增加密封性方面优势明显。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电领域，特别涉及一种3D激光扫描装置的封装简化方法及模组。
技术介绍
将特定图案照射到待测物体上，再通过拍摄被物体表面调制的图案计算出物体表面的距离信息，是目前常用的一种3D扫描成像技术。对于越来越追求微型化的电子产品，扫描模组的体积和性能已经变得越发重要。现有的3D激光扫描模组大都采用激光器TO封装，其组件包括TO激光器，汇聚透镜，散射透镜，扫描振镜和控制系统。该封装过程有3个问题，第一使用TO激光器的模组体积过大的；第二由于多部件分离，光路耦合过程变得十分复杂；第三模组内部包含多个精密器件，光路耦合过程多次的粘胶会造成器件污染加重，影响整个模组的性能。在这种背景上，我们专利技术了一种使用半导体激光器芯片一体化封装的3D激光扫描装置。
技术实现思路
为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种3D激光扫描模组的封装简化方法及模组，能够解决现有扫描模组中体积过大，部件分离，耦合困难，粘胶污染，成本高的一系列问题。技术方案表现为，使用半导体激光器芯片作为光源，将汇聚透镜、散射透镜、出光窗整合为一体化机壳，基座上安装激光器芯片与扫描振镜，机壳罩扣在基座上。通过以上方式减少了模组需要的体积。一种3D激光扫描模组的封装简化方法，使用激光器芯片作为光源，制作一体化机壳，所述一体化机壳包括出光窗和透镜组，将激光器芯片与扫描振镜固定在预制好的基座上，将机壳与基座装配好并加以密封即完成3D激光扫描模组的封装。所述一体化机壳的所述透镜组具有汇聚光面和散射光面；所述一体化机壳采用相同的光学材料一体成型制作而成。所述一体化机壳也可以采用多个镜面粘接固化制作而成的方式。对所述出光窗面做增透处理或者额外镀增透膜，通过更改窗口的大小，来控制光束扫射的角度，所述角度包括水平和垂直两个方向的角度。一种D激光扫描装置的封装简化模组，包括控制系统、扫描振镜及基座，所述扫描振镜固定在所述基座上，还包括同样固定在所述基座上的激光器芯片，及罩扣在所述基座上的一体化机壳，所述机壳上设置有透镜组及出光窗面，所述透镜组位于所述激光器芯片与所述扫描振镜之间，所述出光窗面位于所述扫描振镜的上方，所述透镜组包括与所述激光器芯片正对的汇聚光面，及位于所述汇聚光面一侧的散射光面。优选为，所述机壳将所述透镜组与出光窗面用同一种光学材料一次制作成型，所述出光窗面位于所述透镜组的一侧，所述透镜组包括汇聚光面及位于所述汇聚光面一侧的散射光面。所述一体化机壳所包含的光学透镜组光面包括汇聚光面和散射光面。其中汇聚光面将半导体激光器芯片发射的高斯光束汇聚成平行光束，散射透镜将平行光束汇聚后散射成线型光束，通过汇聚光面和散射光面组合使用使得原本的点状高斯光斑发散成均匀的线性光束。优选为，所述机壳采用注塑一体成型的方式，或者采用通过多个镜面粘接固化的方式。其作用都是通过透镜组和机壳的位置固定，简化光路耦合过程。优选为，所述汇聚光面为非球面镜，所述汇聚光盘把激光器所发出的具有一定散射角的高斯光束调制成中间部分能量分布高，边缘分布弱的平行光束；所述散射光面为非规则镜面，所述散射光面将通过汇聚光面的光束均匀的先汇聚再发散。优选为，所述扫描振镜，设置在所述散射光面先汇聚再发散的光线的束腰处。优选为，所述激光器，其波长覆盖可见光与红外光波段，该激光器出光光束为高斯光束，大小满足所述汇聚光面和散射光面的入射光斑要求。优选为，所述一体化机壳所包含的出光窗面，该部位需要做增透处理或者额外镀增透膜，以增大出光效率。还可以通过更改窗口的大小，来控制光束扫射的角度，所述角度包括水平和垂直两个方向的角度。相比于一般的独立的出光窗，该光面在封装过程中不需要额外粘接，可以减小过程中的污染。同时使整个机壳的密封性能更加优越。优选为，所述扫描振镜包括反射镜、回转轴和基座。反射镜能够镜面反射激光光束；回转轴固定反射镜并使反射镜能够其做往复旋转，以便使反射出的型激光光束扫描成二位平面投影。基座固定回转轴并提供支撑。所述控制系统包括激光器控制和扫描振镜控制。所述两个控制系统协同工作，通过相应关系可以控制扫描投影的明暗、形状、密度等参数。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：第一：使用半导体激光器芯片代替传统TO封装的激光器，使得整个模组结构拥有更小的体积。以830nm TO激光器为例，在装配相同扫描振镜的情况下，使用830nm TO激光器封装的3D扫描模组厚度在10mm左右，而使用半导体激光器芯片封装的3D扫描模组厚度可以控制在5mm左右。该尺寸意味着模组可以轻易的嵌在可移动设备的电路板中，大大提高该模组的实用范围。第二：该3D扫描模组将机壳将透镜组，出光窗整合为一个器件，一体封装。该设计的好处在于，一般的3D扫面模组该在封装过程中需要同时完成激光器，散射透镜，汇聚透镜，扫描振镜和出光窗5个部件的光路耦合，生产效率和成品率都受影响。而且现有的光耦合技术各个部件需要多次粘结，这不但会影响产品的光学性能，还会造成气密性和污染等一系列问题。使用注塑成型的方法得到一体化机壳，该机壳把散射透镜，汇聚透镜，出光窗整合为一个整体。该设计的优点在于，一体成型各光学面之间的公差被约束的很小，大大降低了耦合的工艺要求，使用该封装技术的3D扫描中模组只需要在基座上固定好激光器和扫描振镜的位置，再将机壳密封就能完成整个封装过程，十分有利于工业生产；相比于单独加工透镜组，出光窗，保护壳体使用一体成型的壳体可在量产时可以大幅度降低：由于是一体加工成型完全解决了3D扫面模组的密封性问题，进一步简化工艺，降低成本。而且由于部件整合，连续的粘胶污染和密封性问题也得了很好的解决。综上所述，本专利技术提供的新型3D扫描装置，采用半导体激光器芯片一体化的封装工艺，创造性的使用具有多个功能光面机壳，大大简化整个模组的封装工艺，同时在减小污染降低成本和增加密封性方面优势明显。附图说明图1为本专利技术整体模组结构主视图。图2为本专利技术整体模组结构俯视图。图3为本专利技术一体化机壳结构示意图。图4为本专利技术所用透镜结构示意图俯视图。图5为本专利技术所用透镜结构示意图主视图。图6为本专利技术光路结构示意图俯视图。图7为本专利技术光路结构示意图主视图。图8为本专利技术所使用的3D扫描模组原理示意图。其中，附图标记为：102、激光器芯片；104、准直镜面；106、机壳；108、基座；110、控制系统；202、汇聚光面；204、散射光面；206、出光窗。具体实施方式针对传统3D激光扫描模组封装体积较大，限制了其在很多领域问题，本专利技术提供一种3D激光扫描模组的封装简化方法及模组。实施例一：参见图1至图7，本专利技术是一种3D激光扫描模组的封装简化方法及模组：一种3D激光扫描模组的封装简化方法，使用激光器芯片作为光源，制作一体化机壳，一体化机壳包括出光窗和透镜组，将激光器芯片与扫描振镜固定在预制好的基座上，将机壳与基座装配好并加以密封即完成3D激光扫描模组的封装。一体化机壳的透镜组具有汇聚光面和散射光面；一体化机壳采用相同的光学材料一体成型制作而成。一体化机壳通过多个镜面粘接固化制作而成。对出光窗面做增透处理或者额外镀增透膜，通过更改窗口的大小，来控制光束扫射的角度，角度包括水平和垂直两个方向的角度。一种3D激光扫描模组的封装简化方法及模组，包括激光器102，扫描振镜104，一体化机壳1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D激光扫描模组的封装简化方法，其特征在于，使用激光器芯片作为光源，制作一体化机壳，所述一体化机壳包括出光窗和透镜组，将激光器芯片与扫描振镜固定在预制好的基座上，将机壳与基座装配好并加以密封即完成3D激光扫描模组的封装。

【技术特征摘要】
1.一种3D激光扫描模组的封装简化方法，其特征在于，使用激光器芯片作为光源，制作一体化机壳，所述一体化机壳包括出光窗和透镜组，将激光器芯片与扫描振镜固定在预制好的基座上，将机壳与基座装配好并加以密封即完成3D激光扫描模组的封装。2.根据权利要求1所述的3D激光扫描模组的封装简化方法，其特征在于，所述一体化机壳的所述透镜组具有汇聚光面和散射光面；所述一体化机壳采用相同的光学材料一体成型制作而成。3.根据权利要求1所述的3D激光扫描模组的封装简化方法，其特征在于，所述一体化机壳通过多个镜面粘接固化制作而成。4.根据权利要求1所述的3D激光扫描装置的封装简化方法，其特征在于，对所述出光窗面做增透处理或者额外镀增透膜，通过更改窗口的大小，来控制光束扫射的角度，所述角度包括水平和垂直两个方向的角度。5.一种3D激光扫描装置的封装简化模组，包括控制系统(110)、扫描振镜(104)及基座(108)，所述扫描振镜(104)固定在所述基座(108)上，其特征在于：还包括同样固定在所述基座(108)上的激光器芯片(102)，及罩扣在所述基座(108)上的一体化机壳(106)，所述机壳(106)上设置有透镜组及出光窗面(206)，所述透镜组位于所述激光器芯片(102)与所述扫描振镜(104)之间，所述出光窗面(206)位于所述扫描振镜(104)的上方，所述透镜组包括与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜先鹏，谢创，郭俊兴，代启强，丁大海，王卫卫，金传广，秦玉兵，
申请(专利权)人：青岛瑞优德智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37