CN108415178B - 激光投射器的保护组件、激光投射结构和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光投射器的保护组件。保护组件包括保护盖和密封件。保护盖用于安装在激光投射器的出光面上。密封件与保护盖一体成型。密封件包括本体和抵持部。本体与保护盖结合，抵持部自本体沿激光投射器的出光方向延伸。本发明还公开了一种激光投射结构和电子装置。密封件的抵持部自本体沿激光投射器的出光方向延伸，抵持部可以与外部结构抵持，抵持部可以密封激光投射器的出光面与外部结构之间的间隙，避免灰尘等杂质进入激光投射器的内部。

Description

激光投射器的保护组件、激光投射结构和电子装置

技术领域

本发明涉及三维成像技术领域，更具体而言，涉及一种激光投射器的保护组件、激光投射结构和电子装置。

背景技术

移动终端上可以设置有结构光投射器，结构光投射器用于向目标空间中发射激光图案以用于获取目标物体的深度信息，然而，灰尘等杂质容易从结构光投射器的出光面中进入结构光投射器内部中去，导致结构光投射器无法正常工作。

发明内容

本发明实施方式提供一种激光投射器的保护组件、激光投射结构和电子装置。

本发明实施方式的激光投射器的保护组件包括：

保护盖，所述保护盖用于安装在所述激光投射器的出光面上；和

与所述保护盖一体成型的密封件，所述密封件包括本体和抵持部，所述本体与所述保护盖结合，所述抵持部自所述本体沿所述激光投射器的出光方向延伸。

在某些实施方式中，所述出光面上形成有出光口，所述抵持部呈环形且环绕所述出光口设置。

在某些实施方式中，沿所述激光投射器的出光方向上，所述抵持部的截面宽度逐渐减小。

在某些实施方式中，所述抵持部包括内侧壁和外侧壁，沿所述激光投射器的出光方向上，所述内侧壁向外倾斜；和/或所述外侧壁向内倾斜。

在某些实施方式中，所述保护盖与所述密封件的材料不相同。

在某些实施方式中，所述密封件通过层状注塑成型工艺形成在所述保护盖上。

在某些实施方式中，密封件的材料为硅胶或橡胶。

本发明实施方式的激光投射结构包括：

激光投射器；和

上述任一实施方式所述的保护组件，所述保护盖安装在所述激光投射器的出光面上。

在某些实施方式中，所述激光投射器包括镜筒和衍射元件，所述衍射元件收容在所述镜筒内，所述保护盖安装在所述镜筒上以防止所述衍射元件从所述镜筒内脱出。

本发明实施方式的电子装置包括：

壳体；

盖板，所述盖板安装在所述壳体上；和

上述任一实施方式所述的激光投射结构，所述激光投射结构安装在所述壳体内，所述出光面朝向所述盖板，所述抵持部抵持所述盖板且用于密封所述出光面与所述盖板之间的间隙。

在某些实施方式中，所述壳体包括前壳和后壳，所述盖板安装在所述前壳上，

所述激光投射结构安装在所述前壳上，所述后壳抵持所述激光投射器的与所述出光面相背的一侧；或

所述电子装置还包括支架，所述支架安装在所述前壳与所述后壳之间，所述激光投射结构安装在所述支架上。

本发明实施方式的激光投射器的保护组件、激光投射结构和电子装置中，密封件的抵持部自本体沿激光投射器的出光方向延伸，抵持部可以与外部结构抵持，抵持部可以密封激光投射器的出光面与外部结构之间的间隙，避免灰尘等杂质进入激光投射器的内部。

本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的电子装置的立体分解示意图；

图2是本发明实施方式的电子装置的部分截面示意图；

图3是图2中的电子装置的III部分的放大示意图；

图4是本发明实施方式的激光投射结构的保护组件的立体示意图；

图5是本发明实施方式的激光投射结构的保护组件的另一角度的立体示意图；

图6是本发明另一实施方式的电子装置的部分截面示意图；

图7是本发明实施方式的激光投射结构的保护组件的截面示意图；

图8至图10是本发明实施方式的激光投射结构的激光投射器的部分结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本发明的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1，本发明实施方式的电子装置100包括壳体10、盖板20和激光投射结构30。电子装置100可以是手机、平板电脑、手提电脑、游戏机、头显设备、门禁系统、柜员机等，本发明实施例以电子装置100是手机为例进行说明，可以理解，电子装置100的具体形式可以是其他，在此不作限制。

请结合图2，壳体10可以作为电子装置100的外壳，壳体10可以作为盖板20和激光投射结构30的安装载体，壳体10可以给激光投射结构30提供防尘、防水、防摔的保护，壳体10上还可以安装有显示屏、电池等元器件。在本发明实施例中，壳体10包括前壳11和后壳12，前壳11与后壳12互相结合并将激光投射结构30收容在前壳11与后壳12之间，前壳11与后壳12可以采用不锈钢、铝合金、塑料等材料制成。前壳11上还可以开设有穿孔111，电子装置100的功能模组(例如激光投射结构30、红外成像模组、可见光成像模组、受话器等)可以穿入穿孔111中，并向外界发射光信号、声信号等信号或接收外界的光信号等。

盖板20安装在壳体10上，具体地，在本发明实施例中，盖板20安装在前壳11上，盖板20与激光投射结构30分别从前壳11的相背的两侧安装在前壳11上。盖板20安装在前壳11上后可以遮盖电子装置100的显示屏，盖板20可以是透光的，盖板20的材料可以是透光的玻璃、树脂、塑料等。

请参阅图1和图2，激光投射结构30安装在壳体10内，在本发明实施例中，激光投射结构30安装在前壳11上，具体地，激光投射结构30穿入前壳11的穿孔111以安装在前壳11上，激光投射结构30与穿孔111的内壁之间可以填充有胶水以辅助固定激光投射结构30。激光投射结构30的两侧分别由盖板20和后壳12抵持以进一步固定激光投射结构30的位置。激光投射结构30包括激光投射器31和保护组件32。

激光投射器31包括基板组件311、镜筒312、光源313、准直元件314和衍射元件315。其中基板组件311包括基板3112和电路板3111，电路板3111设置在基板3112上，电路板3111用于与电子装置100的主板40电连接，电路板3111可以是印刷电路板、柔性电路板或软硬结合板。镜筒312设置在基板组件311上，镜筒312形成有中空的腔体。光源313设置在基板组件311上，光源313可以设置在电路板3111上的收容孔3113内且通过导线(图未示)与电路板3111电连接，光源313可以是垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface EmittingLaser,VCSEL)或边发射激光器(edge-emitting laser，EEL)，光源313在电能的驱动下发射激光，激光可以是红外光。准直元件314设置在镜筒312内，准直元件314可以是透镜，准直元件314用于准直光源313发射的激光。衍射元件315设置在镜筒312内，经准直元件314准直后的激光穿过衍射元件315，衍射元件315将激光衍射出预定的激光图案后从激光投射器31中发射出去。激光投射器31形成有出光面316，出光面316朝向盖板20，激光投射器31的与出光面316相背的一侧由后壳12抵持，激光穿过出光面316后从激光投射器31中穿出，激光再穿过盖板20后从电子装置100中穿出。具体地，出光面316上形成有出光口317，激光从出光口317穿出以从激光投射器31中穿出，在本发明实施例中，出光口317开设在镜筒312上。

请参阅图2和图3，保护组件32安装在激光投射器31上，保护组件32可以起到保护激光投射器31的作用，具体地，请结合图4和图5，保护组件32包括保护盖33和密封件34。

保护盖33安装在激光投射器31的出光面316上，在本发明实施例中，保护盖33罩设在镜筒312上，保护盖33与镜筒312可以是可拆装地固定连接，保护盖33用于将衍射元件315限制在镜筒312内以防止衍射元件315从镜筒312内脱出。具体地，保护盖33形成有收容腔331，保护盖33套设在镜筒312上以使镜筒312伸入收容腔331内，保护盖33的侧壁可以卡合在镜筒312上以实现保护盖33与镜筒312的可拆装连接。

密封件34与保护盖33一体成型，密封件34用于密封出光面316与盖板20之间的间隙，以防止灰尘或水汽等杂质从出光口317进入到激光投射器31中。密封件34包括本体341和抵持部342，密封件34可以由弹性较好的材料制成，例如密封件34可以由硅胶或橡胶等制成。在本发明实施例中，本体341固定在保护盖33上，本体341包括顶部3411和侧部3412。顶部3411与保护盖33贴合，顶部3411上开设有过光口3413，过光口3413与出光口317对准，侧部3412自顶部3411延伸，侧部3412可以与保护盖33的侧壁紧密贴合。

抵持部342自本体341沿激光投射器31的出光方向(如图2的X方向)延伸，具体地，抵持部342自本体341的顶部3411延伸。抵持部342用于抵持盖板20以密封出光面316与盖板20之间的间隙，抵持部342的顶端受到挤压后发生弹性形变并与盖板20更紧密地贴合，灰尘、水汽等不易从抵持部342与盖板20之间的间隙进入激光投射结构30中。在本发明实施例中，抵持部342呈环状并环绕出光口317设置，具体地，抵持部342可以是呈圆环状、矩形环状、椭圆形环状等形状，抵持部342环绕出光口317设置以从多个方向防止杂质进入出光口317，给激光投射器31提供更好的保护。

抵持部342包括内侧壁3421和外侧壁3422，其中内侧壁3421较外侧壁3422更接近过光口3413，内侧壁3421与外侧壁3422相交于抵持部342的顶端，当该顶端受到挤压时，内侧壁3421与外侧壁3422可以同时发生形变。在本发明实施例中，沿激光投射器31的出光方向上，抵持部342的截面宽度逐渐减小，也就是说，沿激光投射器31的出光方向上，内侧壁3421与外侧壁3422之间的间隔逐渐减小，以使得抵持部342与盖板20抵持的部位的应力较集中，抵持部342与盖板20贴附得较紧密，抵持部342的密封效果较佳。在如图3所示的实施例中，沿激光投射器31的出光方向上，内侧壁3421向外倾斜，同时外侧壁3422向内倾斜。在本发明实施例中，出光方向与出光面316指向盖板20的方向相同。

在制造保护组件32时，可以先通过注塑或及切削加工等方式制造出保护盖33，保护盖33的材料可以是铁、铝等金属，然后可以通过层状注塑成型工艺将密封件34制造在保护盖33上。具体地，可以将制造好的保护盖33放入用于制造保护组件32的模具中，再通过层状注塑成型工艺将用于制造密封件34的材料注入到模具中，待密封件34成型后与保护盖33一体成型。也可以在保护组件32的模具内设置至少两个腔体，其中一个腔体用于注入保护盖33的材料，另一个腔体用于注入密封件34的材料，两个腔体可以同时注入对应的材料以同步成型。其中，密封件34与保护盖33可以采用不同的材料制成，具体地，密封件34的材料可以是硅胶、橡胶、树脂等一种或多种的混合材料。

在安装电子装置100时，可以先将保护组件32安装在激光投射器31中以组成激光投射结构30，然后将激光投射结构30安装在前壳11的穿孔111中，再将后壳12与前壳11结合以使后壳12抵持住激光投射器31的一侧，最后再将盖板20结合在前壳11上，使得盖板20与密封件34的抵持部342相抵持。也可以先将盖板20结合在前壳11上，再将激光投射结构30安装在前壳11的穿孔111中，此时抵持部342与盖板20接触，最后将后壳12与前壳11结合，后壳12抵持住激光投射器31使得激光投射器31挤压保护组件32，抵持部342被挤压变形并紧密地贴附在盖板20上。

综上，本发明实施方式的电子装置100中，密封件34的抵持部342自本体341沿激光投射器31的出光方向延伸，抵持部342与盖板20抵持，抵持部342可以密封激光投射器31的出光面316与盖板20之间的间隙，避免灰尘等杂质进入激光投射器31的内部。

请参阅图1和图6，在某些实施方式中，电子装置100还包括支架50，支架50安装在前壳11与后壳12之间，激光投射结构30安装在支架50上。具体地，激光投射器31安装在支架50上并从支架50中伸出，激光投射器31伸出支架50的部分和保护组件32共同穿入前壳11的穿孔111中。密封件34的抵持部342与盖板20抵持。

请参阅图2和图3，在某些实施方式中，本体341的具体结构也不限于上述的讨论，在一个例子中，本体341可以不包括上述的侧部3412，本体341的顶部3411直接结合在保护盖33上，例如部分顶部3411嵌入到保护盖33中以将顶部3411固定在保护盖33上，抵持部342自本体341延伸。

请参阅3和图7，在某些实施方式中，抵持部342的内侧壁3421和外侧壁3422的延伸方向也可以有其他方式，在如图7a所示的例子中，沿激光投射器31的出光方向上，可以是内侧壁3421向外倾斜，外侧壁3422与顶部3411垂直，如此，当抵持部342被盖板20挤压时，抵持部342向外倾而不会向内倾，避免抵持部342遮挡到过光口3413。在如图7b所示的例子中，沿激光投射器31的出光方向上，也可以是外侧壁3422向内倾斜，内侧壁3421与顶部3411垂直。

请参阅图2和图8，在某些实施方式中，光源313为边发射激光器313，具体地，边发射激光器313可以是分布反馈式激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)。边发射激光器313整体呈柱状，边发射激光器313远离基板组件311的一个端面形成有发光面3131，激光从发光面3131发出，发光面3131朝向准直元件314。采用边发射激光器313作为光源，一方面边发射激光器313较VCSEL阵列的温漂较小，另一方向，由于边发射激光器313为单点发光结构，无需设计阵列结构，制作简单，激光投射器31的光源313成本较低。

请结合图9，在某些实施方式中，激光投射器31还包括固定件318，固定件318用于将边发射激光器313固定在基板组件311上。分布反馈式激光器的激光在传播时，经过光栅结构的反馈获得功率的增益。要提高分布反馈式激光器的功率，需要通过增大注入电流和/或增加分布反馈式激光器的长度，由于增大注入电流会使得分布反馈式激光器的功耗增大并且出现发热严重的问题，因此，为了保证分布反馈式激光器能够正常工作，需要增加分布反馈式激光器的长度，导致分布反馈式激光器一般呈细长条结构。当边发射激光器313的发光面3131朝向准直元件314时，边发射激光器313呈竖直放置，由于边发射激光器313呈细长条结构，边发射激光器313容易出现跌落、移位或晃动等意外，因此通过设置固定件318能够将边发射激光器313固定住，防止边发射激光器313发生跌落、移位或晃动等意外。

具体地，在某些实施方式中，固定件318包括封胶3181，封胶3181设置在边发射激光器313与基板组件311之间。更具体地，在如图8所示的例子中，边发射激光器313的与发光面3131相背的一面粘接在基板组件311(具体可以为基板3112)上。在如图9所示的例子中，边发射激光器313的侧面3132也可以粘接在基板组件311上，封胶3181包裹住四周的侧面3132，也可以仅粘结侧面3132的某一个面与基板组件311或粘结某几个面与基板组件311。进一步地，封胶3181可以为导热胶，以将光源313工作产生的热量传导至基板组件311中。

请参阅图10，在某些实施方式中，固定件318包括支撑架3182，支撑架3182设置在基板组件311上，边发射激光器313固定在支撑架3182上。支撑架3182的数量可以是多个，多个支撑架3182可以共同包围边发射激光器313，在安装时可以将边发射激光器313直接安装在多个支撑架3182之间。在一个例子中，多个支撑架3182共同夹持边发射激光器313，以进一步防止边发射激光器313发生晃动。支撑架3182可以是具有弹性的支撑架3182，边发射激光器313被夹持在多个支撑架3182中时，多个支撑架3182被撑开并夹持边发射激光器313。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1. 一种激光投射器的保护组件，其特征在于，包括：

保护盖，所述保护盖用于安装在所述激光投射器的出光面上；和

与所述保护盖一体成型的密封件，所述密封件包括本体和抵持部，所述本体与所述保护盖结合，所述抵持部自所述本体沿所述激光投射器的出光方向延伸；

沿所述激光投射器的出光方向上，所述抵持部的截面宽度逐渐减小；

所述出光面上形成有出光口，所述抵持部呈环形且环绕所述出光口设置。

2.根据权利要求1所述的保护组件，其特征在于，所述抵持部包括内侧壁和外侧壁，沿所述激光投射器的出光方向上，所述内侧壁向外倾斜；和/或所述外侧壁向内倾斜。

3.根据权利要求1所述的保护组件，其特征在于，所述保护盖与所述密封件的材料不相同。

4.根据权利要求1所述的保护组件，其特征在于，所述密封件通过层状注塑成型工艺形成在所述保护盖上。

5.根据权利要求1所述的保护组件，其特征在于，所述密封件的材料为硅胶或橡胶。

6. 一种激光投射结构，其特征在于，包括：

激光投射器；和

权利要求1-5任意一项所述的保护组件，所述保护盖安装在所述激光投射器的出光面上。

7.根据权利要求6所述的激光投射结构，其特征在于，所述激光投射器包括镜筒和衍射元件，所述衍射元件收容在所述镜筒内，所述保护盖安装在所述镜筒上以防止所述衍射元件从所述镜筒内脱出。

8.一种电子装置，其特征在于，包括：

壳体；

盖板，所述盖板安装在所述壳体上；和

权利要求6或7所述的激光投射结构，所述激光投射结构安装在所述壳体内，所述出光面朝向所述盖板，所述抵持部抵持所述盖板且用于密封所述出光面与所述盖板之间的间隙。

9. 根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述壳体包括前壳和后壳，所述盖板安装在所述前壳上，

所述激光投射结构安装在所述前壳上，所述后壳抵持所述激光投射器的与所述出光面相背的一侧；或

所述电子装置还包括支架，所述支架安装在所述前壳与所述后壳之间，所述激光投射结构安装在所述支架上。