CN112072458A - 底座、光发射模组、3d识别装置及智能终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种底座、光发射模组、3D识别装置及智能终端。该底座，包括：本体，开设有贯穿本体两端的通孔，通孔用于为光源提供光线通道，本体包括光线入射端及光线射出端；散热片，设于本体的侧壁上，且散热片包括散热表面，散热表面外露处于本体，以当散热片与光源之间建立热量传递路径时，散热表面直接与外界进行热交换为光源散热。上述底座能与光源之间建立热量传递路径时，从而使得底座能为光源散热。当上述底座应用于光发射模组时，底座增加了散热面积，从而使得光发射模组具有较好的散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及3D识别技术领域，特别是涉及一种底座、光发射模组、3D识别装置及智能终端。
背景技术
近年来，随着3D识别技术的发展，智能手机、平板电脑等智能终端逐步采用3D识别装置来进行人脸识别，以进行屏幕解锁、快速支付等操作。
3D识别装置通常包括光发射模组与光接收模组，光发射模组发射的投射光投影至被测物表面后，被测物表面反射回来的信息光携带被测物表面的信息，光接收模组接收并处理信息光，即可获得被测物表面的3D图像。
其中，光发射模组包括光源及投射光形成单元，光源发出的光线经过投射光形成单元后变成投射光。为了精确获得被测物表面的3D图像，需要选用功率较大的光源，也即需要选用高能量光源，但高能量光源在工作时会产生较多热量。传统的光源主要通过承载光源的基板散热,散热面积不足,热量容易累积在基板处,积累的热量容易导致光源产生光衰减现象，而且当热量积累到一定程度后，还会出现光源烧毁现象。
发明内容
基于此，有必要针对传统的光发射模组的散热效果不佳的问题，提供一种散热效果较好的底座、光发射模组、3D识别装置及智能终端。
一种底座，包括：
塑胶本体，开设有贯穿所述塑胶本体两端的通孔，所述通孔用于为光源提供光线通道，所述塑胶本体包括光线入射端及光线射出端；以及
散热片，设于所述塑胶本体的侧壁上，且所述散热片包括散热表面，所述散热表面外露于所述塑胶本体，以当所述散热片与所述光源之间建立热量传递路径时，所述散热表面直接与外界进行热交换为所述光源散热。
上述底座能与光源之间建立热量传递路径时，从而使得底座能为光源散热。当上述底座应用于光发射模组时，底座增加了散热面积，从而使得光发射模组具有较好的散热效果。
在其中一个实施例中，所述散热片包括与所述散热表面相背设置的连接表面，所述连接表面内嵌于所述塑胶本体的侧壁内。如此，可以确保通孔的内壁均为塑胶材质，避免散热片改变通孔的内壁的材质。
在其中一个实施例中，所述塑胶本体包括相连的主体部及辅助部，所述通孔开设于所述主体部上，所述主体部与所述辅助部沿第一方向排布，所述第一方向垂直于所述光线入射端至所述光线射出端的排布方向，在所述光线入射端至所述光线射出端的排布方向上所述主体部的高度大于所述辅助部的高度，所述辅助部远离所述光线射出端的一端开设有扩展槽，所述扩展槽与所述通孔连通，所述通孔靠近所述辅助部的一端及所述扩展槽共同对应所述光线入射端，所述通孔远离所述辅助部的一端对应所述光线射出端，并且所述光线入射端的开口宽度大于所述光线射出端的开口宽度。如此，在既能满足光线出射要求，又具有足够的空间收容光源及电子元件的前提下，还可以使得底座的整体体积及重量较小，从而利于得到小尺寸的光发射模组，进而便于应用于智能终端上。
在其中一个实施例中，所述辅助部背离所述光线射出端开口的一端开设有逃气孔，所述逃气孔与所述扩展槽连通。通常采用胶粘的方式组装基板与底座，并采用加热的方式固化胶水(也即基板与底座之间设置有胶层)，在加热固化胶水的过程中，逃气孔可以有效避免底座内的气压过大。
在其中一个实施例中，所述散热片设于所述主体部远离所述辅助部的侧壁上。在实际应用中，光源通常与通孔对应设置，即光源的中心与通孔的中心线大致重合，从而主体部远离辅助部的侧壁相对于辅助部远离主体部的侧壁更靠近光源，散热片靠近光源设置更利于光源热量传导至散热片，从而具有更好的散热效果。
在其中一个实施例中，所述散热片为金属片，所述散热片与所述塑胶本体为注塑一体成型结构。散热片与塑胶本体注塑一体成型，可以在现有的模具基础上制作上述底座，从而可以不改变原有的传统的底座的组装方式与体积尺寸。
一种光发射模组，包括：
散热基板；
光源，设于所述散热基板上，并与所述散热基板电连接；
上述的底座，所述塑胶本体的所述光线入射端设于所述散热基板上，且所述光源收容于所述塑胶本体内；以及
导热胶，位于所述底座外表面，并连接所述散热基板与所述散热片，以建立依次经所述散热基板、所述导热胶及所述散热片的热量传递路径。
在上述光发射模组中，通过导热胶连接基板与底座的散热片，从而形成依次经基板、导热胶及底座的热量传递路径。相对于传统的采用基板散热的光发射模组，上述光发射模组同时采用基板与底座散热，增加了散热面积，从而使得上述光发射模组具有较好的散热效果。
在其中一个实施例中，所述光发射模组还包括投射光形成单元，所述投射光形成单元设于所述塑胶本体内，所述光源为VCSEL光源，所述投射光形成单元为衍射光学元件或散射器。
一种3D识别装置，包括：
上述的光发射模组；以及
光接收模组，用于接收由被测物表面反射回来的光源的光线。
一种智能终端，包括上述的3D识别装置。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的光发射模组的立体示意图；
图2为图1所示的光发射模组的俯视示意图；
图3为沿图2中的A-A线的剖面示意图；
图4为沿图2中的B-B线的剖面示意图；
图5为图1所示的光发射模组的另一视角的立体示意图；
图6为图5所示的光发射模组的爆炸图；
图7为本发明一实施例提供的3D识别装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1-图4所示，本发明一实施例提供的光发射模组10，该光发射模组10包括基板100、光源200、底座300以及投射光形成单元400。光源200及底座300均设于基板100上，且底座300为两端开口的中空结构，光源200收容于底座300内。投射光形成单元400设于底座300内，光源200发出的光线经投射光形成单元400后变成投射光，投射光可用于作为3D识别中的主动光源，当然该投射光也可以用于其他应用，本实施例不做限制。在一些实施例中，光源200为VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)光源。投射光形成单元400为衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)或散射器(Diffuser)。
基板100为光源200的载体。基板100还为光源200与电源接通的媒介，此时，光源200与基板100电连接。基板100还为散热基板，从而光源200工作时产生的热量可以通过基板100散出。在一些实施例中，基板100包括陶瓷基板及设于陶瓷基板上的导电线路。在一些实施例中，基板100上还有各种电子元件110，电子元件110可以为电容、电阻等光发射模组10工作时的必要元件。
在传统的光发射模组中，采用基板散热，散热面积有限，热量容易累积在基板处,积累的热量容易导致光源产生光衰减现象，而且当热量积累到一定程度后，还会出现光源烧毁现象。特别是当光源为功率较大的光源时，不良现象更严重。
为了解决上述问题，在一些实施例中，将底座300设计为散热底座，并通过导热胶500连接基板100与底座300，从而形成依次经基板100、导热胶500及底座300的热量传递路径。相对于传统的采用基板散热的光发射模组，上述光发射模组10同时采用基板100与底座300散热，增加了散热面积，从而使得上述光发射模组10具有较好的散热效果。
在一些实施例中，如图5及图6所示，底座300包括塑胶本体310及散热片320。塑胶本体310开设有贯穿塑胶本体310两端的通孔3142，通孔3142用于为光源200提供光线通道，光源200与投射光形成单元400均收容于通孔3142内。散热片320设于塑胶本体310的侧壁312上，且散热片320包括散热表面322，散热表面322外露于塑胶本体310，以当散热片320与光源200之间建立热量传递路径时，散热表面322直接与外界进行热交换，从而为光源200散热。
其中，散热片320的散热效果优于塑胶本体310的散热效果，将散热效果较差的塑胶本体310与散热效果较好的散热片320结合构成具有较好散热效果的底座300，相对于由纯塑胶构成的底座，上述底座300能与光源200之间建立热量传递路径时，从而使得底座300能为光源20散热。当上述底座300应用于光发射模组10时，光发射模组10同时采用基板100与底座300散热，增加了散热面积，从而使得光发射模组10具有较好的散热效果。
在一些实施例中，散热片320的材质不同于塑胶本体310的材质，散热片320包括与散热表面322相背设置的连接表面324，连接表面324内嵌于塑胶本体310的侧壁312内。如此，可以确保通孔3142的内壁均为塑胶材质，避免散热片320改变通孔3142的内壁的材质。在一些实施例中，散热片320的材质为金属，也即散热片320为金属片，散热片320可以为导热系数较高的铜片、钢片等。金属片的导热系数比塑胶的导热系数高，从而使得上述底座300具有较好的散热效果。
在一些实施例中，散热片320与塑胶本体310为注塑一体成型结构。在实际操作中，将散热片320(嵌件)事先放入模具型腔内，然后在模具型腔内注入液态的塑胶，液态的塑胶固化后形成塑胶本体310，这一操作过程也称为嵌件注塑成型(insert molding注塑)。散热片320与塑胶本体310注塑一体成型，可以在现有的模具基础上制作上述底座300，从而可以不改变原有的传统的底座的组装方式与体积尺寸。
在一些实施例中，如图5所示，塑胶本体310包括光线入射端310a及光线射出端310b。塑胶本体310包括相连的主体部314及辅助部316，主体部314与辅助部316沿第一方向12排布，第一方向12垂直于光线入射端310a至光线射出端310b的排布方向(第二方向14)。通孔3142开设于主体部314上。在光线入射端310a至光线射出端310b的排布方向上，主体部314的高度大于辅助部316的高度。如图3所示，辅助部316远离光线射出端310b的一端开设有扩展槽3162，扩展槽3162与通孔3142连通。通孔3142靠近辅助部316的一端及扩展槽3162共同对应光线入射端310a，通孔3142远离辅助部316的一端对应光线射出端310b，光线入射端310a的开口宽度大于光线射出端310b的开口宽度。如此，在既能满足光线出射要求，又具有足够的空间收容光源200及电子元件110的前提下，还可以使得底座300的整体体积及重量较小，从而利于得到小尺寸的光发射模组10，进而便于应用于智能终端上。
在一些实施方中，第一方向12与第二方向14垂直。具体地，第一方向12为水平方向，第二方向14为竖直方向。
在一些实施例中，如图3所示，辅助部316背离于光线射出端310b开口的一端开设有逃气孔3164，逃气孔3164与扩展槽3162连通。通常采用胶粘的方式组装基板100与底座300，并采用加热的方式固化胶水(也即基板100与底座300之间设置有胶层)，在加热固化胶水的过程中，逃气孔3164可以有效避免底座300内的气压过大。待基板100与底座300固定后，可以用胶水封堵逃气孔3164，从而避免水汽、灰尘进入底座300。
在一些实施例中，散热片320设于主体部314远离辅助部316的侧壁312上。在实际应用中，光源200通常与通孔3142对应设置，即光源200的中心与通孔3142的中心线大致重合，从而主体部314远离辅助部316的侧壁312相对于辅助部316远离主体部314的侧壁312更靠近光源200，散热片320靠近光源200设置更利于光源200热量传导至散热片320，从而具有更好的散热效果。
在一些实施例中，散热片320远离光线入射端310a的一端位于辅助部316远离光线入射端310a的一端与光线射出端310b之间。如此，可以确保散热片320在第二方向14上具有较长的长度，也即具有较大的散热面积。
在一些实施例中，如图6所示，塑胶本体310具有多个侧壁312，多个侧壁312首尾相连。散热片320的数目可以为多个(三个及三个以上)且散热片320的数目小于等于侧壁312的数目，每一散热片320对应一侧壁312设置。在一些实施例中，为了降低制作底座300的难度(散热片320数目越多，制作难度越大)，设置一个或两个散热片320。在一些实施例中，塑胶本体310的横截面为方形。
如图7所示，本发明一实施例提供的3D识别装置90，包括光发射模组10及光接收模组20。光发射模组10发射的结构光或TOF投射光投影至被测物表面30后，光接收模组20接收由被测物表面30反射回来的携带被测物表面30信息的信息光。
本发明一实施例还提供一种智能终端，该智能终端包括上述3D识别装置90。在一些实施例中，智能终端为智能手机、平板、智能手表等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种底座，其特征在于，包括：
塑胶本体，开设有贯穿所述塑胶本体两端的通孔，所述通孔用于为光源提供光线通道，所述塑胶本体包括光线入射端及光线射出端；以及
散热片，设于所述塑胶本体的侧壁上，且所述散热片包括散热表面，所述散热表面外露于所述塑胶本体，以当所述散热片与所述光源之间建立热量传递路径时，所述散热表面直接与外界进行热交换为所述光源散热。
2.根据权利要求1所述的底座，其特征在于，所述散热片包括与所述散热表面相背设置的连接表面，所述连接表面内嵌于所述塑胶本体的侧壁内。
3.根据权利要求1所述的底座，其特征在于，所述塑胶本体包括相连的主体部及辅助部，所述通孔开设于所述主体部上，所述主体部与所述辅助部沿第一方向排布，所述第一方向垂直于所述光线入射端至所述光线射出端的排布方向，在所述光线入射端至所述光线射出端的排布方向上所述主体部的高度大于所述辅助部的高度，所述辅助部远离所述光线射出端的一端开设有扩展槽，所述扩展槽与所述通孔连通，所述通孔靠近所述辅助部的一端及所述扩展槽共同对应所述光线入射端，所述通孔远离所述辅助部的一端对应所述光线射出端，并且所述光线入射端的开口宽度大于所述光线射出端的开口宽度。
4.根据权利要求3所述的底座，其特征在于，所述辅助部背离所述光线射出端开口的一端开设有逃气孔，所述逃气孔与所述扩展槽连通。
5.根据权利要求3所述的底座，其特征在于，所述散热片设于所述主体部远离所述辅助部的侧壁上。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的底座，其特征在于，所述散热片为金属片，所述散热片与所述塑胶本体为注塑一体成型结构。
7.一种光发射模组，其特征在于，包括：
散热基板；
光源，设于所述散热基板上，并与所述散热基板电连接；
如权利要求1-6中任一项所述的底座，所述塑胶本体的所述光线入射端设于所述散热基板上，且所述光源收容于所述塑胶本体内；以及
导热胶，位于所述底座外表面，并连接所述散热基板与所述散热片，以建立依次经所述散热基板、所述导热胶及所述散热片的热量传递路径。
8.根据权利要求7所述的光发射模组，其特征在于，所述光发射模组还包括投射光形成单元，所述投射光形成单元设于所述塑胶本体内，所述光源为VCSEL光源，所述投射光形成单元为衍射光学元件或散射器。
9.一种3D识别装置，其特征在于，包括：
如权利要求7或8所述的光发射模组；以及
光接收模组，用于接收由被测物表面反射回来的光线。
10.一种智能终端，其特征在于，包括如权利要求9所述的3D识别装置。
Priority Applications (2)
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