CN209784535U - 光发射模组及tof装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光发射模组及TOF装置，其核心在于包括基板、电性连接端、驱动芯片和激光发射器；所述基板包括相对布置的第一表面和第二表面；所述电性连接端设于基板上，电性连接端用于与TOF装置的主控板电性连接；所述驱动芯片设于第一表面，驱动芯片的输入端与电性连接端电性连接；所述激光发射器设于第二表面，激光发射器与驱动芯片的输出端电性连接，激光发射器与驱动芯片连接的线路置于基板的内部；由于TOF方案中应用的基板厚度非常小，其厚度会小于现有驱动芯片与激光发射器的间距，从而进一步缩小了驱动芯片与激光发射器的间距，以便频率更高的信号得以通过，彻底解决了现有技术存在的困境。

Description

光发射模组及TOF装置

技术领域

本实用新型涉及3D成像领域的技术方案，特别涉及一种光发射模组及TOF装置。

背景技术

目前3D成像技术中，比较成熟和使用比较广泛的是TOF方案，其中，TOF是Time offlight的简写，直译为飞行时间的意思，所谓飞行时间法3D成像，是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。

具体的，在TOF方案中，有激光发射器、传感器、驱动芯片和基板等核心器件，传感器作为主动芯片控制驱动芯片来驱动激光发射器点亮，通过计算激光发射器发出的红外光经过物体反射后被接收端接收此过程中红外光飞行的时间来获取景深信息。

此时非常重要的一环是激光发射器和驱动芯片、驱动芯片与传感器之间的距离必须近，越近越好，这样激光发射器和驱动芯片、驱动芯片与传感器之间才能通信更加高频的信号，信号频率越高，TOF技术的精度越高。

目前TOF分离式模组是将激光发射器、驱动芯片和传感器三者连接到主板上面，一体式模组是通过FPC(柔性软板)绕折后组成模组；这类方式是目前能够达到的最近的处理方式，纵使如此依然不够近，不能通信更加高频率的信号，所以TOF技术的精度在此处产生了瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光发射模组及TOF装置，以解决现有TOF技术难以通信更高频率信号的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种光发射模组，包括，基板，所述基板包括相对布置的第一表面和第二表面；电性连接端，所述电性连接端设于所述基板上；驱动芯片，所述驱动芯片设于所述第一表面，所述驱动芯片的输入端与所述电性连接端电性连接；以及激光发射器，所述激光发射器设于所述第二表面，所述激光发射器的输入端与所述驱动芯片的输出端电性连接，所述激光发射器与所述驱动芯片连接的线路置于所述基板的内部。

其中，所述基板的厚度为0.2mm～0.3mm。

其中，所述电性连接端包括插接板和导电件，所述插接板设于所述基板的一端，所述导电件设于所述插接板上，所述导电件与所述驱动芯片的输入端电性连接。

其中，所述导电件包括多块金属片，一部分所述金属片设于所述插接板与所述第一表面朝向相同的表面，另一部分所述金属片设于所述插接板与所述第二表面朝向相同的表面。

其中，所述插接板的厚度小于所述基板的厚度。

其中，所述电性连接端包括插接槽和导电件，所述插接槽设于所述基板的一端，所述导电件设于所述插接槽的内壁上，所述导电件与所述驱动芯片的输入端电性连接。

其中，所述导电件包括多块金属片，多块所述金属片布置于所述插接槽的内壁。

其中，所述基板为陶瓷基板。

其中，所述激光发射器投向所述驱动芯片的投影，置于所述驱动芯片的覆盖范围内。

为了解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种TOF装置，包括主控板、光接收模组、以及上述的光发射模组，所述光发射模组用于向待测物发出投射光；所述光接收模组设有传感器，所述传感器设于所述主控板上，所述传感器用于接收经待测物反射所述投射光形成的反射光，所述光接收模组基于所述反射光的信息成像。

本实用新型的有益效果如下：

由于所述基板包括相对布置的第一表面和第二表面，所述驱动芯片设于所述第一表面，所述激光发射器设于所述第二表面，所述激光发射器与所述驱动芯片的输出端电性连接，从而使得驱动芯片与激光发射器的间距近乎等于基板的厚度，而TOF方案中应用的基板厚度非常小，其厚度会小于现有驱动芯片与激光发射器的间距，从而进一步缩小了驱动芯片与激光发射器的间距，以便频率更高的信号得以通过，彻底解决了现有技术存在的困境。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型优选实施方式所述光发射模组采用插接板组成电性连接端时的侧视结构示意图；

图2是本实用新型优选实施方式所述光发射模组采用插接板组成电性连接端时的基板第一表面结构示意图；

图3是本实用新型优选实施方式所述光发射模组采用插接板组成电性连接端时的基板第二表面结构示意图；

图4是本实用新型优选实施方式所述光发射模组采用插接板组成电性连接端时的应用结构示意图；

图5是本实用新型优选实施方式所述光发射模组采用插接槽组成电性连接端时的基板第一表面结构示意图；

图6是本实用新型优选实施方式所述光发射模组采用插接槽组成电性连接端时的基板第二表面结构示意图；

图7是本实用新型优选实施方式所述光发射模组采用插接槽组成电性连接端时的应用结构示意图。

附图标记如下：

100、光发射模组；

110、基板；111、第一表面；112、第二表面；

200A、200B、电性连接端；210、插接板；220、导电件；230、插接槽；

130、驱动芯片；140、激光发射器；300、主控板；400、传感器；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

从图1至图4可知，本实用新型实施例所述的光发射模组100A，包括，基板110，所述基板110包括相对布置的第一表面111和第二表面112；电性连接端200A，所述电性连接端200A设于所述基板110上；驱动芯片130，所述驱动芯片130设于所述第一表面111，所述驱动芯片130的输入端与所述电性连接端200A电性连接；以及激光发射器140，所述激光发射器140设于所述第二表面112，所述激光发射器140的输入端与所述驱动芯片130的输出端电性连接，所述激光发射器140与所述驱动芯片130连接的线路置于所述基板110的内部。

由于此时驱动芯片130设于第一表面111、激光发射器140设于第二表面112，所以驱动芯片130与激光发射器140的间距近乎等于基板110的厚度，而TOF方案中应用的基板110厚度非常小，其厚度会小于现有驱动芯片130与激光发射器140的间距，从而进一步缩小了驱动芯片130与激光发射器140的间距，以便频率更高的信号得以通过，彻底解决了现有技术存在的困境。

还需指出，上述驱动芯片130和激光发射器140可以采用SMT贴片工艺安装于基板110上，而激光发射器140一般为红外光发射器，如图1和图4所示，此时可以利用电性连接端200A与主控板300、传感器400等进行电性连接，以便将光发射模组100应用于TOF方案后，驱动芯片130能够根据传感器400的检测结果控制激光发射器140工作。

更进一步的，电性连接端200A用于实现部件之间的电性连接，所以电性连接端200A的设置位置并不影响其功能的实现，譬如以图1所示为参考方向，此时电性连接端200A可以设于基板110的右侧，也可以设于基板110的左侧、前侧、后侧，甚至还可以设于第一表面111或第二表面112上，同样能够实现电性连接端200A的电性连接功能；另外，电性连接端200A可以通过连接导线与驱动芯片130实现电性连接，但由于基板110上的可以用空间较小，引用导线将会导致结构臃肿，所以可以考虑在基板110上刻蚀形成线路，并利用刻蚀的线路实现电性连接端200A与驱动芯片130的连接将更为合理。

优选的，由于驱动芯片130与激光发射器140的间距近乎等于基板110的厚度，所以控制基板110厚度于一恰当的范围内尤为重要，一种优选的实施方式可以是设定所述基板110的厚度为0.2mm～0.3mm。

此时基板110的厚度足够小，保证了驱动芯片130与激光发射器140之间能供高频信号通过，同时处于此厚度范围内的基板110也具备足够的刚性，能够确保在基板110上进行电路线路刻蚀也不容易损坏，从而提高了生产的良品率；其中，如图1所示，可大致认为第一表面111与第二表面112的间距为基板110的厚度。

优选的，在进行应用的过程中，需要将光发射模组100A与主控板300、传感器400等部件进行电性连接，为了简化连接组装的工序，如图1至图3所示，一种优选的实施方式可以是设置所述电性连接端200A包括插接板210和导电件220，所述插接板210设于所述基板110的一端，所述导电件220设于所述插接板210上，所述导电件220与所述驱动芯片130的输入端电性连接。

如图1和图4所示，此时在主控板300上设置能与插接板210进行匹配安装的插接槽230，便可将插接板210插进插接槽230内实现光发射模组100A与主控板300、传感器400等的电性连接，相比于焊接、导线连接等方式，插拔式安装更为便捷，也使得连接线路更为清晰明了，从而提高了在进行应用过程中的稳定性。

其中，插接板210可以是与基板110一体成型的部件，也可以是额外装配连接于基板110上，具体采用哪种方式制作插接板210应该根据使用需求、应用环境、加工难度等因素进行综合考虑；但一般而言，将插接板210设置为与基板110一体成型为较优选择，因为此时加工难度较低，从而能够减少生产成本的投入。

优选的，导电件220的作用是实现光发射模组100A与主控板300、传感器400之间的电性连接，但因为导电件220采用金属制成，金属具有良好的导热性，所以只要加以恰当利用，便可同时利用导电件220进行散热，如图1至图3所示，一种优选的实施方式可以是所述导电件220包括多块金属片，一部分所述金属片设于所述插接板210与所述第一表面111朝向相同的表面，另一部分所述金属片设于所述插接板210与所述第二表面112朝向相同的表面。

由于导电件220的导电功能并不受其形状限制，所以导电件220可以设置为由多个金属连接点组成、或由多根金属针组成等方式，而采用多块金属片组成导电件220的好处在于金属片的散热性能更为优秀，因为相对于其他形状，片状体的表面为一较为宽广的平面，其散热面积更大，从而能够更好的将热量带走，以避免光发射模组100A处于高温状态。

优选的，在生产应用过程中，减少部件占用空间、提高产品紧凑性是一个共同需要解决的难题，而由于生产工艺、线路布置需求等的限制，基板110一般难以继续进行较大改动，所以缩减插接板210的占用空间是一个可行的选择方向，如图1和图4所示，一种优选的实施方式可以是使得所述插接板210的厚度小于所述基板110的厚度。

因为此时导电件220是设于插接板210的表面，所以插接板210的内部无需为布线而预留空间，从而使得插接板210能够做到比基板110更为轻薄，在插接板210变薄的基础上，实质也会导致主控板300上的插接槽230跟随变小，从而能够使得整个产品结构得到较大的优化，实现了产品体积进一步缩小的目的。

优选的，从上文可知，采用插拔式连接能够简化连接组装的工序，但实现插拔连接的方式并不唯一，如图5至图7所示，另一种优选的实施方式可以设置为所述电性连接端200B包括插接槽230和导电件220，所述插接槽230设于所述基板110的一端，所述导电件220设于所述插接槽230的内壁上，所述导电件220与所述驱动芯片130的输入端电性连接。

如图5至图7所示，此时在主控板300上设置能与插接槽230进行匹配安装的插接板210，便可将插接板210插进此插接槽230内实现光发射模组100B与主控板300、传感器400等的电性连接，此方式同样能够使得连接线路更为清晰明了，以及提高在进行应用过程中的稳定性。

其中，插接槽230可以是与基板110一体成型的部件，也可以是额外装配连接于基板110上，具体采用哪种方式制作插接槽230应该根据使用需求、应用环境、加工难度等因素进行综合考虑；但一般而言，基板110自身厚度较小，在此基础上加工形成插接槽230难度较大，所以可以独立制作插接槽230与基板110连接固定，此时即使插接槽230的体积较大，也不会影响驱动芯片130与激光发射器140的间距，即高频信号通信的目的依然能够得以实现。

优选的，与上文同理，此时即使导电件220是设于插接槽230内部，同样可以利用导电件220进行散热，所以如图5和图6所示，一种优选的实施方式可以是设置所述导电件220包括多块金属片，多块所述金属片布置于所述插接槽230的内壁。

此时同样因为片状体的表面为一较为宽广的平面，其散热面积更大，从而能够更好的将热量带走，以避免测光测距部件100B处于高温状态；需要指出，此时由于导电件220置于插接槽230的内部，其设置位置的开放性相比于设置于插接板210外表面低，所以此方案的散热性能也会稍低，但并不影响实际的应用需求。

优选的，由于基板110作为驱动芯片130和激光发射器140的载体，所以基板110应该具备能够进行线路刻蚀的特性，而且在进行线路刻蚀后也应能保持厚度足够小和刚度足够强，即基板110素材的选择尤为重要，一种优选的实施方式可以是设置所述基板110为陶瓷基板。

陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面上的特殊工艺板，所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力，因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。

优选的，为保证激光发射器140与驱动芯片130的距离足够小，除了控制两者在垂直方向的间距，更不能忽视两者在水平方向的横向距离，如图1所示，一种优选的实施方式可以是设置所述激光发射器140投向所述驱动芯片130的投影，置于所述驱动芯片130的覆盖范围内。

以图1所示方向为例，此时激光发射器140置于驱动芯片130的上方，激光发射器140与驱动芯片130之间设有基板110，假设将基板110移除，并将激光发射器140下移至与驱动芯片130的上表面贴合，若此时激光发射器140各个周侧边缘均未置于驱动芯片130的周侧边缘外，即表明激光发射器140的投影置于驱动芯片130的覆盖范围内；显然，在满足此位置关系后，能够保证激光发射器140与驱动芯片130在横向方向上始终保持对应关系，从而确保了激光发射器140与驱动芯片130在竖向和横向方向上的距离均足够小，为实现两者高频信号通信提供了重要帮助。

将上文所述的光发射模组100A、100B进行应用后，如图1至图7所示，便可获得本实用新型实施例所述的TOF装置，包括主控板300、光接收模组(未示出)、以及如上述任意实施例所述的光发射模组100A、100B，所述光发射模组100A、100B用于向待测物发出投射光；所述光接收模组设有传感器400，所述传感器400设于所述主控板300上，所述传感器400用于接收经待测物反射所述投射光形成的反射光，所述光接收模组基于所述反射光的信息成像。

在进行应用时，光发射模组100A、100B将会通过激光发射器140向待测物发出投射光，投射光射向待测物后会形成反射光，然后传感器400将接收反射光，以便光接收模组根据反射光的信息进行成像处理。

另外，TOF装置采用上文所述的各种改进方式后，便可获得相应的有益效果；其中，由于驱动芯片130与传感器400的间距也会影响高频信号的通过，所以应保证驱动芯片130与传感器400的距离足够近；如图1和图4所示，此时主控板300上设置的是插接槽230，则应保证传感器400与插接槽230的距离足够近，如采用相邻布置的方式，以最大限度缩小传感器400与驱动芯片130的间距；同理，又如图5和图7所示，此时主控板300上设置的是插接板210，则应保证传感器400与插接板210的距离足够近，以最大限度缩小传感器400与驱动芯片130的间距。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种光发射模组，其特征在于，包括，

基板，所述基板包括相对布置的第一表面和第二表面；

电性连接端，所述电性连接端设于所述基板上；

驱动芯片，所述驱动芯片设于所述第一表面，所述驱动芯片的输入端与所述电性连接端电性连接；

以及激光发射器，所述激光发射器设于所述第二表面，所述激光发射器的输入端与所述驱动芯片的输出端电性连接，所述激光发射器与所述驱动芯片连接的线路置于所述基板的内部。

2.根据权利要求1所述的光发射模组，其特征在于，所述基板的厚度为0.2mm～0.3mm。

3.根据权利要求1所述的光发射模组，其特征在于，所述电性连接端包括插接板和导电件，所述插接板设于所述基板的一端，所述导电件设于所述插接板上，所述导电件与所述驱动芯片的输入端电性连接。

4.根据权利要求3所述的光发射模组，其特征在于，所述导电件包括多块金属片，一部分所述金属片设于所述插接板与所述第一表面朝向相同的表面，另一部分所述金属片设于所述插接板与所述第二表面朝向相同的表面。

5.根据权利要求3所述的光发射模组，其特征在于，所述插接板的厚度小于所述基板的厚度。

6.根据权利要求1所述的光发射模组，其特征在于，所述电性连接端包括插接槽和导电件，所述插接槽设于所述基板的一端，所述导电件设于所述插接槽的内壁上，所述导电件与所述驱动芯片的输入端电性连接。

7.根据权利要求6所述的光发射模组，其特征在于，所述导电件包括多块金属片，多块所述金属片布置于所述插接槽的内壁。

8.根据权利要求1所述的光发射模组，其特征在于，所述基板为陶瓷基板。

9.根据权利要求1所述的光发射模组，其特征在于，所述激光发射器投向所述驱动芯片的投影，置于所述驱动芯片的覆盖范围内。

10.一种TOF装置，其特征在于，包括主控板、光接收模组、以及权利要求1至9任一项所述的光发射模组，所述光发射模组用于向待测物发出投射光；所述光接收模组设有传感器，所述传感器设于所述主控板上，所述传感器用于接收经待测物反射所述投射光形成的反射光，所述光接收模组基于所述反射光的信息成像。