TWM573533U - Laser light emitting device - Google Patents

Abstract

一種雷射光發射裝置，其包含載體、雷射光發射元件、光感測元件、微透鏡以及控制電路。所述載體具有容置空間以及支撐部，所述雷射光發射元件以及光感測元件配置於容置空間，所述微透鏡結合於支撐部，所述控制電路與光感測元件以及雷射光發射元件電連接，其中控制電路用以根據光感測元件的感測結果決定是否關閉雷射光發射元件。

Description

雷射光發射裝置

本創作係關於一種雷射光發射裝置，更特別的是關於一種適用於垂直共振腔面射型雷射元件(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)的雷射光發射裝置。

為了能更精準的辨識用戶的身分，指紋、臉部、虹膜、靜脈等生物辨識技術正積極地發展中，其中，臉部辨識更是關注的焦點之一。為了提升臉部辨識技術的精準度，垂直共振腔面射型雷射元件廣泛的應用於臉部辨識技術中，其主要用以量測用戶臉部的深度資訊，以進一步建立專屬於用戶的臉部辨識資訊。而為了避免垂直共振腔面射型雷射元件發射的雷射光線直接照射用戶雙眼造成傷害，通常會藉由透鏡將雷射光線均勻化後再照射於用戶臉部。此外，為了有效率的利用垂直共振腔面射型雷射元件發射的雷射光線，亦會利用反射元件將雷射光線反射至透鏡。

然，習知的垂直共振腔面射型雷射元件、反射元件以及透鏡需經過對位後再彼此黏合，以形成雷射光發射裝置，而此舉不僅造成製程上的繁瑣，多次黏合更是增加了元件間脫落的風險，進而導致透鏡脫落而傷害用戶雙眼的情況發生。

為了解決上述之缺憾，本創作之一目的在於提供一種雷射光發射裝置，其包括一體成形的載體，從而減少元件的對位以及黏合的次數以降低元件脫落的風險。此外載體形成支撐部來乘載透鏡，使透鏡可快速地藉由配置於載體的支撐部而能與載體結合，從而減少透鏡位移或脫落的風險。又，藉由頂部印製黏著劑的方式，更可快速地將透鏡以及載體彼此黏合。同時更可即時感測光場變化來判斷透鏡狀態，以在透鏡位移或毀損時及時關閉雷射光發射元件以保護人眼。

為達上述目的及其他目的，本創作提出一種雷射光發射裝置，其包含載體、雷射光發射元件、光感測元件、微透鏡以及控制電路。所述載體具有容置空間以及支撐部，所述雷射光發射元件以及光感測元件配置於容置空間，所述微透鏡結合於支撐部，所述控制電路與光感測元件以及雷射光發射元件電連接，且用以接收並根據光感測元件的感測結果決定是否關閉雷射光發射元件。

在一實施例中，所述載體包括底部載體、第一側牆以及第二側牆。第一側牆設置於底部載體的頂部，並環繞底部載體以形成第一開口以及容置空間。第二側牆設置於第一側牆的頂部，並環繞第一側牆以形成第二開口以及支撐部，其中第二開口的尺徑大於第一開口的尺徑。

在一實施例中，部分的第二側牆的頂部與部分的透鏡的頂部以一黏著劑彼此黏合。

在一實施例中，第二側牆的厚度小於第一側牆的厚度。

在一實施例中，雷射發射裝置包括彼此獨立的至少一第一焊墊以及至少一第二焊墊，至少一第一焊墊以及至少一第二焊墊配置於底部載體的底部，至少一第一焊墊藉由部分的多個通孔與雷射光發射元件電連接，至少一第二焊墊藉由部分的多個通孔與光感測元件電連接。所述控制電路藉由至少一第一焊墊以及至少一第二焊墊與雷射光發射元件以及光感測元件電連接。

為充分瞭解本創作之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做一詳細說明，說明如後：

請參考圖1以及圖2，圖1為根據本創作實施例的雷射光發射裝置的立體圖示意圖，圖2為根據本創作實施例的雷射光發射裝置的剖面圖示意圖。

雷射光發射裝置1為一載體，其包括底部載體10、第一側牆20以及第二側牆30，其中底部載體10、第一側牆20以及第二側牆30為一體成形，且底部載體10、第一側牆20以及第二側牆30可個別地定義出頂部以及底部，所述頂部位於底部的相對側。第一側牆20設置並環繞於底部載體10的頂部，且第一側牆20的底部與部分的底部載體10的頂部相連接，以於靠近第一側牆20的頂部的一側形成第一開口21以及於第一開口21與底部載體10的部分頂部之間形成容置空間22。第二側牆30設置並環繞於第一側牆20的頂部，且第二側牆30的底部與部分的第一側牆20的頂部相連接，以於靠近第二側牆30的頂部的一側形成第二開口31，以及於第二開口31與第一開口21之間的第二側牆30與第一側牆20的內牆之間形成支撐部32，亦即，支撐部32為被第二側牆30所圍繞之第一側牆20之部分頂部。

所述第二側牆30的厚度T2小於第一側牆20的厚度T1，第二側牆30的外牆不突出於第一側牆20的外牆，且第二開口31的尺徑大於第一開口21的尺徑(換言之，第二側牆30的內牆與第一側牆20的內牆不在同一平面，且第一側牆20的內牆內縮於第二側牆30的內牆)，因此形成所述支撐部32。以圖2為例，支撐部32為第一側牆20以及第二側牆30所形成的L形支撐部32，且本創作不以此為限制。

在此實施例中，第二側牆30的外牆與第一側牆20的外牆位於同一平面(即，第二側牆30的外牆與第一側牆20的外牆彼此對齊)。在另一實施例中，第二側牆30的外牆與第一側牆20的外牆不位於同一平面(即，第二側牆30的外牆與第一側牆20的外牆之間未對齊，而具有間隔距離)。

所述容置空間22用以容置配置於底部載體10的頂部的雷射光發射元件40以及光感測元件50，其中雷射光發射元件40可為一垂直共振腔面射型雷射元件，光感測元件50為一光電二極體(Photo Diode)，且本創作不以此為限制。所述雷射光發射元件40用以往第一開口21的方向以一角度發射雷射光，所述角度例如25度發光角，且本創作不以此為限制。光感測元件50則是用以感測環境光場(容置空間22之光場)並產生對應的感測結果，所述感測結果例如為電壓值。在此實施例中，容置空間22更可作為反射元件，以將雷射光發射元件40所發射之部分雷射光反射至第一開口21的方向。

所述支撐部32用以承載並容置一透鏡60，透鏡60與支撐部32彼此結合(例如：透過黏著劑彼此黏合)，其中透鏡60為微透鏡(Micorlens)，且本創作不以此為限制。

在此實施例中，與支撐部32結合的透鏡60的頂部(即鄰近第二開口31並遠離第一開口21的一側)與第二側牆30的頂部位於同一平面。

在一實施例中，底部載體10可以為圓形、橢圓形、四邊形或多邊形的其中之一，第一側牆20、第二側牆30以及透鏡60相應於底部載體10而形成圓形、橢圓形、四邊形或多邊形的第一開口21、第二開口31以及透鏡60，且本創作不以此為限制。

所述第一開口21以及第二開口31的尺徑可根據第一開口21以及第二開口31的實施態樣(圓形、橢圓形、四邊形或多邊形)而為長度、寬度、面積、直徑或長軸，且本創作不以此為限制。

在此實施例中，第二側牆30的頂部部分地與透鏡60的頂部透過黏著劑70彼此黏合。進一步地來說，黏著劑70可印製於透鏡60的頂部的一部份使得透鏡60的頂部藉由黏著劑70與第二側牆30的頂部部分地黏合，其中黏著劑70為熱塑性黏膠或熱固性黏膠，且本創作不以此為限制。

請參考圖3，圖3為圖1或圖2之俯視圖，圖3為以透鏡60為四邊形為例的黏著劑70印製示意圖。於圖3的實施例中，透鏡60的頂部可定義出第一側邊601、第二側邊602、第三側邊603以及第四側邊604，黏著劑70印製於透鏡60的第一側邊601、第二側邊602、第三側邊603以及第四側邊604與第二側牆30的頂部之間，因此透鏡60可藉由頂部印製的黏著劑70與第二側牆30的頂部彼此黏合。

請再參考圖2，底部載體10更具有多個通孔11，通孔11貫穿容置空間22以及底部載體10的底部，因此配置於容置空間22的雷射光發射元件40以及光感測元件50可藉由通孔11個別地與第一焊墊80(solder pad)以及第二焊墊90電連接，其中第一焊墊80以及第二焊墊90為表面黏著元件(Surface Mounted Devices, SMD)，並配置於底部載體10的底部。第一焊墊80以及第二焊墊90並與一控制電路100電連接，其中控制電路100用以接收光感測元件50的感測結果，並根據感測結果判斷光場是否改變(例如感測結果的電壓值是否產生變化)。當控制電路100根據感測結果判斷光場改變時(透鏡60可能為脫落或損壞)，控制電路100會進一步地控制雷射光發射元件40並使雷射光發射元件40關閉，其中控制電路100例如為控制晶片，且本創作不以此為限制。

在一實施例中，底部載體10以及第一側牆20為陶瓷支架或金屬支架(例如為銅支架)，第二側牆30的材料為PPA樹脂(Polyphthalamide)、LEP(Light Emitting PVC)或金屬材料側牆，且本創作不以此為限制。

請參考圖4，圖4為根據本創作實施例之第一焊墊80以及第二焊墊90的配置示意圖。於圖4中，第一焊墊80可進一步包括第一陽極焊墊80a以及第一陰極焊墊80b，第二焊墊90可進一步包括第二陽極焊墊90a以及第二陰極焊墊90b。第一陽極焊墊80a可藉由通孔11與雷射光發射元件40的陽極電連接，第一陰極焊墊80b可藉由通孔11與雷射光發射元件40的陰極電連接，第二陽極焊墊90a可藉由通孔11與光感測元件50的陽極電連接，第二陰極焊墊90b可藉由通孔11與光感測元件50的陰極電連接，其中所述第一陽極焊墊80a、第一陰極焊墊80b、第二陽極焊墊90a以及第二陰極焊墊90b彼此為獨立電路。換言之，第一陽極焊墊80a、第一陰極焊墊80b、第二陽極焊墊90a以及第二陰極焊墊90b彼此之間不電連接。因此，本創作之第一焊墊80以及第二焊墊90可有效避免元件間的訊號干擾。

綜以上所述，由於本創作之雷射光發射裝置的載體(底部載體10、第一側牆20以及第二側牆30)為一體成形，因此可減少元件間對位以及黏合的次數並同時降低脫落的風險，更使單一載體可同時容置透鏡60、雷射光發射元件40以及光感測元件50並具有反射光線的功能。此外透鏡60可快速地藉由配置於支撐部32來與載體結合，有效減少透鏡60位移或脫落的風險。又藉由於頂部印製黏著劑70的方式，更可快速地將透鏡60以及載體黏合。更可藉由光感測元件50及時感測容置空間22的光場變化來控制雷射光發射元件40，有效避免因為透鏡60的損壞造成人眼傷害的情況。因此，本創作之雷射光發射裝置1不僅具有簡單的構造，更有效達到減少雷射光發射裝置1的製程所需時間以及多次黏合帶來的脫落風險，同時保護人眼不受透鏡的損壞而造成傷害，大幅增進雷射光發射裝置1於商業上的效益。

本創作在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧雷射光發射裝置

10‧‧‧底部載體

11‧‧‧通孔

20‧‧‧第一側牆

21‧‧‧第一開口

22‧‧‧容置空間

30‧‧‧第二側牆

31‧‧‧第二開口

32‧‧‧支撐部

40‧‧‧雷射光發射元件

50‧‧‧光感測元件

60‧‧‧透鏡

601‧‧‧第一側邊

602‧‧‧第二側邊

603‧‧‧第三側邊

604‧‧‧第四側邊

70‧‧‧黏著劑

80‧‧‧第一焊墊

80a‧‧‧第一陽極焊墊

80b‧‧‧第二陰極焊墊

90‧‧‧第二焊墊

90a‧‧‧第二陽極焊墊

90b‧‧‧第二陰極焊墊

100‧‧‧控制電路

T1、T2‧‧‧厚度

圖1為根據本創作實施例的雷射光發射裝置的立體圖示意圖； 圖2為根據本創作實施例的雷射光發射裝置的剖面圖示意圖； 圖3為根據本創作實施例之黏著劑印製示意圖；以及 圖4為根據本創作實施例之焊墊配置示意圖。

Claims (18)

1. 一種雷射光發射裝置，其包含： 一載體，具有一容置空間以及一支撐部； 一雷射光發射元件，配置於該容置空間； 一光感測元件，配置於該容置空間； 一微透鏡，結合於該支撐部；以及 一控制電路，與該光感測元件以及該雷射光發射元件電連接，用以接收並根據該光感測元件的一感測結果決定是否關閉該雷射光發射元件。
2. 如請求項1所述之雷射光發射裝置，其中該載體包括： 一底部載體； 一第一側牆，設置於該底部載體的頂部，並環繞該底部載體以形成一第一開口以及該容置空間；以及 一第二側牆，設置於該第一側牆的頂部，並環繞該第一側牆以形成一第二開口以及該支撐部，其中該第二開口的尺徑大於該第一開口的尺徑。
3. 如請求項2所述之雷射光發射裝置，其中部分的該第二側牆的頂部與部分的該透鏡的頂部以一黏著劑彼此黏合。
4. 如請求項3所述之雷射光發射裝置，其中該黏著劑印製於該第二側牆的頂部以及該透鏡的頂部。
5. 如請求項3所述之雷射光發射裝置，其中該黏著劑為一熱塑性黏膠或一熱固性黏膠。
6. 如請求項2所述之雷射光發射裝置，其中該第二側牆的外牆與該第一側牆的外牆位於同一平面。
7. 如請求項2所述之雷射光發射裝置，其中該第二側牆的頂部與該透鏡的頂部位於同一平面。
8. 如請求項2所述之雷射光發射裝置，其中該第二側牆的厚度小於該第一側牆的厚度。
9. 如請求項2所述之雷射光發射裝置，其中該底部載體包括多個通孔。
10. 如請求項9所述之雷射光發射裝置，該雷射發射裝置包括彼此獨立的至少一第一焊墊以及至少一第二焊墊，該至少一第一焊墊以及該至少一第二焊墊配置於該底部載體的底部，該至少一第一焊墊藉由部分該些通孔與該雷射光發射元件電連接，該至少一第二焊墊藉由部分該些通孔與該光感測元件電連接。
11. 如請求項10所述之雷射光發射裝置，該控制電路藉由該至少一第一焊墊以及該至少一第二焊墊與該雷射光發射元件以及該光感測元件電連接。
12. 如請求項10所述之雷射光發射裝置，其中該至少一第一焊墊以及該至少一第二焊墊為表面黏著元件。
13. 如請求項2所述之雷射光發射裝置，其中該底部載體以及該第一側牆為陶瓷支架或金屬支架。
14. 如請求項2所述之透鏡固定裝置，其中該第二側牆的材料為PPA樹脂、LEP或金屬材料。
15. 如請求項1所述之雷射光發射裝置，其中該支撐部為一L形支撐部。
16. 如請求項1所述之雷射光發射裝置，其中該容置空間反射該雷射光發射元件所發射之部分雷射光。
17. 如請求項1所述之雷射光發射裝置，其中該雷射光發射元件為一垂直共振腔面射型雷射元件。
18. 如請求項1所述之雷射光發射裝置，其中該光感測元件為一光電二極體。