專利名稱:表面固定型衍射光學(xué)激光模組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種表面固定型衍射光學(xué)激光模組，包括殼體、垂直共振腔面射型激光二極管單元、準(zhǔn)直光學(xué)元件、衍射光學(xué)元件以及容置于殼體內(nèi)并整合垂直共振腔面射型激光二極管單元的基座。該基座具有暴露于基座和殼體外的至少一表面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)以供電子信號(hào)通過(guò)其中，而準(zhǔn)直光學(xué)元件和衍射光學(xué)元件位于該開(kāi)口或該開(kāi)口的一鄰近處，并供垂直共振腔面射型激光二極管單元所提供的激光光束通過(guò)。本實(shí)用新型透過(guò)將衍射光學(xué)元件整合于表面固定型衍射光學(xué)激光模組可發(fā)揮激光衍射投影的效果。
【專利說(shuō)明】表面固定型衍射光學(xué)激光模組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型關(guān)于一種激光模組，尤其關(guān)于一種表面固定元件型的激光模組。

【背景技術(shù)】
[0002]請(qǐng)參閱圖1，其為現(xiàn)有激光模組的部分結(jié)構(gòu)透視示意圖?，F(xiàn)有激光模組I采用同軸封裝(TO CAN)的形式，包括遮罩11、基座12、激光二極管13、光感二極管14、散熱件15、第一焊腳16以及第二焊腳17，且散熱件15以及光感二極管14固設(shè)于基座12上，而激光二極管13則設(shè)置在散熱件15上；其中，激光二極管13以及光感二極管14分別透過(guò)電線19、18而連接于第一焊腳16以及第二焊腳17，且第一焊腳16以及第二焊腳17分別向下穿過(guò)基座12并凸出于外，其用來(lái)穿過(guò)一外部的電路板(圖未示)的穿孔以進(jìn)而被焊接在電路板上，如此一來(lái)，激光模組I與電路板之間就可進(jìn)行電子信號(hào)的傳遞。
[0003]再者，遮罩11設(shè)置于基座12上，用來(lái)包罩激光二極管13、光感二極管14以及散熱件15，且遮罩11具有一開(kāi)口 111，并供一準(zhǔn)直透鏡安置其上；當(dāng)激光二極管13經(jīng)由第一焊腳16而接收電力時(shí)可提供激光光束LI，且大部分的激光光束LI I會(huì)往遮罩11的開(kāi)口 111方向行進(jìn)，并于經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡10后向外輸出，而少部分的激光光束L12則往光感二極管14的方向投射，以供光感二極管14進(jìn)行光偵測(cè)；其中，光感二極管14于偵測(cè)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生偵測(cè)信號(hào)，并使該些偵測(cè)信號(hào)經(jīng)由第二焊腳17傳輸至電路板，供后續(xù)相關(guān)的控制程序使用。
[0004]特別說(shuō)明的是，以往為了將激光模組I焊接在電路板，激光模組I上需額外設(shè)置用來(lái)穿過(guò)電路板的第一焊腳16與第二焊腳17 ;然而，這類(lèi)焊腳有其最小尺寸的限制，否則焊腳就容易因外力而被折斷，但如此封裝方式導(dǎo)致激光模組I無(wú)法有效的微小化，更遑論將其應(yīng)用于手持裝置、穿戴式裝置等輕、薄、短小的設(shè)計(jì)的電子設(shè)備上。
[0005]再者，現(xiàn)有的激光模組I在整合光學(xué)元件(如準(zhǔn)直透鏡10)時(shí)因其本身結(jié)構(gòu)的限制往往造成所占空間過(guò)大，亦是無(wú)法達(dá)成小型化要求的原因之一。另，現(xiàn)有的激光模組I大都是以單一發(fā)光源為主，因而無(wú)法滿足現(xiàn)今電子設(shè)備所需的多光源或多波長(zhǎng)的需求，進(jìn)而局限了手持裝置、穿戴式裝置等電子設(shè)備的快速發(fā)展；根據(jù)以上的說(shuō)明，現(xiàn)有的激光模組I仍有待改善。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題之一在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種表面固定元件(surface mounted device, SMD)型的衍射光學(xué)激光模組，使其所應(yīng)用的電子裝置的整體體積得以縮小，且由于激光模組整合了衍射光學(xué)元件，因此具有激光衍射投影的效果；又，激光模組還可具有多個(gè)垂直共振腔面射型激光二極管單元，因此能滿足現(xiàn)今電子設(shè)備所需的多光源或多波長(zhǎng)的需求，進(jìn)而加速手持裝置、穿戴式裝置等電子設(shè)備的發(fā)展。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其包括殼體、基座、垂直共振腔面射型激光二極管(vertical-cavitysurface-emitting laser d1de，VCSEL)單元、準(zhǔn)直光學(xué)元件以及衍射光學(xué)元件，該殼體具有一開(kāi)口 ；該基座容置于該殼體內(nèi)并具有暴露于該基座和該殼體外的至少一表面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)以供至少一電子信號(hào)通過(guò)其中；該垂直共振腔面射型激光二極管單元固定于該基座并提供至少一激光光束；該準(zhǔn)直光學(xué)元件固定于殼體并位于該開(kāi)口或該開(kāi)口的一鄰近處；該衍射光學(xué)元件固定于殼體并位于該開(kāi)口或該開(kāi)口的一鄰近處；其中，該垂直共振腔面射型激光二極管單元位于該基座與該準(zhǔn)直光學(xué)元件之間，且該至少一激光光束中的一第一部分依序通過(guò)該準(zhǔn)直光學(xué)元件和該衍射光學(xué)元件。
[0008]較佳地，該表面固定型衍射光學(xué)激光模組還包括設(shè)置于該基座的至少一光感二極管單元；其中，該至少一激光光束中的一第二部分投射至該光感二極管單元以供該光感二極管單元進(jìn)行偵測(cè)。
[0009]較佳地，該至少一激光光束中的一中心激光光束從該垂直共振腔面射型激光二極管單元的一發(fā)光區(qū)域的一中心處朝該準(zhǔn)直光學(xué)元件及該衍射光學(xué)元件兩者至少之一的光心的方向行進(jìn)。
[0010]較佳地，該準(zhǔn)直光學(xué)元件的一第一光軸與該衍射光學(xué)元件的一第二光軸之間的距離小于0.2毫米。
[0011]較佳地，該準(zhǔn)直光學(xué)元件的一第一光軸與該衍射光學(xué)元件的一第二光軸之間的夾角小于2.5度。
[0012]較佳地，該準(zhǔn)直光學(xué)元件的一有效焦距f滿足下列條件:f〈l.5毫米。
[0013]較佳地，該準(zhǔn)直光學(xué)元件的一數(shù)值孔徑N.A.滿足下列條件:N.A.〈0.3。
[0014]較佳地，該表面固定型衍射光學(xué)激光模組還包括一另一垂直共振腔面射型激光二極管單元，且該準(zhǔn)直光學(xué)元件用以準(zhǔn)直該垂直共振腔面射型二極管單元和該另一垂直共振腔面射型激光二極管單元所提供的多個(gè)激光光束。
[0015]較佳地，該垂直共振腔面射型激光二極管單元包括多個(gè)激光二極管芯片，以提供多個(gè)激光光束。
[0016]本實(shí)用新型將激光模組設(shè)計(jì)為表面固定元件(surface mounted device, SMD)的形式，可有效縮小整體體積，故能應(yīng)用在手持裝置、穿戴式裝置等輕、薄、短小的設(shè)計(jì)的電子設(shè)備上；而又由于本實(shí)用新型將衍射光學(xué)元件整合于表面固定型衍射光學(xué)激光模組中，令激光衍射投影的效果得以發(fā)揮；此外，本實(shí)用新型激光模組還可具有多個(gè)垂直共振腔面射型激光二極管單元，因此能滿足現(xiàn)今電子設(shè)備所需的多光源或多波長(zhǎng)的需求，進(jìn)而加速手持裝置、穿戴式裝置等電子設(shè)備的發(fā)展。

【附圖說(shuō)明】

[0017]圖1:為現(xiàn)有激光模組的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2:為本實(shí)用新型表面固定型衍射光學(xué)激光模組于一較佳實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3:為圖2所示表面固定型衍射光學(xué)激光模組的立體分解示意圖。
[0020]圖4:為圖2所示表面固定型衍射光學(xué)激光模組的部分結(jié)構(gòu)主視圖。
[0021]圖5:為本實(shí)用新型表面固定型衍射光學(xué)激光模組的另一實(shí)施例的部分結(jié)構(gòu)主視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]請(qǐng)參閱圖2?圖4，圖2為本實(shí)用新型表面固定型衍射光學(xué)激光模組于一較佳實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖2所示表面固定型衍射光學(xué)激光模組的立體分解示意圖，圖4為圖2所示表面固定型衍射光學(xué)激光模組的部分結(jié)構(gòu)主視圖。表面固定型衍射光學(xué)激光模組2包括一殼體21、基座22、一垂直共振腔面射型激光二極管(vertical-cavitysurface-emitting laser d1de, VCSEL)單元 23、二光感二極管(PD)單元 24 以及多個(gè)光學(xué)元件25，且基座22容置于殼體21內(nèi)，其承載一或多個(gè)垂直共振腔面射型激光二極管單元23以及光感二極管單元24，并可以提供一平坦表面或具有底面的凹穴來(lái)固定一或多個(gè)垂直共振腔面射型激光二極管單元23以及光感二極管單元24。其中，基座22具有暴露于基座22和殼體21外的多個(gè)表面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)221，其厚度遠(yuǎn)小于基座22與殼體21的厚度，并可透過(guò)錫膏焊接于電路板上(圖未示)，使得來(lái)自表面固定型衍射光學(xué)激光模組2的電子信號(hào)可藉由通過(guò)表面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)221而傳輸進(jìn)入電路板，而來(lái)自電路板的電子信號(hào)亦可藉由通過(guò)表面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)221而傳輸進(jìn)入表面固定型衍射光學(xué)激光模組2。較佳者，表面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)221可以電墊片的形式或接腳的形式呈現(xiàn)，但不以上述為限。又，雖然圖示上的基座22是以長(zhǎng)方體的形式呈現(xiàn)，但不以此為限，應(yīng)用上可依據(jù)實(shí)際需求而設(shè)計(jì)。
[0023]又，殼體21及/或基座22可提供散熱，殼體21具有一開(kāi)口 211，其中開(kāi)口 211的圓形形狀和大小(不限圖上所示)，亦可為其它形狀和大小，主要讓非透光的殼體21內(nèi)的激光光束能夠通過(guò)到達(dá)外界。再者，該多個(gè)光學(xué)元件25設(shè)置于開(kāi)口 211處或開(kāi)口 211的鄰近處，而垂直共振腔面射型激光二極管單元23包括一激光二極管芯片231，其在水平方向上是位于二個(gè)光感二極管單元24之間，在垂直方向上則是位于基座22與該多個(gè)光學(xué)元件25之間。其中，垂直共振腔面射型激光二極管單元23于接收電力(如經(jīng)由表面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)221接收電力)后可提供多個(gè)激光光束L2，且該些激光光束L2的第一部分(主要部分)光束L21朝殼體21的開(kāi)口 211行進(jìn)，進(jìn)而供該多個(gè)光學(xué)元件25進(jìn)行光學(xué)處理并向外輸出；另夕卜，該些激光光束L2的第二部分(次要部分)光束L22則往光感二極管單元24的方向投射，以供光感二極管單元24進(jìn)行光偵測(cè)，且光感二極管單元24于偵測(cè)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生偵測(cè)信號(hào)，并使該些偵測(cè)信號(hào)經(jīng)由表面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)221向外傳輸，供后續(xù)相關(guān)的控制程序使用。
[0024]于本較佳實(shí)施例中，該多個(gè)光學(xué)元件25包括一準(zhǔn)直光學(xué)元件251以及一衍射光學(xué)元件252 (diffractive optical element，DOE)，且準(zhǔn)直光學(xué)元件251固設(shè)于殼體21的開(kāi)口 211處，而衍射光學(xué)元件252則位于準(zhǔn)直光學(xué)元件251的上方，并固設(shè)于殼體21上的凹槽212處。其中，準(zhǔn)直光學(xué)元件251用以準(zhǔn)直從垂直共振腔面射型激光二極管單元23所發(fā)射的激光光束L21，使通過(guò)準(zhǔn)直光學(xué)元件251的激光光束L21以較佳的入射方向入射至衍射光學(xué)元件252，而衍射光學(xué)元件252則用以對(duì)通過(guò)準(zhǔn)直光學(xué)元件251的激光光束L21進(jìn)行光束整形并予以向外輸出。一般來(lái)說(shuō)，透過(guò)衍射光學(xué)元件252的紋路設(shè)計(jì)，可使表面固定型衍射光學(xué)激光模組2成為特定結(jié)構(gòu)光源的產(chǎn)生器，并可發(fā)揮激光衍射投影的效果；惟，衍射光學(xué)元件本身為本【技術(shù)領(lǐng)域】普通技術(shù)人員所知悉，在此即不再予以贅述。
[0025]又，于本較佳實(shí)施例中，準(zhǔn)直光學(xué)元件251及/或衍射光學(xué)元件252上可分別涂布有抗反射膜(ant1-reflect1n coating)以提高光穿透率，且準(zhǔn)直光學(xué)元件251的有效焦距f以及數(shù)值孔徑N.A.分別滿足下列條件:f〈l.5毫米，N.A.<0.3，但不以上述為限；其中，準(zhǔn)直光學(xué)兀件251的光軸2511與衍射光學(xué)兀件252的光軸2521 (第二光軸)之間的偏移量以小于0.2毫米為佳，且準(zhǔn)直光學(xué)元件251的光軸2511與衍射光學(xué)元件252的光軸2521之間的夾角以小于2.5度為佳。較佳者，但不以為限，該些激光光束L21中的一中心激光光束L211是從垂直共振腔面射型激光二極管單元23的發(fā)光區(qū)域的中心處朝該些光學(xué)元件25的光心2612、2622(光線通過(guò)這些點(diǎn)的前后方向不變)的方向行進(jìn)。
[0026]又，于另一較佳實(shí)施例中，準(zhǔn)直光學(xué)元件251與衍射光學(xué)元件252整合為單一光學(xué)結(jié)構(gòu)；可選擇地，一板體設(shè)置于準(zhǔn)直光學(xué)元件251與衍射光學(xué)元件252之間，且為了克服因準(zhǔn)直光學(xué)元件251與衍射光學(xué)元件252的整合所造成的誤差，板體采用不同于準(zhǔn)直光學(xué)元件251以及衍射光學(xué)元件252的材質(zhì)，以對(duì)激光光束L21的穿透方向進(jìn)行修正并提高光穿透率。
[0027]當(dāng)然，上述僅為實(shí)施例，本【技術(shù)領(lǐng)域】普通技術(shù)人員可依據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求而進(jìn)行任何均等的變更設(shè)計(jì)，舉例來(lái)說(shuō)，雖然上述實(shí)施例中的表面固定型衍射光學(xué)激光模組僅包括單一個(gè)垂直共振腔面射型激光二極管單元23，但可變更設(shè)計(jì)，如圖5所示，基座22上包括多個(gè)垂直共振腔面射型激光二極管單元23以及多個(gè)光感二極管24作適當(dāng)?shù)呐渲?，且該多個(gè)垂直共振腔面射型激光二極管單元23所提供的多個(gè)激光光束L21皆經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直光學(xué)元件261準(zhǔn)直后入射至衍射光學(xué)元件262 ;同理，當(dāng)垂直共振腔面射型激光二極管單元23具有多個(gè)激光二極管芯片時(shí)亦可利用相似的方式達(dá)到本實(shí)用新型的目的。當(dāng)然，準(zhǔn)直光學(xué)元件261的數(shù)量亦不受限制，如表面固定型衍射光學(xué)激光模組可包括多個(gè)相對(duì)應(yīng)于這些共振腔面射型激光二極管單元23的準(zhǔn)直光學(xué)元件261。
[0028]特別說(shuō)明的是，本實(shí)用新型將激光模組設(shè)計(jì)為表面固定元件(surface mounteddevice, SMD)的形式，可有效縮小整體體積，故能應(yīng)用在手持裝置、穿戴式裝置等輕、薄、短小的設(shè)計(jì)的電子設(shè)備上；而又由于本實(shí)用新型將衍射光學(xué)元件整合于表面固定型衍射光學(xué)激光模組中，令激光衍射投影的效果得以發(fā)揮；此外，本實(shí)用新型激光模組還可具有多個(gè)垂直共振腔面射型激光二極管單元，因此能滿足現(xiàn)今電子設(shè)備所需的多光源或多波長(zhǎng)的需求，進(jìn)而加速手持裝置、穿戴式裝置等電子設(shè)備的發(fā)展。
[0029]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用以限定本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍，因此凡其它未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含于本實(shí)用新型的申請(qǐng)專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其特征在于，包括: 殼體，其具有一開(kāi)口 ； 基座，容置于該殼體內(nèi)并具有暴露于該基座和該殼體外的至少一表面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)以供至少一電子信號(hào)通過(guò)其中； 垂直共振腔面射型激光二極管單元，固定于該基座并提供至少一激光光束； 準(zhǔn)直光學(xué)元件，其固定于殼體并位于該開(kāi)口或該開(kāi)口的一鄰近處；以及 衍射光學(xué)元件，其固定于殼體并位于該開(kāi)口或該開(kāi)口的一鄰近處； 其中，該垂直共振腔面射型激光二極管單元位于該基座與該準(zhǔn)直光學(xué)元件之間，且該至少一激光光束中的一第一部分依序通過(guò)該準(zhǔn)直光學(xué)元件和該衍射光學(xué)元件。2.如權(quán)利要求1所述的表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其特征在于，該表面固定型衍射光學(xué)激光模組還包括設(shè)置于該基座的至少一光感二極管單元；其中，該至少一激光光束中的一第二部分投射至該光感二極管單元以供該光感二極管單元進(jìn)行偵測(cè)。3.如權(quán)利要求1所述的表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其特征在于，該至少一激光光束中的一中心激光光束從該垂直共振腔面射型激光二極管單元的一發(fā)光區(qū)域的一中心處朝該準(zhǔn)直光學(xué)元件及該衍射光學(xué)元件兩者至少之一的光心的方向行進(jìn)。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其特征在于，該準(zhǔn)直光學(xué)元件的一第一光軸與該衍射光學(xué)元件的一第二光軸之間的距離小于0.2毫米。5.如權(quán)利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其特征在于，該準(zhǔn)直光學(xué)元件的一第一光軸與該衍射光學(xué)元件的一第二光軸之間的夾角小于2.5度。6.如權(quán)利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其特征在于，該準(zhǔn)直光學(xué)元件的一有效焦距f滿足下列條件:f〈l.5毫米。7.如權(quán)利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其特征在于，該準(zhǔn)直光學(xué)元件的一數(shù)值孔徑N.A.滿足下列條件:N.A.〈0.3。8.如權(quán)利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其特征在于，該表面固定型衍射光學(xué)激光模組還包括一另一垂直共振腔面射型激光二極管單元，且該準(zhǔn)直光學(xué)元件用以準(zhǔn)直該垂直共振腔面射型二極管單元和該另一垂直共振腔面射型激光二極管單元所提供的多個(gè)激光光束。9.如權(quán)利要求1、2或3所述的表面固定型衍射光學(xué)激光模組，其特征在于，該垂直共振腔面射型激光二極管單元包括多個(gè)激光二極管芯片，以提供多個(gè)激光光束。
【文檔編號(hào)】H01S3-0941GK204271438SQ201420650086
【發(fā)明者】陳志隆, 顏智敏 [申請(qǐng)人]高準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司