[发明专利]倒装vcsel光源和TOF模组

说明书

本发明提供了一种倒装vcsel光源和TOF模组。倒装vcsel光源包括：微自由曲面阵列；光源阵列，光源阵列设置在微自由曲面阵列的一侧，微自由曲面阵列的上表面具有多个微自由曲面，且光源阵列与微自由曲面阵列一体成型。本发明解决了现有技术中发射端存在结构复杂、生产成本高的问题。

技术领域

本发明涉及光学成像设备技术领域，具体而言，涉及一种倒装vcsel光源和TOF模组。

背景技术

目前，TOF模组主要应用于3D传感、人脸识别、机器视觉、自动驾驶等人工智能领域，实现三维成像功能。目前行业内实现3D成像的方式主要有双目、结构光和TOF，其中双目精度较低，结构光结构复杂成本高，而TOF有足够的精度且成本稍低，已有流行推广的趋势。TOF通常由一个发射端和一个接收端组成，其中发射端主要由一个正装vcsel(垂直腔面发射激光器)光源和一个光扩散器(diffuser)组成，顶部发光，光扩散器下表面做微透镜阵列，结构较为复杂，成本高。

也就是说，现有技术中发射端存在结构复杂、生产成本高的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种倒装vcsel光源和TOF模组，以解决现有技术中发射端存在结构复杂、生产成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种倒装vcsel光源，包括：微自由曲面阵列；光源阵列，光源阵列设置在微自由曲面阵列的一侧，微自由曲面阵列的上表面具有多个微自由曲面，且光源阵列与微自由曲面阵列一体成型。

进一步地，光源阵列包括多个发光芯片，多个发光芯片呈阵列排布，发光芯片的直径A大于等于8微米且小于等于12微米。

进一步地，相邻两个发光芯片之间的距离P大于等于243微米且小于等于297微米。

进一步地，发光芯片的边缘角α大于等于20度且小于等于40度；和/或发光芯片的光束角大于等于18度且小于等于30度。

进一步地，倒装vcsel光源的厚度T与发光芯片的直径A之间满足：T≥10A，且倒装vcsel光源的厚度T小于微自由曲面的焦距。

进一步地，微自由曲面的长度L1、微自由曲面的宽度L2与相邻两个发光芯片之间的距离P之间满足：L1＝L2＝P，微自由曲面的高度H大于等于17.5微米且小于等于21.5微米。

进一步地，倒装vcsel光源的厚度T、微自由曲面的长度L1、发光芯片的边缘角α之间满足：L1/2＝T*tan。

进一步地，微自由曲面朝向背离光源阵列的方向凸出；和/或倒装vcsel光源的材料是半导体，且倒装vcsel光源的折射率大于等于1.4且小于等于4.4。

进一步地，微自由曲面满足：其中，为所在点的Z坐标；m为x的指数；n为y的指数；当曲面方程的系数C_jx和C_jy都为正时为凸曲面，当曲面方程的系数C_jx和C_jy都为负时为凹曲面。

根据本发明的另一方面，提供了一种TOF模组，包括上述的倒装vcsel光源。

应用本发明的技术方案，倒装vcsel光源包括微自由曲面阵列和光源阵列，光源阵列设置在微自由曲面阵列的一侧，微自由曲面阵列的上表面具有多个微自由曲面，且光源阵列与微自由曲面阵列一体成型。

光源阵列的设置使得倒装vcsel光源能够发光，实现对物体的照射。微自由曲面阵列的设置使光源阵列发出的光发生不同方向的折射、反射和散射，从而改变光的行进路线，实现充分色散以产生光学扩散的效果。将微自由曲面阵列与光源阵列一体成型，使得微自由曲面阵列与光源阵列之间更加的紧凑，节约了生产成本。

附图说明