CN108663872B - 一种激光器结构及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光器结构及移动终端，激光器结构包括：设置有通气孔的支撑体；覆盖于通气孔上的金属弹片结构；与支撑体以及金属弹片结构形成一封闭空间的扩散片，封闭空间内的气压小于外界大气压，且封闭空间内设置有激光发射器，激光发射器朝向扩散片；在封闭空间内的气压小于外界大气压时，金属弹片结构处于第一状态，导通激光发射器与驱动电路之间的电气连接；在封闭空间与外界连通时，金属弹片结构处于第二状态，断开激光发射器与驱动电路之间的电气连接。本发明采用气密性封装，根据空气压力控制金属弹片结构的状态，进而控制激光发射器的工作，可以在保护人眼安全的基础上，保证封装尺寸，避免发射功率的损失并增强散热能力。

Description

一种激光器结构及移动终端

技术领域

本发明涉及电子产品技术领域，尤其涉及一种激光器结构及移动终端。

背景技术

随着人脸解锁的不断发展，越来越多的终端设备将应用3D深感探测技术，该技术的原理如图1所示，在终端设备上安装一个激光发射器1，激光发射器1向使用对象发射不可见光，然后红外摄像头2根据接收到的反射光的信息计算照射物体深度信息。激光发射器直接发出的激光角度通常在7-9度之间，同时激光的能量很强，如此小角度的激光如果直接照射到人脸上，将会对人眼的视网膜造成伤害，所以激光发射器发出的光通常要先经过扩散片或衍射光栅元件调制到60*45°后，再均匀照射到人脸上，如图2所示，激光发射器1发出的光经过扩散片3进行调制，既可以保证对整个人脸进行照射，又保证不会对人脸造成伤害。但是当激光发射器的扩散片或衍射光栅破损或脱落时，由于激光发射器并没有损坏其正常工作，此时激光发射器发出的激光很有可能会直接照射到人脸上对人眼造成损伤。

目前行业内主要的解决方式主要有以下两种：

在激光器结构内放置感光传感器，如图3所示，当激光发射器1的扩散片3破损或脱落时，感光传感器4检测到的反射回的激光能量就会发生变化，感光传感器4根据检测到的激光能量的变化判断扩散片3是否脱落或破损，从而反馈给驱动IC(integrated circuit，集成电路)控制激光发射器1的工作。该技术的缺陷是终端设备内的空间十分紧张，在激光器结构内放置感光传感器4，会增大尺寸，对结构堆叠造成困难。

或者如图4a和图4b所示，在扩散片3表面镀一层ITO(氧化铟锡)膜31，当扩散片3破损或脱落时，ITO膜31的阻抗会发生变化，通过将预留的阻抗检测引脚32处的阻抗变化反馈给驱动IC，控制激光发射器的工作。该技术的缺陷是ITO膜31会损失少部分发光功率，并且成本较高。

发明内容

本发明实施例提供一种激光器结构及移动终端，以解决现有的激光器结构内置传感器会增大尺寸或者设置ITO膜损失发光功率并提高成本的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种激光器结构，包括：

支撑体，支撑体上设置有通气孔；

覆盖于通气孔上的金属弹片结构；

扩散片，扩散片、支撑体以及金属弹片结构形成一封闭空间，封闭空间内的气压小于外界大气压，且封闭空间内设置有激光发射器，激光发射器朝向扩散片；

在封闭空间内的气压小于外界大气压时，金属弹片结构处于第一状态，导通激光发射器与驱动电路之间的电气连接；在封闭空间与外界连通时，金属弹片结构处于第二状态，断开激光发射器与驱动电路之间的电气连接。

第二方面，本发明实施例提供一种移动终端，包括上述的激光器结构。

本发明技术方案，在支撑体上设置通气孔，在通气孔上覆盖金属弹片结构，使得支撑体、金属弹片结构以及位于支撑体上的扩散片形成一封闭空间，在封闭空间内设置激光发射器，激光发射器朝向扩散片，使得发射的激光经扩散片后出射，且封闭空间内的气压小于外界大气压，使得金属弹片结构可以在空气压力作用下导通激光发射器与驱动电路之间的电气连接，在封闭空间与外界连通时断开激光发射器与驱动电路之间的电气连接，实现采用气密性封装控制金属弹片结构的状态，进而控制激光发射器的工作，可以在保护人眼安全的基础上，保证封装尺寸，避免发射功率的损失同时增强激光器结构的散热能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示现有技术3D深感探测技术原理图；

图2表示激光发射器发出的光经扩散片调制的示意图；

图3表示现有技术在激光器结构内设置传感器的示意图；

图4a表示现有技术在激光器结构上设置ITO膜的示意图；

图4b表示现有技术激光器结构的ITO膜与阻抗检测引脚配合示意图；

图5表示本发明实施例激光器结构示意图之一；

图6表示本发明实施例金属弹片结构与驱动回路配合示意图；

图7表示本发明实施例激光器结构示意图之二；

图8表示本发明实施例激光发射器封装方法示意图；

图9表示本发明实施例支撑体的示意图；

图10表示本发明实施例在支撑体上设置焊盘的示意图；

图11表示本发明实施例支撑体内焊接激光发射器示意图；

图12表示本发明实施例支撑体与扩散片配合示意图；

图13表示本发明实施例支撑体上焊接金属弹片结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种激光器结构，如图5至图7所示，包括：

支撑体5，支撑体5上设置有通气孔51；覆盖于通气孔51上的金属弹片结构6；扩散片3，扩散片3、支撑体5以及金属弹片结构6形成一封闭空间，封闭空间内的气压小于外界大气压，且封闭空间内设置有激光发射器1，激光发射器1朝向扩散片3；在封闭空间内的气压小于外界大气压时，金属弹片结构6处于第一状态，导通激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接；在封闭空间与外界连通时，金属弹片结构6处于第二状态，断开激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接。

本发明实施例提供的激光器结构包括支撑体5、金属弹片结构6以及扩散片3，其中支撑体5呈一无盖的圆桶或者方桶状，在支撑体5的侧壁上设置一通气孔51，金属弹片结构6覆盖于通气孔51上。扩散片3设置于支撑体5的上方，位于桶状结构的上端盖的位置，通过扩散片3、支撑体5以及金属弹片结构6的配合，可以形成一封闭空间。其中可在小于外界大气压的环境(如真空环境)下形成封闭空间，使得封闭空间内的气压小于外界大气压。

在形成的封闭空间内设置有激光发射器1，其中激光发射器1与支撑体5的内表面接触，具体与支撑体5底部的内表面接触，与扩散片3相对且朝向扩散片3，使得激光发射器1发射的激光可以经扩散片3后出射，实现充分利用扩散片3，避免激光发射器1发出的光对人脸造成伤害。

金属弹片结构6在不同的空气压力下具有不同的状态。当激光器结构处于外界大气压环境下，由于封闭空间内的气压小于外界大气压，金属弹片结构6在外界空气压强的作用下会导通激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接，此时金属弹片结构6处于靠近通气孔51的第一状态。若扩散片3出现损坏，则此时外界空气进入激光器结构内部，此时金属弹片结构6会处于远离通气孔51的第二状态，断开激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接。

需要说明的是，本发明实施例的金属弹片结构6相当于开关，激光器结构在封装时的状态可参见图7，此时金属弹片结构6断开激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接(参见图6)，在外界大气压下时，金属弹片结构6在外界空气压强的作用下处于第一状态，就会导通激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接，具体结构参见图5。此时相当于图6中的开关一直处于闭合状态，激光发射器1可以正常工作。一旦出现扩散片3被破坏的情况，外界空气进入激光器结构内部，此时金属弹片结构6处于第二状态，相当于图6中的开关处于断开状态，实现断开激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接，激光发射器1会停止工作，达到保护人眼安全的目的。

本发明实施例，通过采用气密性封装控制金属弹片结构的状态，进而控制激光发射器的工作，可以在保护人眼安全的基础上，保证封装尺寸，避免发射功率的损失同时增强激光器结构的散热能力。

本发明实施例中，如图5和图7所示，支撑体5的外表面围绕通气孔51设置有第一焊盘81，金属弹片结构6焊接于第一焊盘81上并密封通气孔51；第一焊盘81与通气孔51之间设置有一个第二焊盘82，第一焊盘81和第二焊盘82串接于驱动回路中，驱动回路包括激光发射器1和驱动电路7；在金属弹片结构6处于第一状态时，金属弹片结构6与第二焊盘82相接触；在金属弹片结构6处于第二状态时，金属弹片结构6与第二焊盘82相分离。

在支撑体5外表面设置通气孔51的位置的周缘设置有第一焊盘81，其中第一焊盘81的数量可以为多个，围绕通气孔51设置。通过设置第一焊盘81，利用第一焊盘81与金属弹片结构6的配合，可以实现金属弹片结构6对通气孔51的覆盖，进而可以将通气孔51封闭。其中，金属弹片结构6与第一焊盘81通过焊接的方式进行连接，可以在保证密封的同时，实现连接牢固性。

在第一焊盘81与通气孔51之间设置有一个第二焊盘82，通气孔51、第二焊盘82以及第一焊盘81沿通气孔51的径向排列，金属弹片结构6与第一焊盘81始终接触。

第一焊盘81和第二焊盘82均串接于驱动回路中，通过将第一焊盘81和第二焊盘82串接于驱动回路中，可以使得金属弹片结构6在与第一焊盘81和第二焊盘82接触时，导通激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接，或者使得金属弹片结构6仅与第一焊盘81接触时，断开激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接。

其中，第一焊盘81通过第一电气引脚串接于驱动回路中，第二焊盘82通过第二电气引脚串接于驱动回路中；第一电气引脚、驱动电路7以及激光发射器1依次连接，第二电气引脚与激光发射器1电气连接。

通过第一焊盘81与第一电气引脚的电气连接，第一电气引脚与驱动电路7的电气连接，驱动电路7与激光发射器1的电气连接，实现将第一焊盘81串接于驱动回路中；通过第二焊盘82与第二电气引脚的电气连接，第二电气引脚与激光发射器1的电气连接，进而实现将第二焊盘82串接于驱动回路中。其中支撑体5内设置金属走线，便于实现上述的电气连接。

当金属弹片结构6与第一焊盘81和第二焊盘82均接触的情况下，金属弹片结构6处于第一状态，可以实现金属弹片结构6导通激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接。当金属弹片结构6仅与第一焊盘81接触时，金属弹片结构6处于第二状态，可以实现金属弹片结构6断开激光发射器1与驱动电路7之间的电气连接。

在金属弹片结构6处于第一状态下，金属弹片结构6与第二焊盘82接触，此时形成金属弹片结构6与第一焊盘81和第二焊盘82接触的结构形式。在第二状态下，金属弹片结构6与第二焊盘82分离，此时形成金属弹片结构6与第一焊盘81接触、与第二焊盘82分离的结构形式。

其中，在封闭空间内的气压小于外界大气压的情况下，金属弹片结构6处于第一状态；在封闭空间与外界连通时，金属弹片结构6处于第二状态。即若扩散片3、支撑体5以及金属弹片结构6形成的结构保持密封，可以使得金属弹片结构6处于第一状态，此时激光发射器1正常工作；若扩散片3发生损坏，使得封闭空间与外界连通，则金属弹片结构6处于第二状态，此时激光发射器1停止工作，可以避免出现激光发射器1发出的光对人脸造成伤害的情况。

在本发明实施例中，如图5和图7所示，支撑体5内表面设置有第三焊盘83，激光发射器1焊接于第三焊盘83上。

在支撑体5的内表面上设置有第三焊盘83，第三焊盘83的设置位置与扩散片3相对，通过将激光发射器1焊接于第三焊盘83上，可以使得激光发射器1朝向扩散片，激光发射器1发射的激光可以经扩散片3后出射，实现充分利用扩散片3，避免激光发射器1发出的光对人脸造成伤害。其中第三焊盘83与支撑体5内的金属走线连接。

在本发明实施例中，如图5和图7所示，支撑体5与扩散片3连接的位置处设置有卡槽52，扩散片3与卡槽52配合。

在支撑体5的顶端位置设置有卡槽52，扩散片3在与支撑体5连接时，可以与卡槽52进行配合，实现两者的连接。其中，为了保证扩散片3与支撑体5连接的牢固性，可以在扩散片3与卡槽52配合之前，在卡槽52内设置黏胶，保证两者连接的牢固程度。或者还可以在卡槽52内设置焊点，实现卡槽52与扩散片3的焊接。

在本发明实施例中，封闭空间为真空空间，通过在真空焊接机里进行激光发射器的封装，可以保证封闭空间与外界气压之间的压力差，进而可以方便的控制金属弹片结构6的不同状态。

在本发明实施例中，支撑体5为陶瓷材质，扩散片3为玻璃材质。通过在陶瓷材质的支撑体5上设置通气孔51，采用金属弹片结构6对通气孔51进行覆盖，可以利用金属片的良好散热效果，增强激光器结构的散热能力。扩散片3采用玻璃材质，可以对激光发射器1发射的激光进行调制，避免激光发射器1发出的光对人脸造成伤害，同时不会对激光发射功率造成损失。

本发明实施例提供的激光器结构，在支撑体上设置通气孔，在通气孔上覆盖金属弹片结构，使得支撑体、金属弹片结构以及位于支撑体上的扩散片形成一封闭空间，在封闭空间内设置激光发射器，激光发射器发射的激光经扩散片后出射，且封闭空间内的气压小于外界大气压，使得金属弹片结构可以在空气压力作用下导通激光发射器与驱动电路之间的电气连接，在封闭空间与外界连通时断开激光发射器与驱动电路之间的电气连接，实现采用气密性封装控制金属弹片结构的状态，进而控制激光发射器的工作，可以在保护人眼安全的基础上，保证封装尺寸，避免发射功率的损失同时增强激光器结构的散热能力。

本发明实施例还提供一种移动终端，包括上述的激光器结构，通过在激光器结构的支撑体的一端面设置通气孔，并焊接金属弹片结构，利用抽真空封装，在外界大气压状态下使得金属弹片结构导通驱动电路与激光发射器的电气连接，在发生扩散片破损时，外界空气进入激光器结构内部，在空气压力的作用下，金属弹片结构可断开驱动电路与激光发射器的电气连接，使得激光发射器停止工作，进而达到保护人眼安全的目的。

本发明实施例还提供一种激光发射器封装方法，如图8所示，包括：

步骤801、提供一设置通气孔的支撑体。

步骤802、将激光发射器焊接于支撑体内。

步骤803、将一扩散片固定于支撑体上，激光发射器发射的激光经扩散片后出射。

步骤804、在小于外界大气压的环境下在通气孔处覆盖金属弹片结构，使得扩散片、支撑体以及金属弹片结构形成一封闭空间。

其中，在封闭空间内的气压小于外界大气压的情况下，金属弹片结构导通激光发射器与驱动电路之间的电气连接，在封闭空间与外界连通时，金属弹片结构断开激光发射器与驱动电路之间的电气连接。

本发明实施例激光发射器封装的具体流程如下：

首先，如图9所示，用模具成形出一个支撑体5，支撑体5一般为陶瓷材质，可以用模具成形，在支撑体5的内部有金属走线。其中支撑体5呈一无盖的圆桶或者方桶状，在支撑体5的一端面上设置有通气孔51，在支撑体5的内部设置有一体连接的第三焊盘83。

在将激光发射器焊接于支撑体内之前，还需要在支撑体的外表面围绕通气孔的位置设置第一焊盘；在第一焊盘与通气孔之间设置一个第二焊盘；将第一焊盘和第二焊盘串接于驱动回路中。

上述过程可参见图10，在支撑体5留有通气孔51的外表面镀第一焊盘81和第二焊盘82，其中第一焊盘81可以为多个，围绕通气孔51设置。在第一焊盘81与通气孔51之间设置一个第二焊盘82，然后将第一焊盘81与第二焊盘82设置于驱动回路中。

然后将激光发射器焊接于支撑体内，将激光发射器焊接于支撑体内时，具体为：将激光发射器焊接于支撑体内表面的第三焊盘上。

如图11所示，通过焊接的方式将激光发射器1焊接于支撑体5底端的内表面的第三焊盘83上，其中支撑体5底端的第三焊盘83与支撑体5一体连接。

需要说明的是，将第一焊盘和第二焊盘串接于驱动回路中时，这里的驱动回路包括激光发射器和驱动电路，将第一焊盘和第二焊盘串接于驱动回路中具体包括：在第一焊盘处设置第一电气引脚，将第一电气引脚通过驱动电路与激光发射器电气连接；在第二焊盘处设置第二电气引脚，将第二电气引脚与激光发射器电气连接。

之后将一扩散片固定于支撑体上，其中扩散片固定于支撑体的上端面，桶状结构上端盖的位置。扩散片的位置与激光发射器的位置相对，使得激光发射器发射的激光可以经扩散片后出射，实现充分利用扩散片，避免激光发射器发出的光对人脸造成伤害。

如图12所示，将扩散片3安装在支撑体5的卡槽52上，在安装之前可以在卡槽52上设置黏胶，保证安装的牢固有效性。当然还可以通过焊接的方式实现扩散片3与支撑体5的连接。

最后，在小于外界大气压的环境下在通气孔处覆盖金属弹片结构，使得扩散片、支撑体以及金属弹片结构形成一封闭空间。其中在小于外界大气压的环境下在通气孔处覆盖金属弹片结构的具体过程为：在真空环境下，将金属弹片结构焊接于第一焊盘上。其中，在封闭空间内的气压小于外界大气压的情况下，金属弹片结构与第二焊盘接触，导通激光发射器与驱动电路之间的电气连接；在封闭空间与外界连通时，金属弹片结构与第二焊盘分离，断开激光发射器与驱动电路之间的电气连接。

如图5、图7和图13所示，在真空环境下，将金属弹片结构6焊接于第一焊盘81上与支撑体5配合密封通气孔51，由于在真空环境下封装，所以激光器结构内部的气压低于外界环境气压，当激光器结构从真空焊接机台中取出出后，金属弹片结构6会由贴装前的向外鼓(图7所示的状态)变成向内鼓(图5所示的状态)，与第二焊盘82相连接，此时金属弹片结构6通过与第一焊盘81和第二焊盘82的接触，实现驱动回路连通。

其中，在应用过程中如果发生扩散片3破损的情况，外部空气就会进入激光器结构内部，在空气压力的作用下，金属弹片结构6会恢复向外鼓的形态，与第二焊盘82断开连接，驱动回路断开，激光发射器1停止工作，可以达到保护人眼安全的目的。

本发明实施例提供的激光发射器封装方法，可以实现采用气密性封装控制金属弹片结构的状态，进而控制激光发射器的工作，可以在保护人眼安全的基础上，保证封装尺寸，避免发射功率的损失同时增强激光器结构的散热能力。

本发明实施例提供的激光发射器封装方法以及激光器结构，还可以应用在其它带扩散片透镜的激光器件上，进而可以使用在各种带有激光器的移动终端中，例如：手机、平板电脑、个人数字处理器、车载电脑、相机、手提电脑或导航仪。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种激光器结构，其特征在于，包括：

支撑体，所述支撑体上设置有通气孔；

覆盖于所述通气孔上的金属弹片结构；

扩散片，所述扩散片、所述支撑体以及所述金属弹片结构形成一封闭空间，所述封闭空间内的气压小于外界大气压，且所述封闭空间内设置有激光发射器，所述激光发射器朝向所述扩散片；

在所述封闭空间内的气压小于外界大气压时，所述金属弹片结构处于第一状态，导通所述激光发射器与驱动电路之间的电气连接；在所述封闭空间与外界连通时，所述金属弹片结构处于第二状态，断开所述激光发射器与所述驱动电路之间的电气连接。

2.根据权利要求1所述的激光器结构，其特征在于，所述支撑体的外表面围绕所述通气孔设置有第一焊盘，所述金属弹片结构焊接于所述第一焊盘上并密封所述通气孔；

所述第一焊盘与所述通气孔之间设置有一个第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘串接于驱动回路中，所述驱动回路包括所述激光发射器和所述驱动电路；

在所述金属弹片结构处于第一状态时，所述金属弹片结构与所述第二焊盘相接触；在所述金属弹片结构处于第二状态时，所述金属弹片结构与所述第二焊盘相分离。

3.根据权利要求2所述的激光器结构，其特征在于，所述第一焊盘通过第一电气引脚串接于所述驱动回路中，所述第二焊盘通过第二电气引脚串接于所述驱动回路中；

所述第一电气引脚、所述驱动电路以及所述激光发射器依次连接，所述第二电气引脚与所述激光发射器电气连接。

4.根据权利要求1所述的激光器结构，其特征在于，所述支撑体内表面设置有第三焊盘，所述激光发射器焊接于所述第三焊盘上。

5.根据权利要求1所述的激光器结构，其特征在于，所述支撑体与所述扩散片连接的位置处设置有卡槽，所述扩散片与所述卡槽配合。

6.根据权利要求1所述的激光器结构，其特征在于，

所述封闭空间为真空空间。

7.根据权利要求1所述的激光器结构，其特征在于，

所述支撑体为陶瓷材质，所述扩散片为玻璃材质。

8.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括如权利要求1至7任一项所述的激光器结构。

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