CN109672082A - 一种内置监测出射激光功率的激光模组及其监测方法 - Google Patents

Abstract

一种内置监测出射激光功率的激光模组及其监测方法，所述激光模组包括基板，在所述基板上具有分别独立封装的两个不同管芯内的激光二极管和光电二极管，在激光二极管的上端具有或者封装有衍射光学元件，激光二极管和光电二极管的周围具有侧壁，上方具有盖板透镜进行封装，反射介质位于盖板透镜面向光电二极管的一侧。本发明使得通过DOE的出射光线能够反射到模组内部，进而被光电二极管PD采集并反馈到系统，从而使系统可以根据出射激光强度做出相应动作，消除了对人体的潜在危险。

Description

一种内置监测出射激光功率的激光模组及其监测方法

技术领域

本发明涉及激光模组领域，具体的，涉及一种内置有监测装置，能够对激光出射功率进行监测的激光模组，及其监测调整方法。

背景技术

激光从激光模组发出后，经过衍射光学元件(DOE)产生特定形状的光斑，继而发射出的投影光线的集合就称为结构光。结构光深度测量需要激光光源，激光产品的功率决定了激光对人体是否造成伤害，普通激光安全监测包括是在激光模组内部加入PD(光电二极管)进行监测，或者是通过距离传感器测量是否有人接近激光发射器，进而控制激光功率。

上述第一种方法中，通常激光二极管LD和光电二极管PD是复合在同一个管芯中，管芯的外侧封装有DOE，LD发射激光，PD接收激光，通过相关电路对PD状态进行监测，可以得知LD的工作状态是否正常，如是否打开、功率是否过低或者过高等。但是同一管芯中的PD无法得知当激光从管芯出射后，特别是通过DOE以后的出射光线状态，即经过衍射光学元件之后投射到物体表面即背景的光线状态，如果衍射光学元件出现缺失、损坏，会造成出射光功率过强，存在对人体造成伤害的潜在危险。

上述第二种方法中，仅仅从人与激光模组的距离判断危险程度，无法感知准直透镜和DOE(衍射光学元件)是否丢失。

综上，激光模组发出的激光经过准直透镜和DOE(衍射光学元件)之后会功率衰减和平均化，进而满足安全范围。但如果准直透镜和DOE出现损坏或丢失现象，上述两种监测方法都无法做出应对，存在安全隐患。

因此，如何对于激光出射功率进行监测，特别是激光通过DOE以后的出射功率进行监测，防止当DOE丢失以后激光功率过高，从而导致对人员的伤害成为现有技术亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种内置监测出射激光功率的激光模组及其监测方法，能够对于激光出射功率进行监测，特别是激光通过DOE以后的出射功率进行监测，提高了激光功率监测的适用性和及时性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种内置监测出射激光功率的激光模组，其特征在于：

包括基板，在所述基板上具有分别独立封装的激光二极管和光电二极管，在所述激光二极管的上端具有或者封装有衍射光学元件，在衍射光学元件的出射光路上具有反射介质，从而将经由衍射光学元件出射的激光反射回光电二极管进行测量。

可选的，所述在所述基板上具有分别独立封装的激光二极管和光电二极管指的是所述激光二极管和光电二极管分别封装在两个不同的管芯中。

可选的，所述衍射光学元件封装在所述激光二极管所在管芯的上端。

可选的，所述基板可以为PCB板或者FPC板。

可选的，所述反射介质位于光电二极管的上方，或者位于激光二极管LD上方出射孔的周围。

可选的，所述激光二极管和光电二极管的周围具有侧壁，上方具有盖板透镜(Cover Lens)进行封装，所述反射介质位于盖板透镜面向光电二极管的一侧。

可选的，所述盖板透镜为高透光率的材质，所述反射介质为镀在盖板透镜内侧的高反膜或者反射油墨。

可选的，所述盖板透镜在和所述侧壁的交界处具有黑色油墨。

可选的，所述激光二极管和所述光电二极管PD的管芯并列设置。

一种利用上述的内置监测出射激光功率的激光模组进行激光出射功率监测的方法，包括：

在所述激光模组的生产过程中，对光电二极管所探测到的电流进行校准记录；在实际使用中，对光电二极管通过的电流进行检测，得到第二组数据，再以第二组数据减去第一组数据得到最后的数据，当数据高过一定范围，说明出射光功率过大，衍射光学元件被损坏，需要关闭激光器并提示用户送修，当数据低于一定范围，说明出射光功率过低，提示用户送修，对激光二极管进行调整。

本发明利用cover lens(盖板玻璃)出射孔周围，或者光电二极管PD上方增加能够反射激光的反射介质，例如高反油墨，使得出射光线能够反射到模组内部，进而被光电二极管PD采集并反馈到系统，从而使系统可以根据出射激光强度做出相应动作，消除了对人体的潜在危险。作为安全防护监测手段，本发明出射光功率的监测比之前激光器本体光功率监测覆盖程度更广，紧接着对应的保护措施也可以更加及时，保护机制也得到完善和提高。

附图说明

图1是根据本发明具体实施例的内置监测出射激光功率的激光模组的示意图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1、基板；2、激光二极管；3、衍射光学元件；4、光电二极管；5、反射介质；6、侧壁；7、盖板透镜；8、黑色油墨。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明在于将激光二极管LD和光电二极管PD分别封装在两个不同的管芯内，在激光二极管所在的管芯外侧封装有衍射光学元件DOE，在DOE外侧的激光出射光路上，特别是在光电二极管PD的上方设置有反射介质，从而使得经过DOE的出射光能够反射回光电二极管PD，使得光电二极管PD能够对反射光进行测量，从而知道激光二极管LD所经过的DOE是否发生损坏，进一步的能够通过查表获知当前LD工作状态是否正常，并且根据激光强度调节相应的电压电流。

参见图1，示出了根据本发明具体实施例的内置监测出射激光功率的激光模组的示意图。

该激光模组包括基板1，在所述基板上具有分别独立封装的激光二极管LD2和光电二极管PD4，在所述激光二极管的上端具有或者封装有衍射光学元件DOE3，在衍射光学元件DOE3的出射光路上具有反射介质5，从而将经由衍射光学元件DOE3出射的激光反射回光电二极管PD4进行测量。

具体的，所述在所述基板上具有分别独立封装的激光二极管LD2和光电二极管PD4指的是所述激光二极管LD2和光电二极管PD4分别封装在两个不同的管芯中。

进一步的，所述衍射光学元件DOE3封装在所述激光二极管LD2所在管芯的上端。即使得激光二极管出射的光束必须经过衍射光学元件DOE3，使得被反射介质反射的光均为透射过衍射光学元件DOE3的激光。

所述基板可以为PCB板或者FPC板。

所述反射介质位于光电二极管PD4的上方，或者位于激光二极管LD上方出射孔的周围。这样，使得激光二极管LD2具有激光出射的通路，而经过光电二极管PD4上方的部分光束，或者位于激光二极管LD上方出射孔的周围的部分光束则被反射回光电二极管PD4进行测量。这样既反射测量了位于周边的出射光，又不阻碍激光光束的主要发射路径。

更进一步的，所述激光二极管LD2和光电二极管PD4的周围具有侧壁6，上方具有盖板透镜7(Cover Lens)进行封装，所述反射介质位于盖板透镜面向光电二极管PD4的一侧。

所述盖板透镜可以为高透光率的材质以保证出射视角，所述反射介质5可以为镀在盖板透镜内侧的高反膜或者反射油墨，从而降低反射介质的厚度，以反射部分激光给PD。

更进一步的，所述盖板透镜7在和所述侧壁6的交界处具有黑色油墨8，以避免激光出射光的散光。

其中所述激光二极管LD2和所述光电二极管PD的管芯并列设置，以缩小该激光模组整体的大小。

进一步的，本发明还公开了一种利用内置监测出射激光功率的激光模组进行激光出射功率监测的方法，在所述激光模组的生产过程中，对光电二极管PD所探测到的电流进行校准记录，即在产线上，当激光器正常工作时，对PD通过的电流进行检测并记录作为第一组数据；在实际使用中，对PD通过的电流进行检测，得到第二组数据，再以第二组数据减去第一组数据得到最后的数据，当数据高过一定范围，说明出射光功率过大，可能是DOE被损坏，需要关闭激光器并提示用户送修，当数据低于一定范围，说明出射光功率过低，需要提示用户送修，对激光二极管LD进行调整。

综上所述，本发明利用cover lens(盖板玻璃)出射孔周围，或者光电二极管PD上方增加能够反射激光的反射介质，例如高反油墨，使得出射光线能够反射到模组内部，进而被光电二极管PD采集并反馈到系统，从而使系统可以根据出射激光强度做出相应动作，消除了对人体的潜在危险。作为安全防护监测手段，本发明出射光功率的监测比之前激光器本体光功率监测覆盖程度更广，紧接着对应的保护措施也可以更加及时，保护机制也得到完善和提高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (10)

1.一种内置监测出射激光功率的激光模组，其特征在于：

包括基板，在所述基板上具有分别独立封装的激光二极管和光电二极管，在所述激光二极管的上端具有或者封装有衍射光学元件，在衍射光学元件的出射光路上具有反射介质，从而将经由衍射光学元件出射的激光反射回光电二极管进行测量。

2.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于：

所述在所述基板上具有分别独立封装的激光二极管和光电二极管指的是所述激光二极管和光电二极管分别封装在两个不同的管芯中。

3.根据权利要求2所述的激光模组，其特征在于：

所述衍射光学元件封装在所述激光二极管所在管芯的上端。

4.根据权利要求3所述的激光模组，其特征在于：

所述基板可以为PCB板或者FPC板。

5.根据权利要求3所述的激光模组，其特征在于：

所述反射介质位于光电二极管的上方，或者位于激光二极管LD上方出射孔的周围。

6.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于：

所述激光二极管和光电二极管的周围具有侧壁，上方具有盖板透镜(Cover Lens)进行封装，所述反射介质位于盖板透镜面向光电二极管的一侧。

7.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于：

所述盖板透镜为高透光率的材质，所述反射介质为镀在盖板透镜内侧的高反膜或者反射油墨。

8.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于：

所述盖板透镜在和所述侧壁的交界处具有黑色油墨。

9.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于：

所述激光二极管和所述光电二极管PD的管芯并列设置。

10.一种利用权利要求1-9中任意一项所述的内置监测出射激光功率的激光模组进行激光出射功率监测的方法，包括：

在所述激光模组的生产过程中，对光电二极管所探测到的电流进行校准记录；在实际使用中，对光电二极管通过的电流进行检测，得到第二组数据，再以第二组数据减去第一组数据得到最后的数据，当数据高过一定范围，说明出射光功率过大，衍射光学元件被损坏，需要关闭激光器并提示用户送修，当数据低于一定范围，说明出射光功率过低，提示用户送修，对激光二极管进行调整。