MEMS一字线模组、光斑监控系统及结构光投影设备的制作方法

mems一字线模组、光斑监控系统及结构光投影设备
技术领域
1娱乐游戏属于光电技术领域，更具体地说，是涉及一种mems一字线模组、光斑监控系统及结构光投影设备。


背景技术：

2.mems振镜具有尺寸小、功耗低、响应快、易集成、寿命长等优点，在激光投影、激光雷达、3d视觉、3d测量等领域大放异彩。
3.结构光投影设备采用先进的一维mems振镜作为扫描机构，内置光学反馈系统，可实现多种模式的高精度一维结构光投影，用户可根据产品需求进行自行配置。工作原理为：半导体激光器产生平行光束，经过一维高速振动的mems振镜反射，精确控制激光的开关时间和输入电流值，即可实现设定的一维结构光图形，并能够实时控制结构光图形在每个空间位置的光强值。其中，mems一字线模组作为产生平行光束的关键部件，其可靠性至关重要。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种mems一字线模组、光斑监控系统及结构光投影设备，旨在提高mems一字线模组的可靠性。
5娱乐游戏的第一方面提供一种mems一字线模组，包括：一字线透镜、透镜固定底座、耦合调节环、激光器散热块和激光器；一字线透镜固定在透镜固定底座上，透镜固定底座的一部分嵌套进耦合调节环内并与耦合调节环焊接，耦合调节环与激光器散热块焊接，激光器散热块与激光器固定连接；激光器发出的光束依次穿过激光器散热块、耦合调节环、透镜固定底座、一字线透镜发射到模组外部，光束通过透镜固定底座与耦合调节环的焊接位置调节。
6.进一步的，激光器散热块上设置有耦合焊接环，耦合调节环与耦合焊接环焊接。
7.进一步的，透镜固定底座、耦合调节环、耦合焊接环、激光器散热块使用同一种金属材质。
8.进一步的，透镜固定底座、耦合调节环、耦合焊接环、激光器散热块的材质为304不锈钢。
9.进一步的，一字线透镜通过紫外线固化uv胶的方式固定在透镜固定底座上，激光器散热块与激光器通过压配和点胶的方式固定连接。
10娱乐游戏的第二方面提供一种光斑监控系统，光斑监控系统用于在上述第一方面或者第一方面的任意一种可能的实现方式中的mems一字线模组的生产过程中进行光斑测试；
11.光斑监控系统包括：挡光板、第一摄像头、第二摄像头和上位机，第一摄像头和第二摄像头均连接上位机；
12.第一摄像头用于拍摄待测试mems一字线模组的部分直射光斑；
13.挡光板用于反射待测试mems一字线模组的光斑，第二摄像头用于拍摄挡光板反射的待测试mems一字线模组的反射光斑全貌；
14.上位机用于显示部分直射光斑和反射光斑全貌，以根据部分直射光斑和反射光斑全貌，调整透镜固定底座与耦合调节环焊接的位置。
15.进一步的，光斑监控系统还包括电源模块，电源模块用于为待测试mems一字线模组供电。
16娱乐游戏的第三方面提供一种结构光投影设备，包括如上述第一方面或者第一方面的任意一种可能的实现方式中的mems一字线模组。
17娱乐游戏实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
18.在本实用新型实施例中，通过将透镜固定底座、耦合调节环、激光器散热块焊接，能够保证产品的牢固度和长期可靠性，且焊接工艺便于自动设备批量生产。在焊接时，通过调节透镜固定底座与耦合调节环的焊接位置，能够调节透镜与激光器的距离、激光器俯仰角度等，实现光束调节，保证mems一字线模组具有良好的性能。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例提供的mems一字线模组的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的光斑监控系统的结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.参见图1所示，本实施例提供了一种mems一字线模组，包括：一字线透镜1、透镜固定底座2、耦合调节环3、激光器散热块5和激光器6。一字线透镜1固定在透镜固定底座2上，透镜固定底座2的一部分嵌套进耦合调节环3内并与耦合调节环3焊接，激光器散热块5上设置有耦合焊接环4，耦合调节环3与耦合焊接环4焊接，激光器散热块5与激光器6固定连接。
23.激光器散热块5的中间为通孔，在使用时，激光器6发出的光束依次穿过激光器散热块5、耦合焊接环4、耦合调节环3、透镜固定底座2、一字线透镜1发射到mems一字线模组外部，通过外部振镜的反射改变方向。
24.在本实施例中，激光器采用850nm-to激光器，将一字线透镜1、透镜固定底座2视为透镜部分，激光器散热块5和激光器6视为激光器部分，两部分采用激光焊接方式耦合固定，激光焊接工艺保证了产品的可靠性，与点胶固定相比，牢固度和长期可靠性都有提升，同时这样的焊接工艺便于自动设备批量生产。同时，根据图1所示，透镜固定底座2的一部分可以嵌套进耦合调节环3内，在制造时通过调节嵌入深度进行焊接，可以改变一字线透镜1与激光器6之间的距离。通过改变焊点位置，激光器俯仰角度以及水平位置可微调。即耦合工艺采用透镜6维可调节方式，保证光斑调试结果最优化。
25.可见，在本实用新型实施例中，通过将透镜固定底座、耦合调节环、激光器散热块焊接，能够保证产品的牢固度和长期可靠性，且焊接工艺便于自动设备批量生产。在焊接时，通过调节透镜固定底座与耦合调节环的焊接位置，能够调节透镜与激光器的距离、激光
器俯仰角度等，实现光束调节，保证mems一字线模组具有良好的性能。
26.作为一种可能的实现方式，透镜固定底座2、耦合调节环3、耦合焊接环4、激光器散热块5使用同一种金属材质，该材质可以为304不锈钢。
27.在本实施例中，激光器散热块5材质从铜改为304不锈钢。激光器散热块5和耦合焊接环4都采用304不锈钢材质，加工为一体化结构，透镜固定底座2也是304不锈钢材质，便于采用激光焊接工艺。304不锈钢耐高温800℃，且具有加工性能好、韧性高的特点，非常适用于mems一字线模组。
28.作为一种可能的实现方式，一字线透镜通过紫外线固化uv胶的方式固定在透镜固定底座上，激光器散热块与激光器通过压配和点胶的方式固定连接。
29.在本实施例中，紫外线固化uv胶，简称uv技术，被认为是一种环境友好的绿色技术，亦称3e技术，即节能、环保、经济，一字线透镜通过uv胶固定。850nm-to激光器和激光器散热块5之间采用压配和点胶工艺固定。
30.mems一字线模组的整体制备流程包括：to激光器压配
→
透镜粘胶
→
耦合焊接
→
温度循环
→
测试
→
外观检验
→
包装。关键参数如表1所示。
31.表1 mems一字线模组的关键参数表
32.参数符号测试条件合格范围单位激光器输出功率pi＝40ma；t＝25℃≥500mw工作电压vi＝260ma≥1.8v中心波长λci＝40ma845-859nm工作电流iv＝+3v800ma线宽wl＝80cm0.8-1.0mm
33.在制备mems一字线模组时，需要调节透镜固定底座与耦合调节环的焊接位置，使mems一字线模组发出的光斑达到最优后，再进行焊接。
34.本实施例提供一种光斑监控系统，光斑监控系统用于在上述mems一字线模组的生产过程中进行光斑测试。
35.参见图2所示，光斑监控系统包括：挡光板、第一摄像头、第二摄像头和上位机，第一摄像头和第二摄像头均连接上位机；
36.第一摄像头用于拍摄待测试mems一字线模组的部分直射光斑；
37.挡光板用于反射待测试mems一字线模组的光斑，第二摄像头用于拍摄挡光板反射的待测试mems一字线模组的反射光斑全貌；
38.上位机用于显示部分直射光斑和反射光斑全貌，以根据部分直射光斑和反射光斑全貌，调整透镜固定底座与耦合调节环焊接的位置。
39.作为一种可能的实现方式，光斑监控系统还包括电源模块，电源模块用于为待测试mems一字线模组供电。
40.在本实施例中，外接电源给850nm-to激光器供电，连续加电1.8v，电流260ma，激光器发光通过一字线透镜光斑汇聚后拉长，为“一”字线形状，光斑呈现在挡光板上。
41.第一摄像头接收距离透镜80cm处的光斑，在上位机上显示光斑形貌，第一摄像头显示的是局部放大的部分光斑形貌，在光斑上测试半宽，80cm处光斑中心区域发红且线宽≤0.9mm，无杂波，线条均匀，则为合格。
42.第二摄像头接收挡光板反射的光斑，在上位机上显示反射的光斑形貌，第二摄像头显示的是“一”字线光斑全貌，保证线宽两侧无伴波出现。
43.通过观测上位机上的部分直射光斑和反射光斑全貌，能够判断光斑是否达到最优，若不是，可调节透镜固定底座2与耦合调节环3的焊接位置，例如将透镜固定底座2的环内部分上下、左右、俯仰角度调节，改变光斑效果。
44.本实施例提供一种结构光投影设备，包括上述的mems一字线模组。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。