[发明专利]包括集成于包封物中的光学结构的VCSEL照明器封装

说明书

本发明提供一种VCSEL照明器封装，所述VCSEL照明器封装在衬底中包括一个或多个VCSEL。所述一个或多个VCSEL可操作以产生VCSEL输出辐射束。包封物覆盖所述一个或多个VCSEL，并且光学结构集成于所述包封物中。所述光学结构设置于所述VCSEL输出辐射束的路径中并且可操作以改变离开所述包封物的所述VCSEL输出辐射束的传播特性或强度分布中的至少一个。

技术领域

本公开涉及微型VCSEL照明器模块和封装，其中VCSEL装置结合有一个或多个光学功能元件的光学透明材料包封，所述光学功能元件形成于包封物中以用于修改VCSEL输出束的特性。

背景技术

蜂窝电话和平板计算机正在增加包括记录三维图像、感测动作和手势等技术的新特征。给汽车和其他交通车辆装配许多激光雷达(LIDAR)类型的传感器和用于车辆自主操作的其他类型的传感器。数字记录方法使用各种类型的与相机交互以记录三维区域中的动态事件的微型照明器。这些照明器可呈各种形式并且提供不同类型的功能。一些照明器用极短脉冲照明广大面积以用于记录飞行时间信息的激光雷达类型测量。其他照明器是脉冲或CW并且将结构光图案投射到场景上。数码相机记录结构光图案的图像，且接着，使用软件算法从图案图像中的修改确定3维场景信息。

照明器必须具有较小的大小，通常为3mm或更小的高度和数毫米侧向尺寸。对于车辆应用，所述照明器必须是稳固的以能承受恶劣的环境条件。这些照明器必须被设计成能高容量低成本制造并且还能低成本组装到将要用于的装置中。这意味着照明器应与高容量电子表面安装组件实践兼容。

一种适用于微型照明器的技术是高功率VCSEL装置和阵列装置。这些装置可以适用于飞行时间应用的极快速上升时间呈脉冲式。其较小但在高效电光转换下产生高功率激束。输出束通常经充分准直，但可将各个光学部件置于束中以为专门应用而修改束性质。

当前用于微型照明器的封装技术可能相当复杂并且使用例如间隔物等额外部件将光学部件安装于具体设计工作位置。本发明公开用于为这类应用生产基于高光功率VCSEL的微型照明器的较简单封装技术。这些微型照明器可低成本大批量制造。将模块包封以为VCSEL提供对抗恶劣环境的保护。

发明内容

本公开描述VCSEL照明器封装，所述VCSEL照明器封装包括集成于覆盖VCSEL装置的包封物中的光学结构。

例如，一个方面描述一种VCSEL照明器封装，所述VCSEL照明器封装在衬底中包括一个或多个VCSEL。所述一个或多个VCSEL可操作以产生VCSEL输出辐射束。包封物覆盖所述一个或多个VCSEL，并且光学结构集成于所述包封物中。所述光学结构设置于所述VCSEL输出辐射束的路径中并且可操作以改变离开所述包封物的所述VCSEL输出辐射束的传播特性或强度分布中的至少一个。

另一方面描述一种制造VCSEL照明器封装的方法。所述方法包括在衬底中提供一个或多个VCSEL，其中所述一个或多个VCSEL可操作以产生VCSEL输出辐射束。提供覆盖所述一个或多个VCSEL的包封物，并且使光学结构与所述包封物集成在一起。所述光学结构设置于所述VCSEL输出辐射束的路径中并且可操作以改变离开所述包封物的所述VCSEL输出辐射束的传播特性或强度分布中的至少一个。

一些实施方式可使用包封物保护VCSEL装置或装置阵列来解决当前照明器模块的复杂性和缺少稳健性问题。代替使用单独光学元件形成用于专门应用的所要光学输出束，在包封材料中制造光学功能。例如，在包封物的表面上形成光学元件舱，VCSEL束在所述表面传播到包封物之外。然而，这不具限制性，且光学功能可形成于包封材料的表面内部。以此方式，可制造包括VCSEL和光学功能以形成所需照明束的单片模块。