CN209071811U - 垂直腔面发射激光设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种垂直腔面发射激光设备，该设备可以包括：具有出光口的壳体。设置于所述壳体出光口的防护镜。设置于所述壳体内的激光器；其中，所述激光器发射的激光经过所述防护镜射出。设置于所述壳体内，用于检测所述垂直腔面发射激光设备VCSEL出现异常时生成反馈信号的检测器。设置于所述壳体内，分别与所述激光器以及所述检测器连接的处理器，用于控制激光器开启以发射激光，并在获得所述检测器的反馈信号时调整所述激光器发射激光的光强度。本实用新型可以避免激光器发射的激光对用户的眼睛造成损伤。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术领域，具体地说，涉及一种垂直腔面发射激光设备。
背景技术
目前垂直腔面发射激光设备(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)在光通信、红外传感领域得到了广泛的发展和应用。
随着VCSEL技术的成熟，VCSEL以其高精确度、小型化、低功耗、可靠性高，成本低等优点逐渐替代了传统3D传感技术中的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为红外光源。而3D传感技术是面部识别的核心技术，在进行面部识别时VCSEL中激光器发射的激光直接发射到用户面部，通过光感元件检测用户面部的激光信号获得面部的结构信息，而在这一过程中VCSEL发射的激光会入射到人眼中。通常智能终端在进行面部识别时，会控制激光器发射的激光的光强度在一定范围内，并设置防护装置对人眼进行一定的防护。
但VCSEL出现异常时，例如由于设备老化或者外部碰撞导致防护装置损坏造成漏光，或VCSEL发射的红外光的功率强度超过安全范围时，极易造成用户眼部的损伤。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种垂直腔面发射激光设备，可以实现在检测到VCSEL出现异常时，启动保护机制调整激光器发射激光的光强度，从而避免对用户眼睛造成损伤。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种垂直腔面发射激光设备，包括：
具有出光口的壳体；
设置于所述壳体出光口的防护镜；
设置于所述壳体内的激光器；其中，所述激光器发射的激光经过所述防护镜射出；
设置于所述壳体内，用于检测所述垂直腔面发射激光设备VCSEL出现异常时生成反馈信号的检测器；
设置于所述壳体内，分别与所述激光器以及所述检测器连接的处理器，用于控制激光器开启以发射激光，并在获得所述检测器的反馈信号时调整所述激光器发射激光的光强度。
优选地，所述检测器包括光电探测器；
所述光电探测器检测所述壳体内部的光强度超过预设范围时，生成反馈信号。
优选地，所述检测器包括气压传感器；
所述气压传感器检测所述壳体内部的气压变化值大于预设阈值时，生成反馈信号。
优选地，还包括与所述处理器连接的报警装置；
所述处理器基于所述检测器发送的反馈信号生成并发送报警指令至所述报警装置；
所述报警装置根据所述报警指令输出报警提示信息。
优选地，还包括设置于所述壳体内分别与所述处理器和激光器连接的电源模块；
所述电源模块用于为所述激光器供电；其中，所述激光器发射激光的光强度与所述电源模块输出至所述激光器的电流大小正相关；
所述处理器根据所述检测器的反馈信号控制所述电源模块输出至所述激光器的电流大小，以调整激光器发射激光的光强度。
优选地，所述报警装置包括扬声器；所述扬声器根据所述报警指令鸣响。
优选地，所述报警装置包括LED灯；所述LED灯根据所述报警指令点亮。
与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：
本实用新型提供了一种垂直腔面发射激光设备(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，VCSEL)，该设备包括具有出光口的壳体；设置于所述壳体出光口的防护镜；设置于所述壳体内的激光器；其中，所述激光器发射的激光经过所述防护镜射出。设置于所述壳体内，用于检测所述VCSEL出现异常时生成反馈信号的检测器。设置于所述壳体内，分别与所述激光器以及所述检测器连接的处理器，用于控制激光器开启以发射激光，并在获得所述检测器的反馈信号时控制所述激光器发射激光的光强度。处理器根据该反馈信号启动保护机制调节激光器发射激光的光强度至安全范围，从而避免激光器发射的激光对用户眼睛造成损伤。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型实施例的一种垂直腔面发射激光设备的一个实施例的结构示意图；
图2是本实用新型实施例的一种垂直腔面发射激光设备的又一个实施例的结构示意图；
图3是本实用新型实施例的一种垂直腔面发射激光设备的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
为了解决在垂直腔面发射激光设备出现异常时，垂直腔面发射激光设备发射的激光对用户眼部造成损伤的技术问题，发明人经过一系列研究提出了本实用新型技术方案。本实用新型提出了一种垂直腔面发射激光设备，该设备包括具有出光口的壳体；设置于所述壳体出光口的防护镜；设置于所述壳体内的激光器；其中，所述激光器发射的激光经过所述防护镜射出。设置于所述壳体内，用于检测所述VCSEL出现异常时生成反馈信号的检测器。设置于所述壳体内，分别与所述激光器以及所述检测器连接的处理器，用于控制激光器开启以发射激光，并在获得所述检测器的反馈信号时控制所述激光器发射激光的光强度。处理器根据该反馈信号启动保护机制调节激光器发射激光的光强度至安全范围，从而避免激光器发射的激光对用户眼睛造成损伤。
下面将结合附图对本实用新型技术方案进行详细描述。
图1是本实用新型实施例的一种垂直腔面发射激光设备的一个实施例的结构示意图。该垂直腔面发射激光设备可以包括：
具有出光口的壳体101。设置于所述壳体出光口的防护镜102。
设置于所述壳体101内的激光器103；其中，所述激光器103发射的激光经过所述防护镜102射出。
设置于所述壳体101内，用于检测所述垂直腔面发射激光设备VCSEL 出现异常时生成反馈信号的检测器104。
设置于所述壳体101内，分别与所述激光器103以及所述检测器104连接的处理器105，用于控制激光器103开启以发射激光，并在获得所述检测器104的反馈信号时调整所述激光器103发射激光的光强度。
实际应用中，处理器105可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、MCU(Micro Control Unit，微控制单元)等在此不做任何限定。
该检测器104可以传感器设备或者具有传感器功能的电路结构或其它可实现上述功能的特殊传感材料等，在此不做具体限定。
其中，激光器103、检测器104和处理器105之间通过电路连接，均设置于壳体101内。激光器103设置于面向该壳体101出光口一侧，防护镜102 可以与所述壳体101胶合或耦合等任一方式连接，实现与该壳体101出光口密封，以避免产生漏光。
目前VCSEL广泛应用于智能终端的面部识别应用中，当用户进行面部识别时VCSEL发出激光作为光源入射至用户的面部，因此不可避免的会有部分激光入射到用户眼中。通常应用于面部识别的VCSEL中激光器的光功率通常在100mW(毫瓦)-200mW(毫瓦)之间，且为了避免对用户造成安全隐患，还设置防护镜以进一步降低入射至用户面部的激光的光强度。但由于VCSEL的激光器可实现高功率的输出，光功率甚至可以高达10W(瓦)，当VCSEL出现异常，一种异常是电路结构异常，可能会导致激光器的光功率增大至超过安全范围，即使防护镜也不能降低高功率激光器发射激光对用户眼部的损伤；另一种异常是防护装置损坏，当防护镜102破损或者与壳体 101间存在缝隙时，就会导致VCSEL发生漏光，此时激光器发射的激光没有经过防护镜102处理直接入射到用户眼中对用户的眼部造成损伤，引起非常大安全隐患。
因此，本实用新型技术方案提供了一种检测器104用于检测VCSEL的异常状态。当检测到VCSEL出现异常时则生成反馈信号并发送至处理器105。处理器105根据反馈信号调整激光器103发射激光的光强度，避免高功率的激光入射到人眼中，用户眼部造成损伤。
可选地，处理器105根据反馈信号可以降低激光器103发射激光的光功率，也可以直接控制激光器关闭从而保证入射到用户眼中的激光光强度在安全范围之内，避免激光对用户眼部的损害。
当然，本实用新型实施例中，VCSEL并不限于应用于面部识别领域，还可以是应用于光通信、激光扫描、激光医学、照明等领域中，在此不做具体限定。
本实用新型实施例中，通过检测器可以及时检测到VCSEL的异常情况并生成反馈信号，从而处理器可以根据该反馈信号启动保护机制调节激光器发射激光的光强度至安全范围，避免激光器发射的激光对用户眼睛造成损伤。
图2是本实用新型实施例的一种垂直腔面发射激光设备的又一个实施例的结构示意图。该垂直腔面发射激光设备可以包括除包括图1实施例中的壳体101、防护镜102、激光器103、检测器104和处理器105之外，还可以包括电源模块106。
电源模块106设置于所述壳体101内分别与所述处理器105和激光器103 连接，用于为所述激光器103供电。其中，所述激光器103发射激光的光强度与所述电源模块106输出至所述激光器103的电流大小正相关。
所述处理器105根据所述检测器104的反馈信号控制所述电源模块106 输出至所述激光器103的电流大小，以调整激光器103发射激光的光强度。
其中，该电源模块106可以用于给激光器103供电，也可用于给其它模块提供电源，例如还可以为检测器104或处理器105提供电源。可以理解的是该电源模块106还可以包括用于电压转换的稳压模组，以用于为检测器104 或处理器105等提供适配的电源电压。还可以包括电压调节模组，用于调节电源模块106输出电源的电流大小。该电压调节模组可以使由一个或多个可变电阻或数字电位器等构成，处理器105可以通过调节电压调节模组中的至少一个可变电阻的电阻值或数字电位器的电阻值调节电源模块106输出的电流大小。实际电路设计可根据实际需求设定在此不做具体限定。
可选地，在某些实施例中，所述检测器104可以包括光电探测器；
所述光电探测器检测所述壳体101内部的光强度超过预设范围时，生成反馈信号。
实际应用中，会设定VCSEL中激光器103发射激光的光强度在安全范围内。因此，根据该安全范围内光强度大小设定预设范围，例如该预设范围为100mW-200mW。在用户使用智能设备进行面部识别时，激光器103发射激光器的光强度在预设范围内，VCSEL可以正常工作，实现安全有效地面部识别。如果激光光强度小于100mW，则会导致VCSEL提供的光源太弱，导致面部识别不够准确或难以识别。而激光光强度大于200mW则会引发安全隐患，使入射到用户眼部的激光对用户眼部造成损害。
本实施例中，通过光电探测器可以用检测壳体101内部激光的光强度。当检测到激光的光强度在预设范围内时，则认为VCSEL正常工作；当检测到激光的光强度超过预设范围时，则认为VCSEL出现异常。此时光电检测器104会生成反馈信号发送至处理器105。处理器105根据反馈信号调节电源模块106输出至激光器103的电流大小，当激光器103发射激光的光强度低于预设范围的最小值，则增大电源模块106输出至激光器103的电流大小，增大激光器的光功率，以提高激光器103发射激光的光强度；当激光器103 发射激光的光强度低于预设范围的最大值时，减小电源模块106输出至激光器103的电流大小，减小激光器103的光功率以降低激光器103发射激光器的光强度，从而使VCSEL可以实现正常工作。
可选地，在某些实施例中，所述检测器104可以包括气压传感器；
所述气压传感器检测所述壳体101内部的气压变化值大于预设阈值时，生成反馈信号。
由于VCSEL壳体101与防护镜102构成一个密闭的腔体，因此壳体101 内的气压与外界气压存在压差。当VCSEL出现异常时，例如防护镜102破碎或壳体101漏气时，都会导致壳体101内的气压值发生巨大变化。由于防护镜102破碎或壳体101漏气，都会导致壳体101出现漏光，使得没有经过防护处理的激光直接入射到用户眼中造成对用户眼部的伤害。
因此，气压传感器检测壳体101内部气压变化压差大于预设阈值时，则认为VCSEL出现异常并生成反馈信号发送至处理器105。由于这一情况下即使降低激光器103的光功率仍会存在漏光现象，为了避免泄露的激光对用户眼部造成损伤，处理器105根据反馈信号调节激光器103发射激光的光功率为0，也即控制电源模块106停止供电给该激光器103，从而关闭激光器103。
当然，为了提高该VCSEL保护机制安全级别，可以在VCSEL出现异常时采取更有效的保护措施，可以在VCSEL中同时设置光电探测器和气压传感器。当气压传感器检测到VCSEL出现异常时，无论光电探测器是否检测 VCSEL出现异常，处理器105优先控制激光器103关闭；当气压传感器未检测到VCSEL出现异常，而光电探测器检测到VCSEL出现异常时，处理器 105优先调整激光器103发射激光的光强度至预设范围内。
本实施例中，设置电源模组使得处理器可以通过调节电源模组输出至激光器的电流大小来调整激光器发射激光的激光强度。并通过光电探测器和/ 或气压传感器可以有效地检测VCSEL的异常情况，并根据检测生成的反馈信号启动保护机制，从而可以有效避免入射至用户眼部的激光对眼部造成的损伤。
图3是本实用新型实施例的一种垂直腔面发射激光设备的另一个实施例的结构示意图。该垂直腔面发射激光设备可以包括除包括图2实施例中的壳体101、防护镜102、激光器103、检测器104、处理器105和电源模块106 之外，还可以包括与处理器105连接的报警装置107。
所述处理器105基于所述检测器104发送的反馈信号生成并发送报警指令至所述报警装置107。
所述报警装置107根据所述报警指令输出报警提示信息。
可选地，处理器105在接收到检测器104发生的反馈信号后可以优先输出报警指令至该报警装置106，提示用户该VCSEL设备出现异常，然后再调整激光器103发射激光的光强度；也可以优先调整激光器103发射激光的光强度的同时输出报警指令，使报警装置107输出报警提示信息。在此不限定先后顺序，可根据实际用户需求进行设定。
可选地，在某些实施例中，所述报警装置107可以包括扬声器；所述扬声器根据所述报警指令鸣响。
可选地，在某些实施例中，所述报警装置107可以包括LED灯；所述 LED灯根据所述报警指令点亮。
扬声器根据报警指令发出鸣响可以及时提醒用户该设备出现异常，从而避免对用户造成进一步的伤害。当然，LED灯也可以通过闪烁或者持续点亮提示用户高设备出现异常。可以理解的是，报警装置106并不限于上述提供的扬声器或LED灯还可以是其它任何一种或多种组合可以实现报警提示的装置，当然本发明实施例中也可以将扬声器与LED灯组合实现声光报警提示，获得更有效地提示效果，在此不做具体限定。
本实施例中，通过设置报警装置可以及时提醒通过该VCSEL设备出现异常，用户根据报警提示信息可以远离该异常设备或停止相应操作，及早避免异常的VCSEL设备对用户造成损伤。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表第一装置可直接电性耦接于第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至第二装置。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
还需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种垂直腔面发射激光设备，其特征在于，包括：
具有出光口的壳体；
设置于所述壳体出光口的防护镜；
设置于所述壳体内的激光器；其中，所述激光器发射的激光经过所述防护镜射出；
设置于所述壳体内，用于检测所述垂直腔面发射激光设备VCSEL出现异常时生成反馈信号的检测器；
设置于所述壳体内，分别与所述激光器以及所述检测器连接的处理器，用于控制激光器开启以发射激光，并在获得所述检测器的反馈信号时调整所述激光器发射激光的光强度。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述检测器包括光电探测器；
所述光电探测器检测所述壳体内部的光强度超过预设范围时，生成反馈信号。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述检测器包括气压传感器；
所述气压传感器检测所述壳体内部的气压变化值大于预设阈值时，生成反馈信号。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括与所述处理器连接的报警装置；
所述处理器基于所述检测器发送的反馈信号生成并发送报警指令至所述报警装置；
所述报警装置根据所述报警指令输出报警提示信息。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括设置于所述壳体内分别与所述处理器和激光器连接的电源模块；
所述电源模块用于为所述激光器供电；其中，所述激光器发射激光的光强度与所述电源模块输出至所述激光器的电流大小正相关；
所述处理器根据所述检测器的反馈信号控制所述电源模块输出至所述激光器的电流大小，以调整激光器发射激光的光强度。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述报警装置包括扬声器；所述扬声器根据所述报警指令鸣响。
7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述报警装置包括LED灯；所述LED灯根据所述报警指令点亮。
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Cited By (1)
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2018
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| CN112764049A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-07 | 深圳清华大学研究院 | 激光测距装置及其信号调节方法和信号调节电路 |
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