陣列激光投影裝置及深度相機的制作方法

本發明涉及光學及電子技術領域，尤其涉及一種陣列激光投影裝置及深度相機。

背景技術：

深度相機可以獲取目標的深度信息借此實現3d掃描、場景建模、手勢交互，與目前被廣泛使用的rgb相機相比，深度相機正逐步受到各行各業的重視。例如利用深度相機與電視、電腦等結合可以實現體感游戲以達到游戲健身二合一的效果，微軟的kinect、奧比中光的astra是其中的代表。另外，谷歌的tango項目致力于將深度相機帶入移動設備，如平板、手機，以此帶來完全顛覆的使用體驗，比如可以實現非常真實的ar游戲體驗，可以使用其進行室內地圖創建、導航等功能。

深度相機中的核心部件是激光投影模組，按照深度相機種類的不同，激光投影模組的結構與功能也有區別，比如專利cn201610977172a中所公開的投影模組用于向空間中投射斑點圖案以實現結構光深度測量，這種斑點結構光深度相機也是目前較為成熟且廣泛采用的方案。隨著深度相機應用領域的不斷擴展，光學投影模組將向越來越小的體積以及越來越高的性能上不斷進化。已有的諸多方案在將體積減小的過程中會遇到諸多的問題，比如斑點噪聲較大、斑點對比度低、斑點亮度不均勻等。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有技術中的光學投影模組在體積減小的過程中成像質量變差問題，提出一種陣列激光投影裝置及一種深度相機。

本發明的陣列激光投影裝置，將垂直腔面激光發射器vcsel、微透鏡陣列等光學元件有機結合以產生更高對比度且亮度均勻的斑點圖案，包括：vcsel陣列，所述vcsel陣列包括多個垂直腔面發射激光器vcsel，用于發射光束；微透鏡陣列，包括與所述vcsel數量一致且一一對應的多個微透鏡單元，所述微透鏡單元包括至少一個光學表面，所述光學表面與所述vcsel間隔為第一距離，用于接收并發散與之對應的所述vcsel發射的光束；主透鏡，所述主透鏡與所述微透鏡陣列間隔為第二距離，用于接收并匯聚由所述微透鏡陣列發散的光束；圖案生成光學元件，用于接收經過所述主透鏡匯聚的光束，并向外發射多個至少部分相互重疊的光束。

優選地，每個所述微透鏡單元集成在每個所述vcsel的出光口。

基于上述激光投影裝置，本發明還提出一種深度相機，包括：上述的激光投影裝置，用于向目標空間中投影結構化光束圖像；圖像采集裝置，用于采集目標空間中的所述結構化光束圖像；處理器，接收由所述圖像采集裝置采集的結構化光束圖像并根據所述結構化光束圖像生成所述目標空間的深度圖像；所述根據所述結構化光束圖像生成所述目標空間的深度圖像，指的是利用匹配算法計算所述結構化光束圖像與參考光束圖像之間的偏離值，根據所述偏離值計算出所述深度圖像。

優選地，所述激光投影裝置還包括：支撐部件，用來承載所述vcsel陣列；散熱部件，用來將所述vcsel陣列產生的熱量散失；控制部件，用來控制所述vcsel陣列工作，并且所述控制部件中開有孔洞，所述vcsel陣列嵌入到所述孔洞中并與散熱部件接觸連接，此時散熱部件起到支撐部件的作用，從而來使所述激光投影裝置實現體積小和高散熱。

與現有技術相比，本發明的有益效果有：

本發明的陣列激光投影裝置及深度相機，通過合理的布置與設計，微透鏡陣列與主透鏡組成二次成像光路，能夠實現更低的放大倍數以及更小的體積，從而使激光投影裝置及深度相機能夠在減小體積的同時提高成像質量。

進一步地，根據不同的應用需求，可以改變微透鏡陣列與主透鏡之間距離，進而柔性地調節放大倍數以實現多種不同大小光斑點圖案的輸出。

進一步地，將微透鏡單元與vcsel光源進行集成，可以使得激光投影裝置的整體體積更小，并且微透鏡單元與vcsel光源嚴格的保持一一對應的關系，不會受到安裝等引起的誤差影響。

另外，本發明深度相機中的激光投影裝置，其底部設計成芯片嵌入式，不僅可以實現小體積、高散熱、低功耗，還可以實現更低的放大倍數和更高的成像質量。

附圖說明

圖1是本發明的一種實施例中基于結構光的深度相機側面結構示意圖。

圖2是本發明的一種實施例中陣列激光投影裝置的結構示意圖。

圖3a是本發明的一種實施例中圓形微透鏡單元的陣列示意圖。

圖3b是本發明的一種實施例中六角形微透鏡單元的陣列示意圖。

圖3c是本發明的一種實施例中不同形狀微透鏡單元的陣列示意圖。

圖4是本發明的一種實施例中單個vcsel的結構示意圖。

圖5是本發明的一種實施例中陣列激光投影裝置的結構示意圖。

圖6是本發明的一種實施例中單個集成微透鏡的vcsel的結構示意圖。

圖7是本發明的一種實施例中集成微透鏡的vcsel陣列示意圖。

圖8是本發明的一種實施例中激光投影裝置的底部結構示意圖。

圖9是本發明的一種實施例中激光投影裝置的底部結構示意圖。

圖10是本發明的一種實施例中激光投影裝置的底部結構示意圖。

圖11是本發明的一種實施例中激光投影裝置的底部結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式并對照附圖對本發明做進一步詳細說明，以使更好的理解本發明，但下述實施例并不限制本發明范圍。

深度相機按種類主要分為結構光深度相機、tof深度相機以及雙目視覺深度相機。

基于結構光三角法的深度相機利用激光投影裝置向空間中投射經編碼的標準結構光圖案，空間中目標深度的不同將標準結構光圖案進行了調制，通過圖像相關等算法獲取調制后的結構光圖像與標準結構光圖案的差別，根據結構光三角法建立該差別與目標深度之間的關系就可求解出整個目標空間的深度圖像。

基于時間飛行法的深度相機利用激光投影裝置向目標發射激光脈沖，由光接收裝置獲取脈沖并記錄下發射到接收的光飛行時間，根據飛行時間可以計算出目標的深度圖像。

基于雙目視覺原理的深度相機，本質上與結構光三角法原理相似，區別在于結構光三角法是主動測量，而雙目視覺則是被動測量。利用左右相機獲取的圖像在視差上的差別，并由視覺算法獲取該視差后進一步利用三角法測量原理計算出目標的深度值。

一般地，前兩種深度相機中都需要借助于激光投影裝置來向空間中投射光學信號，而對于雙目視覺深度相機而言，目前也會常常利用激光投影裝置來增加空間中物體的紋理信息以提高測量精度。因為，激光投影裝置對于深度相機而言異常重要，往往激光投影裝置的性能、體積、功耗將直接影響深度相機的精度、體積等。

本發明提出一種激光投影裝置以及基于此的深度相機。在后面的說明中將對激光投影裝置以及深度相機為例進行說明，但并不意味著這種激光投影裝置僅能應用在深度相機中，任何其他裝置中凡是直接或間接利用該方案都應被包含在本發明的保護范圍之內。

圖1所示的基于結構光的深度相機側面示意圖。深度相機101主要組成部件有激光投影模組104、采集模組105、主板103以及處理器102，在一些深度相機中還配備了rgb相機107。光學投影模組104、采集模組105以及rgb相機107一般被安裝在同一個深度相機平面上，且處于同一條基線，每個模組或相機都對應一個進光窗口108。一般地，處理器102被集成在主板103上，而光學投影模組104與采集模型105通過接口106與主板連接，在一種實施例中所述的接口為fpc接口。其中，光學投影模組用于向目標空間中投射經編碼的結構光圖案，采集模組采集到該結構光圖像后通過處理器的處理從而得到目標空間的深度圖像。

在本實施例中，結構光圖像為紅外激光散斑圖案，圖案具有顆粒分布相對均勻但具有很高的局部不相關性，這里的局部不相關性指的是圖案中各個子區域都具有較高的唯一性。對應的采集模組105為與光學投影模組104對應的紅外相機。利用處理器獲取深度圖像具體地指，接收到由采集模組采集到的散斑圖案后，通過計算散斑圖案與參考散斑圖案之間的偏離值來進一步得到深度圖像。

本實施例的陣列激光投影裝置，又稱激光投影模組，如圖2所示，是圖1中激光投影模組104的一種實施例。激光投影模組104包括底座201、光源、微透鏡陣列、主透鏡205以及衍射光學元件(doe)206。底座201用于固定光源，在一些實施例中也用于提供散熱、電連接等作用，比如由散熱件、電路板共同組成的底座。激光投影模組104的光源包含多個子光源用于發射多個子光束，光源可以是可見光、不可見光如紅外、紫外等激光光源，光源的種類可以是邊發射激光也可以垂直腔面激光，為了使得整體的投影裝置體積較小，最優的方案是選擇由多個垂直腔面激光發射器vcsel組成的vcsel陣列作為光源。圖中為了方便示意，僅在一維上列出3個子光源vcsel202，事實上vcsel陣列是由多個vcsel202以固定二維圖案排列的二維光源。為了使激光投影裝置發射出的圖案具有均勻、不相關等特性，vcsel陣列中vcsel202的排列圖案為不規則圖案，即vcsel光源并非以規則陣列排列，而是以一定的不規則圖案排列。在一些實施例中，vcsel陣列整體大小僅在微米量級，比如5mm*5mm大小，上面排列了幾十個甚至上百個vcsel光源，各個vcsel光源之間的距離處于微米量級，比如10μm。

本實施例的激光投影模組中，微透鏡陣列包含多個微透鏡單元204，各個透鏡單元204分別與vcsel陣列中各個vcsel光源202一一對應，即微透鏡陣列中各個微透鏡單元204的排列與各個vcsel光源202一致，即數量相等，排列圖案也相同。每個微透鏡單元204分別用于接收對應的vcsel光源202的光束并發散。微透鏡陣列接收來自光源的光束，并對光束進行發散，為了達到發散的效果，微透鏡單元204至少包含一個透鏡面203，這里的透鏡面一般為凹球面。在一些實施例中，也可以為非球面，比如在一個實施例中當光源光束形狀為橢圓形時，可以通過柱形透鏡面將橢圓形光束不僅進行發散，還進行整形以形成圓形光束；又如在一個實施例中通過特殊設計的非球面透鏡將圓形光束整形成具有統一形狀的光束形狀，這種設置可以使得整體激光投影裝置所發射的光束不僅具有發散的效果，其斑點還具有統一的非圓形形狀，在一些情形下有利于提高深度計算的準確性；又如在一個實施例中，通過特殊設計的非球面透鏡以消除透鏡的球形像差以形成更加精確的斑點圖案。

當微透鏡陣列中各個透鏡單元204僅有一個透鏡面203時，透鏡面203可以被放在朝向光源的一面也可以被放在背向光源的一面。在一些實施例中，每個透鏡單元也可以兩面都有透鏡面。

微透鏡陣列中各個透鏡單元204分別與vcsel陣列中各個vcsel光源202一一對應，即微透鏡陣列中各個透鏡單元204的排列與vcsel陣列中各個vcsel光源202一致，即數量相等，排列圖案相同。每個微透鏡單元204分別用于接收對應的vcsel光源202的光束并發散。微透鏡單元204的幾何形狀可以有多種形狀，比如圖3a所示的圓形形狀以及圖3b所示的六角形狀，也可以是未示出的方形、菱形形狀等等。

在一些實施例中，微透鏡單元204也可以有多種幾何形狀共同構成，比如同一個微透鏡陣列中一半微透鏡單元為六角形狀，另一半透鏡單元為圓形形狀，一種優選的實施方式如圖3c所示，不同的形狀之間相互錯開分布。這種實施方式的好處在于，將不同形狀的微透鏡所對應的vcsel光源分開控制，比如六角形狀微透鏡單元對應的vcsel光源與圓形形狀微透鏡單元對應的vcsel光源被分組控制，可以實現獨立打開以及同步打開，因而可以得到形狀不同或密度不同的發射光束圖案。比如單獨打開六角形形狀微透鏡單元所對應的vcsel光源，與單獨打開圓形形狀微透鏡單元所對應的vcsel光源相比，所射出的光束圖案的形狀不同；比如僅打開六角形或圓形形狀微透鏡單元所對應的vcsel光源，與全部打開vcsel光源相比，所射出的光束圖案的密度也不同。需要理解的是，這里的說明中僅列舉了分成兩組的例子，事實上，也可以進行更多種類的分組，對于同一種形狀微透鏡單元所對應的vcsel光源也可以分組控制，甚至，對每一個vcsel光源都可以實行單獨控制。

當微透鏡單元204的形狀不同時，其對應的焦距一般也會有差別，當微透鏡陣列與vcsel陣列之間的距離一定時，微透鏡單元的焦距不同，會導致vcsel陣列中各個vcsel光源最終射出光束的截面大小也會不同。即使微透鏡單元為同一種形狀，也可以將微透鏡單元的焦距設置成不同以期產生大小有差異的發射光束圖案，理論上來說，這種方式會提高發射光束圖案的不相關度，但另一方面會增加制造的成本。

總之，通過對vcsel陣列中各個vcsel光源的獨立、分組和整體控制，以及對微透鏡陣列中微透鏡單元形狀、焦距等方面的設置，可以發射出形狀、大小、密度等各不相同的發射光束以滿足不同的應用需求。

回到圖2，微透鏡單元204將光束發散，其反向延長線交點可以看成是焦面207，從成像的角度即是光源在焦面207成虛像，一般地焦面207位于光源的背光一側。在微透鏡單元204后設置了主透鏡205，主透鏡205用于將微透鏡陣列的光束進行二次聚焦成像，另一方面主透鏡205也起到了將子光束進行擴散的作用，這里的擴散指的是由通過主透鏡的光束相對于vcsel光源202的發射面的光束而言，光束的直徑被擴大了。通過主透鏡205的多個光束傳輸到衍射光學元件(doe)206，并由doe206以整數倍進行擴束。比如若vcsel光源202的數量為100個，即100個子光束，通過doe后以500倍進行擴束，最終形成50000個斑點的圖案投射到空間中。需要注意的，這50000個斑點在空間上不同的距離上會出現重疊現象，因此往往斑點數會小于50000。換句話說，doe的作用是將光源202所形成的圖案在空間中進行成倍的復制，需要注意的是，由于要提高圖案密度，在進行復制時，相鄰的兩幅圖案之間會有部分重疊，重疊的另一作用是可以提高整體圖案的不相關程度。

主透鏡205與doe206在一些實施例中可以被制作在同一個光學元件上，以達到縮小體積的效果，該光學元件具有兩個表面，分別用來執行透鏡以及衍射光學元件的功能。

在本實施例中，衍射光學元件206為doe，doe被配置成接收主透鏡發射的光束并輸出結構化光，其結構光中包括的特征(例如斑點或點)總數大于主透鏡發出的光束中包括的特征總數。使用這種光學元件，可以使輸出的結構化圖案中能夠有比vcsel單元中更多的特征。從而，如果期望產生具有一千個特征的結構化光圖案，則在vcsel陣列中不需要一千個vcsel單元，可以有效減小vcsel陣列的整體大小和體積，并減少整體的大小和成本。在替換實施例中，衍射光學元件被實現為微透鏡陣列或者光柵。

本實施例的激光投影模組中，微透鏡陣列與vcsel陣列光源之間的距離需要進行特別設置，一般地需要滿足兩個條件，一是保證各個微透鏡單元僅通過單個vcsel光源的光束，相鄰光束之間不會有干擾；二是vcsel陣列光源最好位于微透鏡單元1倍焦距以內，以保證光束充分擴散。需要說明的是，這里僅給出了一種最優方案，并非是對本發明的方案的限制。另外，主透鏡與微透鏡陣列之間的距離一般應該小于主透鏡的焦距，一種優選的實施方式中，這一距離小于主透鏡焦距與微透鏡單元焦距之和。主透鏡與微透鏡陣列之間的距離只有滿足上述條件，兩者形成的二次成像光路才能實現更低的放大倍數。

本發明的激光投影裝置的光路布置圖，事實上也是對光源的二次成像，與已有技術中單個透鏡的光路布置圖相比，二次成像的放大倍數可以調整，且系統的集成度更高。目前單個透鏡的放大倍數一般在200倍左右，而本發明由微透鏡陣列與主透鏡構成的光學系統的放大倍數則可以實現40～200之間的任一倍數。更小的放大倍數則意味著最終形成的散斑圖案更加集中，相同的發光功率可以傳輸到更遠的距離且保持較高的圖案質量，深度圖計算精度將更高。另外根據不同的應用場景需要，比如對于遠距離測量，則可以調節微透鏡陣列與主透鏡之間的距離以增大放大倍數，從而增加激光投影模組的投影斑點大小，以保證在遠距離時仍能獲取較高質量的斑點圖案，反之則減小放大倍數。在安裝時調整好微透鏡陣列與主透鏡之間的距離，安裝完成后激光投影裝置的放大倍數即已確定，放大倍數可以是40-200之間的任何一個數值，相比于現有的采用不同焦距透鏡的激光投影裝置而言，由于目前單個透鏡的放大倍數一般均在200左右，無法實現更低的放大倍數使最終形成的散斑圖案更加集中，因此，本發明的激光投影裝置，無論是成本還是實現方式上，都比現有的激光投影裝置有更大的優勢。

另外，本發明采用凹透鏡組成的微透鏡陣列，相對于凸透鏡而言，至少有以下兩個方面的優勢。一方面凹透鏡將vcsel光源光束進行了擴散，導致在doe上的光斑更加大且均勻，形成的結構光圖案的強度會更加均勻；另一方面凹透鏡由于對光束起擴散作用，光束在投影模組內部分布相對均勻，而凸透鏡則會在投影模組的內部產生焦點，即光功率極高的點，使得投影模組的溫度過高最終影響投影質量。

圖4是單個vcsel的結構示意圖。在圖4中，401為單個vcsel，一般地，vcsel的有源層405在中間，與有源層連接的是限制層406，限制層的作用是用來控制光場和電流以實現對激光形狀等的控制，有源層兩端還有p型與n型的半導體反射鏡404與407，反射鏡407的另一側是頂部電極408(p極、正極)，反射鏡404的一側分別是半導體襯底403以及底部電極402(n極、負極)。

在一些實施例中，vcsel陣列光源按特殊的用途也可以進行封裝成芯片，類似于電腦的cpu等芯片，將正負極通過連接到引腳在同一側與外界連接。針對本發明所述的深度相機實施例而言，為了達到體積小的效果，一種較佳的處理方式是直接將未封裝的vcsel半導體切片芯片置于底座201上。芯片的底部與負極相連，頂部與正極相連。

圖5所示的是根據本發明另一實施例的激光投影裝置示意圖，是圖1中激光投影模組104的另一種實施例，包括底座201、vcsel陣列光源、微透鏡陣列、主透鏡205以及衍射光學元件(doe)206。微透鏡陣列包含多個微透鏡單元204，各個透鏡單元204分別與vcsel陣列中各個vcsel光源202一一對應，即微透鏡陣列中各個微透鏡單元204的排列與各個vcsel光源202一致，即數量相等，排列圖案也相同。每個微透鏡單元204分別用于接收對應的vcsel光源202的光束并發散。為了進一步減小激光投影裝置的整體體積，在本實施例中，將微透鏡單元204與vcsel光源202進行集成，集成后的情形如5所示，這種方式可以使得激光投影裝置的整體體積更小，且微透鏡單元204與vcsel光源202將嚴格的保持一一對應的關系，不會受到安裝等引起的誤差影響。

圖6將進一步介紹集成微透鏡的vcsel光源501的細節。vcsel的有源層605在中間，與有源層連接的是限制層606，限制層的作用是用來控制光場和電流以實現對激光形狀等的控制，有源層兩端還有p型與n型的半導體反射鏡604與607，反射鏡607的另一側是頂部電極608(p極、正極)，反射鏡604的一側分別是半導體襯底603以及底部電極602(n極、負極)。激光束在p極608之間發出，通過在反射鏡607上制作微透鏡609以實現集成的效果，比如在一種實施例中通過在反射鏡607上沉積sio2-si3n4從而形成微透鏡。集成微透鏡的vcsel陣列701如圖7所示，集成微透鏡的vcsel光源601以不規則圖案排列在半導體襯底702上，每個光源表面均有與其一一對應的微透鏡。

集成微透鏡的vcsel陣列701中，對各個集成微透鏡的vcsel光源601的控制可以有不同的模式，在一種實施例中，所有的vcsel光源被同步控制打開與關閉；在另一種實施例中，vcsel光源被獨立或分組控制以產生不同的光照密度。單個vcsel光源的形狀、面積也可以不相同。

在一些實施例中，集成微透鏡的vcsel陣列光源按特殊的用途也可以進行封裝成芯片，類似于電腦的cpu等芯片，將正負極通過連接到引腳在同一側與外界連接。針對本發明所述的深度相機實施例而言，為了達到體積小的效果，一種較佳的處理方式是直接將未封裝的vcsel半導體切片芯片置于底座201上。芯片的底部與負極相連，頂部與正極相連。

在又一實施例中，激光投影裝置可以利用晶圓級光學工藝，在半導體襯底上開槽，將光源vcsel202、微透鏡單元204、主透鏡205以及衍射光學元件206都直接制作在半導體襯底的開槽中。這種工藝的好處一方面減小整體模組的體積，另一方面可以在一片晶圓上同時制作多個模組，最后經切割形成多個獨立的模組，從而大幅度提高生產效率。

為了進一步減小體積，對于激光投影裝置，可以直接將未封裝的vcsel半導體切片芯片置于底座201上，芯片的底部負極連接，頂部正極連接。在以下說明中將以vcsel切片芯片為例進行說明，但應理解的是封裝芯片也包含在本發明的保護范圍內。在下面的闡述中，為了便于理解，將用“芯片”、“陣列芯片”等用詞來代替上文所提到的vcsel陣列。

芯片都需要有承載和連接機構，以保證芯片的正常功能。例如電腦cpu有為其獨立設計的卡套式連接與固定機構；對于一些發熱量不大的專用芯片，會直接通過引腳與主板進行直接相連；而對于本發明所述的芯片，一般具有較高的發熱量，且需要有穩固的固定裝置。vcsel陣列芯片由于是用來發射光束，需要較大的功率，發熱量較大，另外還需要被集成到體積較小的微型設備中，散熱問題需要解決；另一方面，對于深度相機而言，激光投影模組的相對位置要求非常穩固，以確保有穩定、精確的深度圖像輸出。因此，vcsel陣列芯片的承載與連接機構就要求既擁有小的體積以便于集成，又需要有較好的散熱性能以及穩固的連接。

本發明的激光投影裝置在深度相機中采用一種特殊的結構形式來實現體積小、散熱高等優點，該結構處于激光投影裝置的底部，具體地，包括支撐部件，用來承載芯片；散熱部件，用來將芯片產生的熱量散失；控制部件，用來控制芯片工作，圖2中的底座201即是用于承載及連接vcsel陣列芯片，在實施例4-8中，底座201被設置成如圖8-11所示的芯片嵌入裝置801，即底座201起到支撐、散熱和控制芯片的三重作用；芯片具體為vcsel陣列芯片806；控制部件具體為電路板803，通過其接口804接入電極以供電或控制vcsel陣列芯片806；支撐部件和散熱部件具體為同一個部件，即基底802。

在本實施例中，底座201被設置成如圖8所示的芯片嵌入裝置801。在本實施例中，芯片具體為vcsel陣列芯片806；控制部件具體的為電路板803，通過其接口804接入電極以供電或控制vcsel陣列芯片806；支撐部件和散熱部件具體為同一個部件，即基底802，用于放置并承載芯片，并且與芯片連接起到散熱和/或電極連接的作用，常用的材料為銅鍍金、陶瓷等等。該裝置可以方便地與其他控制單元如主板進行連接，且可以穩定地支撐芯片。

在本實施例中，為了減小整體的體積，采取的是在電路板803中間增加孔洞的形式，基底802與電路板803膠接，并且覆蓋了孔洞(一般地，孔洞中心與電路板802中間重合)，然后將芯片置于孔洞中且與基底連接。這種設置的好處在于可以同時兼顧電路板與芯片之間的連接以及整體厚度的控制。

在又一實施例中，芯片嵌入裝置801中，如圖9所示，電路板803為柔性電路板(fpc)，基底802為銅鍍金材料，vcsel陣列芯片806位于孔洞中心，且通過導電銀漿與基底802連接，基底802與電路板803膠接。在fpc的孔洞周圍布置了一些焊盤805，焊盤805通過線路與接口804連接。在圖9中，正極焊盤通過金線807與vcsel芯片頂端電極806連接，負極焊盤通過金線808直接與基底802連接，由于基底與芯片的底部電極通過導電銀漿相連，因而也就實現了焊盤與底部電極的間接連接。另外，由于vcsel芯片與基底802連接，且基底具有很好的導熱性，因此vcsel芯片的散熱問題也得到了解決。

在另一實施例中，電路板803與基底802之間通過物理連接，比如螺栓等。若利用膠水連接，優點在于不占用空間，操作便捷，但缺點是由于膠水的電阻較大，因而不利于散熱，會增加功耗。具體的連接方式在此不做限定。

在另一個不同的實施例中，電路板803為印制電路板(pcb)與柔性電路板(fpc)的結合，即軟硬結合電路板，與fpc相比，pcb硬度高，承載性能較好，但是連接則較為困難。因此，在本實施例中，采用了二者結合的方式，即接口所在部位用fpc，而在與基底連接的部位采用軟硬結合板。在其他實施例中，電路板803可以全部采用印制電路板(pcb)。

電路板與芯片及基底的連接，更清晰地可見圖10。在圖10中，電路板803通過金線807和808分別與芯片806以及基底802連接。一般地，電路板的孔洞尺寸應大于芯片806的尺寸，一方面便于安裝以及為金線808與基底802的連接留出操作空隙，另一方面進一步提高了基底802的散熱性能。孔洞的形狀一般為圓形或方形，在此不做限定。

在其他實施例中，連接用的金線也可以為其他任何可以實現導電連接的材料。

為了進一步地減小體積，可以在基底上為芯片開凹槽，如圖11所示，這種方式可以進一步減小整體的厚度。需要注意的是，當基底本身厚度就較薄時不建議開凹槽，以避免當芯片發熱時會導致基底材料的變形。

在其他實施例中，基底也可以是其他導熱材料，比如陶瓷。此時，vcsel芯片與基底僅導熱連接，與電路板的正、負極導電連接，連接方式可以采取任何其他可以實現導電連接的方式，在此不做限定。

在其他實施例中，基底也可以被設計成適合散熱的形狀，比如增加扇葉等方式以增加散熱面積等。在與手機等設備進行集成過程中也可以將基底與其他散熱材料進行連接以提升散熱性能。

根據本發明所描述的激光投影裝置，采用芯片嵌入裝置對芯片進行固定，通過在控制部件上開設孔洞，并將vcsel陣列芯片嵌入其中，可以充分減小裝置的整體體積，同時芯片與散熱部件直接接觸連接，散熱部件同時起到支撐芯片的作用，保證給芯片提供最大限度的散熱。與現有技術相比，不僅可以實現小體積、高散熱、低功耗，還可以實現更低的放大倍數和更高的成像質量。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發明的保護范圍。