发光装置的制作方法

发光装置
1.相关申请的交叉引用
2.本申请要求于2018年7月8日提出的美国临时专利申请no.62/695,062、2018年7月19日提出的美国临时专利申请no.62/700,688、2018年10月27日提出的美国临时专利申请no.62/751,602的优先权，本文将其整体纳入作为参照。


背景技术：

3.近来，光学技术已广泛使用于诸多应用中，诸如移动电话、数字静态照相机以及车辆激光雷达(lidar)。在飞行时间(time of flight，tof)图像系统中，会配备发光装置以向目标对象发出光，并配备光接收装置以接收由目标对象反射的光，以得到深度信息。不论是在发光装置或光接收装置中，都有多种开发中的技术，且仍有许多尚待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.根据本申请的第一方面，提供了一种发光装置。发光装置包括激光二极管，该激光二极管被配置为发出光；激光驱动器，该激光驱动器被电耦合至激光二极管，激光驱动器被配置为驱动激光二极管以产生光；以及光学模块，该光学模块被布置为以接收由激光二极管发出的光，光学模块包含至少一个光学元件，并且被配置为调整光并发出发送光；其中，以照射角从光学模块发出发送光，并且光学模块调整光以改变照射角。
5.在本申请的另一方面中，提供了一种发光装置。发光装置包括激光二极管，该激光二极管被配置为发出光；激光驱动器，该激光驱动器被电耦合至激光二极管，激光驱动器被配置为驱动激光二极管以产生光；以及光学模块，该光学模块被布置为接收由激光二极管发出的光，光学模块包含至少一个光学元件，并且被配置为调整光并发出发送光；其中，激光二极管为边发射激光二极管，并且光学模块被配置为改变从激光二极管产生的光的方向。
6.在本申请的又一方面中，提供了一种发光装置。发光装置包括激光二极管，该激光二极管被配置为发出光；激光驱动器，该激光驱动器被电耦合至激光二极管，激光驱动器被配置为驱动激光二极管以产生光；以及光学模块，该光学模块被布置为布置为接收由激光二极管发出的光，光学模块包含至少一个光学元件，并且被配置为调整光并发出发送光；其中，激光二极管是垂直发射激光二极管，并且从激光二极管发出的光的方向和发送光的方向相同。
7.在本申请的另一方面中。提供了一种发光装置。发光装置包括激光二极管，该激光二极管被配置为发出光；激光驱动器，该激光驱动器被电耦合至激光二极管，激光驱动器被配置为驱动激光二极管以产生光；以及光学模块，该光学模块被布置为布置为接收由激光二极管发出的光，光学模块包含至少一个光学元件，并且被配置为调整光并发出发送光；下底座，该下底座支撑激光二极管；其中，激光二极管是边发射激光二极管，并且从激光二极管发出的光的方向和发送光的方向相同。
8.除了本文公开的实施方式的优点与益处，发光装置可动态地调整照射角以部分地
或完全地扫描三维(3d)目标、转换波长、或配备眼睛保护机制。此外，发光装置能够基于激光二极管、激光驱动器及光学模块的不同空间布置而实现较小的芯片/封装空间。
附图说明
9.在阅读了下文实施方式以及附随附图时，能够更轻易地想见与更佳地理解本揭露的上述方面与诸多附随的优点，其中：
10.图1a至1b图示根据某些实施方式的飞行时间(tof)图像系统100。
11.图2a至2c图示根据某些实施方式的应用于图1a及图1b中所示的发光装置的光学相位阵列(optical phase array，opa)传送器。
12.图3a
‑
1至3p
‑
2图示根据某些实施方式的使用边发射激光及垂直耦合器的发光装置的示例。
13.图4a至4j图示根据某些实施方式的使用边发射激光及片上(on
‑
chip)光学元件的发光装置的示例。
14.图5a至5h图示根据某些实施方式的使用边发射激光及片外(off
‑
chip)光学元件的发光装置的示例。
15.图6a
‑
1至6e图示根据某些实施方式的使用边发射激光、片上光学元件及片外光学元件的发光装置的示例。
16.图7a
‑
1至7b
‑
2图示根据某些实施方式的使用边发射激光及密封型(encapsulated
‑
type)光学元件的发光装置的示例。
17.图8a至8e图示根据某些实施方式的多个发光装置应用的示例布局。
18.图9a
‑
1至9h
‑
2图示根据某些实施方式的使用垂直封装的示例发光装置。
19.图10a
‑
1至10i图示根据某些实施方式的使用垂直发射激光的发光装置。
具体实施方式
20.图1a图示飞行时间(tof)图像系统100，包括发光装置102及光接收装置120。发光装置102包括光源104以及光学模块108。在某些实施方式中，光源104包括激光驱动器105以及激光二极管106。激光驱动器105被配置为产生驱动信号以驱动激光二极管106。激光二极管106被配置为发出光(如，可见光和/或红外光(infrared，ir)，诸如近红外光(nir))至光学模块108。光学模块108一般包括一个或多个光学元件，并且被配置为调整(如，导引、形塑、过滤、散射和/或转换波长)从激光二极管106产生的光，以输出发送光tl并照射三维(3d)目标140(如，人的脸部)的一部分或整体。从三维目标140反射的光的一部分会在光接收装置120处作为入射光il而接收。光接收装置120包括光学模块122、像素阵列124以及图像数据处理器126。在一实施方式中，光学元件122可以是光导(light guide)。像素阵列124包括多个光检测器，以吸收入射光il。图像数据处理器126是数据处理装置(如，包括一个或多个数据处理器)，其被编程以基于从像素阵列124产生的检测信号而计算出3d目标140的图像深度信息。在某些实施方式中，图像数据处理器126进行图像缝合以完整地建构出3d目标140的图像深度信息。
21.为了得到3d目标140的深度信息，来自发光装置102的发送光tl可以是照在三维目标140上的快闪照明和/或扫描照明。在某些实施方式中，照明可包括照射整个3d目标的单
一快闪且不需扫描。替选地，将照明依序扫描到3d目标的不同部分上，直到整个目标都经过扫描。在某些实现方式中，发光装置102能进行快闪及扫描照明的中间者，意味着一部分的3d目标140被快闪照射并且然后另一部分的3d目标140会被再次快闪(依次进行)直到扫描了整个3d目标140，其中每次快闪需调整照射角。一般来说，照射角的递增改变及调整范围可取决于实施方式而不同。在某些情形中，递增调整范围可以是5
°
或更多(如，10
°
或更多、15
°
或更多、最多为20
°
或更多)。在一些情形中，调整范围可以是约15
°
或更多，如，20
°
或更多、25
°
或更多、30
°
或更多、40
°
或更多、50
°
或更多、60
°
或更多、最多为90
°
或更多)。
22.通过连续地照射3d目标140的n个不同部分直到完成整个3d目标140的扫描，像素阵列124的每一个像素所接收的有效激光功率应可提高大约n倍，且因此像素的信噪比(signal
‑
to
‑
noise ratio，snr)会增加大约n倍。为了针对不同的n值能维持相同的帧速率，像素阵列124的每一个像素的曝光时间应大约减少n倍，并且因此像素snr大约减低sqrt(n)倍。结果，净snr大约增加sqrt(n)倍，这显现出了快闪
‑
扫描
‑
结合(flashed
‑
scanned
‑
combined，fsc)深度图获取在改善snr方面的优点。
23.在一些实施方式中，在连续照射3d目标140的n个不同部分的过程中，可配置光接收装置120而使得仅开启像素阵列124的被照射的像素，且所有未被照射的像素被关闭。结果，可以减低与像素阵列124的像素操作相关联的功率消耗。如图1b所示，以n＝4为例，可将3d目标140区分为左上、右上、左下与右下部分。当3d目标140的照射部分为左上时，像素阵列124的对应像素(斜线部分)被开启，像素阵列124的其余像素则被关闭。
24.一般来说，可以多种不同的方式进行扫描。举例来说，扫描可以包括使用扫描机制来调整来自源的照明以扫描目标。扫描机制可包括，例如，机械转子(如，包括镜面或其他光导引光学元件)，或光学相位阵列(opa)传送器，其可在不同光路径间改变相对相位，以将照射光束由一个状态转向为另一种(例如，改变光束方向、发散度，或两者)。
25.图2a图示使用光栅耦合器阵列的opa传送器110的实施方式。opa传送器110包括光学功率分配器11001，移相器11011、11012、11013及11014，以及光栅耦合器阵列。光栅耦合器阵列包括光栅耦合器11021、11022、11023及11024。在某些实施方式中，光学功率分配器11001将光源104产生的光分束成为多个路径而使得分束光sl1、sl2、sl3及sl4可例如经由一个或多个波导(waveguide)而被分别发送至移相器11011、11012、11013及11014中。光学功率分配器11001可以是无源设备(如，多模干涉仪)。光栅耦合器11021、11022、11023及11024形成阵列，以集合地发射有照射角及发散度的发送光tl。发送光tl的照射角及/或发散度取决于沿着每一个路径传播的光间的相对相位位移。在一些实现方式中，光栅耦合器11021、11022、11023及11024是基本垂直发射
–
光栅耦合器(sve
‑
gc)。
26.在某些实施方式中，移相器11011、11012、11013及11014可以是有源设备(例如，受到偏压控制的si pin结)或无源设备(例如，受到偏压控制的金属布线)，且分别控制来自光学功率分配器11001的分束光sl1、sl2、sl3及sl4的相位以产生或排列其每一个之间的相位差异。控制分束光sl1、sl2、sl3及sl4之间的相位差异使得能够整体地调整光栅耦合器11021、11022、11023及11024产生的发送光tl的照射角和/或光束发散度。因此，透过控制移相器11011、11012、11013及11014，可以动态地调整发送光tl的照射角和/或光束发散度，并可扫描3d目标140。
27.基于不同的设定，opa传送器110能进行快闪
‑
扫描
‑
结合(fsc)的深度图获取。假设
3d目标140的分辨率为240x180，举例来说(也可使用其他目标分辨率)，opa传送器110能够快闪整个目标，这意味opa传送器110能够同时照射整个3d目标140，且光接收装置120能够捕捉整个3d目标140反射的光，以响应其同时照射。替选地或额外地，在一些实现方式中，opa传送器110先照射3d目标140的上半部(如，240x90)，且然后照射3d目标140的下半部(如，240x90)。光接收装置120依序接收由3d目标140的上半与下半部反射的光，并结合了完整3d目标140的上半与下半部。一般而言，可将3d目标140划分为超过两个(如，三个或更多、四个或更多、五个或更多、10个或更多，20个或更多)区域，且opa传送器110能重复进行必要次数的快闪和扫描，以收集从整个3d目标反射的光。
28.虽然opa传送器110包括可将光沿着四种单独的路径分束的光学功率分配器11001，但是一般来说，也可采用较少或较多的光路径(如，五个或更多、六个或更多、七个或更多、八个或更多、10个或更多、15个或更多，至多至20个或更多)。
29.在某些实施方式中，可将opa传送器110实现为硅(si)光子平台上(如，使用soi基板)。光学功率分配器11001包括一si基波导。从激光二极管106发出的光的峰值波长在1.0um～2.0um之间，以避免硅基波导引起的的光学吸收。可将光源104以片上或片外实现于光学模块108。在片上配置中，光源104和其他组件整合于单一的单体封装中，例如，形成集成光子电路。在片上配置，光源104可以是混合激光，其使用iii
‑
v增益芯片黏接/封装于opa传送器110。于片外配置，光源104是单独制备的元件，其之后再和其他组件一起封装。在片外配置中，可于opa传送器110及光源104之间设置光学耦合器(图中未图示)。被配置为界接片外光源104的光学耦合器可以是边缘耦合器(如，光模转换器、衰减耦合器)或垂直耦合器(如，光栅耦合器、转向镜)或其组合。
30.图2b图示光栅耦合器的实施方式。光栅耦合器11021是基本垂直发射
–
光栅耦合器(sve
‑
gc)，包括光栅11021a、硅波导11021b、氧化物缓冲层11021c及硅基板11021d。光栅耦合器11021被配置为将波导11021b中的分束光sl1和空气耦接以形成发送光tl。在本实施方式中，角反射器11021e形成于光栅耦合器11021的终端，其具有角度r1，以将残余分束光sl1反射回光栅11021a，并且因此可避免未耦合的残余分束光sl1的浪费。角度r1基本上为90度。
31.图2c图示光栅耦合器的另一实施方式。与图2b类似，光栅耦合器11021为基本垂直发射
–
光栅耦合器(sve
‑
gc)(发射tl基本上与光栅平面垂直)，其包括光栅11021a、硅波导11021b、氧化物缓冲层11021c及硅基板11021d。本实施方式包括分布式布拉格反射器11021f(dbr)，其位于光栅耦合器11021的末端，能够将残余分束光sl1反射回光栅11021a，且因此能够避免未耦合的残余分束光sl1的浪费。
32.如图2a
‑
2c所示，opa传送器110是控制发送光tl的照射角的方法，并可部分或完整地扫描3d目标140。具体来说，通过配备光栅耦合器阵列并控制进入每一个光栅耦合器的光的每一个相位，可以动态地调整发送光tl的照射角。
33.许多具有直接/间接调制的较长波长发射nir光源发出水平方向的光(如，dfb、dbr激光)，而非垂直方向的光(如，vcsel、vecsel激光)，且因此可能占据更多的芯片/封装空间。
34.因为具有较小覆盖区域的3d tof系统具有使用于多种应用中的潜力，由于尺寸限制，所以具有体积小的直接/间接调制较长波长nir发射器变成充满挑战的问题。
35.基于不同的实现方式，可将激光二极管分为装置发出光的表面所取决于的两大类：一种是边发射激光；另一种是垂直发射激光。以下描述揭示了使用边发射激光或者是垂直发射激光来实现发光装置102的实施方式。下文将详述相关光学元件、电路、布局、几何特征及其组合。
36.图3a
‑
1图示发光装置300的实施方式，由俯视观察，其包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108及载板107，其中激光二极管106是边发射激光。图3a
‑
2为图3a
‑
1的剖面图(剖面aa’)。如图3a
‑
1及图3a
‑
2所示，激光二极管106与光学模块108分离，且两者都堆叠于激光驱动器105及载板107上。一般来说，激光驱动器105包括一个或多个集成电路，用以提供驱动信号给激光二极管106。载板107对激光驱动器105提供机械支撑，且可以是，例如半导体基板或印刷电路板。
37.具体来说，激光二极管106包括激光条106a及激光条106b。光学模块108包括波导1081a及1081b、垂直光栅耦合器1082a及1082b，以及移相器1083。激光二极管106被配置为从激光条106a的有源区1067a发出光dl1以及从激光条106b的有源区1067b发出光dl2。波导1081a被配置为将激光二极管106产生的光dl1导引到垂直光栅耦合器1082a。垂直光栅耦合器1082a被配置为转换光dl1的方向使其具有预定角度(如，90度)以输出发送光tl，其中发送光tl可仅由光dl1产生，或由光dl1及光d2共同产生。
38.更详细地说，可将垂直光栅耦合器1082a及垂直光栅耦合器1082b实现为如图2b及图2c所示的实施方式。移相器1083被配置为调整在波导1081a中传送的光dl1的相位延迟以及在波导1081b中传送的光dl2的相位延迟。移相器1083的一个实施方式为金属线的布线，如图3a
‑
1及图3b
‑
1所示，其受到控制信号的控制以在波导1081a及1081b中产生电场，而使得能够调整在波导1081a及1081b中传送的光dl1及dl2的相位。
39.在本实施方式中，激光二极管106的基板1068和光学模块108的基板1084是分开的。激光二极管106的第一接点1061a及第二接点1062为金属，且其设置如图3a
‑
2所示，其中第二接点1062设于基板1068及基板1084下。可由激光驱动器105通过第一接点1061a及焊盘1051的连接而产生用于驱动激光二极管106的驱动信号，其中，驱动信号为调制信号，且可从焊盘1051输出。第二接点1062可连接到恒定电压(如，接地)，其可从焊盘1052产生。
40.通过此种配置，激光驱动器105可驱动激光二极管106以产生进入光学模块108的光dl1及dl2。光学模块108可通过波导1081a及1081b、垂直光栅耦合器1082a及1082b及/或移相器1083而相应地输出发送光tl。应注意到，位于激光二极管106、光学模块108及激光驱动器105中的某些装置(如，移相器1083)是可选的。基于不同的方案，移相器1083可被移除或取代。
41.图3b
‑
1及图3b
‑
2图示发光装置302的实施方式，其包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108及载板107。发光装置302和发光装置300之间的差异在于激光二极管106的实现方式。本实施方式翻转了发光装置300的激光二极管106，使得第一接点1061a及1061b置于第二接点1062下。为了能够发出分别进入波导1081a及1081b的光dl1及dl2，本实施方式添加了间隔物1069于第一接点1061a及1061b下方，其能够调整激光二极管106的有源区1067a及1067b的高度，而使得光dl1与波导1081a二者的高度基本上相同，且光dl2与波导1081b二者的高度基本上相同。发光装置300及发光装置302之间的操作类似，此处为求简洁省略相关说明。
42.图3c
‑
1及图3c
‑
2图示发光装置304的实施方式，其包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108及载板107。相较于发光装置300，本实施方式中的激光二极管106及光学模块108共享同一个基板1084。
43.图3d
‑
1及图3d
‑
2图示发光装置306的实施方式。相较于发光装置304，激光二极管106及光学模块108也共享同一个基板1084。发光装置306和发光装置304之间的差异在于激光二极管106的实现方式。本实施方式翻转了发光装置304的激光二极管106，而使得第一接点1061a及1061b设于第二接点1062下。
44.图3e
‑
1及图3e
‑
2图示发光装置308的实施方式。相较于发光装置300，本实施方式中的激光二极管106堆叠于激光驱动器105上，但激光驱动器105并非位于光学模块108下。激光驱动器105和光学模块108两者都由载板107支撑。
45.图3f
‑
1及图3f
‑
2图示发光装置310的实施方式。在激光二极管106中，本实施方式利用不同的基板1068a及1068b来分别支撑激光条106a及106b。在光学模块108中，其包括更多的垂直光栅耦合器1082a1、1082a2、1082b1及1082b2。具体来说，光dl1分成两分支并由垂直光栅耦合器1082a1及1082a2输出。相似地，光dl2分成两分支并由垂直光栅耦合器1082b1及1082b2输出。于另一些实现方式中，波导1081a及波导1081b可具有更多扇出端(fan
‑
out)而使得光dl1及dl2可分成更多分支。需注意到，本实施方式以及下文的实施方式可添加移相器以控制在波导中传送的光的相位，进而能够适当地调整发送光tl的照射角。
46.图3g
‑
1及图3g
‑
2图示发光装置312的实施方式。相较于发光装置310，本实施方式翻转了发光装置310的激光二极管106，而使得第一接点1061a及1061b设于第二接点1062a及1062b下方。为了要发出分别进入波导1081a及1081b的光dl1及dl2，本实施方式分别在第一接点1061a及1061b下方加入间隔物1069a及1069b，其能够调整激光二极管106的有源区1067a及1067b的高度，而使得光dl1及波导1081a两者的高度基本上相同，且光dl2及波导1081b两者的高度基本上相同。
47.图3h
‑
1及图3h
‑
2图示发光装置314的实施方式。相较于发光装置310，本实施方式中的激光二极管106及光学模块108共享相同的基板1084。
48.图3i
‑
1及图3i
‑
2图示发光装置316的实施方式。相较于发光装置314，本实施方式中的激光二极管106及光学模块108也共享相同的基板1084。发光装置316及发光装置314间的差异在于激光二极管106的实现方式。本实施方式翻转了发光装置314的激光二极管106，而使得第一接点1061a及1061b设于第二接点1062下方。
49.图3j
‑
1及图3j
‑
2图示发光装置318的实施方式。相较于发光装置310，本实施方式中的激光二极管106堆叠于激光驱动器105上，但激光驱动器105并未位于光学模块108下方。激光驱动器105及光学模块108两者都由载板107所支撑。
50.图3k
‑
1及图3k
‑
2图示发光装置320的实施方式。在激光二极管106中，本实施方式利用一个基板1068和1068来支撑激光条106a及106b。在光学模块108中，其包括一垂直光栅耦合器1082。具体来说，光dl1沿着波导1081a传播且光dl2沿着波导1081b传播，这两种光dl1与dl2会相应地被垂直光栅耦合器1082结合与传送。本实施方式利用两个扇入(fan
‑
in)(1081a与1081b)波导形象(profile)，然而，实现方式中也可采用更多的扇入波导形象。
51.图3l
‑
1及图3l
‑
2图示发光装置322的实施方式。相较于发光装置322，本实施方式翻转了发光装置310的激光二极管106，而使得第一接点1061a及1061b设于第二接点1062下
方。为了要分别发出进入波导1081a及1081b中的光dl1及dl2，本实施方式添加一间隔物1069于第一接点1061a及1061b下方，其能够调整激光二极管106的有源区1067a及1067b的高度，而使得光dl1及波导1081a两者的高度基本上相同，且光dl2及波导1081b两者的高度基本上相同。
52.图3m
‑
1及图3m
‑
2图示发光装置324的实施方式。相较于发光装置320，本实施方式中的激光二极管106和光学模块108共享相同的基板1084。
53.图3n
‑
1及图3n
‑
2图示发光装置326的实施方式。相较于发光装置324，本实施方式中的激光二极管106和光学模块108也共享相同的基板1084。发光装置326和发光装置324之间的差异在于激光二极管106的实现方式。本实施方式翻转了发光装置324的激光二极管106，而使得第一接点1061a及1061b设于第二接点1062下方。
54.图3o
‑
1及图3o
‑
2图示发光装置328的实施方式。相较于发光装置320，本实施方式中的激光二极管106堆叠于激光驱动器105上，但激光驱动器105并未位于光学模块108下方。激光驱动器105和光学模块108两者都由载板107所支撑。
55.图3p
‑
1及图3p
‑
2图示发光装置328的实施方式。本实施方式配置激光二极管106使其堆叠于光学模块108上。激光驱动器105及光学模块108彼此分离，各自使用不同的基板105及1084。激光驱动器105及光学模块108两者都由载板107所支撑。
56.下文为使用边发射激光连同光学元件的实施方式。边发射激光及光学元件可形成为整体(如，作为集成光子电路的一部分)或形成为分离个体。此外，可实现方式许多种类的光学元件，以作为镜面而将来自边发射激光的光反射至期望方向。
57.图4a图示发光装置400的实施方式。所述发光装置400包括激光二极管106及光学模块108。激光二极管106为边发射激光，其包括有源区1067及包覆层1063n及1063p。本实施方式中的光学模块108为成形光学元件108400(也称为成形光学件)，光学模块108的材料与包覆层1063n的材料(如，n
‑
ingaalp)相同，且其形状如图4a所示。在某些实施方式中，光学模块108的材料包括半导体材料。在某些实施方式中，光学模块108包括侧壁，其不与包覆层1063n的上表面垂直。由于成形光学元件108400的材料与包覆层1063n的材料相同，包覆层1063n的区域与成形光学元件108400的区域为一体制成(monolithic)。通过此种配置，可以基本上90度的角度反射激光二极管106发出的光dl，并输出发送光tl。
58.图4b图示发光装置402的实施方式。发光装置402包括激光二极管106及光学模块108。激光二极管106是边发射激光，包括有源区1067及包覆层1063n和1063p。在本实施方式中，光学模块108为成形光学元件108402，其所用材料与包覆层1063n(如，n
‑
ingaalp)相同，且其形状如图4b所示。在某些实施方式中，侧壁包括弯曲部分。由于成形光学元件108402的材料和包覆层1063n的材料相同，包覆层1063n的区域和成形光学元件108402的区域为一体制成。通过此种配置，可以基本上90度的角度反射激光二极管106发出的光dl，并输出发送光tl。
59.图4c图示发光装置404的实施方式。发光装置404包括激光二极管106及光学模块108。激光二极管106为边发射激光，包括有源区1067及包覆层1063n及1063p。本实施方式中的光学模块108包括三个成形光学元件108404、108406及108408。成形光学元件108404所用的材料和包覆层1063n(如，n
‑
ingaalp)相同，且被布置为激光二极管106下方的基板。由于成形光学元件108404的材料和包覆层1063n的材料相同，包覆层1063n的区域及的成形光学
元件108404区域为一体制成。在本实施方式中，成形光学元件108404为波导，其用于在预定路线中发送光dl。从剖视观看，在本实施方式中，成形光学元件108408的形状为梯形。可以基本上90度的角度反射光dl，并输出发送光tl。
60.图4d图示发光装置406的实施方式。本实施方式与发光装置404相似。不同部分在于成形光学元件108404及成形光学元件1084408的形状。通过此种配置，可以基本上90度的角度反射激光二极管106发出的光dl，并输出发送光tl。
61.图4e
‑
图4h也是使用与光学元件一起的边发射激光的替选实施方式。发光装置408、410、412及414分别与发光装置400、402、404及406相似。不同之处在于这些实施方式中的光学元件108400、108402、108404及108406使用与包覆层1063n不同的材料，因此其形成并非一体制成。
62.图4i
‑
图4j是图示激光二极管、光学模块、激光驱动器及载板的空间关系的实施方式。图4i图示了发光装置400堆叠于载板107上的激光驱动器105上。图4j图示了发光装置400与激光驱动器105分离，两者都位于载板107上。应注意到，可利用其他实施方式(诸如图4a
‑
图4h所示的实施方式)来取代图4i
‑
图4j中的发光装置416及418。
63.图5a图示发光装置500的替选实施方式。发光装置500包括激光驱动器105、激光二极管106、载板107、光学模块108及下底座555。激光二极管106是边发射激光。本实施方式中的光学模块108包括成形光学元件108500及108502。成形光学元件108500为准直器(collimator)。成形光学元件108502为45度镜面，其能够以基本上90度的角度反射光dl。本实施方式中的空间关系如图所示，激光二极管106堆叠于激光驱动器105上，激光驱动器105堆叠于载板107上，且载板107堆叠于下底座555上。光学模块108堆叠于下底座555上。激光二极管106、激光驱动器105及载板107与光学模块108分离。下底座555可用以提供机械支撑，且可由陶瓷制成以供散热。
64.图5b图示发光装置502的替选实施方式。发光装置502包括激光驱动器105、激光二极管106、载板107、光学模块108及下底座555。相较于发光装置500，光学模块108的形状不同。成形光学元件108504有一凹面，如图5b所示，其为镜面且能够以基本上90度的角度反射光dl，并输出发送光tl。
65.图5c图示发光装置504替选实施方式。发光装置504包括激光驱动器105、激光二极管106、载板107、光学模块108及下底座555。相较于发光装置502，光学模块108的形状不同。成形光学元件108506包括倾斜表面与弯曲表面。
66.图5d
‑
图5f为发光装置的替选实施方式。发光装置506、508及510与发光装置500、508及510类似。不同部分在于激光驱动器105及激光二极管106的位置。于图5d
‑
图5f中，激光驱动器105及激光二极管106位于水平平面，且激光二极管106在激光驱动器105和光学模块108之间。
67.除了上述实施方式中所揭示的元件之外，也可引入微透镜。图5g及图5h为使用配备有微透镜1064的激光二极管106的实施方式。图5g及图5h的实施方式之间的差异在于为激光驱动器105以及激光二极管106的位置。
68.图6a
‑
1及图6a
‑
2图示发光装置600的替选实施方式，其结合了片上光学元件及片外光学元件。所述发光装置600包括激光驱动器105、激光二极管106、载板107、光学模块108及下底座555。光学模块108包括成形光学元件108408及成形光学元件108502，其中，成形光
学元件108408是片上，且成形光学元件108502是片外。在本实施方式中，光学模块108的一部分以及激光二极管106的包覆层1063n的一部分为一体制成。每一个元件的空间关系如图所示，此处省略相关说明。
69.图6b
‑
1及图6b
‑
2图示发光装置602的替选实施方式，其结合了片上光学元件及片外光学元件。发光装置602包括激光驱动器105、激光二极管106、载板107、光学模块108及下底座555。光学模块108包括成形光学元件108408及成形光学元件108502，其中，成形光学元件108408是片上，且成形光学元件108502是片外。在本实施方式中，光学模块108及激光二极管106被分别形成。每一个元件的空间关系如图所示，此处省略相关说明。
70.图6c
‑
1及图6c
‑
2图示发光装置604的替选实施方式，其结合了片上光学元件及片外光学元件。发光装置600包括激光驱动器105、激光二极管106、载板107、光学模块108及下底座555。光学模块108包括成形光学元件108408及成形光学元件108502，其中，成形光学元件108408是片上，且成形光学元件108502是片外。在本实施方式中，光学模块108的一部分以及激光二极管106的包覆层1063n的一部分为一体制成。此外，本实施方式包括配备于成形光学元件108408上的微透镜108410。每一个元件中的空间关系如图所示，此处省略相关说明。
71.图6d
‑
1及图6d
‑
2图示发光装置606的替选实施方式，其结合了片上光学元件以及片外光学元件。发光装置602包括激光驱动器105、激光二极管106、载板107、光学模块108及下底座555。光学模块108包括成形光学元件108408及成形光学元件108502，其中，成形光学元件108408是片上，且成形光学元件108502是片外。在本实施方式中，光学模块108及激光二极管106为分别形成。此外，本实施方式包括配备于成形光学元件108408上的微透镜108410。每一个元件的空间关系如图所示，此处省略相关说明。
72.在图6a
‑
1至图6d
‑
2所示实施方式中，激光二极管106及一部分的光学模块108堆叠于激光驱动器105上。在另一实施方式中，如图6e所示，激光驱动器105可与激光二极管106及光学模块108分离。发光装置608中的微透镜108410为可选元件，可根据设计需求而将其加入或移除。
73.在某些实施方式中，可将成形光学元件108500、108502、108504及108506实现方式为微电机系统(mems)而使得其可通过施加外来电压而进行各种运动如平移、倾斜、旋转等。结果，自图5a至5h以及自图6a
‑
1至6e所示的发光装置也可用于如1a及图1b图所示的fsc深度图获取。
74.图7a
‑
1及图7a
‑
2图示发光装置700的替选实施方式，其中图7a
‑
1为图7a
‑
2的剖视图(剖面aa’)。发光装置700包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108及下底座555。光学模块108包括成形光学元件108408，其为密封型光学元件，能够以预定角度反射由激光二极管106的有源区1067所产生的光dl，并输出发送光tl。具体来说，本实施方式中的成形光学元件108408有粗糙表面且完全覆盖激光二极管106。
75.图7b
‑
1及图7b
‑
2图示发光装置702的替选实施方式，其中图7b
‑
1为图7b
‑
2的剖视图(剖面aa’)。所述发光装置702包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108及下底座555。光学模块108包括成形光学元件108408，其以预定角度反射从激光二极管106的有源区1067所产生的光dl，并输出发送光tl。具体来说，本实施方式中的成形光学元件108408有粗糙表面且部分覆盖激光二极管106。
76.图8a图示发光装置800的替选实施方式。发光装置800包括两个激光驱动器105、两个激光二极管106、两个光学元件108及一个下底座555。激光二极管106及光学元件108堆叠于激光驱动器105上，其是对称的且均堆叠于下底座555上。
77.相似地，图8b图示发光装置802的替选实施方式。发光装置802包括四个激光驱动器105、四个激光二极管106、四个光学元件108及一个下底座555。激光二极管106及光学元件108堆叠于激光驱动器105上，其是对称的且均堆叠于下底座555上。
78.图8c图示发光装置804的替选实施方式。发光装置804包括两个激光驱动器105、两个激光二极管106、两个光学元件108及一个下底座555。激光二极管106、光学元件108及激光驱动器105并非布置于垂直方向上。从发光装置804的上方观看，光学元件108位于激光二极管106之间。
79.图8d图示发光装置806的替选实施方式。发光装置806包括一个激光驱动器105、四个激光二极管106、四个光学元件108及一个下底座555。激光二极管106及光学元件108堆叠于激光驱动器105上，其中所述激光驱动器105堆叠于下底座555上。
80.图8e图示发光装置808的替选实施方式。发光装置808包括一个激光驱动器105、四个激光二极管106、四个光学元件108及一个下底座555。激光二极管106、光学元件108及激光驱动器105并未排列于垂直方向上，但都堆叠于下底座555上。激光驱动器被激光二极管106所包围。
81.对于边发射激光二极管应用，除了使用光学元件来改变光输出发送光的方向之外，下底座的机械设计与布置也是发光装置中使用的替选方案。
82.图9a
‑
1图示光学组件900的3维(3d)立体图，其包括激光驱动器105、激光二极管106及下底座555。图9a
‑
2是图9a
‑
1的上视图。与上文所述的实施方式类似，本实施方式包括激光条106a及激光条106b以发出光dl1及dl2，并且共同输出发送光tl。激光条106a及激光条106b形成阵列且受到激光驱动器105通过焊盘1051产生的驱动信号而驱动。下底座555提供平台以供装载激光驱动器105及激光二极管106且可直立摆置，而使得发送光tl能沿着垂直方向传播。在本实施方式中，光dl1及dl2的方向和发送光tl的方向相同。在本实施方式中，光学元件900不含用于改变光dl1及dl2方向的光学元件。在某些实施方式中，可翻转激光二极管106，激光条106a及激光条106b与激光驱动器105直接接触。
83.图9b图示发光装置902的3维(3d)立体图。相较于图9a的实施方式，本实施方式还包括光学元件90201、支架90202及下底座90203。在一个实施方式中，光学元件90201是散射器。光学元件90201布置在激光驱动器105、激光二极管106及下底座555上方，并且被配置为散射或发散发送光tl。支架90202被布置在光学元件90201及下底座90203之间，以将光学元件90201保持在期望位置。本实施方式中的下底座90203被布置为基本上垂直于下底座555。下底座90203被配置为稳定支撑下底座555，而使得发送光tl可于垂直方向中发射。
84.图9c图示发光装置904的3维(3d)立体图。相较于图9b的实施方式，本实施方式使用两个光学组件900，且两者直立于下底座90203上。在某些实施方式中，可加入散射器90201及支架90202以覆盖两个光学元件900。本实施方式仅示出两个光学元件900，然而，可利用更多光学元件900来产生发送光tl。
85.图9d图示发光装置906的3维(3d)立体图。与图9c的实施方式类似，发光装置906使用多个光学元件900。不同之处在于，在本实施方式中，每一个光学元件900彼此直接接触。
本实施方式仅图示两个光学元件900，然而，可利用更多光学元件900来产生发送光tl。
86.图9e图示发光装置908的实施方式，其包括垂直立于下底座90203上的四个光学元件900。本实施方式仅图示四个光学元件900，然而，可利用更多光学元件900来产生发送光tl。
87.图9f图示光学元件910的实施方式，其包括激光二极管106及下底座555。相较于图9a
‑
1及图9a
‑
2，激光驱动器105并非装载于下底座555上。此外，驱动信号是来自装载于下底座555上的金属板91002。
88.图9g
‑
1及图9g
‑
2图示发光装置912的实施方式，其包括垂直立于激光驱动器105上的四个光学元件910。图9g
‑
2为图9g
‑
1的剖视图(剖面aa’)。由于每一个光学元件910具有装载于下底座555底部上的金属板91202，金属板91202能直接接触并与金属板91002电耦接，其中激光驱动器105产生的驱动信号从金属板91002输出。
89.图9h
‑
1及图9h
‑
2图示发光装置914的实施方式，其包括垂直立于下底座90203上的四个光学元件910。图9h
‑
2为图9h
‑
1的剖视图(剖面aa’)。由于每一个光学元件910具有装载于下底座90203底部上的金属板91202，金属板91202能直接接触并与金属板91002电耦接，其中激光驱动器105产生的驱动信号由金属板91002输出。在本实施方式中，激光驱动器105并未布置于光学元件910下方，而是布置于下底座90203旁并由其所支撑。
90.除了使用边发射激光作为发光装置元件之外，垂直发射激光也可作为替选实施方案。下文所述的实施方式使用垂直发射激光来配置发光装置，并且也配备有波长转换或眼睛保护机制。
91.图10a
‑
1及图10a
‑
2图示发光装置1000的实施方式，其包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108及下底座555。图10a
‑
2为图10a
‑
1的剖视图(剖面aa’)。具体来说，在本实施方式中，激光二极管106包括多个垂直腔面发射激光器(vesel)，这是一种垂直发射激光。在另一种实现方式中，可将激光二极管106实现方式为单一个vesel。本实施方式中的光学模块108包括光学覆盖玻璃1081002及量子点涂层1081004。在光学覆盖玻璃1081002的表面及激光二极管106之间具有量子点涂层1081004，可将从vsesls发出的光的峰值波长由较短的峰值波长转换为较长的峰值波长，这对于眼睛的保护效果较佳。侧壁组件1081006a及1081006b被配置为支撑光学模块108。在本实施方式中，激光二极管106堆叠于激光驱动器105上。
92.图10b
‑
1及图10b
‑
2图示的发光装置1002实施方式，包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108及下底座555。图10b
‑
2为图10a
‑
1的剖视图(剖面aa’)。具体来说，在本实施方式中，激光二极管106包括多个vesels，这是一种垂直发射激光。在另一种实现方式中，可将激光二极管106实现方式为单一个vesel。本实施方式中的光学模块108包括光学覆盖玻璃1081002及量子点涂层1081004。在光学覆盖玻璃1081002的表面及激光二极管106具有量子点涂层1081004，可将从vsesls发出的光的峰值波长由较短的峰值波长转换为较长的峰值波长，这对于眼睛的保护效果较佳。侧壁元件1081006a及1081006b被配置为支撑光学模块108。于本实施方式中，激光二极管106并未堆叠于激光驱动器105上，但布置于激光驱动器105旁。
93.图10c图示发光装置1004的实施方式。除了发光装置1000及1002之外，本实施方式中的量子点涂层1081004覆盖于激光二极管106上。相似地，可将所述激光驱动器105配置于
激光二极管106下或配置于激光二极管106旁。
94.图10d
‑
1及图10d
‑
2图示发光装置1006的实施方式，其包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108、光检测器109及下底座555。图10d
‑
2为图10d
‑
1的剖视图(剖面aa’)。具体来说，在本实施方式中，引入光检测器109以供眼睛保护。光检测器109被配置为检测是否有任何其他由光学模块108反射的残余光，以确定光学模块108是否脱落。举例来说，若光学模块108脱落了，从激光二极管106产生的光将几乎全数被发出至空气中，没有光会被反射到光检测器109。相反地，若光学模块108并未脱落，从激光二极管106产生的大多数光会通过光学模块108传送，但从激光二极管106产生的一小部分光会被光学模块108反射，且会被光检测器109检测到。因此，当检测到光学模块108脱落时，发光装置1006可关闭光或对系统发出警示。
95.与发光装置1006类似，图10e
‑
1及图10e
‑
2图示发光装置1008的实施方式，其也包括用于眼睛保护的光检测器109。相较于发光装置1006，本实施方式中的激光驱动器105与激光二极管106并未堆叠。激光驱动器105、激光二极管106及光检测器109被布置于彼此的侧边，如图10e
‑
1及图10e
‑
2所图示。在另一种实现方式中，可移除量子点涂层1081004。
96.图10f图示发光装置1010的实施方式，其包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108、下底座555、印刷电路板(pcb)10104、侧壁元件1081006a及1081006b以及导电罩(cage)10102a及10102b。在本实施方式中，导电罩10102a及10102b被配置为固定光学模块108。此外，导电罩10102a及10102b是导电材料并电耦接至pcb 10104。当光学模块108、导电罩10102a或导电罩10102b意外脱落时，pcb上的检测电路能检测电阻改变并进一步停止照射或对系统发出警示。在本实施方式中，发光装置1010使用机械外壳上的电阻感测以进行眼睛保护功能。
97.图10g
‑
1图示发光装置1012的实施方式，其包括激光驱动器105、激光二极管106、光学模块108、下底座555、印刷电路板(pcb)10104以及侧壁元件1081006a及1081006b，其中，光学模块108包括光学覆盖玻璃1081002及导电涂覆材料1081008。在本实施方式中，侧壁元件1081006a及1081006b为导电性。导电涂覆材料1081008对激光二极管106发出的光呈透明，且不会吸收激光二极管发出的光。导电涂覆材料1081008可以是氧化铟锡(ito)、掺氟氧化锡(fto)、掺杂氧化锌、掺杂半导体、透明导电高分子等。由于侧壁元件1081006a及1081006b及导电涂覆材料1081008具导电性且彼此电耦接，一旦光学模块108、侧壁元件1081006a或侧壁元件1081006b意外脱落，pcb上的检测电路能够检测电阻改变并进一步停止照射或对系统发出警示。在本实施方式中，发光装置1010利用玻璃涂层上的电阻感测来进行眼睛保护功能。
98.图10g
‑
2图示从底视图描绘的光学模块108的替选实施方式的底视图。在图10g
‑
2中，导电涂覆材料1081008的图样为平面状并涂覆于光学覆盖玻璃1081002上。导电涂覆材料1081008的图样可以为其他形状，诸如在图10g
‑
3中，图样为环绕光学覆盖玻璃1081002的环。在其他实现方式中，图样可以是涂覆在光学覆盖玻璃1081002上的网格。
99.至于上文所述的眼睛保护机制，包含使用光检测器、在罩上的阻抗改变检测或导电性涂布材料。此外，下文实施方式说明上述的组合。
100.图10h图示发光装置1014的实施方式。本实施方式结合了发光装置1006、1010及1012的特征，其整合了光检测器109、导电罩10102a及10102b及导电涂覆材料1081008。这些
元件用于实现眼睛保护功能。其操作如上文实施方式所述；此处为求简洁省略相关说明。
101.图10i图示发光装置1016的实施方式。本实施方式也结合了发光装置1006、1010及1012的特征，其整合了光检测器109、导电罩10102a及10102b及导电涂覆材料1081008。这些元件系用于实现眼睛保护功能。相较于发光装置1014，本实施方式中的导电涂覆材料1081008系涂布于光学覆盖玻璃1081002的上表面上，而非光学覆盖玻璃1081002的下表面。
102.虽然本发明已以示例方式描述并涉及优选实施方式，然而要理解本发明不限于此，相反地，本发明意欲涵盖各种修改以及相似的布置与程序，并且因此应以最广方式来解释所附的权利要求的范围，以便涵盖所有此类修改以及相似的配置与程序。