一种使用VCSEL器件的人脸识别装置的制作方法

一种使用vcsel器件的人脸识别装置
技术领域
1.本发明属于使用人脸识别装置技术领域，尤其涉及一种使用vcsel器件的人脸识别装置。


背景技术：

2.随着3d sensing技术的发展应用，vcsel(vertical cavity surface emitting laser，垂直腔面发射激光器)再次掀起了热潮。因其发光角度小、光耦合效率高、光传输稳定、抗干扰性强广发应用于人脸识别、安防监控、3d消费电子成像、光传输、lot等领域。vcsel发光角度小，中心位置光强高，若不经过处理，可能出现手电筒效应或者暗角现象，导致红外过曝。
3.目前，人脸识别装置开始采用vcsel器件，由于vcsel的光线矫正主要是采用doe光衍片对光线扩束准直，且在使用时，vcsel的光线角度以及位置不能进行调节，导致在对人脸进行识别时，当人的脸位置没有完全对正时，人脸成像的图案不清晰且成像的效果不好，或者光线不好时，也容易出现识别率低的问题，尤其是当人脸部有塌陷，需要多次尝试才可能识别或者难以识别，用户体验不够好。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种使用vcsel器件的人脸识别装置，以解决现有技术中的问题。
5.本发明实施例采用下述技术方案：一种使用vcsel器件的人脸识别装置，包括安装箱、角度调节机构、调节减震机构和vcsel器件，所述安装箱内设有安装腔，所述调节减震机构设置在安装腔且调节减震机构与安装腔滑动配合，所述角度调节机构位于调节减震机构上且角度调节机构的调节端延伸至安装箱外，所述vcsel器件位于角度调节机构上。
6.进一步的，所述角度调节机构包括安装座、第一弧形板、第二弧形板、万向座、万向球和两个驱动电机，所述安装座设置在安装箱内且位于安装腔滑动配合，所述第一弧形板转动连接在安装座上，所述第二弧形板转动连接在安装座上且第二弧形板位于第一弧形板的下方，所述万向座位于安装座的中间位置，所述万向球转动连接在万向座上，两个所述驱动电机分别设置在安装座上且两个驱动电机分别与第一弧形板和第二弧形板传动连接，所述第一弧形板和第二弧形板上均设有弧形槽。
7.进一步的，所述角度调节机构还包括旋转电机、第一齿轮、第二齿轮和调节杆，所述万向球内为中空结构，所述旋转电机位于万向球内，所述第一齿轮位于旋转电机的主轴上且与第二齿轮啮合，所述调节杆的下端转动连接在万向球上，所述调节杆穿过第一弧形板和第二弧形板上的弧形槽，所述调节杆的上端设有安装架,所述第二齿轮位于调节杆的底部。
8.进一步的，所述调节减震机构包括安装块、第一减震弹簧、减震阻尼器、两个安装杆、两个连接板和两个滑动块，所述安装块位于安装座的顶部，所述第一减震弹簧的两端分
别与安装块和安装腔连接，所述调节减震机构位于安装块与安装腔之间，两个所述安装杆对称设置在安装腔内，两个所述滑动块分别与两个安装杆滑动配合，每个所述滑动块的两端分别设有第二减震弹簧，两个所述连接板的一端分别转动连接在两个滑动块上，两个所述连接板的另一端转动连接在两个安装块上。
9.进一步的，所述vcsel器件包括载体、vcsel芯片、键合线和微型准直结构，所述vcsel芯片上设有固定胶，所述vcsel芯片通过固定胶固定在载体内部，所述vcsel芯片通过键合线与载体电性连接，所述微型准直结构设置在载体的顶部，所述vcsel芯片的发光端朝向微型准直结构设置。
10.进一步的，所述微型准直结构包括孔径、光线扩束层、表面凸层和高反射层，所述孔径设有两个，两个所述孔径对称设置在光线扩束层的底部，所述高反射层设有两个，两个所述高反射层对称设置在光线扩束层的底部，且高反射层位于孔径的旁侧，所述表面凸层位于光线扩束层的顶部。
11.进一步的，所述表面凸层为向上凸起半圆结构。
12.进一步的，所述载体内部两个侧壁为阶梯结构，所述载体上设有反射银层，所述反射银层位于载体的内底部，所述载体内部侧面为倾斜设置的反射杯结构，所述反射杯结构上设有齿板。
13.进一步的，所述反射杯结构的顶部侧壁上设有用胶水固定的顶板，所述顶板与高反射层通过胶水连接，所述高反射层位于顶板的底部，且高反射层与齿板相抵触形成左右限位，所述齿板的上方为凸边，所述凸边搭在顶板的上方，所述齿板上设有定位条，所述顶板上设有凹槽，所述定位条位于凹槽内且定位条与凹槽的底部之间留有一定的空间从而形成散热风道。
14.进一步的，所述顶板的一端为敞口结构，所述齿板平行插接在敞口结构内，所述顶板的下表面与齿板的上表面之间设有间距差，间距差对应到高反射层与齿板的位置就会形成散热流道。
15.进一步的，所述vcsel芯片设有若干，所述微型准直结构也设有若干，若干所述微型准直结构为阵列设置，相邻的微型准直结构之间通过该固定胶进行连接，每一个微型准直结构对应一个vcsel芯片。
16.进一步的，若干所述vcsel芯片在反射银层呈等间距设置。
17.上述的一种使用vcsel器件的人脸识别装置的应用，所述vcsel器件用于使用vcsel器件的人脸识别装置或者成像装置。
18.本发明实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
19.其一，本发明在对vcsel器件的角度进行调节时，一个驱动电机工作带动第一弧形板在安装框上进行摆动，第一弧形板转动带动调节杆通过万向球在万向座行进行转动，调节杆转动带动安装架的位置进行转动和调节，使得vcsel器件的位置在其中左右进行调节，另一个驱动电机工作带动第二弧形板在安装座上进行摆动，第二弧形板转动带动调节杆通过万向球在万向座上进行转动，调节杆转动带动安装架的位置进行转动和调节，使得vcsel器件的位置在前后上进行调节，使得vcsel器件更好的朝向人群以及更好地对人脸进行识别。
20.其二，本发明在vcsel器件进行转动调节时，会产生晃动以及抖动，就会影响vcsel
器件的成像效果，此时两个滑动块在两个安装杆上进行滑动，就会通过两个第二减震弹簧对产生的晃动以及发生抖动进行减震以及削弱，第一减震弹簧在竖直方向上对安装框进行减震，减震阻尼器可以减弱第一减震弹簧产生的抖动，在对vcsel器件进行减震后，可以防止在调节和转动的过程中发生晃动，影响vcsel器件成像的效果以及成像的精确性。
21.其三，本发明中采用微锯齿反射结构，旨在提升出光率，用微型准直阵列模型做上层封装，目的在于通过孔径在vcsel光线光重合前对出光光线先进行光线扩束，减少光束中间位置的出光，孔径区域范围出光更均匀；同时利用扩束层与表面凸层的折射率差值对出光进一步做准直处理，经过表面凸层的光线区域内更均匀；同时可以根据实际需要调整孔径的大小，达到在不同区域的光强大小调节。
22.其四，本发明中利用高反射层和微锯齿反射结构将内部的反射滞留光线通过多次折射从孔径出光，实现了出光无序到有序的过程，同时实现了孔径内出光，区域内出光均匀。
23.其五，本发明中微型准直结构对应的是二维阵列vcsel芯片的单个基础发光单元，每一个微型准直结构对应一个阵列发光单元，在两个基础发光单元光重合前先对光线进行扩束，减少中间部位的光强，避免光强过高引起红外过曝的问题，影响图像成像的清晰度。
24.其六，本发明通过设置的散热风道和散热流道可以实现对微型准直结构的散热，将微型准直结构工作产生的热量通过散热风道以及散热流道向载体外进行输送，防止在进行长时间的工作后产生热量导致胶水的软化影响使用，也可以防止微型准直结构在经过长时间的工作后产生热量造成损坏，影响对光线的调整，两条风道可以确保散热的效果更好。
25.其七，本发明的成本比现有技术方案成本更低。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
27.图1为本发明vcsel器件的立体结构示意图；
28.图2为本发明vcsel器件的剖视图；
29.图3为本发明的vcsel器件的示意图
30.图4为本发明微型准直结构的示意图；
31.图5为本发明的微准直结构出光图；
32.图6为本发明的载体结构图；
33.图7为本发明中微锯齿结构反射路线出光图；
34.图8为本发明中形成的散热风道以及散热流道的局部示意图一；
35.图9为本发明中形成的散热风道以及散热流道的局部示意图二；
36.图10为本发明中顶板与齿板之间的安装示意拆分图；
37.图11为本发明中微准直结构阵列示意图；
38.图12为本发明的立体结构示意图；
39.图13为本发明角度调节机构的立体结构示意图；
40.图14为本发明的侧视图；
41.图15为本发明的局部立体示意图。
42.附图标记
43.vcsel器件14，载体1，vcsel芯片2，微型准直结构3，孔径31，光线扩束层32，表面凸层33，高反射层34，固定胶4，反射银层5，反射杯结构6，齿板7，凸边71，顶板8，定位条81，散热风道9，散热流道10，安装箱11，安装腔111，角度调节机构12，安装座120，第一弧形板121，第二弧形板122，万向座123，万向球124，驱动电机125，旋转电机126，第一齿轮127，第二齿轮128，调节杆129，安装架1290，调节减震机构13，安装块131，第一减震弹簧132，减震阻尼器133，安装杆134，连接板135，滑动块136，第二减震弹簧137。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
46.实施例1
47.参照图1至图15所示，本发明实施例提供一种使用vcsel器件的人脸识别装置，包括安装箱11、角度调节机构12、调节减震机构13和vcsel器件14，所述安装箱11内设有安装腔111，所述调节减震机构13设置在安装腔111且调节减震机构13与安装腔111滑动配合，所述角度调节机构12位于调节减震机构13上且角度调节机构12的调节端延伸至安装箱11外，所述vcsel器件14位于角度调节机构12上。
48.在进行使用时，通过角度调节机构12可以实现对vcsel器件14角度的调节，可以在对人脸进行识别时，扩大识别的角度，还可以对vcsel器件14的角度进行旋转，在不同的位置对人脸进行识别，调节减震机构13可以在角度调节机构12在对vcsel器件14的位置进行调节时，调节的过程中对产生的晃动进行减震，防止在调节和转动的过程中发生晃动，影响vcsel器件14成像的效果。通过角度调节机构12，调整到合适的角度，使得vcsel器件能够和人的位置产生直接的照射，使得的vcsel器件发出的光线与人的位置以及不同人的脸型更好地自动匹配，提高人脸识别效率和效果。
49.具体地，所述角度调节机构12包括安装座120、第一弧形板121、第二弧形板122、万向座123、万向球124和两个驱动电机125，所述安装座120设置在安装箱11内且位于安装腔111滑动配合，所述第一弧形板121转动连接在安装座120上，所述第二弧形板122转动连接在安装座120上且第二弧形板122位于第一弧形板121的下方，所述万向座123位于安装座120的中间位置，所述万向球124转动连接在万向座123上，两个所述驱动电机125分别设置在安装座120上且两个驱动电机125分别与第一弧形板121和第二弧形板122传动连接，所述第一弧形板121和第二弧形板122上均设有弧形槽；所述角度调节机构12还包括旋转电机126、第一齿轮127、第二齿轮128和调节杆129，所述万向球124内为中空结构，所述旋转电机126位于万向球124内，所述第一齿轮127位于旋转电机126的主轴上且与第二齿轮128啮合，所述调节杆129的下端转动连接在万向球124上，所述调节杆129穿过第一弧形板121和第二弧形板122上的弧形槽，所述调节杆129的上端设有安装架1290,所述第二齿轮128位于调节杆129的底部；在对vcsel器件14的角度进行调节时，一个驱动电机125工作带动第一弧形板
121在安装框上进行摆动，第一弧形板121转动带动调节杆129通过万向球124在万向座123行进行转动，调节杆129转动带动安装架1290的位置进行转动和调节，使得vcsel器件14的位置在其中左右进行调节，另一个驱动电机125工作带动第二弧形板122在安装座120上进行摆动，第二弧形板122转动带动调节杆129通过万向球124在万向座123上进行转动，调节杆129转动带动安装架1290的位置进行转动和调节，使得vcsel器件14的位置在前后上进行调节，旋转电机126工作带动第一齿轮127转动，第一齿轮127转动带动第二齿轮128转动，第二齿轮128转动带动调节杆129在万向球124上进行转动，调节杆129转动带动安装架1290的位置进行旋转，在不同的位置以及角度对人脸进行识别，安装架1290位置的转动以及调节可以带动vcsel器件14的位置进行旋转以及位置的调节，使得vcsel器件14更好的朝向人群以及更好地对人脸进行识别。
50.具体地，所述调节减震机构13包括安装块131、第一减震弹簧132、减震阻尼器133、两个安装杆134、两个连接板135和两个滑动块136，所述安装块131位于安装座120的顶部，所述第一减震弹簧132的两端分别与安装块131和安装腔111连接，所述调节减震机构13位于安装块131与安装腔111之间，两个所述安装杆134对称设置在安装腔111内，两个所述滑动块136分别与两个安装杆134滑动配合，每个所述滑动块136的两端分别设有第二减震弹簧137，两个所述连接板135的一端分别转动连接在两个滑动块136上，两个所述连接板135的另一端转动连接在两个安装块131上。在vcsel器件14进行转动调节时，会产生晃动以及抖动，就会影响vcsel器件14的成像效果，此时两个滑动块136在两个安装杆134上进行滑动，就会通过两个第二减震弹簧137对产生的晃动以及发生抖动进行减震以及削弱，第一减震弹簧132在竖直方向上对安装框进行减震，减震阻尼器133可以减弱第一减震弹簧132产生的抖动，在对vcsel器件14进行减震后，可以防止在调节和转动的过程中发生晃动，影响vcsel器件14成像的效果以及成像的精确性。
51.具体地，所述vcsel器件14包括载体1、vcsel芯片2、键合线和微型准直结构3，所述vcsel芯片2上设有固定胶4，所述vcsel芯片2通过固定胶4固定在载体1内部，所述vcsel芯片2通过键合线与载体1电性连接，所述微型准直结构3设置在载体1的顶部，所述vcsel芯片2的发光端朝向微型准直结构3设置。可以通过阵列的微型准直结构3对vcsel光线进行光线矫正准直。vcsel器件用于使用vcsel器件的人脸识别装置或者成像装置，出光均匀，干扰少，用于使用vcsel器件的人脸识别装置时，识别的精度更高，用于成像装置时，图像成像的清晰度更高。
52.具体地，所述微型准直结构3包括孔径31、光线扩束层32、表面凸层33和高反射层34，所述孔径31设有两个，两个所述孔径31对称设置在光线扩束层32的底部，所述高反射层34设有两个，两个所述高反射层34对称设置在光线扩束层32的底部，且高反射层34位于孔径31的旁侧，所述表面凸层33位于光线扩束层32的顶部；所述表面凸层33为向上凸起半圆结构。孔径31的作用是减少、阻止vcsel阵列芯片不同发光单元发生光线重合。光线扩束层32先对vcsel阵列发该功能单元的光线先进行扩束，增大出光面积，单位面积上的光强差异更小，出光更均匀，光线扩束层32可以通过折射率和高度调节光线出光角度，与表面凸层33通过折射率差异做出不同角度的出射角度满足实际需求；表面凸层33通过折射率差异对光线矫正，出光准直；高反射层34调整内部的光线反射角度，阻止光线从孔径31外的地方出光，将无序出光改变为有序出光。
53.具体地，所述载体1内部两个侧壁为阶梯结构，所述载体1上设有反射银层5，所述反射银层5位于载体1的内底部，所述载体1内部侧面为倾斜设置的反射杯结构6，所述反射杯结构6上设有齿板7；齿板7，旨在提升出光率，用微型准直阵列模型做上层封装，目的在于通过孔径31在vcsel光线光重合前对出光光线先进行光线扩束，减少光束中间位置的出光，孔径31区域范围出光更均匀；同时利用光线扩束层32与表面凸层33的折射率差值对出光进一步做准直处理，经过表面凸层33的光线区域内更均匀；同时可以根据实际需要调整孔径31的大小，达到在不同区域的光强大小调节；(其中孔径31不仅限于特点位置、特点大小，可根据需求在模型上不同位置做不同大小的孔径31；载体1做阶梯结构，用微型准直阵列模型固定封装。)
54.载体1内部滞留的反射光线通过斜面上的齿板7做反射，改变反射的方向，多次反射后通过孔径31出光，解决了光滞留的问题，提升了出光率；同时通过高反射层34的发射作用，限制了出光的途径，光只能从孔径31出光，将出光无序变为有序，减少无序光线的干扰；齿板7反射路线参照图7。
55.利用高反射层34和齿板7将内部的反射滞留光线通过多次折射从孔径31出光，实现了出光无序到有序的过程，同时实现了孔径31内出光，区域内出光均匀。
56.具体地，所述反射杯结构6的顶部侧壁上设有用胶水固定的顶板8，所述顶板8与高反射层34通过胶水连接，所述高反射层34位于顶板8的底部，且高反射层34与齿板7相抵触形成左右限位，所述齿板7的上方为凸边71，所述凸边71搭在顶板8的上方，所述齿板7上设有定位条81，所述顶板8上设有凹槽，所述定位条81位于凹槽内且定位条81与凹槽的底部之间留有一定的空间从而形成散热风道9；所述顶板8的一端为敞口结构，所述齿板7平行插接在敞口结构内，所述顶板8的下表面与齿板7的上表面之间设有间距差，间距差对应到高反射层34与齿板7的位置就会形成散热流道10；通过设置的散热风道9和散热流道10可以实现对微型准直结构3的散热，将微型准直结构工作产生的热量通过散热风道9以及散热流道10向载体1外进行输送，防止在进行长时间的工作后产生热量导致胶水的软化影响使用，也可以防止微型准直结构3在经过长时间的工作后产生热量造成损坏，影响对光线的调整，两条风道可以确保散热的效果更好。
57.齿板7与载体1之间可拆卸连接，齿板7可以作为独立配件生产，齿距、齿面以及参数可调，方便机械加工，齿板7斜置在载体1上，利用顶板8上部限位，胶水侧部封边，灵活拆卸，方便装配，同时也可保证齿板7装配的稳定性。
58.具体地，所述vcsel芯片2设有若干，所述微型准直结构3也设有若干，若干所述微型准直结构3为阵列设置，相邻的微型准直结构3之间通过该固定胶4进行连接，每一个微型准直结构3对应一个vcsel芯片2；在两个基础发光单元光重合前先对光线进行扩束，减少中间部位的光强，避免光强过高引起红外过曝的问题，影响图像成像的清晰度。
59.具体地，若干所述vcsel芯片2在反射银层5呈等间距设置。等间距设置的vcsel芯片2可以使得光线发射更均匀，使得后续微型准直结构3对光线调整的更有序。
60.光线准直矫正参照图5光线在微型准直结构3的出光路线：光线从vcsel的出光圆孔发出，在孔径31的作用下，穿入到孔径31内，光线进入到光线扩束层32，在高折射率的作用下，光线出光角度变大，同时中心光强变小，侧面光强增大；通过光线扩束层32和表面凸层33的折射率差异，使光线折射后垂直出光。
61.上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。