CN208907957U - 投影模组、成像模组和电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种投影模组、成像模组和电子装置。投影模组包括光源、导光件和光学元件，导光件包括相背的第一面和第二面，第一面设有至少一个进光区，第二面设有至少一个出光区，光源设在第一面远离第二面的一侧，光学元件设在第二面远离第一面的一侧，光源发射的光线自进光区入射至导光件并由出光区出射至光学元件，光学元件用于将光线投影形成结构化光线，光源和光学元件在导光件上的正投影至少部分地错开。光源发出的光线可以通过导光件传播至光学元件，从而投影模组应用于电子装置时，光源和光学元件可以避开电子装置的其他组件进行设置，避免光源和光学元件与电子装置的其他组件的元件堆叠，有利于减少电子装置的厚度。

Description

投影模组、成像模组和电子装置

技术领域

本实用新型涉及图像采集技术领域，特别涉及一种投影模组、成像模组和电子装置。

背景技术

目前，用于投影光线的投影模组在电子装置的成像系统中得到广泛的应用，特别是在结构光3D感测模组中，感测模组可以通过投影模组发射带有信息的光线到待测物体表面，由接收模组接收经物体反射后的光线，通过光线的变化获得物体的深度信息。在电子装置组装时，投影模组通常设置在基板、电路板及电子装置的其他组件上，例如，显示组件、外壳等。如此，多元件堆叠会造成电子装置的厚度增加，不利于电子装置的轻薄化设计。

实用新型内容

本实用新型实施方式提供了一种投影模组、成像模组和电子装置。

本实用新型实施方式的投影模组包括光源、导光件和光学元件，所述导光件包括相背的第一面和第二面，所述第一面设有至少一个进光区，所述第二面设有至少一个出光区，所述光源设在所述第一面远离所述第二面的一侧，所述光学元件设在所述第二面远离所述第一面的一侧，所述光源发射的光线自所述进光区入射至所述导光件并由所述出光区出射至所述光学元件，所述光学元件用于将所述光线投影形成结构化光线，所述光源和所述光学元件在所述导光件上的正投影至少部分地错开。

上述投影模组中，光源和光学元件在导光件上的正投影至少部分地错开，并通过导光件配合，使得光源发出的光线可以传播至光学元件，从而投影模组应用于电子装置时，光源和光学元件可以避开电子装置的其他组件进行设置，避免光源和光学元件与电子装置的其他组件的元件堆叠，优化电子装置的空间设置，减少电子装置的厚度，有利于电子装置的轻薄化设计。

在某些实施方式中，所述投影模组包括位于所述第二面的第一反射结构及位于所述第一面的第二反射结构，所述第一反射结构与所述进光区相对，所述第二反射结构与所述出光区相对，所述光源发出的光自所述进光区入射至所述导光件并经所述第一反射结构反射后在所述导光件内全反射传播，以及经所述第二反射结构反射后自所述出光区出射至所述光学元件。如此，从进光区入射至导光件内的光线经第一发射件反射后，光线的反射角大于导光件全反射的临界角，使得光线可以在导光件内全反射传播。

在某些实施方式中，所述第一反射结构包括反射式光栅或反光镜，所述第二反射结构包括反射式光栅或反光镜。如此，可以根据光线在导光件内全反射的临界角设计合适的反射结构。

在某些实施方式中，所述光学元件包括衍射光学元件或掩膜。如此，衍射光学元件和掩膜可以将光线投影形成带有图像信息的结构化光线。

在某些实施方式中，所述投影模组包括位于所述光源和所述进光区之间的准直镜头，所述光源发出的光线经所述准直镜头形成平行光线，所述平行光线入射至所述进光区。如此，有利于光路设置，保证投影光线的质量。

在某些实施方式中，所述投影模组包括基板，所述光源设置在所述基板上。如此，板可以支撑及保护光源。

本实用新型实施方式的成像模组包括接收模组和上述任一实施方式的投影模组。

上述成像模组中，投影模组的光源和光学元件在导光件上的正投影至少部分地错开，并通过导光件配合，使得光源发出的光线可以传播至光学元件，从而投影模组应用于电子装置时，光源和光学元件可以避开电子装置的其他组件进行设置，避免光源和光学元件与电子装置的其他组件的元件堆叠，优化电子装置的空间设置，减少电子装置的厚度，有利于电子装置的轻薄化设计。

在某些实施方式中，所述接收模组包括成像镜头和图像传感器，所述图像传感器位于所述成像镜头的像侧。如此，图像传感器用于采集光线信息并形成图像信息，成像镜头可以将光线汇聚到图像传感器，有利于提高图像质量。

本实用新型实施方式的电子装置包括显示模组和上述任一实施方式的成像模组，所述显示模组位于所述第一面远离所述第二面的一侧且与所述光源间隔设置。

上述电子装置中，投影模组的光源和光学元件在导光件上的正投影至少部分地错开，并通过导光件配合，使得光源发出的光线可以传播至光学元件，从而光源和光学元件可以避开电子装置的显示模组和其他组件进行设置，避免光源和光学元件与电子装置的显示模组和其他组件的元件堆叠，优化电子装置的空间设置，减少电子装置的厚度，有利于电子装置的轻薄化设计。

在某些实施方式中，所述电子装置包括壳体，所述壳体开设有收容腔，所述显示模组和所述成像模组设置在所述收容腔。如此，壳体可以收容及保护显示模组、成像模组和电子装置的其他组件，减少外界环境的干扰。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施方式的投影模组的结构示意图。

图2是本实用新型实施方式的投影模组的另一结构示意图。

图3是本实用新型实施方式的投影模组的又一结构示意图。

图4是本实用新型实施方式的投影模组的再一结构示意图。

图5是本实用新型实施方式的成像模组的结构示意图。

图6是本实用新型实施方式的电子装置的结构示意图。

主要元件符号说明：

投影模组10、光源11、导光件12、第一面122、进光区1222、第二面124、出光区1242、光学元件13、第一反射结构14、第二反射结构15、准直镜头16、基板17；

成像模组100、接收模组20、成像镜头22、图像传感器24、

电子装置1000、显示模组200、壳体300、收容腔310。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请一并参阅图1-图6，本实用新型实施方式的投影模组10包括光源11、导光件12和光学元件13，导光件12包括相背的第一面122和第二面124，第一面122设有至少一个进光区1222，第二面124设有至少一个出光区1242，光源11设在第一面122远离第二面的一侧，光学元件13设在第二面124远离第一面的一侧，光源11发射的光线自进光区1222入射至导光件12并由出光区1242出射至光学元件13，光学元件13用于将光线投影形成结构化光线，光源11和光学元件13在导光件12上的正投影至少部分地错开。

本实用新型实施方式的投影模组10中，光源11和光学元件13在导光件12上的正投影至少部分地错开，并通过导光件12配合，使得光源11发出的光线可以传播至光学元件13，从而投影模组10应用于电子装置1000时，光源11和光学元件13可以避开电子装置1000的其他组件进行设置，避免光源11和光学元件13与电子装置1000的其他组件的元件堆叠，优化电子装置1000的空间设置，减少电子装置1000的厚度，有利于电子装置1000的轻薄化设计。

在某些实施方式中，如图1和图2所示，进光区1222和出光区1242的数量均为1个。投影模组10由1个光源11发射光线，经导光件12后由1个光学元件13投影至空间。投影模组10元件较少，结构简单。

在某些实施方式中，进光区1222的数量可以不限于1个，出光区1242的数量可以不限于1个。

如图3所示，进光区1222的数量可以是1个，出光区1242的数量可以是2个，2个出光区1242有利于增加出光面积，在一个例子中，投影模组10还可以通过不同的出光区1242将光线出射至不同的空间区域；相应地，光学元件13的数量可以2个，导光件12内的光线可以分别从2个出光区1242出射至2个光学元件13，其中，2个光学元件13可以具有相同或不同的投影功能，例如，1个光学元件13用于投影结构化光线，1个光学元件13用于投影均匀光线，投影模组10可以选择地投影结构化光线或均匀光线，或投影模组10可以将结构化光线和均匀光线可以投影至不同的区域。

如图4所示，进光区1222的数量可以是2个，出光区1242的数量可以是1个。相应地，光源11的数量可以是2个，2个光源11发出的光线可以分别从2个进光区1222入射至导光件12，如此，2个光源11分开设置有利于散热，具体地，在一个例子中，2个光源11中每个光源11的功率可以较小；在另一个例子中，2个光源11的可以相同或不相同，投影模组10可以根据需要选择开启其中1个光源11或同时开启2个光源11。

需要说明的是，进光区1222的数量和出光区1242的数量不限于上述讨论的实施方式，而可以根据实际需要灵活配置，相应地，光源11的数量和光学元件13的数量可以根据需要进行变换，在此不做具体限定。

在图1所示的实施例中，光源11和光学元件13在导光件12上的正投影错开。在图2所示的实施例中，光源11和光学元件13在导光件12上的正投影部分地错开。

在某些实施方式中，光源11用于发射激光。特别地，光源11可以用于发射红外光。光源11可以是垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)或者边发射激光器(edge-emitting laser，EEL)。

具体地，在本实用新型的实施例中，光源11是垂直腔面发射激光器。可以理解，垂直腔面发射激光器是一种小体积的半导体激光器，可以以较高的输出功率形成阵列分布，用于建立高效的激光光源11。如此，投影模组10可以使用由多个垂直腔面发射激光器呈阵列分布形成的垂直腔面发射激光器阵列作为光源11，保证光源11功率的同时，可以满足光源11小体积的需求。

在一个例子中，光源11对应进光区1222设置。光学元件13对应出光区1242设置。如此，投影模组10的结构紧凑。

在一个例子中，导光件12可以是导光板。

在某些实施方式中，投影模组10包括位于第二面124的第一反射结构14及位于第一面122的第二反射结构15，第一反射结构14与进光区1222相对，第二反射结构15与出光区1242相对，光源11发出的光自进光区1222入射至导光件12并经第一反射结构14反射后在导光件12内全反射传播，以及经第二反射结构15反射后自出光区1242出射至光学元件13。

如此，从进光区1222入射至导光件12内的光线经第一发射件反射后，光线的反射角大于导光件12全反射的临界角，使得光线可以在导光件12内全反射传播。导光件12内全反射传播的光线经第二反射结构15反射后，光线的反射角小于导光件12全反射的临界角，使得光线可以从出光区1242出射。

较佳地，光线垂直第一面122入射，经导光件12传播后垂直第二面124出射。如此，有利于光路设置。

具体地，在某些方式中，第一反射结构14可以是形成导光件在12的第二面124相对进光区1222的微结构，第二反射结构15可以是形成在导光件12的第一面122相对出光区1242的微结构，例如，光栅结构或微镜面结构。

在某些实施方式中，第一反射结构14可以是单独的元件，如此，第一反射结构14可以通过贴合的方式设置在第二面124相对进光区1222的位置。相应地，第二反射结构15可以是单独的元件，并可以通过贴合的方式设置在第一面122相对出光区1242的位置。

需要说明的是，第一反射结构14的数量和第二反射结构15的数量可以根据需要灵活配置，在此不做具体限定。

在某些实施方式中，第一反射结构14包括反射式光栅或反光镜，第二反射结构15包括反射式光栅或反光镜。

具体地，可以根据光线在导光件12内全反射的临界角设计合适的反射结构。

在某些实施方式中，光学元件13包括衍射光学元件(Diffractive OpticalElements，DOE)或掩膜(mask)。

可以理解，衍射光学元件和掩膜可以将光线投影形成带有图像信息的结构化光线。其中，衍射光线元件用于投影散斑结构光，利用衍射原理通过控制光线的发散角和光斑的形貌，使得光线投影后具有特定的散斑图案。在一个例子中，衍射光学元件可以是透射式光栅。掩膜用于投影编码结构光，掩膜形成有特定的图案，通过遮光的方式使得部分光线被遮挡，从而光线经掩膜投影后具有与掩膜相应的图案，例如，栅格图案、点状图案或线条图案等。

当然，在其他实施方式中，光学元件13还可以是扩散器(diffuser)或透镜等元件。

具体地，光线经扩散器可以投影形成具有一定光型分布的均匀光线，有利于提高投影光线的质量。当投影模组10作为摄像头的补光装置时，光学元件13可以是透镜或平面镜片，满足光线投影要求。同样地，光源11可以避开电子装置1000的其他组件进行设置。

在某些实施方式中，投影模组10包括位于光源11和进光区1222之间的准直镜头16，光源11发出的光线经准直镜头16形成平行光线，平行光线入射至进光区1222。

如此，平行光线入射至导光件12，经第一反射结构14时光线的入射角相同，第一反射结构14可以将光线以相同的反射角反射，同样地，光线经第二反射结构15反射后可以以相同的反射角出射。有利于光路设置，保证投影光线的质量。

具体地，准直镜头16包括至少一个光学透镜，在一个例子中，准直镜头16可以是一个光学透镜。在另一个例子中，准直镜头16可以是多个光学透镜的组合。其中，光学透镜的材质可以是塑料或玻璃等光学材料。

当然，在其他实施方式中，光源11和进光区1222之间可以设置其他形式的透镜、棱镜或光栅等，在此不做具体限定。

在某些实施方式中，投影模组10包括基板17，光源11设置在基板17上。如此，基板17可以支撑及保护光源11。在一个例子中，基板17可以是电路板，可以通过电路板控制光源11的工作状态。当然，在其他例子中，基板17还可以是补强板，可以增加光源11安装的稳定性。

本实用新型实施方式的成像模组100包括接收模组20和上述任一实施方式的投影模组10。

请参阅图5，本实用新型实施方式的成像模组100中，通过投影模组10发射带有信息的光线到待测物体表面，由接收模组20接收经物体反射后的光线，通过光线的变化获得物体的深度信息。

其中，投影模组10的光源11和光学元件13在导光件12上的正投影至少部分地错开，并通过导光件12配合，使得光源11发出的光线可以传播至光学元件13，从而投影模组10应用于电子装置1000时，光源11和光学元件13可以避开电子装置1000的其他组件进行设置，避免光源11和光学元件13与电子装置1000的其他组件的元件堆叠，优化电子装置1000的空间设置，减少电子装置1000的厚度，有利于电子装置1000的轻薄化设计。

在某些实施方式中，接收模组20位于光学元件13的侧边，且与投影模组10间隔设置。

也即是说，接收模组20靠近光学元件13与投影模组10并排设置。如此，投影模组10将光线投影至待测物体时，接收模组20可以从与投影方向相近的方向接收物体发射的光线，有利于准确检测光线经物体反射后的变化，提高成像模组100获取物体深度信息的准确性。

在某些实施方式中，接收模组20包括成像镜头22和图像传感器24，图像传感器24位于成像镜头22的像侧。

如此，图像传感器24用于采集光线信息并形成图像信息，成像镜头22可以将光线汇聚到图像传感器24，有利于提高图像质量。

在某些实施方式中，图像传感器24包括电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器。

请参阅图6，本实用新型实施方式的电子装置1000包括显示模组200和上述任一实施方式的成像模组100，显示模组200位于第一面122远离第二面124的一侧且与光源11间隔设置。

本实用新型实施方式的电子装置1000采用本实用新型实施方式的成像模组100，也即是说，本实用新型实施方式的成像模组100可以应用于本实用新型实施方式的电子装置1000。电子装置1000可以通过成像模组100获取物体的三维轮廓信息，从而实现更多功能。例如，电子装置1000可以获取人脸的深度信息，从而实现人脸识别，人脸解锁等功能。

本实用新型实施方式的电子装置1000中，投影模组10的光源11和光学元件13在导光件12上的正投影至少部分地错开，并通过导光件12配合，使得光源11发出的光线可以传播至光学元件13，从而光源11和光学元件13可以避开电子装置1000的显示模组200和其他组件进行设置，避免光源11和光学元件13与电子装置1000的显示模组200和其他组件的元件堆叠，优化电子装置1000的空间设置，减少电子装置1000的厚度，有利于电子装置1000的轻薄化设计。

需要说明的是，在一个例子中，导光件12除了进光区1222和出光区1242之外的区域为透光区域。如此，显示组件发出的显示光线可以从第一面122入射并透过导光件12从第二面124出射，电子装置1000可以保持原有的显示效果。而光源11避开显示模组200使得电子装置1000的结构可以更加紧凑。

在某些实施方式中，电子装置1000包括壳体300，壳体300开设有收容腔310，显示模组200和成像模组100设置在收容腔310。

如此，壳体300可以收容及保护显示模组200、成像模组100和电子装置1000的其他组件，减少外界环境的干扰。

在某些实施方式中，电子装置1000包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、智能穿戴设备、门锁、车载终端、无人机等电子装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种投影模组，其特征在于，包括光源、导光件和光学元件，所述导光件包括相背的第一面和第二面，所述第一面设有至少一个进光区，所述第二面设有至少一个出光区，所述光源设在所述第一面远离所述第二面的一侧，所述光学元件设在所述第二面远离所述第一面的一侧，所述光源发射的光线自所述进光区入射至所述导光件并由所述出光区出射至所述光学元件，所述光学元件用于将所述光线投影形成结构化光线，所述光源和所述光学元件在所述导光件上的正投影至少部分地错开。

2.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述投影模组包括位于所述第二面的第一反射结构及位于所述第一面的第二反射结构，所述第一反射结构与所述进光区相对，所述第二反射结构与所述出光区相对，所述光源发出的光线自所述进光区入射至所述导光件并经所述第一反射结构反射后在所述导光件内全反射传播，以及经所述第二反射结构反射后自所述出光区出射至所述光学元件。

3.如权利要求2所述的投影模组，其特征在于，所述第一反射结构包括反射式光栅或反光镜，所述第二反射结构包括反射式光栅或反光镜。

4.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述光学元件包括衍射光学元件或掩膜。

5.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述投影模组包括位于所述光源和所述进光区之间的准直镜头，所述光源发出的光线经所述准直镜头形成平行光线，所述平行光线入射至所述进光区。

6.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述投影模组包括基板，所述光源设置在所述基板上。

7.一种成像模组，其特征在于，包括接收模组和权利要求1-6任一项所述的投影模组。

8.如权利要求7所述的成像模组，其特征在于，所述接收模组包括成像镜头和图像传感器，所述图像传感器位于所述成像镜头的像侧。

9.一种电子装置，其特征在于，包括显示模组和权利要求7或8所述的成像模组，所述显示模组位于所述第一面远离所述第二面的一侧且与所述光源间隔设置。

10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括壳体，所述壳体开设有收容腔，所述显示模组和所述成像模组设置在所述收容腔。