摄像模组及电子设备的制作方法

本实用新型涉及3D成像技术领域，特别是涉及一种摄像模组及电子设备。

背景技术：

结构光测量是一种非接触、主动式的光学测量方法。其基本原理是通过结构光发射单元将结构光投射到物体表面，经过物体表面的深度信息调制之后发生畸变，再由结构光接收单元采集变形图案，通过解码确定唯一的编码值。若确定了结构光发射单元和结构光接收单元之间的位置关系，则可以利用三角法原理解得物体表面的三维深度信息。

现有的双目结构光成像系统(包括一个发射单元和两个接收单元)中的发射单元一般包括发光芯片以及结构光元件(例如：DOE衍射光学元件或DMD数字微镜器件)，发光芯片发出光束通过具有特殊光学参数的结构光元件形成特定形状的结构光。然而，现有的结构光元件成本较高、加工复杂，使得双目结构光成像系统的生产成本较高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有双目结构光成像系统生产成本较高的问题，提供一种摄像模组及电子设备。

一种摄像模组，其特征在于，包括：

发射单元，所述发射单元包括电路板、发光芯片以及光罩，所述电路板包括相背的第一表面以及第二表面，所述发光芯片设于所述电路板的第一表面且与所述电路板电连接，所述光罩设于所述发光芯片的发光路径，所述光罩具有透光部，所述光罩用于将所述发光芯片发出的光束经过所述光罩的透光部转换形成结构光，所述结构光投射于被测物表面并于被测物表面形成变形结构光；以及

接收单元，所述接收单元包括第一接收单元以及第二接收单元，所述第一接收单元和所述第二接收单元分别用于接收由被测物表面反射回来的所述变形结构光。

在上述摄像模组中，光罩的表面可以形成均匀分布的透光部，发光芯片发出光束经过该光罩的透光部之后能够形成用于照射被测物表面的结构光，相比传统用于形成结构光的结构光元件(例如：DOE衍射光学元件或DMD数字微镜器件)，光罩结构简单，加工容易，并且成本低廉，从而能够降低包括光罩的发射单元的生产成本，进而降低摄像模组的生产成本。

在其中一个实施例中，所述光罩包括多个第一透光单元与多个第二透光单元，相邻两个第一透光单元通过第二透光单元连接，所述第一透光单元包括多个均匀排布的第一透光部，所述第二透光单元包括多个均匀排布的第二透光部，所述第二透光部与所述第一透光部具有不同的形状或具有不同的尺寸，所述发光芯片发出的所述光束经过所述光罩的透光部后形成结构光。如此，多个第二透光部排布形成的第二透光单元能够将多个第一透光部排布形成的多个第一透光单元分隔开来，光束透过光罩形成的结构光具有多个检测区域，多个检测区域对应多个第一透光单元，当被测物结构复杂，特征点较多时，系统终端可以通过算法计算检测区域边界的结构光(也即透过第二透光单元形成的结构光)，从而可以根据用户使用需要将不同检测区域所对应的被测物的特征点单独脱离提取出来。

在其中一个实施例中，所述发射单元还包括支架，所述支架环绕所述发光芯片设于所述第一表面，所述支架的一端面开设有第一容置槽，所述光罩容置于所述第一容置槽内。如此，支架能够密封并保护支架内的发光芯片不受外界干扰，且光罩容置于第一容置槽内能够增强光罩安装后的稳定性，提高光束透过光罩后生成的结构光的质量。

在其中一个实施例中，所述光罩的第一透光部和所述光罩的第二透光部的形状为圆形、矩形、三角形、多边形中的一种或多种。如此，由发光芯片发出的光束经过光罩后能够形成对应以下图形的结构光：圆形光斑、矩形光斑、三角形光斑、多边形光斑。

在其中一个实施例中，所述支架远离所述光罩的另一端开设有与所述第一容置槽连通的第二容置槽，所述发射单元还包括扩束器，所述扩束器容置于所述第二容置槽内。如此，扩束器能够对发光芯片发出的光束进行扩束，从而增大发射单元所发射的结构光在被测物表面的投影面积。

在其中一个实施例中，所述发射单元还包括镜头组件，所述镜头组件设于所述支架远离所述电路板的一端。如此，透过镜头组件的结构光能够聚焦到被测物的表面。

在其中一个实施例中，所述发射单元还包括散热片，所述散热片与所述电路板的第二表面连接。如此，散热片能够及时有效地转移发光芯片和电路板工作时产生的热量，并维持发光芯片和电路板的正常工作。

在其中一个实施例中，所述发光芯片为垂直腔面发射激光器或发光二极管。如此，可以满足不同环境下的3D识别。

在其中一个实施例中，所述第一接收单元和所述第二接收单元皆包括第一滤波片，所述第一滤波片用于过滤由被测物表面反射回来的所述变形结构光中夹杂的环境光。如此，能够提高第一接收单元和第二接收单元的成像精度。

在其中一个实施例中，所述接收单元还包括第三接收单元，所述第三接收单元用于接收由被测物表面反射回来的可见光信息或红外热场信息。如此，可以获得被测物的彩图信息以及红外热图信息。

在其中一个实施例中，所述第三接收单元还包括第二滤波片，当所述第三接收单元用于接收由被测物表面反射回来的可见光信息时，所述第二滤波片为用于过滤红外光的红外截止滤波片；当所述第三接收单元用于接收由被测物表面反射回来的红外热场信息时，所述第二滤波片为用于使被测物释放的红外光通过的窄带通滤波片。如此，能够提高第二接收单元的成像精度。

在其中一个实施例中，所述摄像模组还包括控制单元，所述控制单元与所述发光芯片信号连接，以控制所述发光芯片发射光束，所述控制单元分别与所述第一接收单元、所述第二接收单元以及所述第三接收单元信号连接，以将所述第一接收单元采集的信息、所述第二接收单元采集的信息以及所述第三接收单元采集的信息进行合成。如此，能够得到具备3D信息的彩色图片或热场图片。

同时，本实用新型还提供一种电子设备，包括：

本体；以及

上述摄像模组，所述摄像模组设于所述本体内。

如此，相比传统用于形成结构光的结构光元件(例如：DOE衍射光学元件或DMD数字微镜器件)，上述电子设备内的发射单元的光罩结构简单，加工容易，并且成本低廉，从而能够降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的摄像模组的结构示意图；

图2为图1中发射单元的结构示意图；

图3为图2中光罩的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型一实施例提供的摄像模组10，该摄像模组10应用于电子设备上。具体地，在本实施例中，电子设备包括本体以及设于本体内的摄像模组10。更具体地，在本实施例中，电子设备为智能手机、笔记本电脑、平板电脑、便携式电话机、视频电话、数码静物相机、电子书籍阅读器、便携多媒体播放器(PMP)、移动医疗装置、可穿戴式设备等智能终端。

在本实施例中，该摄像模组10包括发射单元100以及接收单元200。接收单元200包括第一接收单元210a以及第二接收单元210b。发射单元100用于向被测物20表面发射结构光，由于被测物20表面的不平整、有弧度以及深度差等原因导致结构光发生变形，变形后的结构光经被测物20表面反射后传至第一接收单元210a和第二接收单元210b并分别被第一接收单元210a和第二接收单元210b接收。变形结构光的信息可传输至系统终端，利用算法计算即可复原出被测物20的轮廓，得到被测物20的3D影像信息。

如图2所示，发射单元100包括电路板110、发光芯片120以及光罩130。

电路板110用于承载发光芯片120等元件。电路板110可以为PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)，也可以为软硬结合板，也可以为补强后的FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)，其中，软硬结合板包括层叠设置的PCB及FPC，补强后的柔性电路板包括层叠设置的FPC及补强片，补强片可以为钢片等散热性能良好的片材。电路板110包括相背的第一表面111以及第二表面112。

发光芯片120是一种将电信号转化为光信号的器件，用于发射光束。发光芯片120可以为VCSEL发光芯片(VCSEL为Vertical Cavity Surface Emitting Laser的简写，中文名称为垂直腔面发射激光器)或LED发光芯片(LED为Light Emitting Diode的简写，中文名称为发光二极管)。具体地，在本实施例中，发光芯片120为VCSEL发光芯片。VCSEL发光芯片可以发射红外光或可见光，具体可以根据不同的使用环境进行自动更换。发光芯片120设于电路板110的第一表面111并与电路板110电连接。

结合图2和图3，光罩130设于发光芯片120的发光路径。光罩130包括多个第一透光单元131与多个第二透光单元132，相邻两个第一透光单元131通过第二透光单元132连接，第一透光单元131包括多个均匀排布的第一透光部131a，第二透光单元132包括多个均匀排布的第二透光部132a，第一透光部131a和第二透光部132a形成光罩130的透光部。具体地，在本实施例中，第一透光单元131为矩形阵列且数量为六组，第二透光单元132为线形阵列且呈井字形，井字形的第二透光单元132将六组第一透光单元131分隔开来。

第一透光部131a与第二透光部132a具有不同的形状或具有不同的尺寸。第一透光部131a和第二透光部132a的形状可以但不限定为圆形、矩形、三角形、多边形中的一种或多种，根据实际使用需求而定。发光芯片120发射出的光束经过光罩130的上述不同形状的透光部后形成对应的圆形光斑、矩形光斑、三角形光斑、多边形光斑。具体地，在本实施例中，第一透光部131a和第二透光部132a的形状皆为矩形，第二透光部132a的尺寸大于第一透光部131a的尺寸。

需要说明的是，光罩130可以为一整块透明面板，第一透光部131a和第二透光部132a可以通过在透明面板上印刷油墨图案(对应图3中的网格线)形成，油墨区对应光罩130的非透光部，非油墨区对应光罩130的透光部。当然，光罩130也可以为一整块非透明面板，第一透光部131a和第二透光部132a可以通过在非透明面板上开孔形成，开孔处即为光罩130的透光部。在其它实施例中，也可以在开孔内容置透镜，透镜也可以与非透明面板一体成型。

在上述发射单元100中，光罩130的表面可以形成均匀分布的透光部，发光芯片120发出的光束经过该光罩130的透光部之后能够形成用于照射被测物20表面的结构光，相比传统用于形成结构光的结构光元件(例如：DOE衍射光学元件或DMD数字微镜器件)，光罩130的结构简单，加工容易，并且成本低廉，从而能够降低包括光罩130的发射单元100的生产成本。同时，采用光罩130还能够避免现有技术结构光元件破裂或者脱离对人眼的伤害。

另外，多个第二透光部132a排布形成的第二透光单元132能够将多个第一透光部131a排布形成的多个第一透光单元131分隔开来，光束透过光罩130形成的结构光具有多个检测区域，多个检测区域对应多个第一透光单元131，当被测物20结构复杂，特征点较多时，系统终端可以通过算法计算检测区域边界的结构光(也即透过第二透光单元132形成的结构光)，从而可以根据用户使用需要将不同检测区域所对应的被测物20的特征点单独脱离提取出来。

进一步，在本实施例中，发射单元100还包括支架140，支架140环绕发光芯片120设于电路板110的第一表面111，支架140用于封装发光芯片120并承载光罩130。具体地，在本实施例中，支架140远离电路板110的一端开设有第一容置槽141，光罩130容置于第一容置槽141内。如此，支架140能够密封并保护支架140内的发光芯片120不受外界干扰，且光罩130容置于第一容置槽141内能够增强光罩130安装后的稳定性，提高光束透过光罩130后生成的结构光的质量。可以理解，在其它实施例中(图未示)，第一容置槽也可以开设于支架靠近电路板的一端，在此不做限制。

进一步，在本实施例中，支架140远离光罩130的另一端开设有与第一容置槽141连通的第二容置槽142。具体地，在本实施例中，第二容置槽142开设于支架140靠近电路板110的一端。可以理解，在其他实施例中(图未示)，当第一容置槽开设于支架靠近电路板的一端时，第二容置槽开设于支架远离电路板的一端。发射单元100还包括扩束器150，扩束器150容置于第二容置槽142内。如此，扩束器150能够对发光芯片120发出的光束进行扩束，以增大发射单元100所发射出的结构光在被测物20表面的投影面积。其中，上述扩束器150可以具体为一扩束透镜。

进一步，在本实施例中，发射单元100还包括镜头组件160，镜头组件160设于支架140远离电路板110的一端。具体地，在本实施例中，镜头组件160为可变焦透镜，镜头组件160包括音圈马达以及设于音圈马达内的镜头，音圈马达内的镜头能够沿着发射单元100的发光路径移动，以在被测物20的表面聚焦。

进一步，在本实施例中，发射单元100还包括散热片170，散热片170与电路板110的第二表面112连接。如此，散热片170能够及时有效地转移发光芯片120和电路板110工作时产生的热量，并维持发光芯片120和电路板110的正常工作。其中，上述散热片170的材料可以为导热性良好的金属、硅脂、硅胶、石墨等。

如图1所示，第一接收单元210a和第二接收单元210b皆包括第一感光芯片211以及第一滤波片212。

第一感光芯片211是一种将光信号转换为电信号的器件，第一感光芯片211用于接收由被测物20表面反射回来的变形结构光。第一感光芯片211可以为CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)感光芯片或CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)感光芯片。

第一滤波片212设于第一感光芯片211的感光路径，第一滤波片212用于过滤由被测物20表面反射回来的变形结构光中混杂的环境光。如此，能够提高第一接收单元210a和第二接收单元210b的成像精度。可以理解，在其他实施例中，当随变形结构光反射回来的环境光对成像效果不会造成较大的干扰时，第一滤波片211对最终的成像效果不具备明显作用，此时，第一接收单元210a和第二接收单元210b中可以不设置第一滤波片212。

进一步，在本实施例中，接收单元200还包括第三接收单元220。第三接收单元220可以为红外光摄像单元或可见光摄像单元。第三接收单元220包括第二感光芯片221和第二滤波片222。

第二感光芯片221是一种将光信号转换为电信号的器件，第二感光芯片221用于接收由被测物20表面反射回来的可见光信息或红外热场信息。第二感光芯片221可以为CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)感光芯片或CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)感光芯片。

第二滤波片222设于第二感光芯片221的感光路径。当第三接收单元220为红外光摄像单元时，第二感光芯片221用于接收由被测物20表面反射回来的红外热场信息，第二滤波片222为窄带通滤波片，窄带通滤波片能够使被测物20释放的红外光通过，而将波长不在窄带通滤波片通光范围内的光过滤掉。此时，由于窄带通滤波片具有过滤可见光的作用，发光芯片120可选用可见光激光器或LED发光芯片，可见光激光器或LED发光芯片所产生的可见光经被测物20反射被第三接收单元220接收并过滤掉，不会影响第二感光芯片221所接受的红外热图的成像。可以理解，在其他实施例中，当红外热图成像所受的干扰较小时，第二滤波片222可以省略。

当第三接收单元220为可见光摄像模组时，第二感光芯片221用于接收由被测物20表面反射回来的可见光信息，第二滤波片222为红外截止滤波片，红外截止滤波片可以过滤红外光，避免红外光对可见光的干扰。此时，由于红外截止滤波片具有过滤红外光的作用，发光芯片120可选用红外激光器，红外激光器所产生的红外光经被测物反射被第三接收单元220接收并过滤掉，不会影响第二感光芯片221所接收的可见光彩图的成像。可以理解，在其他实施例中，当可见光彩图成像所受的干扰较小时，第二滤波片222可以省略。

进一步，在本实施例中，摄像模组10还包括控制单元400，控制单元400与发光芯片120信号连接，以控制发光芯片120发射光束，控制单元400分别与第一感光芯片211、第二感光芯片221信号连接，以将第一感光芯片211采集的图像信息和第二感光芯片221采集的图像信息进行合成。例如，当第三接收单元220为红外光摄像模组时，控制单元400能够将第一感芯片211采集的被测物20表面的3D图像信息和第二感光芯片221采集的被测物20表面的红外热场图像信息进行合成，并生成具有红外热场信息的3D图像。当第二接收单元220为可见光摄像模组时，控制单元400能够将第一感光芯片211采集的被测物20表面的3D图像信息和第二感光芯片221采集的被测物20表面的彩色图像信息进行合成，并生成3D彩图。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。