共聚焦摄像模组及电子设备的制作方法

1.本公开涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种共聚焦摄像模组及电子设备。


背景技术：

2.随着ar、vr等技术的发展，3d成像技术被应用于电子设备，且备受人们的青睐。举例而言，tof(time of flight，飞行时间)技术或结构光技术被广泛应用于电子设备的3d成像中。然而，通过tof技术或结构光技术获得的目标对象的距离信息的精度较差，不利于得到高精度的3d深度图像，不能满足用户需求，因此，寻求一种能够获得高精度的3d深度图像的摄像模组尤为重要。


技术实现要素：

3.本公开提供了一种改进的共聚焦摄像模组及电子设备。
4.本公开的一个方面提供一种共聚焦摄像模组，所述共聚焦摄像模组包括：模组支架、设于所述模组支架上的发射模组和接收模组；
5.所述发射模组包括沿光线射出方向顺次设置的发光件、第一光线调节件、以及第一色散镜头，所述第一色散镜头用于使光线发生色散并射出至目标对象，所述第一光线调节件形成有第一透光区，所述第一光线调节件与所述第一色散镜头形成光线射出光路；
6.所述接收模组包括沿光线射入方向顺次设置的接收镜头、第二光线调节件、以及光谱共焦传感器，所述接收镜头用于接收所述目标对象反射的光线，所述第二光线调节件设有第二透光区，所述接收镜头与所述第二光线调节件形成光线射入光路，所述光线射入光路与所述光线射出光路之间互为共轭光路。
7.可选地，所述第一透光区包括出光缝隙，所述第二透光区包括收光缝隙。
8.可选地，所述出光缝隙沿背离所述接收模组的方向偏离所述第一色散镜头的轴线；所述收光缝隙沿背离所述发射模组的方向偏离所述接收镜头的轴线。
9.可选地，所述接收模组还包括：第二色散镜头，设于所述第二光线调节件与所述光谱共焦传感器之间，所述第二色散镜头用于使所述第二光线调节件射出的光线发生色散并聚焦于所述光谱共焦传感器。
10.可选地，所述接收模组还包括：收光支架，形成有容纳腔，所述第二色散镜头设于所述容纳腔内，所述第二光线调节件和所述光谱共焦传感器相对设于所述收光支架的两端。
11.可选地，所述模组支架形成有开口腔，所述接收模组和所述发射模组可转动地设于所述开口腔内；
12.所述共聚焦摄像模组还包括：驱动组件，与所述接收模组及所述发射模组连接，用于驱动所述接收模组及所述发射模组转动。
13.可选地，所述驱动组件包括驱动件、以及顺次啮合的第一从动齿轮、主动齿轮、第二从动齿轮及第三从动齿轮；
14.所述驱动件通过转轴与所述主动齿轮连接，所述第一从动齿轮通过转轴与所述接收模组连接，所述第三从动齿轮通过转轴与所述发射模组连接。
15.可选地，所述发射模组还包括发光支架，所述第一色散镜头设于所述发光支架上，所述发光支架与所述驱动组件连接；和/或，
16.所述接收模组还包括收光支架上，所述接收镜头设于所述收光支架，所述收光支架与所述驱动组件连接。
17.可选地，所述发射模组还包括：与所述发光件连接的发射端线路板、与所述发射端线路板连接的发射端柔性线路板、以及与所述发射端柔性线路板连接的发射端连接器；和/或，
18.所述接收模组还包括：与所述光谱共焦传感器连接的接收端线路板、与所述接收端线路板连接的接收端柔性线路板、以及与所述接收端柔性线路板连接的接收端连接器。
19.本公开的另一个方面提供一种电子设备，所述电子设备包括上述提及的任一种所述的共聚焦摄像模组。
20.本公开提供的技术方案至少具有以下有益效果：
21.基于发射模组的光线射出光路与接收模组的光线射入光路之间互为共轭光路，这使发射模组发出的不同波长的光线在目标对象的表面不同高度位置聚焦并反射至接收模组。由于不同波长的光线对应不同的距离信息，根据光谱共焦传感器所接收的不同波长的光线可确定目标对象的表面不同位置的距离信息，这相较于tof摄像模组和结构光摄像模组而言，通过共聚焦摄像模组能够获得高精度的3d深度图像，提升共聚焦摄像模组和电子设备的市场竞争力。
附图说明
22.图1所示为本公开根据一示例性实施例示出的电子设备的结构示意图；
23.图2所示为图1中共聚焦摄像模组的第一种状态的俯视图；
24.图3所示为图2中共聚焦摄像模组沿a-a线的剖视图；
25.图4所示为本公开根据一示例性实施例示出的共聚焦摄像模组扫描目标对象并形成图像的示意图；
26.图5所示为图1中共聚焦摄像模组的第二种状态的正视图；
27.图6所示为图5中共聚焦摄像模组沿b-b线的剖视图；
28.图7所示为图1中共聚焦摄像模组的第三种状态的正视图；
29.图8所示为图1中共聚焦摄像模组的第三种状态的俯视图。
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本公开相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
31.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。除非另作定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技
能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
32.在本公开说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
33.图1所示为本公开根据一示例性实施例示出的电子设备100的结构示意图。电子设备100包括机身110、以及设于机身110的共聚焦摄像模组200，共聚焦摄像模组200用于拍摄目标对象的3d深度图像，以利于电子设备100实现ar、vr等3d图像显示功能。示例性地，共聚焦摄像模组200设于电子设备100的正面，所属于前置摄像模组。示例性地，共聚焦摄像模组200设于电子设备100的背面，所属于后置摄像模组。
34.本公开实施例提供的电子设备100包括但不限于：手机、平板电脑、ipad、数字广播终端、消息收发设备、游戏控制台、个人数字助理等智能设备。
35.图2所示为图1中共聚焦摄像模组200的第一种状态的俯视图。图3所示为图2中共聚焦摄像模组200沿a-a线的剖视图。结合参考图2和图3，共聚焦摄像模组200包括：模组支架210、以及设于模组支架210的发射模组220和接收模组230。
36.模组支架210用于支撑或收纳发射模组220和接收模组230，以利于共聚焦摄像模组200堆叠于电子设备100的机身110内。
37.发射模组220包括沿光线射出方向顺次设置的发光件221、第一光线调节件222、以及第一色散镜头224，第一色散镜头224用于使光线发生色散并射出至目标对象300，第一光线调节件222形成有第一透光区223，第一光线调节件222与第一色散镜头224形成光线射出光路。具体而言，发光件221发出复色光线，复色光线经第一光线调节件222的第一透光区223调节后，进入第一色散镜头224发生色散，得到不同波长的光线。不同波长的光线在目标对象300表面不同高度的位置发生聚焦并反射。继续参考图3，在三种不同波长的光线中，位于中间的光线301在目标对象300的表面聚焦并反射，其他两种波长的光线并不能在该位置处发生聚焦并反射。
38.示例性地，发光件221可包括led灯。示例性地，第一透光区223包括出光缝隙或出光孔，穿过第一透光区223的光线容易在第一色散镜头224中发生色散。
39.接收模组230包括沿光线射入方向顺次设置的接收镜头231、第二光线调节件232、以及光谱共焦传感器233，接收镜头231用于接收目标对象300反射的光线，第二光线调节件232设有第二透光区234。接收镜头231与第二光线调节件232形成光线射入光路，光线射入光路与光线射出光路之间互为共轭光路，以利于在目标对象300的表面发生聚焦且反射的光线能够进入接收镜头231。具体而言，在目标对象300的表面发生聚焦且反射的光线进入接收镜头231，经第二光线调节件232的第二透光区234调节之后照射至光谱共焦传感器233，光谱共焦传感器233将接收的光线转换成电信号。由于不同波长的光线在目标对象300
表面的不同高度位置发生聚焦并反射，不同波长的光线对应不同的距离信息，且不同波长的光线照射在光谱共焦传感器233的不同位置。光谱共焦传感器233将不同波长的光线转换成不同的电信号，电子设备100的控制模块获取这些电信号，并基于光谱分析法确定不同波长的光线对应的距离信息，进而生成目标对象300的被拍摄区域的3d深度图像。
40.示例性地，第二透光区234包括收光缝隙或收光孔。可以理解的是，由于光线射入光路与光线射出光路之间互为共轭光路，第一透光区223与第二透光区域234的结构相同。
41.本公开实施例提供的共聚焦摄像模组200，基于发射模组220的光线射出光路与接收模组230的光线射入光路之间互为共轭光路，这使发射模组220发出的不同波长的光线在目标对象300的表面不同高度位置聚焦并反射至接收模组230。由于不同波长的光线对应不同的距离信息，根据光谱共焦传感器233所接收的不同波长的光线可确定目标对象300的表面不同位置的距离信息，这相较于tof摄像模组和结构光摄像模组而言，通过共聚焦摄像模组200能够获得高精度的3d深度图像，提升共聚焦摄像模组200和电子设备100的市场竞争力。
42.此外，相较于工业技术中所使用的共聚焦摄像装置而言，本公开实施例提供的共聚焦摄像模组200还具有体积小型化、能耗低、方便应用等特点。
43.继续参考图3，发射模组220还可包括：与发光件221连接的发射端线路板(printed circuit board，pcb)225、与发射端线路板225连接的发射端柔性线路板(flexible printed circuit，fpc)226、以及与发射端柔性线路板226连接的发射端连接器227。通过发射端pcb 225为发光件221提供电能，控制发光件221是否发出光线。通过发射端fpc 226适用于电子设备100内部的不同空间，通过发射端连接器227使发射模组220与电子设备100的控制模块或其他部件连接。
44.继续参考图3，接收模组230还可包括：第二色散镜头235，设于第二光线调节件232与光谱共焦传感器233之间，第二色散镜头235用于使第二光线调节件232射出的光线发生色散并聚焦于光谱共焦传感器233。一些实施例中，在目标对象300的表面发生聚焦的特定波长光线被目标对象300的表面反射至接收模组230，但外界其他光线不可避免地会进入接收模组230，这干扰光谱共焦传感器233接收特定波长的光线，通过第二色散镜头235可将特定波长的光线与其他光线分光，进一步聚焦于光谱共焦传感器233的不同位置，利于光谱共焦传感器233区分不同的光线，进而利于得到高质量的3d深度图像。
45.在一些实施例中，继续参考图3，接收模组230还包括：收光支架236，形成有容纳腔，第二色散镜头235设于容纳腔内，第二光线调节件232和光谱共焦传感器233相对设于收光支架236的两端。通过收光支架236有效保护第二色散镜头235，且避免外界其他光线干扰光谱共焦传感器233。
46.进一步地，在一些实施例中，接收模组230还包括：与光谱共焦传感器233连接的接收端线路板237、与接收端线路板237连接的接收端柔性线路板238、以及与接收端柔性线路板238连接的接收端连接器239。通过接收端pcb 237获取光谱共焦传感器233将光信号转换成的电信号，且为光谱共焦传感器233供电。通过接收端fpc 238适用于电子设备100内部的不同空间，通过接收端连接器239使接收模组230与电子设备100的控制模块或其他部件连接。
47.在一些实施例中，第一光线调节件222的第一透光区223包括出光缝隙，第二光线
调节件232的第二透光区234包括收光缝隙。可以理解的是，出光缝隙和收光缝隙使穿过的光线形成线光束。在共聚焦摄像模组200拍摄时，可通过线光束顺次扫描目标对象300的待拍摄区域，以下结合图4进行阐述：
48.图4所示为本公开根据一示例性实施例示出的共聚焦摄像模组200扫描目标对象300并形成图像的示意图。其中，目标对象300的表面凹凸不平，在不同高度位置点会有不同波长的光线聚焦。通过使发射模组220发出线光束，目标对象300被照射的线区域302有不同波长的光线聚焦，并反射至接收模组230。接收模组230的光谱共焦传感器233接收这些特定波长的光线并转换为电信号，电子设备100的控制模块获取这些电信号，并基于光谱分析确定目标对象300的线区域302的不同位置的距离信息，进而得到高精度的3d深度图像，比如图4中目标对象300被照射的线区域302的外轮廓线401。通过控制目标对象300与共聚焦摄像模组200相对移动，可多得目标对象300的待拍摄区域的所有外轮廓线的形状，控制模块将这些外轮廓线融合，得到目标对象300的3d深度图像。
49.进一步地，在一些实施例中，出光缝隙沿背离接收模组230的方向偏离第一色散镜头224的轴线；收光缝隙沿背离发射模组220的方向偏离接收镜头231的轴线。倘若出光缝隙穿过第一色散镜头224的轴线，那么，由第一色散镜头224射出光线的聚焦点在第一色散镜头224的轴线上，这使光线不易聚焦于目标对象300的不同位置，通过使出光缝隙偏离第一色散镜头224的轴线，利于发射模组220发射的多种不同波长的光线聚焦于目标对象300表面的不同位置，以及被目标对象300表面反射至光谱共焦传感器233。
50.图5所示为图1中共聚焦摄像模组200的第二种状态的正视图，图6所示为图5中共聚焦摄像模组200沿b-b线的剖视图，图7所示为图1中共聚焦摄像模组200的第三种状态的正视图，图8所示为图1中共聚焦摄像模组200的第三种状态的俯视图。
51.结合参考图5至图8，模组支架210可形成有开口腔，接收模组230和发射模组220可转动地设于开口腔内。共聚焦摄像模组200还包括：驱动组件240，与接收模组230及发射模组220连接，用于驱动接收模组230及发射模组220转动。一些实施例中，结合参考图2和图3，共聚焦摄像模组200工作时，驱动组件240驱动发射模组220和接收模组230转动，且使发射模组220的轴线与接收模组230的轴线之间呈一定夹角，使光线射入光路与光线射出光路之间互为共轭光路，以使特定波长的光线在目标对象300的表面聚焦并反射至接收模组230。另一些实施例中，结合参考图5和图6，在共聚焦摄像模组200停止工作时，驱动组件240驱动发射模组220和接收模组230转动并收容至模组支架210的开口腔内，此时可使发射模组220的发射端与接收模组230的接收端可相对。如此，通过模组支架210保护发射模组220和接收模组230。另一些实施例中，结合参考图7和图8，驱动组件240还可驱动发射模组220和接收模组230转动并伸出开口腔，使发射模组220的轴线与接收模组230的轴线平行。此时，发射模组220可作为补光灯，接收模组230可作为拍摄模组，来拍摄二维图像。
52.在基于结构简单，容易实现的前提下，本公开关于驱动组件240给出以下实施例：
53.继续结合参考图6和图8，驱动组件240包括驱动件241、以及顺次啮合的第一从动齿轮243、主动齿轮242、第二从动齿轮244及第三从动齿轮245；驱动件241通过转轴与主动齿轮242连接，第一从动齿轮243通过转轴与接收模组230连接，第三从动齿轮245通过转轴与发射模组220连接。当驱动件241驱动主动齿轮242转动时，主动齿轮242驱动第一从动齿轮243转动，第一从动齿轮243带动接收模组230转动，与此同时，主动齿轮242驱动第二从动
齿轮244转动，第二从动齿轮244驱动第三从动齿轮245转动，第三从动齿轮245带动发射模组220转动，以调节接收模组230和发射模组220的位置。示例性地，第一从动齿轮243和第三从动齿轮245转动的线速度相等，以使发射模组220和接收模组230对称。此外，驱动组件240还可设为其他结构，本公开对此不作具体限定。示例性地，驱动件241包括微型马达。
54.进一步地，在一些实施例中，驱动组件240还包括驱动线路板246、与驱动线路板246连接的驱动柔性线路板247、以及与驱动柔性线路板247连接的驱动连接器248。如此，通过驱动线路板246为驱动组件240供电，通过驱动柔性线路板247适用于电子设备100内部的不同空间，通过驱动连接器248使驱动组件240与电子设备100的控制模块或其他部件连接。
55.在一些实施例中，继续参考图3和图6，发射模组220还包括发光支架228，第一色散镜头224设于发光支架228上，发光支架228与驱动组件240连接；和/或，接收模组230还包括收光支架236，接收镜头231设于收光支架236上，收光支架236与驱动组件240连接。如此，使驱动组件240的第三从动齿轮245通过转轴与发光支架228连接，使驱动组件240的第一从动齿轮243通过转轴与收光支架236连接，以较大的程度控制发射模组220和接收模组230转动，且不会影响维修和更换第一色散镜头224和接收镜头231。
56.本公开实施例提供的电子设备100还包括控制模块，控制模块与共聚焦摄像模组200连接。控制模块用于控制驱动组件240驱动发射模组220和接收模组230转动，使发射模组220的光线射出光路与接收模组230的光线射入光路之间形成共轭光路。比如形成图3所示状态，如此，以使发射模组220发出的光线能够在目标对象300的表面共聚焦且反射至接收模组230。
57.控制模块用于控制发射模组220的发光件221发出复色光线，复色光线经第一光线调节件222的入光狭缝形成线光束，而后经第一色散镜头224发生色散，并以线光束的形式照射在目标对象300的表面。在目标对象300的表面不同高度的位置会有不同波长的光线聚焦，并反射至接收模组230的光谱共焦传感器233。不同波长的光线对应不同的距离信息，光谱共焦传感器233将所接收的光信号转换为电信号。
58.控制模块根据光谱共焦传感器233所转换的电信号和光谱分析法确定目标对象300的不同位置点的距离信息，进而确定目标对象300的对应线区域302的外轮廓线401。
59.调整共聚焦摄像模组200与目标对象300之间的相对位置，使共聚焦摄像模组200扫描目标对象300的整个待拍摄区域，以获取目标对象300的整个待拍摄区域不同点对应的距离信息，进而建立3d深度图像。
60.本公开上述各个实施例，在不产生冲突的情况下，可以互为补充。
61.以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。