一种3D摄像头模组与终端设备的制作方法

一种3d摄像头模组与终端设备
技术领域
[0001]
本发明涉及摄像头技术领域，具体来说，是指一种3d摄像头模组与终端设备。


背景技术：

[0002]
3d摄像头广泛应用于人脸识别、手势识别、三维测量或者环境感知等技术领域，能够安装在诸如手机、平板电脑、电视、无人机以及汽车等终端设备上。3d摄像头通过获取数据能够准确判断图像中每个点与摄像头之间的距离，从而获取图像中每个点的三维空间坐标，还原真实场景。
[0003]
现有技术中的3d摄像头一般包括发射端与接收端。其中，发射端安装在一个支架上，接收端安装在另一个支架上，两个支架并排布置，不仅使发射端与接收端占用过大的空间位置，而且发射端支架的底部空间并没有充分的利用，造成3d摄像头的空间利用率低的问题。此外，3d摄像头的发射端以面光源的形式射出，导致发射端的发热量集中，影响了3d摄像头的成像质量。再者，由于3d摄像头的发射端位于接收端的一侧，还致使3d摄像头的最小测量距离较大，不利于3d摄像头的微距或者超微距的测量。因此，如何设计一种3d摄像头模组，既能够减小3d摄像头模组的体积，又能够提高3d摄像头模组发射端的散热效果，还有利于3d摄像头模组实现微距或者超微距的测量，成为本技术领域的技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，第一方面，提供一种3d摄像头模组，以解决现有3d摄像头模组体积较大、发射端发热量集中并且不利于微距或者超微距测量的技术问题。
[0005]
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：
[0006]
一种3d摄像头模组，包括：
[0007]
接收端模组，该接收端模组包括镜头；
[0008]
发光组件，该发光组件绕所述镜头的外周设置；以及，
[0009]
电路组件，该电路组件与所述发光组件电性连接，且所述电路组件与所述镜头堆叠设置。
[0010]
在上述技术方案的基础上，该3d摄像头模组还可以做如下的改进。
[0011]
可选的，所述发光组件包括用于向待测图像发射光信号的发射器以及用于对所述发射器散热的散热基板，所述发射器与所述电路组件电性连接，所述散热基板设置于所述发射器与所述电路组件之间。
[0012]
可选的，所述散热基板连接有扩散支架，所述发射器位于所述扩散支架内部，所述扩散支架内安装有用于扩散所述发射器光源的扩散器。
[0013]
可选的，所述发射器与扩散器分别呈环绕于所述镜头外周的圆环形结构，所述扩散支架与散热基板分别呈板状结构，所述扩散支架开设有第一孔洞，所述散热基板开设有
第二孔洞，所述镜头穿过所述第一孔洞与第二孔洞，沿所述第一孔洞的外周在所述扩散支架上设置有环形凹槽，所述发射器与扩散器安装于所述环形凹槽内。
[0014]
可选的，所述电路组件包括第一电路板、软排线以及第二电路板，所述发光组件与所述第一电路板电性连接，所述第二电路板电性连接有成像芯片，所述镜头安装于所述成像芯片的上方位置，所述第一电路板上开设有用于所述镜头穿过的第三孔洞，所述第一电路板与第二电路板之间通过所述软排线电性连接。
[0015]
可选的，所述镜头与所述第二电路板之间设置有滤光支架，所述滤光支架上安装有位于所述成像芯片上方的滤光片。
[0016]
可选的，还包括模组支架，所述发光组件、镜头以及电路组件分别安装于所述模组支架内。
[0017]
可选的，所述发光组件的发光源视场为40
°-
70
°
，所述镜头的接收视场为40
°-
70
°
，所述发光组件的发光源视场大于所述镜头的接收视场。
[0018]
可选的，所述发光组件包括多个环绕于所述镜头外周的弧形光带或者点光源。
[0019]
第二方面，本发明还提供一种终端设备，包括上述的3d摄像头模组。
[0020]
与现有技术相比，本发明提供的3d摄像头模组具有的有益效果是：
[0021]
本发明将发光组件绕镜头的外周设置，使发光组件有条件安装在镜头的外侧壁位置，从而无需单独对发光组件设计支架，减小了3d摄像头模组的体积。此外，发光组件绕镜头的外周分散设置，还有利于分散发光组件的发热量，提高了3d摄像头模组的成像质量。再者，由于发光组件相对于镜头分散布置，还有利于实现3d摄像头模组的微距或者超微距测量。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]
图1是本发明3d摄像头模组的剖视结构示意图；
[0024]
图2是本发明3d摄像头模组的分解结构示意图；
[0025]
图3是图2中发光组件的立体结构示意图；
[0026]
图4是图2中镜头与滤光支架的立体结构示意图；
[0027]
图5是本发明3d摄像头模组的光路示意图；
[0028]
图6是图5中物距小于l1时的成像示意图；
[0029]
图7是图5中物距介于l1与l2之间的成像示意图；
[0030]
图8是图5中物距等于l2时的成像示意图；
[0031]
图9是图5中物距介于l2与l3之间的成像示意图；
[0032]
图10是图5中物距等于l3时的成像示意图；
[0033]
图11是图5中物距大于l3时的成像示意图。
[0034]
图中：
[0035]
a—发光源；b—镜头光心；c—发光源内视场；d—发光源外视场；e—镜头接收视
场；
[0036]
1—镜头；2—发射器；3—扩散器；4—扩散支架；41—第一孔洞；42—环形凹槽；5—散热基板；51—第二孔洞；6—第一电路板；61—第三孔洞；7—软排线；8—模组支架；81—第四孔洞；9—第二电路板；10—滤光支架；11—滤光片；12—成像芯片。
具体实施方式
[0037]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全面的实施例。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0038]
实施例1：
[0039]
本发明提供一种3d摄像头模组，如图1至图4所示，包括发光组件、接收端模组以及电路组件。其中，接收端模组包括镜头1，发光组件呈环形结构设置于镜头1的外周，发光组件与电路组件电性连接，镜头1安装在电路组件上。当电路组件通电时，发光组件得电后向待测图像发射光信号，镜头1接收待测图像反射的光信号并且在电路组件上成像。当然，发光组件还可以设计为围绕在镜头1外周的弧形或者矩形等形状。
[0040]
如图1至图3所示，具体来说，发光组件包括发射器2、扩散器3、扩散支架4以及散热基板5。发射器2与电路组件电性连接，散热基板5通过粘贴的方式设置于发射器2与电路组件之间，例如可以在散热基板5上开设用于导线穿过的孔洞或者用于导线绕过的线槽，使发射器2通过导线与电路组件电性连接。散热基板5包括但不限于陶瓷基板或者树脂基板等散热、隔热材质制成的结构，有利于发射器2的充分散热。扩散支架4安装在散热基板5的上方，扩散支架4上开设有环形凹槽42，发射器2安装在环形凹槽42内，扩散器3安装在环形凹槽42内位于发射器2上方的位置。扩散支架4用于支撑扩散器3，使发射器2发出的光束扩散。
[0041]
其中，扩散支架4与散热基板5分别呈板状结构，扩散支架4上开设有用于镜头1穿过的第一孔洞41，散热基板5上开设有用于镜头1穿过的第二孔洞51。发射器2与扩散器3分别呈圆环形结构，发射器2包括但不限于多个环绕于镜头1外周的弧形光带或者点光源的结构形式，例如环形排列的led、激光发射器或者整体为弧形光源的导光柱。环形凹槽42沿第一孔洞41的外周环绕于镜头1，即镜头1的光心与各个位置发射器2之间的距离相等。
[0042]
如图1、图2与图4所示，电路组件包括第一电路板6、软排线7以及第二电路板9。第一电路板6上开设有用于镜头1穿过的第三孔洞61，第一电路板6与第二电路板9之间通过软排线7电性连接形成匚字形的结构。第二电路板9电性连接有成像芯片12，在第二电路板9上安装有滤光支架10，滤光支架10内安装有位于成像芯片12上方的滤光片11，镜头1安装在滤光支架10上并且位于滤光片11的上方，用于过滤光波的无用波段，使成像芯片的成像更清晰。镜头1的另一端穿过第一电路板6上的第三孔洞61，发射器2、扩散器3、扩散支架4以及散热基板5均安装在第一电路板6上并且环绕于镜头1的外周。其中，发光组件的顶部与镜头1的顶部平齐。
[0043]
如图1与图2所示，在第一电路板6与第二电路板9之间设置有模组支架8，模组支架8整体呈盒型结构，第一电路板6安装在模组支架8的顶部，第二电路板9安装在模组支架8的底部，软排线7设置在模组支架8的外部侧壁。其中，模组支架8的顶部开设有用于镜头1穿过
的第四孔洞81，镜头1依次穿过第四孔洞81、第三孔洞61、第二孔洞51以及第一孔洞41。
[0044]
本发明通过将发射器2设计为环绕于镜头1外侧壁的环状结构，实现了发射器2与镜头1的集成设计，无需单独对发光组件设计支架，节省了3d摄像头模组的空间，能够使3d摄像头模组的平面尺寸可以做的更小，有利于3d摄像头模组的小型化设计。环状的发光组件将发光源分散，单位散热面积增加，配合散热基板5能够极大的提升散热效果。此外，环状的发光组件结构设计还有利于实现3d摄像头模组的微距或者超微距测量。
[0045]
如图5至图11所示，环状结构的发光组件环绕于镜头1的外周，沿镜头1光轴方向的剖视图来看，即镜头1的左右两侧均分布有用于发射光信号的发射器2。根据不同规格的镜头1与发射器2，镜头1具有镜头接收视场e，发射器2具有发光源视场。其中，靠近光轴一侧的发光源视场边界为发光源内视场c，远离光轴一侧的发光源视场边界为发光源外视场d，发光源a与镜头光心b之间的距离为基线。
[0046]
如图5与图6所示，当3d摄像头的物距小于l1时，发光源内视场c与发光源外视场d均位于镜头接收视场e的外部。此时，没有光线进入镜头接收视场e内，因此成像为黑屏的状态。
[0047]
如图5与图7所示，随着3d摄像头物距的增大，当物距介于l1到l2之间时，有部分发光源内视场c进入镜头接收视场e内。此时，由于光线并没有完全进入镜头接收视场e内，因此成像为中部区域黑屏的状态。
[0048]
如图5与图8所示，当3d摄像头物距等于l2时，左右两侧发射器2的发光源内视场c刚好相交，照亮整个镜头接收视场e。但是镜头接收视场e内的光线一半是左侧发射器2发出的，一半是右侧发射器2发出的，导致成像为暗光的状态。
[0049]
如图5与图9所示，当3d摄像头物距介于l2到l3之间时，左右两侧发射器2的发光源内视场c开始逐渐重合并且照亮镜头接收视场e。但是镜头接收视场e内发光源内视场c重合后的光线强度明显高于未重合的光线强度，导致成像为暗角的状态。
[0050]
如图5与图10所示，当3d摄像头物距等于l3时，左右两侧发射器2的发光源内视场c重合至镜头接收视场e的边界。此时，镜头接收视场e内的光线刚好为重合后的光线强度，一旦物距稍有变化即会成像为暗角的状态。
[0051]
如图5与图11所示，当3d摄像头物距大于l3时，左右两侧发射器2的发光源内视场c重合并超出镜头接收视场e的边界。此时，镜头接收视场e内的光线全部为重合后的光线强度，成像清晰。
[0052]
综上所述，可见物距l3为3d摄像头的最小测量物距。现有技术采用单侧设置发射端的结构形式，在同样镜头接收视场e的镜头1与同样发光源视场的发射器2条件下，由于镜头1不存在左右两侧发射器2的光线相互重合，导致现有3d摄像头的最小测量物距过大，不利于微距或者超微距测量。经试验证明，本发明采用发光源视场为40
°-
70
°
的发射器2，接收视场为40
°-
70
°
的镜头1，发光源视场大于镜头接收视场e，能够有效降低3d摄像头的最小测量物距，从而有利于实现微距或者超微距测量。
[0053]
特别的，本发明采用发光源视场为54
°
的发射器2，接收视场为51
°
的镜头1，能够使l1达到4毫米，l2达到8毫米，l3达到121毫米。即，3d摄像头的最小测量物距达到121毫米。
[0054]
实施例2：
[0055]
本发明还提供一种终端设备，上述实施例中的3d摄像头模组安装在终端设备的摄
像头孔位内。其中，终端设备包括但不限于手机、平板电脑、电视、无人机以及汽车等终端设备。
[0056]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。