光电模组、图像撷取装置及电子装置的制作方法

本发明涉及消费性电子领域，更具体而言，涉及一种光电模组、图像撷取装置及电子装置。

背景技术：

目前，激光投射模组通常承载在基板上并通过基板上的线路与电路板电连接，而基板和电路板采用hotbar(热压熔锡焊接)连接，但由于空间的限制，电路板只能连接在基板的侧边上而使得电路板和基板的粘接面积较小，而且基板上的焊盘较小，很容易造成连锡短路，影响激光投射模组的正常工作。

技术实现要素：

本发明实施方式提供一种光电模组、图像撷取装置及电子装置。

本发明实施方式的光电模组包括电路板组件及光源，所述电路板组件包括基板及电路板，所述基板包括相背的第一面及第二面，所述基板上开设有贯穿所述第一面及所述第二面的至少两个通孔，至少两个所述通孔填充有导电件，所述电路板设置在所述第二面；所述光源用于发射激光，所述光源设置在所述第一面并通过所述导电件与所述电路板电连接。

本发明的光电模组中，通过在基板上开设至少两个通孔，填充在通孔里的导电件的一端能够直接电连接光源，另一端能够直接电连接电路板，基板与电路板的接触面积较大，一方面提高了电路板的结构强度，另一方面使电路板与导电件之间的电连接更可靠。

在某些实施方式中，所述基板在所述电路板上的正投影落入在所述电路板内。

如此，电路板能够覆盖基板的第二面，并与所有的导电件电连接。

在某些实施方式中，所述电路板上开设有散热孔，所述散热孔与所述光源的位置对应。

散热孔与光源的位置对应，如此，以便光源散热。

在某些实施方式中，所述光电模组还包括掩膜，所述掩膜与所述光源对应并用于衍射所述激光以形成激光图案，所述掩膜包括图案区及环绕所述图案区的导电区，所述激光经过所述图案区后出射并形成所述激光图案，所述导电区上设置有导电层，所述导电层在通电后输出用于判断所述掩膜是否破裂的电信号。

通过在掩膜上设置导电区及导电层，导电层能够在通电后输出用于判断掩膜是否破裂的电信号，如此，在检测到掩膜破裂时，可以关闭光源或减小光源的功率，以避免掩膜破裂导致发射的激光能量过大而伤害用户的问题，提高了光电模组的使用安全性。

在某些实施方式中，所述光电模组还包括底座，所述底座承载在所述电路板组件上，所述底座与所述电路板组件共同形成收容腔，所述掩膜及所述光源均收容在所述收容腔内。

掩膜及光源收容在收容腔内，如此，底座与电路板组件能够为掩膜及光源提供防尘、防水、防摔等保护。

在某些实施方式中，所述底座包括筒壁及凸台，所述凸台自所述筒壁向所述收容腔的中心延伸，所述光源和所述掩膜分别位于所述凸台的相背的两侧。

如此，掩膜能够承载在凸台上。

在某些实施方式中，所述筒壁开设有安装孔，所述光电模组还包括弹片，所述弹片自所述筒壁的外侧壁穿过所述安装孔且用于电连接所述导电层与所述电路板组件。

安装孔限制弹片的活动空间，如此，弹片能够稳定地与导电层电连接。

在某些实施方式中，所述光电模组还包括填充在所述弹片与所述导电层之间的导电银浆。

导电银浆填充在弹片与导电层之间以使弹片能够稳定地与导电层电连接。

在某些实施方式中，所述弹片包括第一段和第二段，所述凸台上开设有收容槽，所述收容槽与所述安装孔连通，所述第一段穿过所述安装孔并收容在所述收容槽上，所述第一段用于电连接所述导电层，所述第二段位于所述收容腔外并用于电连接所述导电件。

由于弹片具有一定的厚度，第一段收容在收容槽内，如此，以避免第一段从凸台上凸出而顶出掩膜，导致掩膜在凸台上安装不平稳。

在某些实施方式中，所述光电模组还包括镜头组件，所述镜头组件承载在所述底座上，所述镜头组件包括镜筒及承载在所述镜筒上的镜头，所述光源发出的激光依次经过所述掩膜及所述镜头并从所述光电模组射出。

在光电模组工作时，光源发出的激光依次经过掩膜及镜头并从光电模组射出，从而形成激光图案。

在某些实施方式中，所述光电模组还包括处理芯片，所述处理芯片用于获取所述电信号、及依据所述电信号判断所述掩膜是否破裂。

处理芯片用于获取电信号、及依据电信号判断掩膜是否破裂，并可以在掩膜破裂时关闭光源或者减小光源的发光强度。

本发明实施方式的图像撷取装置包括：

如上述任意一项实施方式所述的光电模组；

图像采集器，所述图像采集器用于采集由所述光电模组投射的激光图案；及

处理器，所述处理器分别与所述光电模组及所述图像采集器连接，所述处理器用于处理所述激光图案以获得深度图像。

本发明的图像撷取装置中，通过在基板上开设至少两个通孔，填充在通孔里的导电件的一端能够直接电连接光源，另一端能够直接电连接电路板，基板与电路板的接触面积较大，一方面提高了电路板的结构强度，另一方面使电路板与导电件之间的电连接更可靠。

本发明实施方式的电子装置包括：

壳体；及

如上述实施方式所述的图像撷取装置，所述图像撷取装置设置在所述壳体内并从所述壳体暴露以获取深度图像。

本发明的电子装置中，通过在基板上开设至少两个通孔，填充在通孔里的导电件的一端能够直接电连接光源，另一端能够直接电连接电路板，基板与电路板的接触面积较大，一方面提高了电路板的结构强度，另一方面使电路板与导电件之间的电连接更可靠。

本发明的实施方式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，或通过本发明的实施方式的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/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为本发明实施方式的电子装置的结构示意图；

图2为本发明实施方式的图像撷取装置的结构示意图；

图3为本发明实施方式的光电模组的结构示意图；

图4为图3的光电模组的爆炸示意图；

图5为图3的光电模组的剖面示意图；

图6为本发明实施方式的掩膜的结构示意图；

图7为本发明实施方式的掩膜的结构示意图；

图8为本发明实施方式的底座和弹片的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本发明的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1，本发明实施方式的电子装置1000包括壳体200和图像撷取装置100。电子装置1000可以是手机、平板电脑、手提电脑、游戏机、头显设备、门禁系统、柜员机等，本发明实施例以电子装置1000是手机为例进行说明，可以理解，电子装置1000的具体形式可以是其他，在此不作限制。图像撷取装置100设置在壳体200内并从壳体200暴露以获取深度图像，壳体200可以给图像撷取装置100提供防尘、防水、防摔等保护，壳体200上开设有与图像撷取装置100对应的孔，以使光线从孔中穿出或穿入壳体200。

请参阅图2，图像撷取装置100包括光电模组10、图像采集器20和处理器30。图像撷取装置100上可以形成有与光电模组10对应的投射窗口40，和与图像采集器20对应的采集窗口50。光电模组10用于通过投射窗口40向目标空间投射激光图案。该激光图案为经过编码的结构光(由有限个具有唯一性的子图案的集合组成的编码图案)，例如，二维编码结构光图案，该激光图案称为参考图案，参考图案中每一个唯一的图案窗口中的图案都是唯一的。图像采集器20用于通过采集窗口50采集被目标的物调制后的激光图案，即成像图案。在一个例子中，光电模组10投射的激光为红外光，图像采集器20为红外摄像头。处理器30与光电模组10及图像采集器20均连接，处理器30用于处理成像图案以获得深度图像。具体地，处理器30通过对编码的成像图案解码，找出该成像图案中各像素点与参考图案中的对应各个像素点的对应关系，再根据该对应关系进一步获得该激光图案的深度图像。

请参阅图3至图6，光电模组10包括电路板组件11、底座12、光源13、掩膜14、及处理芯片15。

电路板组件11包括基板111及电路板112。基板111用于承载底座12和光源13。具体地，基板111包括相背的第一面1111和第二面1112，光源13设置在第一面1111上，电路板112设置在第二面1112上。在一个例子中，基板111的材料可以是塑料，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneglycolterephthalate，pet)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，pmma)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚酰亚胺(polyimide，pi)中的至少一种。也就是说，基板111可以采用pet、pmma、pc或pi中任意一种的单一塑料材质制成。如此，基板111质量较轻且具有足够的支撑强度。在另一个例子中，基板111的材料还可以是陶瓷，如此，基板111能够较好地对光源13散热。

电路板112可以是印刷电路板、柔性电路板、软硬结合板中的任意一种。电路板112一部分与第二面1112结合，另一部分延伸出来并可以与连接器60连接，连接器60可以将光电模组10连接到电子装置1000的主板上。

基板111上开设有贯穿第一面1111及第二面1112的至少两个通孔1113，至少两个通孔1113填充有导电件113。导电件113可以为焊盘，还可以为金属导电柱，例如铜。导电件113自第一面1111凸出并与光源13电连接，自第二面1112凸出并与电路板112电连接。

底座12承载在电路板组件11上并与电路板组件11共同形成收容腔121。具体地，底座12包括筒壁122及凸台123。筒壁122直接承载在基板111上，连接方式包括胶合、卡合，在图4的实施例中，筒壁122通过胶层19与基板111连接以提高收容腔121的气密性。收容腔121可以用于容纳光源13、掩膜14等元器件，收容腔121同时形成光电模组10的光路的一部分。

凸台123自筒壁122向收容腔121的中心延伸。凸台123可以呈连续的环状，或者凸台123包括多个，多个凸台123间隔分布。底座12的材料可以为塑料。

光源13设置在第一面1111上并收容在收容腔121内。光源13通过导电件113与电路板112电连接。光源13用于发射激光，激光可以是红外光，在一个例子中，光源13可以是垂直腔面发射激光器(vertical-cavitysurface-emittinglaser，vcsel)。vcsel包括半导体衬底及设置在衬底上的发光元件，衬底可以设置单个发光元件，也可以设置由多个发光元件组成的阵列激光器，具体地，多个发光元件可以以规则或者不规则的二维图案的形式排布在衬底上。

请结合图6，掩膜14与光源13对应并用于将光源13发射的激光转换形成激光图案。具体地，掩膜14承载在凸台123上并收容在收容腔121内，此时，光源13和掩膜14分别位于凸台123的相背的两侧。掩膜14及光源13收容在收容腔121内，如此，底座12与电路板组件11能够为掩膜14及光源13提供防尘、防水、防摔等保护。掩膜14的材料可以为玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，pmma)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚酰亚胺(polyimide，pi)等。由于玻璃、pmma、pc、及pi等材料均具有优异的透光性能，掩膜14可以不用开设通孔就能让激光透过。具体地，掩膜14包括图案区141及环绕图案区141的导电区142。

图案区141与光源13对应。光源13发出的激光经过图案区141后出射并形成激光图案。通过在图案区141上按编码图案设置透光材料与不透光材料，图案区141形成有规律的、交错分布的透光区1411与不透光区1412。透光区1411采用透光材料制成，透光材料可以是透光率大于等于75％的材料，例如：玻璃、树脂、或者为空气(即透光区1411为镂空结构)；不透光区1412采用不透光材料制成，不透光材料为能够反射或者吸收激光的材质，比如金、银、铜、锌、铬、铝等金属材料，或者其他不透光材料。光源13发出的激光在经过图案区141时，一部分激光在经过不透光区1412的不透光材料后被反射或者吸收，例如能够吸收50％的激光，一部分激光直接透过透光区1411，如此，经过掩膜14的激光形成编码结构光并从光电模组10出射以形成参考图案。

导电区142环绕图案区141设置。导电区142上设置有导电层143，导电层143在通电后输出用于判断掩膜14是否破裂的电信号。在不同的实施例中，电信号可以包括电阻信号、电流信号、电压信号中的一个或多个。具体地，在一个例子中，当掩膜14处于完好状态时，此时掩膜14的电阻较小，在此状态下给掩膜14通电，即施加一定大小的电压，则流经导电层143的电流较大。而当掩膜14破裂时，例如，光电模组10受到外力撞击的情况下，位于掩膜14周缘位置的导电区142也会碎裂，此时碎裂位置处的导电区142的电阻阻值接近无穷大，在此状态下给掩膜14上的导电层143通电，则流经导电层143的电流较小。因此，可以根据检测到的流经导电层143的电流与掩膜14未破裂状态下检测到的流经导电层143的电流的差异大小来判断掩膜14是否破裂，当流经导电层143的电流的变化过大时，则判断掩膜14已破裂。导电区142可通过电镀等方式形成在掩膜14的表面。导电区142的材质可以是钼铝钼、氧化铟锡(indiumtinoxide，ito)、纳米银丝、金属银线中的任意一种。钼铝钼、氧化铟锡、纳米银丝、金属银线均具有良好导电性能，可实现通电后的电信号输出。

处理芯片15与导电层143连接并用于获取掩膜14在通电后输出的电信号、及依据电信号判断掩膜14是否破裂。在一个例子中，处理芯片15与处理器30为同一个元件，即处理器30也能与导电层143连接并用于获取掩膜14在通电后输出的电信号、及依据电信号判断掩膜14是否破裂，并可以在掩膜14破裂时关闭光源13或者减小光源13的发光强度。

综上，本发明实施方式的电子装置1000、图像撷取装置100及光电模组10中，通过在基板111上开设至少两个通孔1113，填充在通孔1113里的导电件113的一端能够直接电连接光源13，另一端能够直接电连接电路板112，基板111与电路板112的接触面积较大，一方面提高了电路板112的结构强度，另一方面使电路板112与导电件113之间的电连接更可靠。另外，通过在掩膜14上设置导电区142及导电层143，导电层143能够在通电后输出用于判断掩膜14是否破裂的电信号，如此，在检测到掩膜14破裂时，可以关闭光源13或减小光源13的功率，以避免掩膜14破裂导致发射的激光能量过大而伤害用户的问题，提高了光电模组10的使用安全性。

在某些实施方式中，基板111在电路板112上的正投影落入在电路板111内。如此，电路板112能够覆盖基板111的第二面1112，并与所有的导电件113电连接。

在某些实施方式中，电路板112上开设有散热孔1121，散热孔1121与光源13的位置对应。由于光源13在工作时产生大量的热量，热量长期集中会影响光源13的使用寿命。散热孔1121的位置和孔径大小分别与光源13的位置和大小对应，如此，以便光源13散热。

在某些实施方式中，自掩膜14的中心区域至边缘区域，透光区1411的面积逐渐增大，不透光区1412的面积逐渐较小。在掩膜14的中心区域，不透光区1412较密集，在掩膜14的边缘区域，透光区1411较密集。当光源13发射激光时，由于激光会产生发散，光源13发射的激光包括零级光束和非零级光束，其中，零级光束为激光发散后叠加聚集在发光处中心位置的光束，非零级光束为激光发散后向发光处四周传输的光束。当零级光束的光强过强时，零级光束的强度过强，可能危害用户(例如用户的眼睛)。掩膜14的中心区域上的不透光区1412较密集，能够反射或者吸收更多的零级光束，如此，可以减少光路中间位置的光线，从而减小光源13发射的零级光束的光强。

请参阅图5，在某些实施方式中，掩膜14包括相背的入射面144及出射面145。入射面144朝向光源13。图案区141和导电区142形成在入射面144和/或出射面145。图案区141和导电区142可以只形成在入射面144，或者只形成在出射面145，或者，同时形成在入射面144和出射面145。当然，入射面144可以只形成图案区141，且出射面145只形成导电区142。或者，入射面144可以只形成导电区142，且出射面145只形成图案区141。导电层143设置在与导电区143对应的位置。导电层143可以只形成在入射面144，或者只形成在出射面145，或者，同时形成在入射面144和出射面145。

请参阅图6至图7，在某些实施方式中，导电层143为导电电极。

具体地，在图6的实施例中，导电层143为单条导电电极1431。单条导电电极1431包括输入端1432和输出端1433。输入端1432和输出端1433均与处理芯片15连接以形成一条导电回路。单条导电电极1431环绕图案区141设置。

在图7的实施例中，导电层143可以为多条导电电极1431，多条导电电极1431互不相交。每条导电电极1431包括输入端1432和输出端1433。每个输入端1432和每个输出端1433均与处理芯片15连接以形成一条导电回路，由此，多条导电电极1431的输入端1432及输出端1433分别与处理芯片15连接以形成多条导电回路。多条导电电极1431呈“回”字形环绕图案区141设置。使用时，处理芯片15可以同时对多条导电电极1431通电以得到多个电信号，或者，处理芯片15可依次对多条导电电极1431通电以得到多个电信号，随后，处理芯片15再根据电信号来判断图案区141和导电区142是否破裂。例如，当图案区141破裂时，与图案区141相连的部分导电区142破裂，此时，导电电极1431③输出的电信号不在预设范围内，而导电电极1431②和导电电极1431①输出的电信号仍可能在预设范围内，因此，只凭导电电极1431②和导电电极1431①输出的电信号较难判断图案区141是否破裂，判断结果不准确。如此，通过设置多条导电电极1431，多条导电电极1431能够占据导电区142较多的面积，相应地可以输出更多的电信号，处理芯片15可根据较多的电信号更为精确地判断图案区141和导电区142是否破裂，提升掩膜14破裂检测的准确性。

请参阅图4和图8，在某些实施方式中，光电模组10还包括弹片16，弹片16用于电连接掩膜14上的导电层143与电路板组件11。具体地，弹片16的数量包括多个。筒壁122上开设有安装孔1221。弹片16自筒壁122的外侧壁穿过安装孔1221且用于电连接导电层143与电路板组件11。安装孔1221的数量与弹片16的数量对应。在图4的实施例中，弹片16的数量为两个。两个弹片16分别穿过两个安装孔1221并分别与导电层143及电路板组件11电连接。安装孔1221限制弹片16的活动空间，如此，弹片16能够稳定地与导电层143电连接。

请参阅图5，在某些实施方式中，光电模组10还包括导电银浆17。导电银浆17填充在弹片16与掩膜14之间。具体地，导电银浆17填充在弹片16与导电层143之间以使弹片16能够稳定地与导电层143电连接。

请参阅图4和图8，在某些实施方式中，弹片16包括第一段161和第二段162，凸台123上开设有收容槽1231。第一段161收容在收容槽1231内并用于电连接导电层143，第二段162与电路板组件11电连接。由于弹片16具有一定的厚度，第一段161收容在收容槽1231内，如此，以避免第一段161从凸台123上凸出而顶出掩膜14，导致掩膜14在凸台123上安装不平稳。

请继续参阅图4和图8，在某些实施方式中，弹片16还包括连接段163。连接段163连接第一段161及第二段162。连接段163与第一段161之间形成一定的夹角，例如90度，连接段163与第二段162之间形成一定的夹角，例如90度。在一个例子中，连接段163的宽度与第一段161及第二段162的宽度相等。在组装光电模组10时，可以将弹片16的第一段161伸入安装孔1221内，以将弹片16安装在底座12上。如此，第一段161在穿过安装孔1221时，安装孔1221能够限定弹片16的位置，即弹片16不会沿光源13的出光方向移动，从而弹片16与导电层143稳定地电连接。

请参阅图4，在某些实施方式中，光电模组10还包括镜头组件18，镜头组件18承载在底座12上。镜头组件18包括镜筒181及承载在镜筒181上的镜头182。镜筒181直接承载在底座12上，连接的方式包括胶合、卡合，在图4的实施例中，镜筒181通过胶层19与底座12连接。镜筒181开设有通光孔1811，通光孔1811与掩膜14对应并为激光光路的一部分。在光电模组10工作时，光源13发出的激光依次经过掩膜14及镜头182并从光电模组10射出，从而形成激光图案。镜头183可以为一个单独的透镜，该透镜为凸透镜或凹透镜；或者镜头183为多个沿激光的光路依次设置的透镜组成的透镜组，多个透镜可均为凸透镜或凹透镜，或部分为凸透镜，部分为凹透镜。在组装光电模组10时，依次将光源13、底座12、掩膜14、镜筒18安装在基板组件11上，本发明实施例中，光电模组10结构紧凑。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“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”的描述意指结合所述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发明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。

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至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。