一种3D成像装置及电子设备的制作方法

本实用新型涉及光学及电子技术领域，特别涉及一种3d成像装置及电子设备。

背景技术：

随着科学技术的发展，智能电子设备如手机、平板等对内置3d成像的深度相机有着日益迫切的需求，同时，伴随着这些智能电子设备的小型化发展趋势，深度相机也正朝着体积越来越小、功耗越来越低的方向发展，深度相机作为内置元器件从而嵌入到其他电子设备中逐渐成为可能。然而，由于电子设备对外观、体积的不断追求，给其内置元器件的设计、安装以及后续的维修服务等也带来了巨大的挑战。目前的3d成像设备如深度相机，其一般包括有投影模组、成像模组等光学器件，且上述光学器件一般集成在同一支架上，因此使用过程中如果其中一个部件损坏，可能全部器件都作为一个整体需要换掉，造成物料成本的极大浪费，且极大限缩了深度相机的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种便于安装以及及方便后续维修更换的3d成像装置及电子设备。

为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

一种3d成像装置，包括有固定支架、第一活动支架、第二活动支架、投影模组、以及成像模组；其中，所述投影模组安装在所述第一活动支架上，用于向空间发射结构光光束；所述成像模组安装在所述第二活动支架上，用于对所述结构光光束成像；所述固定支架设置有用于放置所述第一活动支架以及所述第二活动支架的通孔，所述第一活动支架以及所述第二活动支架可拆卸安装于所述通孔处。

可选地，所述通孔周边设置有立体定位柱以及固定盲孔，所述第一活动支架、第二活动支架都设置有与所述立体定位柱配合的定位通孔以及与所述固定盲孔配合的螺栓螺孔；其中，所述立体定位柱沿所述定位通孔的轴向贯穿所述定位通孔以对所述第一活动支架和所述第二活动支架进行定位，所述第一活动支架及所述第二活动支架通过螺栓与所述固定支架固定在一起，所述螺栓沿所述螺栓螺孔的轴向贯穿所述螺栓螺孔并与所述固定盲孔抵接。

可选地，所述3d成像装置还包括有彩色相机模组，用于采集彩色图像，所述彩色相机模组安装在所述固定支架上与之相对应的通孔处。

可选地，所述固定支架的所述通孔表面贴有pet保护膜层。

可选地，还包括有传感器，所述传感器安装在所述固定支架上与之相对应的通孔中。

可选地，所述投影模组包括有：光源，用于发射光束；准直透镜，用于准直所述光束并投射出平行光束；衍射光学元件，用于接收、分束所述平行光束，并投射图案化光束。

可选地，所述彩色相机模组位于所述投影模组以及所述成像模组之间，所述彩色相机模组与所述投影模组之间的距离大于所述彩色相机模组与所述成像模组之间的距离。

可选地，所述传感器包括环境光传感器、接近度传感器、听筒中的一种或多种。

可选地，所述投影模组还包括有散热片，所述散热片粘贴于所述光源上，用于散热。

本实用新型的另一技术方案为：

一种电子设备，包括：

前述方案的3d成像装置，所述的3d成像装置安装在所述电子设备的第一平面上，用于获取深度图像和/或彩色图像；

屏幕，安装在所述电子设备的第二平面上，用于显示图像；其中，

所述第一平面与所述第二平面为同一平面或所述第一平面与所述第二平面为相对立的平面。

本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型通过固定支架以及可拆卸安装于固定支架的第一活动支架和第二活动支架，所述投影模组和成像模组分别可拆卸安装于第一活动支架和第二活动支架，从而所有部件是可拆卸、可更换地安装于一起，使用过程中如果其中一个部件损坏，则只需拆卸下换掉即可，便于后续的维修更换，且大大节约了人力及物力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型3d成像装置的立体结构图；

图2是本实用新型3d成像装置的固定支架的结构图；

图3是本实用新型3d成像装置的第一活动支架的结构图；

图4是图3安装上投影模组后的结构图示；

图5是本实用新型3d成像装置的第二活动支架的结构图；

图6是图5安装上成像模组后的结构图示；

图7是本实用新型3d成像装置另一实施例图示；

图8是图7的固定支架图示；

图9是本实用新型另一实施例电子设备的原理结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”和“外”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。

参照图1-图6所示，作为本实用新型一实施例，提供一种3d成像装置10，包括有固定支架100、第一活动支架110、第二活动支架120、投影模组111、以及成像模组121；其中，投影模组111安装在所述第一活动支架上110，用于向空间发射结构光光束；成像模组121安装在所述第二活动支架上120，用于对结构光光束成像；固定支架100设置有用于放置第一活动支架110以及第二活动支架120的通孔101，第一活动支架110以及第二活动支架120可拆卸安装于通孔101处。

所述通孔101可以是圆形孔或者方形孔，或者一个为圆形孔，另一个为方形孔，或者为其他形状，本实用新型不作特别限定；两个通孔101的中心轴线在同一水平面上，从而保证投影模组111和成像模组121的光学器件的光轴在同一水平面上。本发明实施例中，投影模组111可拆卸安装在第一活动支架110上，成像模组121可拆卸安装在第二活动支架120上。投影模组111包括：光源(未图示)，用于发射光束；准直透镜(未图示)，用于准直上述光束并投射出平行光束；衍射光学元件(未图示)，用于接收、分束上述平行光束，并投射图案化光束。一般地，投影模组111用于投射不可见光图案，比如红外光，对应的，成像模组121也是红外相机；在一些实施例中，结构光图案也可以是其他任何波长的光，比如紫外、可见光等，在此不做限定。

所述通孔101周边设置有立体定位柱1011以及固定盲孔1012，以用于安装固定第一活动支架110和第二活动支架120。本实用新型实施例中，所述立体定位柱1011以及固定盲孔1012各为两个，分别设置在通孔101的两侧。可以理解的是，立体定位柱1011以及固定盲孔1012也可按其他方式排布设置在通孔101的周边，本实用新型实施例中不做限制，各种设置方式均应属于本实用新型的保护范围。

参照图3、图4所示，所述第一活动支架110上设置有投影模组安装孔1100，投影模组安装孔1100的周边设置有突出于支架表面的镜头保护卡口1103。第一活动支架110上还设置有与固定支架上的立体定位柱1011配合的定位通孔1101，以及与固定支架上的固定盲孔1012配合的螺栓螺孔1102。

参照图5、图6所示，所述第二活动支架120上设置有成像模组安装孔1200，成像模组安装孔1200的周边设置有突出于支架表面的镜头保护卡口1203。第二活动支架120上还设置有与固定支架上的立体定位柱1011配合的定位通孔1101，以及与固定支架上的固定盲孔1012配合的螺栓螺孔1102。在本实施例中，所述定位通孔1101和螺栓螺孔1102各有两个，分别交错设置在成像模组安装孔1200的两侧。

可以理解的是，在将第一活动支架110以及第二活动支架120安装在固定支架100之前，需要提前将投影模组111、成像模组121分别安装在第一活动支架110以及第二活动支架120上，如图4图6所示。立体定位柱1011沿定位通孔1101的轴向贯穿定位通孔1101，如此使得第一活动支架110、第二活动支架120准确安装于相应的通孔101处，即对两者与固定支架100的位置进行初步定位，从而可避免人为组装过程中由于操作失误造成各光学模组与通孔101位置对应不恰当，导致光学模组的出光(入光)路径被固定支架100其它密闭部分遮挡等。通过定位柱1011将第一活动支架110、第二活动支架120的位置初步确定之后，再将其进一步固定在固定支架100上。

在一个实施例中，第一活动支架110、第二活动支架120可分别通过一螺栓(未图示)与固定支架100固定在一起；具体地，螺栓沿螺栓螺孔1102的轴向贯穿螺栓螺孔1102且螺栓尾部与固定盲孔1012抵接，从而使得第一活动支架110、第二活动支架120与固定支架100的连接更牢固。可以理解的是，第一活动支架110、第二活动支架120也可通过其它方式与固定支架100固定在一起，在此不做限制。

作为本实用新型一实施例，所述3d成像装置还包括有电路板(主板pcba)，所述电路板安装固定于固定支架100上。当然，可以理解的是，在其他实施例中，所述3d成像装置也可以与使用该成像装置的电子设备的共用同一电路板。3d成像装置两端还设置有固定耳片14，使用时，通过固定耳片14以将3d成像装置固定于电子设备上。

本实用新型实施例通过固定支架以及可拆卸安装于固定支架的第一活动支架和第二活动支架，投影模组和成像模组分别可拆卸安装于第一活动支架和第二活动支架，从而使得所有部件是可拆卸、可更换地安装于一起，使用过程中如果其中一个部件损坏，则只需拆卸下换掉即可，便于后续的维修更换，且大大节约了人力及物力成本。

在一个实施例中，所述固定支架100还包括至少一个预留通孔102，用于安装其他模组，例如安装传感器(未图示)，比如环境光传感器、接近度传感器、听筒等。

可以理解的是，支架(100，110，120)一般由刚性较好的材料制成，比如钢、铝合金、锌合金、不锈钢合金等，通过粉末冶金、钣金、压铸、冲压、液态金属成型等工艺制作而成；当然，也可以是电子设备中的主板或用于固定其他器件的支架。在一些实施例中，支架(100，110，120)也可以由散热性好的材料制成，比如陶瓷等，以提供装置的散热性。

参照图7、图8所示，为了让3d成像装置10具有更多的功能，一般地，3d成像装置10还配置有彩色相机模组，比如rgb相机模组131。后面的说明中均以rgb相机模组为例进行说明，但是不应该视为对本实用新型的限制。所述配置了rgb相机模组131的3d成像装置10具有同步获取目标深度图像以及rgb图像的功能。在一个实施例中，rgb相机模组131位于投影模组111与成像模组121之间，且更加靠近成像模组121。

可以理解的是，各个光学模组通过电路板1111及连接器1112与主板pcba连接以实现供电及电路信号的传输，电路板1111可以是柔性电路板fpc、印制电路板pcb或软硬结合板等，连接器可以包括任何形式，比如板对板(btb)连接器、零插入力(zif)连接器等。在一个实施例中，还可在连接器上1111粘贴泡棉，用于防止串光，以及起到防尘的作用。

可以理解的是，在将3d成像装置10嵌入到其他电子设备中时，需要保证各个部件的稳定性，另外还要保证各个光学模组的高散热性。在一个实施例中，在图1所示的3d成像装置10中，各个光学模组被固定在固定支架100上，固定支架100中间开有通孔101让光学模组上端穿过以保证各个光学模组在水平方向上的相对位置固定。在一个实施例中，可在投影模组111的光源处粘贴散热片，例如石墨片等，用于散热，使光源的温度始终维持在55摄氏度左右。

可以理解的是，3d成像装置10的体积较小以方便嵌入到其他电子设备中，由此可知各个光学模组之间的距离相对会更小，为了防止各个光学模组之间发生串光，例如投影模组111投影的图案化光束未经目标反射就直接被成像模组121采集，因此，在一个实施例中，可在每个安装相应光学模组的通孔101表面贴上pet保护膜层，如此，不仅可以解决上述问题，还可以防尘。在一个实施例中，pet保护膜由sh-010g5构成。

以上的实施例中是以集成3d成像装置的结构进行说明的，实际上，3d成像装置会成为越来越多的电子设备比如手机、电脑、平板、电视等的元器件，以使得电子设备具有3d成像的能力。上述各实施例中的结构也可以被用在电子设备中的结构集成上。以下以手机作为电子设备为例进行说明。

图9所示为本实用新型另一个实施例，提供一种电子设备20，所述电子设备20包括外壳21、屏幕22、以及前述实施例所述的3d成像装置；其中，所述3d成像装置安装于电子设备的第一平面上，用于获取深度图像和/或彩色图像；所述屏幕22安装在所述电子设备的第二平面上，用于显示图像；所述第一平面与第二平面为同一平面或所述第一平面与第二平面为相对立的平面。

所述3d成像装置包括投影模组111、投影成像模组121及rgb相机模组131；所述电子设备20还包括安装于外壳21内的电池24以及主板23。本实施例中，3d成像装置被设置为获取电子设备20正面目标的图像，因此叫前置相机，在一些实施例中，也可以为后置或其他形式。在这一结构中，集成3d成像装置各部分与电子设备20内的主板23被分开放置，集成3d成像装置作为独立的元器件被集成在电子设备20中。在一些实施例中，电子设备的主板23与固定支架100可以合二为一，3d成像装置上的其他元器件，比如专用处理器也可以直接放置到电子设备的主板23上，甚至可以由电子设备的主板23上的其他处理器25来执行专用处理器的功能，由此可以减少元器件的数量，使得整体电子设备更加集成化，功耗也会降低。

在一些实施例中，电子设备中设置3d成像装置的平面屏幕所在的平面是同一平面或为相对立的平面，可以根据电子设备的具体情况进行设置。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件结合软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。