光发射组件、摄像模组及电子设备的制作方法

本实用新型涉及摄像头技术领域，特别是涉及一种光发射组件、摄像模组及电子设备。

背景技术：

当前3d成像技术的主流方案是结构光方案和tof方案两种，其中，结构光方案只能在近距离实现3d成像(主要应用都在1米以内)，远距离3d成像的主要使用技术是tof方案。

tof方案的成像原理是：光发射组件向目标物体投射红外光线，这些红外光线碰到目标物体后会被反射回来，并最终被接收单元接收，此时根据光线向目标物体投射的时间、接收单元接收到被反射回来的光线的时间，以及光速便可以计算物体到摄像模组的距离。

虽然tof方案相较于结构光方案来说其成像距离确实远了很多，但是由于光发射组件的投射距离有限，导致tof方案的成像距离一般也不会超过10米。

技术实现要素：

本实用新型提供一种光发射组件、摄像模组及电子设备，旨在提高光发射组件的投射距离。

一种光发射组件，包括：壳体，所述壳体的内部形成有容纳腔，且所述壳体上开设有发射孔，以使所述容纳腔与所述壳体的外部连通；光源，所述光源设置于所述壳体的内表面；匀光模块，所述匀光模块设置于所述容纳腔内，用于对所述光源发出的光线进行匀光处理；所述匀光模块包括与所述光源对应的入光口以及与所述发射孔对应的出光口，所述光源发出的光线从所述入光口进入所述匀光模块并经过所述匀光模块的匀光处理后从所述出光口朝向所述发射孔处射出；以及扩散片，所述扩散片设置于所述发射孔处，用于将经过所述发射孔的光线转换为tof光。

本实用新型提供的光发射组件，光源发出的光线在容纳腔内反射后都从发射孔处射出，可以提高发射孔处光线的密度，使得光线可以投射至更远的距离，进而提高使用该光发射组件的摄像模组的成像距离。同时，所述光发射组件还包括匀光模块，用于提高射向所述发射孔处的光线的熵值，从而使射向扩散片处(即发射孔处)的光线更均匀，以提高tof光的质量。

进一步的，所述匀光模块包括多个匀光子模块，每一个所述匀光子模块具有一个中空腔，各所述匀光子模块的中空腔相互连通；其中，多个所述匀光子模块中具有与所述光源相对的第一匀光子模块，所述第一匀光子模块具有入光口，以便所述光源发出的光线进入所述中空腔内；多个所述匀光子模块中还具有与所述发射孔相对的第二匀光子模块，所述第二匀光子模块具有出光口，以便所述中空腔内的光线射向所述发射孔。

进一步的，所述匀光模块还包括第一遮光结构，所述第一遮光结构设置在相邻两个所述第一匀光子模块之间，以密封相邻两个所述第一匀光子模块之间的间隙；所述匀光模块还包括第二遮光结构，所述第一匀光子模块中包括排布于外侧的外侧匀光子模块，所述第二遮光结构设置在所述壳体的内表面与所述外侧匀光子模块之间，以密封所述外侧匀光子模块与所述壳体内表面之间的间隙。

所述匀光模块还包括冷却介质和密封结构；所述冷却介质设置在所述匀光子模块之间的间隙内；所述密封结构设置在排布于外侧、且相邻的所述匀光子模块之间，以避免所述冷却介质泄漏。

进一步的，各所述中空腔呈蜂窝状排布；及/或所述中空腔为球形腔，所述球形腔的内表面设有漫反射层

进一步的，所述壳体包括：第一壳体，具有内凹结构；第二壳体，与所述第一壳体相接，用于封闭所述内凹结构，以形成所述容纳腔；其中，所述第二壳体向所述内凹结构内延伸，所述发射孔设置在所述第二壳体上，并贯穿所述第二壳体。

进一步的，所述第二壳体包括与所述第一壳体相接的扩散部，所述扩散部位于所述内凹结构内，所述发射孔具有贯穿所述扩散部的第一通道，且在由内而外的方向上，所述第一通道的横截面半径逐渐增大，这样可以更利于tof光的投射。

进一步的，所述第二壳体还包括与所述第一壳体相接的反射部，所述反射部位于所述内凹结构内，所述发射孔具有贯穿所述反射部的第二通道，且在有内而外的方向上，所述第二通道的横截面半径逐渐减小，这样可以方便光线进入第一通道，利于光线射出容纳腔。

进一步的，所述扩散片设置在所述第一通道与所述第二通道之间；及/或在由内而外的方向上，所述反射部的横截面半径逐渐减小；及/或在由内而外的方向上，所述扩散部的横截面半径逐渐增大。

进一步的，所述光源的个数为多个，所述光发射组件还包括控制模块，用于控制发光的所述光源的数量，这样可以根据实际需求选择相应数量的光源进行点亮，不仅可以降低能耗，还可以降低光发射组件发热，提高光发射组件的性能。

一种摄像模组，包括：光发射组件，用于向目标物体投射光线，所述光发射组件如上任意一项所述；接收单元，用于接收从所述目标物体反射回来的光线。

一种电子设备，包括如上所述的摄像模组。

附图说明

图1为本实用新型提供的摄像模组的功能模块图；

图2为本实用新型提供的摄像模组的光发射组件的剖面示意图；

图3为本实用新型提供的摄像模组的相邻两匀光子模块之间连接的示意图；

图4为本实用新型另一实施例提供的摄像模组的光发射组件的整体结构示意图；

图5为本实用新型另一实施例提供的摄像模组的光发射组件的内部结构示意图；

图6为图3中a区域的放大示意图。

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的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

如图1所示，在本实施例中，摄像模组100包括光发射组件10、接收单元20以及处理单元30，其中，光发射组件10用于发出光线(一般为红外线)，以向目标物体投射，接收单元20用于接收从目标物体反射回来的光线，处理单元30会根据接收单元20接收到的光线以及相应的算法得出目标物体的景深信息，进而形成图像。

如图2所示，在本实施例中，光发射组件10包括壳体1以及光源2。其中，壳体1为中空结构，具有容纳腔11和发射孔13，通过发射孔13可以将容纳腔11与壳体1的外部连通。在本实施例中，壳体1的侧壁12围绕形成容纳腔11，发射孔13是由壳体1的侧壁12的外表面121贯穿至侧壁12的内表面122的通孔。

在本实施例中，光源2可以是vcsel发光芯片等，设置在壳体1的内表面(壳体1的内表面即为侧壁12的内表面122，也即容纳腔的侧壁)，即光源设置在容纳腔11内，光源2发出的光线可以在容纳腔11内不停地反射以调整传播方向，并最终从发射孔13处射出壳体1，以向目标物体投射。在本实施例中，光源2发出的光线在容纳腔11内反射后都从发射孔13处射出，可以提高发射孔13处光线的密度，使得光线可以投射更远的距离，进而提高摄像模组100的成像距离。另外，在本实施例中，光源2的个数为多个，以增大光发射组件10的功率，使得光线可以投射更远的距离。

此时，光发射组件10还包括控制模块3，控制模块3可以是单片机等，可以单独控制每一个光源2的工作，即可以单独控制每一个光源2的点亮或熄灭。使用时，可以根据实际需求选择相应数量的光源2进行点亮，这样可以降低能耗，并降低光发射组件10发热，提高光发射组件10的性能。可以理解的，在一些实施例中，可以不设置控制模块3，此时可以通过处理单元30来控制每一个光源2的工作，即处理单元30可以起到控制模块3的作用。

如图2所示，在本实施例中，光发射组件10还具有扩散片4，设置在发射孔13处，从壳体1内射出的光线会传播至扩散片4处，扩散片4主要包括基板，以及设置在基板上的微结构，通过微结构可以对射向扩散片4的光线进行分配，以将光线转换为具有一定发射角度的tof光。即此时，光发射组件10用于向目标物体投射tof光，以便摄像模组100可以通过tof方案进行3d建模成像。

在本实施例中，对于目标物体到摄像模组100的距离的计算方式大致如下：设定光线从扩散片4向外投射的时间为t1，该光线经目标物体反射后被接收单元20接收到的时间为t2，光速为v，则此时目标物体距摄像模组100的距离s大致为s＝(t2-t1)*v/2。由于从光源2发出光线到扩散片4向目标物体投射光线的时间间隔很小，可以忽略不计，故t1也可以看作时光源2发出光线的时间。

如图2所示，在本实施例中，光发射组件10还包括匀光模块5，设置在容纳腔11内，用于提高射向发射孔13处的光线的熵值，使光线更均匀，以提高tof光的质量。

具体的，匀光模块5包括多个匀光子模块52，每一个匀光子模块52具有一个中空腔51，这些匀光子模块52均设置在壳体1的容纳腔11内，且这些匀光子模块52的中空腔51都相互连通。另外，这些匀光子模块52可以是一体成型(即匀光模块5一体成型)，也可以是分开设置，然后再通过粘接等方式组装在一起。

另外，在本实施例中，这些匀光子模块52中具有与光源2相对的第一匀光子模块521，第一匀光子模块521的个数也为多个，这些第一匀光子模块521具有入光口5211，光源2发出的光线通过入光口5211进入匀光子模块52的中空腔51内。同时，这些匀光子模块52中还具有与出发射孔13相对的第二匀光子模块522，第二匀光子模块522的个数也为多个，这些第二匀光子模块522均设有与发射孔13相对的出光口5221，进入中空腔51内的光线通过匀光子模块52的反射(即经中空腔51的侧壁的反射)最终从出光口5221处射向发射孔13。

在本实施例中，各中空腔51连通在一起，光源2发出的光线进入中空腔51内后，经过各中空腔51多次反射后，最终传播至发射孔13处，这样可以使得光线更均匀，提高tof光的质量。

其中，在本实施例中，各中空腔51均为球形腔，球形腔的内表面设有漫反射层，即此处一个匀光子模块52相当于一个积分球，这样可以进一步提高中空腔51侧壁对光线的发射次数。同时，在本实施例中，各匀光子模块52呈蜂窝状排布，以使各中空腔51呈蜂窝状排布，这样可以使从出光口5221射出的光线具有更高的熵值，从而使光线更均匀。可以理解的，在其他实施例中，匀光子模块52的个数也可以是两个，此时中空腔51的个数也为两个。

另外，如图2所示，在本实施例中，匀光子模块52之间存在有间隙，为了避免光源2发出的光学进入这些间隙内，光发射组件10还具有第一遮光结构53，第一遮光结构53设置在相邻的两个第一匀光子模块521之间，以避免光线进入两个匀光子模块52之间的间隙内。

同时，在本实施例中，光发射组件10还具体第二遮光结构54，这些第一匀光子模块521中具有排布于外侧并与容纳腔11的侧壁相对的外侧匀光子模块5212，即，外侧匀光子模块5212是第一匀光子模块52中排布在最外侧，并于与容纳腔11的侧壁相对的那些第一匀光子模块521。第二遮光结构54设置在外侧匀光子模块5212与容纳腔11的侧壁之间，以避免光线进入匀光子模块52与容纳腔11的侧壁之间。此时，光源2发出的光线都会先从匀光子模块52内通过，然后再射向发射孔13处的扩散片4，这样可以进一步提高tof光的质量。

可以理解的，在本实施例中，第二匀光子模块522之间，以及排布在最外侧的第二匀光子模块522与容纳腔11的侧壁之间也设有相应的遮光结构，以避免光线从第二匀光子模块522之间或第二匀光子模块522与容纳腔11的侧壁之间的间隙进入匀光子模块之间。

在本实施例中，匀光模块5还包括用于对匀光模块5进行降温的冷却介质，冷却介质设置在匀光子模块52之间的间隙内，可以是水等介质。在本实施例中，各匀光子模块52之间的间隙也相互连通，为了避免所述冷却介质泄漏，匀光模块5中排布于最外侧、且相邻的匀光子模块52之间设有密封结构55，使各匀光子模块52之间的间隙形成密闭空间，冷却介质设置在这个密闭空间内可以避免泄漏。为了生产方便，在本实施例中，上述的第一遮光结构53可以作为密封结构55的一部分。

如图2和图3所示，在本实施例中，匀光子模块52为中空的球形结构。匀光子模块52的侧壁上设有开口523，开口523与中空腔51连通，以便使中空腔51与匀光子模块52的外部连通，其中，开口523的个数为多个。相邻的匀光子模块52之间可以通过管道56连接在一起，其中，管道56的一端连接于匀光子模块52的开口523处，以便使管道56的中空部与该匀光子模块52的中空腔51连通，管道56的另一端与另一个匀光子模块52的开口523相接。

在其他实施例中，匀光子模块52也可以是其他形状的结构，比如匀光子模块52可以是正六面体结构，正六面体结构具有球形中空腔51，此时正六面体的每一个面的中心都设有一个与中空腔51连通的开口。组装时，只需要将两个正六面体的表面对齐连接，便可以使这两个正六面体的中空腔51连通。

如图2所示，在本实施例中，壳体1为方形外壳，容纳腔11为方形腔。当然，在其他实施例中，壳体1和容纳腔11也可以是采用其他形状设置，比如如图3和图4所示，此时壳体1和容纳腔11均可以采用球状结构设置。

如图4所示，在本实施例中，壳体1包括第一壳体14和第二壳体15。其中，第一壳体14具有内凹结构141，第二壳体15与第一壳体14相接，并可以封闭内凹结构141，以形成容纳腔11，此时第一壳体14和第二壳体15都属于壳体1的侧壁12。另外，在本实施例中，第二壳体15向内凹结构141内延伸，这样可以增大内表面122的面积，从而使容纳腔11内可以安装更多数量的光源2。

在本实施例中，发射孔13设置在第二壳体15上，并贯穿第二壳体15。具体的，第二壳体15具有用于与第一壳体14相接的第一端151，以及位于容纳腔11内的第二端152，发射孔13由第二壳体15的第一端151贯穿至第二端152，即第一端151的端面为外表面121，第二端152的端面为内表面122。

如图4所示，在本实施例中，第二壳体15包括扩散部153。扩散部153位于内凹结构141内，发射孔13具有贯穿扩散部153的第一通道131，即发射孔13贯穿第二壳体15时，在扩散部153上形成第一通道131。另外，在本实施例中，在由内而外的方向上(即由第二端152至第一端151的方向上)，第一通道131的横截面积逐渐增大，即第一通道131呈喇叭状结构，这样可以减少扩散部153对tof光的阻碍，更利于tof光的投射。另外，在本实施例中，将第一通道131设置成喇叭状，还可以在一定程度上控制投射出去的tof光的扩散角。

如图4所示，在本实施例中，在由内而外的方向上，扩散部153的横截面半径逐渐增大这样可以进一步增大内表面122的面积。实际产品中，第一通道131的侧壁各处的厚度相同。

实际使用时，扩散部153外侧没有遮挡(即没有物体遮挡第一通道131)，将光源2设置在扩散部153上，使容纳腔11内热量从第一通道131处快速散出，提高光发射组件10的工作性能。另外，在本实施例中，扩散部153可以采用散热性能好的材料制成，比如铜、铝等。

如图4所示，在本实施例中，第二壳体15还包括与第一壳体14相接的反射部154，具体的，在本实施例中，反射部154与扩散部153远离第一壳体14的一端相接，其中，扩散部153靠近第一壳体14的一端是指与第一壳体14相接的一端(即第二壳体15的第一端151，反射部154远离扩散部153的一端为壳体15的第二端152)，扩散部153远离第一壳体14的一端是指扩散部153悬空与内凹结构内的一端。在本实施例中，反射部154也位于内凹结构141内，发射孔13具有贯穿反射部154的第二通道132，即发射孔13贯穿第二壳体15时，在反射部154上形成第二通道132。另外，在本实施例中，在由内而外的方向上，第二通道132的横截面积逐渐减小，即第二通道132也呈喇叭状结构，这样可以方便光线进入第一通道131，利于光线射出容纳腔11。

如图4所示，在本实施例中，在由内而外的方向上，反射部154的横截面半径逐渐增大，即反射部154本身也为一喇叭状结构，这样可以进一步增大内表面122的面积，使得容纳腔11内可以安装更多的光源2，实际产品中，第二通道132的侧壁各处的厚度相同。

在本实施例中，第一通道131的最小横截面半径与第二通道132的最小横截面半径相同。另外，在本实施例中，扩散片4设置在第一通道131和第二通道132之间，这样使用面积较小的扩散片4便可以封闭第二通道132，以便将从第二通道132射出的光线全部转换为tof光。

由于扩散部153与反射部154均为喇叭状结构，且二者外表面121倾斜方向相反，如果扩散部153与反射部154直接相接，那么二者连接处附近的空间较小，不利于安装光源2。故如图3所示，在本实施例中，第二壳体15还设有连接部155，连接部155设置在扩散部153和反射部154之间，用于连接扩散部153和引导部，并将二者隔开。发射孔13也贯穿连接部155，在连接部155上形成第三通道133。连接部155可以是圆筒结构，通过连接部155将扩散部153与引导部隔开，可以更利于在扩散部153与反射部154上安装光源2。

另外，在本实施例中，第三通道133的横截面半径处处相同，且第三通道133的横截面半径等于第一通道131的最小横截面半径，也等于第二通道132的最小横截面半径。同时，在本实施例中，连接部155的横截面半径处处相同，且连接部155的横截面半径等同扩散部153的最小横截面半径，也等于反射部154的最小横截面半径。

如图4和图5所示，在本实施例中，扩散片4安装在第三通道133靠近第一通道131的一端。具体的，第一通道133的侧壁上(即连接部155的内壁)设有凸起结构1551，扩散片4设置在凸起结构1551上，其中，在本实施例中，扩散片4粘接在凸起结构1551上。另外，在本实施例中，凸起结构1551为环形凸起，扩散片4封闭该环形凸起的中空部位，这样可以使从第三通道133射出的光线都会经过扩散片4的转换。

本实用新型还提供了一种电子设备，该电子设备使用了如上任一实施例所述的摄像模组100，这样可以提供该电子设备的拍摄距离。其中，该电子设备可以是智能手机、平板电脑等终端设备。

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。