CN108063149B - 输入输出模组和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的电子装置及输入输出模组包括封装壳体、结构光投射器、第一红外光源、环绕第一红外光源设置的第二红外光源及光感器，封装壳体包括封装基板，结构光投射器、第一红外光源、第二红外光源及光感器封装在封装壳体内并承载在封装基板上，当第二红外光源关闭，第一红外光源以第一功率向封装壳体外发射红外光线时，输入输出模组用于红外测距；当第一红外光源与第二红外光源均开启并以第二功率向封装壳体外发射红外光线时，输入输出模组用于红外补光；光感器用于接收环境光中的可见光，并检测可见光的强度。输入输出模组的集成度较高，体积较小，输入输出模组节约了实现立体成像、红外测距、红外补光和可见光强度检测的功能的空间。

Description

输入输出模组和电子装置

技术领域

本发明涉及消费性电子技术领域，更具体而言，涉及一种输入输出模组和电子装置。

背景技术

随着手机支持的功能越来越丰富多样，手机需要设置的功能器件的种类和数量也越来越多，为了实现距离检测、环境光检测与用户的面部3D特征识别等功能，需要在电子设备中配置接近传感器、环境光传感器、红外光摄像头、结构光投射器等功能器件，而为了布置众多的功能器件，会占用手机过多的空间。

发明内容

本发明实施方式提供一种输入输出模组和电子装置。

本发明实施方式的输入输出模组包括封装壳体、结构光投射器、第一红外光源、环绕所述第一红外光源设置的第二红外光源、及光感器，所述封装壳体包括封装基板，所述结构光投射器、所述第一红外光源、所述第二红外光源及所述光感器封装在所述封装壳体内并承载在所述封装基板上，当所述第二红外光源关闭，所述第一红外光源以第一功率向所述封装壳体外发射红外光线时，所述输入输出模组用于红外测距；当所述第一红外光源与所述第二红外光源均开启并以第二功率向所述封装壳体外发射红外光线时，所述输入输出模组用于红外补光；所述光感器用于接收环境光中的可见光，并检测所述可见光的强度。

在某些实施方式中，所述第一红外光源为点光源，所述第二红外光源为点光源且数量为多个；或

所述第一红外光源为点光源，所述第二红外光源为环形光源；或

所述第一红外光源为多个围绕成环形的点光源，所述第二红外光源为环形光源；或

所述第一红外光源为多个围绕成环形的点光源，所述第二红外光源为点光源且数量为多个；或

所述第一红外光源为环形光源；所述第二红外光源为点光源且数量为多个；或

所述第一红外光源为环形光源；所述第二红外光源为环形光源。

在某些实施方式中，所述输入输出模组还包括芯片，所述结构光投射器、所述第一红外光源、所述第二红外光源、及所述光感器形成在一片所述芯片上。

在某些实施方式中，所述封装壳体还包括封装侧壁及封装顶部，所述封装侧壁自所述封装基板延伸并连接在所述封装顶部与所述封装基板之间，所述封装顶部形成有红外光窗口、结构光窗口及光感窗口，所述红外光窗口与所述第一红外光源和所述第二红外光源对应，所述结构光窗口与所述结构光投射器对应，所述光感窗口与所述光感器对应。

在某些实施方式中，所述输入输出模组还包括红外光源透镜，所述红外光源透镜设置在所述封装壳体内并与所述第一红外光源和所述第二红外光源对应；和/或

所述输入输出模组还包括光感透镜，所述光感透镜设置在所述封装壳体内并与所述光感器对应。

在某些实施方式中，所述输入输出模组还包括由透光材料制成的光学封罩，所述光学封罩形成在所述封装基板上并位于所述封装壳体内，所述光学封罩包裹住所述第一红外光源、所述第二红外光源及所述光感器。

在某些实施方式中，所述输入输出模组还包括多个金属遮挡板，多个所述金属遮挡板均位于所述封装壳体内，多个所述金属遮挡板分别设置在所述第二红外光源、所述结构光投射器、及所述光感器中的任意两者之间。

本发明实施方式的电子装置包括：

机壳；和

上述任意一项实施方式所述的输入输出模组，所述输入输出模组设置在所述机壳内。

在某些实施方式中，所述电子装置还包括透光的盖板，所述机壳开设有机壳红外通孔、机壳结构光通孔及机壳光感通孔，所述第一红外光源和所述第二红外光源均与所述机壳红外通孔对应，所述结构光投射器与所述机壳结构光通孔对应，所述光感器与所述机壳光感通孔对应，所述盖板设置在所述机壳上。

在某些实施方式中，所述盖板与所述机壳结合的表面形成有仅透过红外光的红外透过油墨，所述红外透过油墨遮挡所述机壳红外通孔及所述机壳结构光通孔中的至少一个。

在某些实施方式中，所述电子装置还包括接近传感器及成像模组，所述成像模组包括镜座、安装在所述镜座上的镜筒、及收容在所述镜座内的图像传感器，所述镜座包括位于所述镜筒与所述图像传感器之间的安装面，所述接近传感器设置在所述安装面。

在某些实施方式中，所述电子装置还包括成像模组及接近传感器，所述成像模组安装在所述机壳上，所述成像模组包括相机壳体及镜头模组，所述相机壳体的顶面为阶梯面并包括相连的第一子顶面及第二子顶面，所述第二子顶面相对所述第一子顶面倾斜并与所述第一子顶面形成切口，所述顶面开设有出光通孔，所述镜头模组收容在所述相机壳体内并与所述出光通孔对应，所述接近传感器设置在所述第一子顶面处。

在某些实施方式中，所述电子装置还包括成像模组及接近传感器，所述成像模组包括相机壳体及两个镜头模组，所述相机壳体的顶面上开设有切口以形成阶梯形的顶面，所述顶面包括第一梯面及低于所述第一梯面的第二梯面，所述第一梯面上开设有两个出光通孔，每个所述出光通孔与所述镜头模组对应，所述接近传感器设置在所述第二梯面处。

在某些实施方式中，所述电子装置还包括成像模组及接近传感器，所述成像模组包括镜座、安装在所述镜座上的镜筒和部分设置在所述镜座内的基板，所述接近传感器设置在所述基板上。

本发明实施方式的电子装置及输入输出模组仅开启第一红外光源时，可用于红外测距，同时开启第一红外光源与第二红外光源时，可用于红外补光，而光感器可用于检测可见光的强度，且结合了结构光投射器，输入输出模组集合了立体成像、红外测距、红外补光和可见光强度检测的功能，因此，输入输出模组的集成度较高，体积较小，输入输出模组节约了实现立体成像、红外测距、红外补光和可见光强度检测的功能的空间。另外，由于结构光投射器、光感器、第一红外光源和第二红外光源承载在一个封装基板上，相较于传统工艺的结构光投射器、光感器、接近红外灯、红外补光灯需要分别采用不同晶圆制造再组合到PCB基板上的封装，提高了封装效率。

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是本发明实施方式的电子装置的结构示意图；

图2是本发明实施方式的电子装置的输入输出模组的立体示意图；

图3是本发明实施方式的电子装置的输入输出模组的状态示意图；

图4是本发明实施方式的电子装置的输入输出模组的状态示意图；

图5是本发明实施方式的电子装置的输入输出模组的截面示意图；

图6是本发明实施方式的电子装置的输入输出模组的立体示意图；

图7至图9是本发明实施方式的输入输出模组的第一红外光源和第二红外光源的分布示意图；

图10是本发明实施方式的电子装置的部分截面示意图；

图11是本发明实施方式的电子装置的接近传感器与成像模组的立体示意图；

图12是本发明实施方式的电子装置的电子元器件的排列示意图；

图13是本发明实施方式的电子装置的输入输出模组的截面示意图；

图14是本发明实施方式的电子装置的结构示意图；

图15至图17是本发明实施方式的电子装置的部分截面示意图；

图18至图25是本发明实施方式的电子装置的接近传感器与成像模组的立体示意图。

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100包括机壳20、盖板30和电子元器件。电子元器件包括输入输出模组10、接近传感器50(如图11)、成像模组60(如图11)和受话器70。电子装置100可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、智能手环、柜员机等，本发明实施例以电子装置100是手机为例进行说明，可以理解，电子装置100的具体形式可以是其他，在此不作限制。

请参阅图2和图5，输入输出模组10为单封装体结构，包括封装壳体11、第一红外光源12、第二红外光源13、结构光投射器14及光感器1e。

封装壳体11用于同时封装第一红外光源12、第二红外光源13、结构光投射器14及光感器1e，或者说，第一红外光源12、第二红外光源13、结构光投射器14及光感器1e同时封装在封装壳体11内。封装壳体11包括封装基板111、封装侧壁112和封装顶部113。封装壳体11可以是由电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)屏蔽材料制成，以避免外界的电磁干扰对输入输出模组10产生影响。本实施方式中，结构光投射器14的中心、第一红外光源12的中心、和光感器1e的中心位于同一线段上，例如：沿线段的一端到另一端依次为结构光投射器14、第一红外光源12及光感器1e；或者，沿线段的一端到另一端依次为第一红外光源12、结构光投射器14及光感器1e；或者，沿线段的一端到另一端依次为第一红外光源12、光感器1e及结构光投射器14。在其他实施方式中，结构光投射器14、第一红外光源12和光感器1e的中心连线呈三角形。

请结合图5，封装基板111用于承载第一红外光源12、第二红外光源13、结构光投射器14及光感器1e。在制造输入输出模组10时，第一红外光源12、第二红外光源13、结构光投射器14及光感器1e可以形成在芯片15上，再将第一红外光源12、第二红外光源13、结构光投射器14、光感器1e和芯片15一同设置在封装基板111上，具体地，可以将芯片15粘结在封装基板111上。同时，封装基板111也可以用于与电子装置100的其他零部件(例如电子装置100的机壳20、主板等)连接，以将输入输出模组10固定在电子装置100内。

封装侧壁112可以环绕第一红外光源12、第二红外光源13、结构光投射器14及光感器1e设置，封装侧壁112自封装基板111延伸，封装侧壁112可与封装基板111结合，较佳地，封装侧壁112与封装基板111为可拆卸地连接，以便于取下封装侧壁112后对第一红外光源12、第二红外光源13、结构光投射器14及光感器1e进行检修。封装侧壁112的制作材料可以是不透红外光的材料，以避免第一红外光源12、第二红外光源13或结构光投射器14发出的红外光穿过封装侧壁112。

封装顶部113与封装基板111相对，封装顶部113与封装侧壁112连接。封装顶部113形成有红外光窗口1131、结构光窗口1132和光感窗口1133，红外光窗口1131与第一红外光源12和第二红外光源13对应，第一红外光源12和第二红外光源13发射的红外光从红外光窗口1131穿出；结构光窗口1132与结构光投射器14对应，结构光投射器14发射的结构光(红外光)从结构光窗口1132穿出；光感窗口1133与光感器1e对应，可见光能够穿过光感窗口1133并入射到光感器1e上。封装顶部113与封装侧壁112可以一体成形得到，也可以分体成形得到。在一个例子中，红外光窗口1131、结构光窗口1132和光感窗口1133为通孔，封装顶部113的制作材料为不透红外光及可见光的材料。在另一例子中，封装顶部113由不透红外光的材料、透红外光、不透可见光、和透可见光的材料共同制造而成，具体地，红外光窗口1131和结构光窗口1132由透红外光的材料制成，光感窗口1133由透可见光的材料制成，其余部位由不透红外光及不透可见光的材料制成，进一步地，红外光窗口1131和结构光窗口1132可以形成有透镜结构，以改善从红外光窗口1131和结构光窗口1132射出的红外光发射角度，例如结构光窗口1132形成有凹透镜结构，以使穿过结构光窗口1132的光线发散向外射出；红外光窗口1131形成有凸透镜结构，以使穿过红外光窗口1131的光线聚拢向外射出；光感窗口1133也可以形成有透镜结构，以改善从光感窗口1133入射的可见光发射角度，例如光感窗口1133形成有凸透镜结构以使由光感窗口1133入射的光线聚拢并投射到光感器1e上。

请继续参阅图5，第一红外光源12和第二红外光源13可以形成在一片芯片15上，进一步减小第一红外光源12和第二红外光源13集成后的体积，且制备工艺较简单。第一红外光源12和第二红外光源13可发射红外光。当第一红外光源12和第二红外光源13均开启并向封装壳体11外发射红外光线时(如图3所示)，红外光穿过红外光窗口1131以投射到物体表面，电子装置100的红外光摄像头62(如图1所示)接收被物体反射的红外光以获取物体的影像信息，此时，输入输出模组10用作红外补光灯(即用于红外补光)，且第一红外光源12和第二红外光源13共同发射的用于补光的红外光覆盖的发光面积较大，补光用红外光的视场角α可为60度-90度，例如：补光用红外光的视场角α为60度、65度、70度、75度、80度、82度、85度、87度、或90度等。当第二红外光源13关闭，第一红外光源12向封装壳体11外发射红外光线时(如图4所示)，红外光穿过红外光窗口1131并到达物体表面，电子装置100的接近传感器50(如图11所示)接收被物体反射的红外光以检测物体到电子装置100的距离，此时，输入输出模组10用于接近红外测距，且第一红外光源12发射的用于红外测距的红外光覆盖的发光面积较小，红外测距用红外光的视场角β为10度-30度，例如：红外测距用红外光的视场角β为10度、15度、20度、25度、或30度等。在本发明的实施例中，视场角指的是红外光穿过红外光窗口1131从封装壳体11出射覆盖的范围。

输入输出模组10用于红外补光时和用于接近红外测距时能够以不同的功率向封装壳体11外发射红外光线。输入输出模组10用于接近红外测距时以第一功率向封装壳体11外发射红外光线，输入输出模组10用于红外补光时以第二功率向封装壳体11外发射红外光线，其中，第一功率可以小于所述第二功率。

第二红外光源13环绕第一红外光源12设置。第一红外光源12与第二红外光源13整体上可以呈现为圆形、环形、方形或正多边形等。可以是：第一红外光源12为点光源，第二红外光源13也为点光源且数量为多个(如图7所示)；或者第一红外光源12为点光源，第二红外光源13为环形光源(如图8所示)；或者第一红外光源12为多个围绕成环形的点光源，第二红外光源13为环形光源；或者第一红外光源12为多个围绕成环形的点光源，第二红外光源13为点光源且数量为多个(如图9所示)；或者第一红外光源12为环形光源，第二红外光源13为点光源且数量为多个；或者第一红外光源12为环形光源，第二红外光源13为环形光源。

请参阅图5，结构光投射器14与第一红外光源12和第二红外光源13可以形成在一片芯片15上，进一步减小结构光投射器14与第一红外光源12和第二红外光源13集成后的体积，且制备工艺较简单。结构光投射器14可向外发射结构光，结构光可形成红外激光散斑图案，结构光投射到目标物体表面，由红外光摄像头62(如图1所示)采集被目标物体调制后的结构光图案，通过对被调制的结构光图案进行分析计算获取目标物体的深度图像(此时，结构光投射器14用于立体成像)。在本发明实施例中，结构光投射器14包括投射器光源141、镜架142、投射器透镜143和衍射光学元件(diffractive optical elements,DOE)144。投射器光源141发出的光束经投射器透镜143准直或汇聚后由衍射光学元件144扩束并以一定的光束图案向外发射。具体地，投射器光源141可以形成在芯片15上，投射器透镜143和衍射光学元件144可以固定在镜架1422上，例如通过胶粘的方式固定在镜架142上。

第一红外光源12、第二红外光源13、及结构光投射器14能够以不同的功率向封装壳体11外发射红外光线，具体地，结构光投射器14与第一红外光源12可以同时发射红外光线而第二红外光源13不发射光线，输入输出模组10同时用于立体成像和红外测距；也可以结构光投射器14发射光线而第一红外光源12及第二红外光源13不发射光线，输入输出模组10仅用于立体成像；也可以结构光投射器14与第二红外光源13不发射光线而第一红外光源12发射光线，输入输出模组10仅用于红外测距；也可以是第一红外光源12与第二红外光源13同时发射红外光线而结构光投射器14不发射光线，输入输出模组10仅用于红外成像时的红外补光。

结构光投射器14、第一红外光源12、第二红外光源13及光感器1e可以形成在一片芯片15上，进一步减小结构光投射器14、第一红外光源12、第二红外光源13及光感器1e集成后的体积，且制备工艺较简单。光感器1e用于接收由光感窗口1133入射的环境中的可见光，并检测可见光的强度。

请结合图6，在本发明实施例中，输入输出模组10上形成有接地引脚1a、补光灯引脚1b、接近灯引脚1c、结构光引脚1d及光感引脚1g。接地引脚1a、补光灯引脚1b、接近灯引脚1c、结构光引脚1d及光感引脚1g可以形成在封装基板111上，当接地引脚1a和补光灯引脚1b被使能时(即，接地引脚1a和补光灯引脚1b接入电路导通时)，第一红外光源12和第二红外光源13发射红外光线；当接地引脚1a和接近灯引脚1c被使能时(即，接地引脚1a和接近灯引脚1c接入电路导通时)，第一红外光源12发射红外光线。当接地引脚1a和结构光引脚1d被使能时(即，接地引脚1a和结构光引脚1d接入电路导通时)，结构光投射器14发射红外光线。当接地引脚1a、接近灯引脚1c、及结构光引脚1d被使能时(即，接地引脚1a、接近灯引脚1c、及结构光引脚1d接入电路导通时)，结构光投射器14发射红外光线的同时第一红外光源12发射红外光线。当接地引脚1a、接近灯引脚1c、和光感引脚1g被使能时(即，接地引脚1a、接近灯引脚1c、和光感引脚1g接入电路导通时)，第一红外光源12发射红外光线，光感器1e检测可见光强度，以作为控制显示屏90的显示亮度的依据。

请参阅图1和图10，机壳20可以作为输入输出模组10的安装载体，或者说，输入输出模组10可以设置在机壳20内。机壳20可以是电子装置100的外壳，在本发明实施例中，机壳20内还可用于设置电子装置100的显示屏90，由于本发明实施方式的输入输出模组10占用的体积较小，因此，机壳20内用于设置显示屏90的体积将可以对应增大，以提高电子装置100的屏占比。具体地，机壳20包括顶部21和底部22，显示屏90和输入输出模组10设置在顶部21和底部22之间，在用户正常使用电子装置100的状态下，顶部21位于底部22的上方，如图1所示，输入输出模组10可以设置在显示屏90与顶部21之间。在其他实施方式中，显示屏90可以为全面屏开设有缺口，显示屏90包围住输入输出模组10，而输入输出模组10从显示屏90的缺口露出。

机壳20还开设有机壳红外通孔23、机壳结构光通孔24和机壳光感通孔25。输入输出模组10设置在机壳20内时，第一红外光源12和第二红外光源13均与机壳红外通孔23对应，结构光投射器14与机壳结构光通孔24对应，光感器1e与机壳光感通孔25对应。其中第一红外光源12和第二红外光源13均与机壳红外通孔23对应指第一红外光源12和/或第二红外光源13发出的光线可从机壳红外通孔23穿过，具体地，可以是第一红外光源12和第二红外光源13均与机壳红外通孔23正对，也可以是第一红外光源12和第二红外光源13发射的光线经导光器件作用后穿过机壳红外通孔23。结构光投射器14与机壳结构光通孔24对应同理，在此不作赘述。光感器1e与机壳光感通孔25对应指可见光能够从机壳光感通孔25穿过并入射到光感器1e上，具体地，可以是光感器1e与机壳光感通孔25正对，也可以是可见光入射的光线穿过机壳光感通孔25并经导光元件作用后入射到光感器1e上。在如图10所示的实施例中，机壳红外通孔23、机壳结构光通孔24和机壳光感通孔25可以是互相间隔的。当然，在其他实施例中，机壳红外通孔23、机壳结构光通孔24和机壳光感通孔25中的任意两个也可以是互相连通的；或者，机壳红外通孔23、机壳结构光通孔24和机壳光感通孔25三者互相连通的。

盖板30可以是透光的，盖板30的材料可以是透光的玻璃、树脂、塑料等。盖板30设置在机壳20上，盖板30包括与机壳20结合的内表面32，以及与内表面32相背的外表面31，输入输出模组10发出的光线依次穿过内表面32和外表面31后穿出盖板30。在如图10所示的实施例中，盖板30覆盖机壳红外通孔23、机壳结构光通孔24和机壳光感通孔25，盖板30的内表面32上涂覆有红外透过油墨40，红外透过油墨40对红外光有较高的透过率，例如可达到85％或以上，且对可见光有较高的衰减率，例如可达到70％以上，使得用户在正常使用中，肉眼难以看到电子装置100上被红外透过油墨40覆盖的区域。具体地，红外透过油墨40可以覆盖内表面32上不与显示屏90对应的区域。

红外透过油墨40还可以遮挡机壳红外通孔23及机壳结构光通孔24中的至少一个，即，红外透过油墨40可以同时遮挡机壳红外通孔23和机壳结构光通孔24(如图10所示)，用户难以通过机壳红外通孔23和机壳结构光通孔24看到电子装置100的内部结构，电子装置100的外形较美观；红外透过油墨40也可以遮盖机壳红外通孔23，且未遮盖机壳结构光通孔24；或者红外透过油墨40也可以遮盖机壳结构光通孔24，且未遮盖机壳红外通孔23。

请参阅图11，接近传感器50为单封装体结构。接近传感器50接收被外界物体反射的红外光，以判断外界物体与电子装置100之间的距离。

请参阅图1和图11，成像模组60可以是可见光摄像头61与红外光摄像头62中的一个或两个。成像模组60包括镜座63、镜筒64和图像传感器65。镜筒64安装在镜座63上，图像传感器65收容在镜座63内。镜座63包括安装面631，安装面631位于镜筒64与图像传感器65之间。在如图11所示的实施例中，接近传感器50设置在安装面631上，具体地，接近传感器50在安装面631所在的平面正投影至少部分落入到安装面631上，如此，接近传感器50与成像模组60设置得较紧凑，二者共同占用的横向空间较小。

请参阅图1，受话器70用于在受到电源的激励时向外发出声波信号，用户可通过受话器70进行通话。

在如图1所示的实施例中，成像模组60包括可见光摄像头61和红外光摄像头62，输入输出模组10、红外光摄像头62、可见光摄像头61和受话器70的中心位于同一线段上。具体地，从线段的一端到另一端依次为输入输出模组10、可见光摄像头61、受话器70、红外光摄像头62(如图12所示)；或者从线段的一端到另一端依次为输入输出模组10、受话器70、可见光摄像头61、红外光摄像头62(如图1所示)，此时，可见光摄像头61和红外光摄像头62可以组成双摄摄像头(如图22所示)；或者从线段的一端到另一端依次为红外光摄像头62、输入输出模组10、受话器70、可见光摄像头61。当然，输入输出模组10、红外光摄像头62、受话器70和可见光摄像头61的排列方式不限于上述的举例，还可以有其他，例如各电子元器件的中心排列成圆弧形、中心排列成矩形等形状。

进一步地，请结合图11，接近传感器50可以设置在红外光摄像头62的安装面631上，也可以设置在可见光摄像头61的安装面631上，当然，接近传感器50也可以不设置在安装面631上，例如，接近传感器50可以与输入输出模组10相邻设置，或者与受话器70相邻设置，在此不作限制。

综上，本发明实施方式的电子装置100及输入输出模组10仅开启第一红外光源12时，可用于红外测距，同时开启第一红外光源12与第二红外光源13时，可用于红外补光，而光感器1e可用于检测可见光的强度，且结合了结构光投射器14，输入输出模组10集合了立体成像、红外测距、红外补光和可见光强度检测的功能，因此，输入输出模组10的集成度较高，体积较小，输入输出模组10节约了实现立体成像、红外测距、红外补光和可见光强度检测的功能的空间。另外，由于结构光投射器14、光感器1e、第一红外光源12和第二红外光源13承载在一个封装基板111上，相较于传统工艺的结构光投射器、光感器、接近红外灯、红外补光灯需要分别采用不同晶圆制造再组合到PCB基板上的封装，提高了封装效率。

请参阅图5，在某些实施方式中，输入输出模组10还包括红外光源透镜17和光感透镜1f。红外光源透镜17设置在封装壳体11内并与第一红外光源12及第二红外光源13对应。光感透镜1f设置在封装壳体11内并与光感器1e对应。第一红外光源12或/和第二红外光源13发射的红外光在红外光源透镜17的作用下汇聚到红外光窗口1131中射出，减少发射到封装侧壁112和封装顶部113的其他区域的光量，只需要满足第一红外光源12和第二红外光源13共同发射的用于补光的红外光经过红外光源透镜17后的视场角α为60度-90度，第一红外光源12发射的用于红外测距的红外光经过红外光源透镜17后的视场角β为10度-30度。具体地，红外光源透镜17可以位于透明基体上，更具体地，红外光源透镜17可以与该透明基体一体成型制得。当然，输入输出模组10也可以不设置红外光源透镜17。同理，由光感窗口1133进入的可见光入射到光感透镜1f上时，光感透镜1f将可见光汇聚到光感器1e上，减少可见光传输到光感器1e以外区域的光量。具体地，红外光源透镜17和光感透镜1f均可以位于同一透明基体上，更具体地，红外光源透镜17和光感透镜1f均可以与该透明基体一体成型制得。当然，输入输出模组10也可以仅设置有红外光源透镜17和光感透镜1f中的一个，也可以不设置红外光源透镜17和光感透镜1f。

请参阅图5，在某些实施方式中，输入输出模组10还包括多个金属遮挡板16，多个金属遮挡板16均位于封装壳体11内，多个金属遮挡板16分别设置在第二红外光源13、结构光投射器14、及光感器1e中的任意两者之间。当第二红外光源13的中心、结构光投射器14的中心、光感器1e的中心位于同一线段上时，金属遮挡板16的数量为两个。例如，若线段的一端到另一端依次为第二红外光源13、结构光投射器14、光感器1e，两个金属遮挡板16分别位于第二红外光源13与结构光投射器14之间、及结构光投射器14与光感器1e之间；若线段的一端到另一端依次为第二红外光源13、光感器1e、结构光投射器14，两个金属遮挡板18分别位于第二红外光源13与光感器1e之间、及光感器1e与结构光投射器14之间；若线段的一端到另一端依次为结构光投射器14、第二红外光源13、光感器1e，两个金属遮挡板18分别位于结构光投射器14与第二红外光源13之间、及第二红外光源13与光感器1e之间。金属遮挡板16设置在结构光投射器14与第二红外光源13之间，金属遮挡板16一方面可以屏蔽结构光投射器14与第一红外光源12、第二红外光源13之间相互的电磁干扰，结构光投射器14与第一红外光源12、第二红外光源13的发光强度和时序不会互相影响，另一方面金属遮挡板16可以用于隔绝结构光投射器14所在腔体与第一红外光源12和第二红外光源13所在的腔体，光线不会从一个腔体中进入另一个腔体。金属遮挡板16位于结构光投射器14与光感器1e之间，能够避免结构光投射器14发射的红外光线入射到光感器1e上，还能屏蔽结构光投射器14与光感器1e相互之间的电磁干扰。金属遮挡板16位于第二红外光源13与光感器1e之间，能够避免第二红外光源13发射的红外光线入射到光感器1e上，能屏蔽第二红外光源13与光感器1e相互之间的电磁干扰。

请参阅图13，在某些实施方式中，输入输出模组10还包括光学封罩18。光学封罩18由透光材料制成，光学封罩18形成在封装基板111上并位于封装壳体11内。光学封罩18包裹住第一红外光源12、第二红外光源13及光感器1e。具体地，光学封罩18可以通过灌胶注模成型工艺形成，光学封罩18可以采用透明的热固性环氧树脂制成，以在使用中不易软化，光学封罩18可以固定第一红外光源12、第二红外光源13及光感器1e的位置，且使得第一红外光源12、第二红外光源13及光感器1e在封装壳体11内不易晃动。

请参阅图14，在某些实施方式中，机壳20还开设有机壳出音孔(图未示)，盖板30还开设有盖板出音孔35，受话器70与盖板出音孔35及机壳出音孔的位置对应。输入输出模组10、红外光摄像头62和可见光摄像头61的中心位于同一线段上，受话器70位于该线段与机壳20的顶部21之间。

受话器70的中心不位于该线段上，节约了盖板30上各电子元器件(输入输出模组10、红外光摄像头62、可见光摄像头61等)占用的横向空间。在如图15所示的实施例中，盖板出音孔35开设在盖板30的边缘位置，且机壳出音孔靠近顶部21开设。

请参阅图15，在某些实施方式中，盖板30上还可以开设有盖板红外通孔33，盖板红外通孔33与机壳红外通孔23对应，第一红外光源12和/或第二红外光源13发射的红外光穿过机壳红外通孔23后可以从盖板红外通孔33中穿出电子装置100。此时，盖板30上与机壳结构光通孔24对应的位置可以设置红外透过油墨40，用户难以通过机壳结构光通孔24看到电子装置100的内部的结构光投射器14，电子装置100的外形较美观。

请参阅图16，在某些实施方式中，盖板30上还可以开设盖板结构光通孔34，盖板结构光通孔34与机壳结构光通孔24对应，结构光投射器14发射的红外光穿过机壳结构光通孔24后可以从盖板结构光通孔34中穿出电子装置100。此时，盖板30上与机壳红外通孔23对应的位置可以设置红外透过油墨40，用户难以通过机壳红外通孔23看到电子装置100的内部的第一红外光源12与第二红外光源13，电子装置100的外形较美观。

请参阅图17，在某些实施方式中，盖板30上还可以开设盖板光感通孔36，盖板光感通孔36与机壳光感通孔25及光感器1e均对应，电子装置100外的可见光穿过盖板光感通孔36及机壳光感通孔25后可以入射到光感器1e上。此时，盖板30上与机壳结构光通孔24对应的位置可以设置红外透过油墨40，用户难以通过机壳结构光通孔24看到电子装置100的内部的结构光投射器14；盖板30上与机壳红外通孔23对应的位置也可以设置红外透过油墨40，用户难以通过机壳红外通孔23看到电子装置100的内部的第一红外光源12与第二红外光源13，电子装置100的外形较美观。

请参阅图18，在某些实施方式中，成像模组60还包括基板66，图像传感器65设置在基板66上，接近传感器50还可以固定在基板66上。具体地，基板66上设置有FPC，基板66的一部分位于镜座63内，另一部分从镜座63内伸出，FPC的一端位于镜座63内且用于承载图像传感器65，另一端可以与电子装置100的主板连接。接近传感器50设置在基板66上时，接近传感器50设置在镜座63外，接近传感器50也可以与FPC连接。

成像模组60可以是可见光摄像头61与红外光摄像头62中的一个或两个。具体地，接近传感器50可以固定在可见光摄像头61的基板66上；接近传感器50可以固定在红外光摄像头62的基板66上。

进一步的，基板66还包括补强板，补强板设置在与接近传感器50相背的一侧，以增加基板66的整体强度，使得FPC不易发生绕折，同时接近传感器50设置在基板66上时不易发生晃动。在一个例子中，接近传感器50还可以固定在镜座63的外侧壁上，例如通过粘结的方式固定在镜座63的外侧壁上。

请参阅图19，在某些实施方式中，上述实施方式的电子装置100及成像模组60可替换为以下结构：成像模组60包括图像传感器65、相机壳体67及镜头模组68。相机壳体67的顶面670为阶梯面，顶面670包括第一子顶面671、第二子顶面672、及第三子顶面673，第二子顶面672与第一子顶面671倾斜连接并与第一子顶面671形成切口675，第三子顶面673与第二子顶面672倾斜连接，第二子顶面672位于第一子顶面671与第三子顶面673之间以连接第一子顶面671与第三子顶面673。第二子顶面672与第一子顶面671之间的夹角可以为钝角或直角，第二子顶面672与第三子顶面673之间的夹角可以为钝角或直角。切口675开设在相机壳体67的一个端部上，也就是说，切口675位于顶面670的边缘位置。第三子顶面673开设有出光通孔674，镜头模组68收容在相机壳体67内并与出光通孔674对应。图像传感器65收容在相机壳体67内并与镜头模组68对应，电子装置100外的光线能够穿过出光通孔674及镜头模组68并传递到图像传感器65上，图像传感器65将光信号转换为电信号。接近传感器50设置在第一子顶面671处。本实施方式中，成像模组60可以是可见光摄像头61，接近传感器50为单封装体结构。在其他实施方式中，成像模组60可以是红外光摄像头62。

本实施方式的成像模组60开设有切口675，并且将接近传感器50设置在第一子顶面671上，使接近传感器50与成像模组60设置得较紧凑，二者共同占用的横向空间较小，节约了电子装置100内的安装空间。

请继续参阅图19，在某些实施方式中，上述实施方式的接近传感器50设置在第一子顶面671上并位于相机壳体67的外部，具体地，整个接近传感器50沿垂直于第一子顶面671的投影均可以位于第一子顶面671内(如图19所示)；或者，部分接近传感器50沿垂直于第一子顶面671的投影位于第一子顶面671内。也就是说，接近传感器50至少有一部分位于第一子顶面671的正上方，如此，接近传感器50与成像模组60设置得较紧凑，二者共同占用的横向空间较小，进一步节约了电子装置100内的安装空间。

请参阅图20，上述实施方式的第一子顶面671开设有透光孔676，接近传感器50位于相机壳体67内并与透光孔676对应。电子装置100外部的光线能够穿过透光孔676并传递到接近传感器50上。本实施方式的接近传感器50设置在相机壳体67内，使接近传感器50与相机壳体67的结构更加稳定并便于将接近传感器50与成像模组60安装到机壳20上。

请参阅图21，在某些实施方式中，上述实施方式的第一子顶面671开设有透光孔676，接近传感器50位于相机壳体67内并与透光孔676对应。成像模组60还包括基板66，图像传感器65设置在基板66上，接近传感器50还可以固定在基板66上并收容在相机壳体67内。具体地，基板66上设置有FPC，FPC的一端位于相机壳体67内且用于承载图像传感器65，另一端可以与电子装置100的主板连接。在其他实施方式中，接近传感器50也可以与FPC连接。

本实施方式的接近传感器50设置在相机壳体67内，使接近传感器50与相机壳体67的结构更加稳定并便于将接近传感器50与成像模组60安装到机壳20上；同时，成像模组60设置基板66并将接近传感器50设置在基板66上，使接近传感器50能够稳固地安装在相机壳体67内。

请参阅图22，在某些实施方式中，上述实施方式的电子装置100及成像模组60可替换为以下结构：成像模组60为双摄模组，包括两个图像传感器65、相机壳体67及两个镜头模组68。相机壳体67的顶面670为阶梯面，顶面670包括第一梯面677、低于第一梯面677的第二梯面678、及第一连接面679a。第一连接面679a与第二梯面678倾斜连接并与第二梯面678形成切口675，第一连接面679a与第一梯面677倾斜连接，第一连接面679a位于第一梯面677与第二梯面678之间以连接第一梯面677与第二梯面678。第一连接面679a与第一梯面677之间的夹角可以为钝角或直角，第一连接面679a与第二梯面678之间的夹角可以为钝角或直角。切口675开设在相机壳体67的一个端部上，也就是说，切口675位于顶面670的边缘位置。两个出光通孔674均开设在第一梯面677上并均位于切口675的同一侧，两个出光通孔674的中心连线与切口675的延伸方向垂直。两个镜头模组68均收容在相机壳体67内并与两个出光通孔674分别对应，两个图像传感器65收容在相机壳体67内并与两个镜头模组68分别对应，电子装置100外的光线能够穿过出光通孔674及镜头模组68并传递到图像传感器65上。本实施方式中，成像模组60可以是可见光摄像头61，此时两个镜头模组68均为可见光摄像头61对应的镜头模组。接近传感器50设置在第二梯面678上并位于相机壳体67外。接近传感器50为单封装体结构。在其他实施方式中，成像模组60可以是红外光摄像头62，此时两个镜头模组68均为红外光摄像头62对应的镜头模组。在又一实施方式中，成像模组60包括可见光摄像头61及红外光摄像头62，此时其中一个镜头模组68为红外光摄像头62对应的镜头模组，另一个镜头模组68为可见光摄像头61对应的镜头模组。

本实施方式的成像模组60开设有切口675，并且将接近传感器50设置在第二梯面678上，使接近传感器50与成像模组60设置得较紧凑，二者共同占用的横向空间较小，节约了电子装置100内的安装空间。

请参阅图23，在某些实施方式中，上述实施方式的切口675开设在顶面670的中间位置上，第一梯面677被切口675分隔成第一子梯面677a与第二子梯面677b，第一子梯面677a与第二子梯面677b分别位于切口675的相对两侧，两个出光通孔674分别开设在第一子梯面677a及第二子梯面677b上，安装在相机壳体67内的镜头模组68也位于切口675的相对两侧。此时，切口675由第二梯面678、第一连接面679a及第二连接面679b围成，第一连接面679a倾斜连接第一子顶面677a与第二梯面678并位于第一子顶面677a与第二梯面678之间，第二连接面679b倾斜连接第二子顶面677b与第二梯面678并位于第二子顶面677b与第二梯面678之间。本实施方式中，第一梯面677与第二梯面678平行，第一连接面679a与第一子梯面677a的夹角为钝角，第二连接面679b与第二子梯面677b的夹角为钝角。在其他实施方式中，第一连接面679a与第一子梯面677a的夹角为直角，第二连接面679b与第二子梯面677b的夹角为直角。相对于将切口675开设在顶面670的边缘位置，本实施方式的切口675开设在顶面670的中间位置能够使切口675的宽度更宽，从而便于将接近传感器50设置在第二梯面678上。

请参阅图22及图23，在某些实施方式中，上述实施方式的接近传感器50设置在第二梯面678上并位于相机壳体67的外部。具体地，当切口675开设在顶面670的边缘位置时，整个接近传感器50沿垂直于第二梯面678的投影均可以位于第二梯面678内(如图22所示)；或者，部分接近传感器50沿垂直于第二梯面678的投影位于第二梯面678内。也就是说，接近传感器50至少有一部分位于第二梯面678的正上方。当切口675开设在顶面670的中间位置上时，整个接近传感器50沿垂直于第二梯面678的投影均可以位于第二梯面678内(如图23所示)。如此，接近传感器50与成像模组60设置得较紧凑，二者共同占用的横向空间较小，进一步节约了电子装置100内的安装空间。

请参阅图24，上述实施方式的第二梯面678开设有透光孔676，接近传感器50位于相机壳体67内并与透光孔676对应。电子装置100外部的光线能够穿过透光孔676并传递到接近传感器50上。本实施方式的接近传感器50设置在相机壳体67内，使接近传感器50与相机壳体67的结构更加稳定并便于将接近传感器50与成像模组60安装到机壳20上。

请参阅图25，在某些实施方式中，上述实施方式的第二梯面678开设有透光孔676，接近传感器50位于相机壳体67内并与透光孔676对应。成像模组60还包括基板66，图像传感器65设置在基板66上，接近传感器50还可以固定在基板66上并收容在相机壳体67内。具体地，基板66上设置有FPC，FPC的一端位于相机壳体67内且用于承载图像传感器65，另一端可以与电子装置100的主板连接。在其他实施方式中，接近传感器50也可以与FPC连接。

本实施方式的接近传感器50设置在相机壳体67内，使接近传感器50与相机壳体67的结构更加稳定并便于将接近传感器50与成像模组60安装到机壳20上；同时，成像模组60设置基板66并将接近传感器50设置在基板66上，使接近传感器50能够稳固地安装在相机壳体67内。

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。

Claims (13)

1.一种输入输出模组，其特征在于，所述输入输出模组包括封装壳体、结构光投射器、第一红外光源、环绕所述第一红外光源设置的第二红外光源、及光感器，所述封装壳体包括封装基板，所述结构光投射器、所述第一红外光源、所述第二红外光源及所述光感器封装在所述封装壳体内并承载在所述封装基板上，当所述第二红外光源关闭，所述第一红外光源以第一功率向所述封装壳体外发射红外光线时，所述输入输出模组用于红外测距；当所述第一红外光源与所述第二红外光源均开启并以第二功率向所述封装壳体外发射红外光线时，所述输入输出模组用于红外补光；所述光感器用于接收环境光中的可见光，并检测所述可见光的强度；所述结构光投射器用于向外发射结构光，所述结构光为红外光，当所述结构光投射器向外发射结构光时，所述输入输出模组用于立体成像；

所述结构光投射器包括投射器光源、镜架、投射器透镜和衍射光学元件，所述投射器光源发出的光束经所述投射器透镜准直或汇聚后由所述衍射光学元件扩束和向外发射，所述投射器透镜和衍射光学元件固定在所述镜架上；

所述输入输出模组还包括芯片，所述结构光投射器、所述第一红外光源、所述第二红外光源、及所述光感器形成在一片所述芯片上。

2.根据权利要求1所述的输入输出模组，其特征在于，

所述第一红外光源为点光源，所述第二红外光源为点光源且数量为多个；或

所述第一红外光源为点光源，所述第二红外光源为环形光源；或

所述第一红外光源为多个围绕成环形的点光源，所述第二红外光源为环形光源；或

所述第一红外光源为多个围绕成环形的点光源，所述第二红外光源为点光源且数量为多个；或

所述第一红外光源为环形光源；所述第二红外光源为点光源且数量为多个；或

所述第一红外光源为环形光源；所述第二红外光源为环形光源。

3.根据权利要求1所述的输入输出模组，其特征在于，所述封装壳体还包括封装侧壁及封装顶部，所述封装侧壁自所述封装基板延伸并连接在所述封装顶部与所述封装基板之间，所述封装顶部形成有红外光窗口、结构光窗口及光感窗口，所述红外光窗口与所述第一红外光源和所述第二红外光源对应，所述结构光窗口与所述结构光投射器对应，所述光感窗口与所述光感器对应。

4.根据权利要求1所述的输入输出模组，其特征在于，所述输入输出模组还包括红外光源透镜，所述红外光源透镜设置在所述封装壳体内并与所述第一红外光源和所述第二红外光源对应；和/或

所述输入输出模组还包括光感透镜，所述光感透镜设置在所述封装壳体内并与所述光感器对应。

5.根据权利要求1所述的输入输出模组，其特征在于，所述输入输出模组还包括由透光材料制成的光学封罩，所述光学封罩形成在所述封装基板上并位于所述封装壳体内，所述光学封罩包裹住所述第一红外光源、所述第二红外光源及所述光感器。

6.根据权利要求1所述的输入输出模组，其特征在于，所述输入输出模组还包括多个金属遮挡板，多个所述金属遮挡板均位于所述封装壳体内，多个所述金属遮挡板分别设置在所述第二红外光源、所述结构光投射器、及所述光感器中的任意两者之间。

7.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：

机壳；和

权利要求1-6任意一项所述的输入输出模组，所述输入输出模组设置在所述机壳内。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括透光的盖板，所述机壳开设有机壳红外通孔、机壳结构光通孔及机壳光感通孔，所述第一红外光源和所述第二红外光源均与所述机壳红外通孔对应，所述结构光投射器与所述机壳结构光通孔对应，所述光感器与所述机壳光感通孔对应，所述盖板设置在所述机壳上。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述盖板与所述机壳结合的表面形成有仅透过红外光的红外透过油墨，所述红外透过油墨遮挡所述机壳红外通孔及所述机壳结构光通孔中的至少一个。

10.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括接近传感器及成像模组，所述成像模组包括镜座、安装在所述镜座上的镜筒、及收容在所述镜座内的图像传感器，所述镜座包括位于所述镜筒与所述图像传感器之间的安装面，所述接近传感器设置在所述安装面。

11.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括成像模组及接近传感器，所述成像模组安装在所述机壳上，所述成像模组包括相机壳体及镜头模组，所述相机壳体的顶面为阶梯面并包括相连的第一子顶面及第二子顶面，所述第二子顶面相对所述第一子顶面倾斜并与所述第一子顶面形成切口，所述顶面开设有出光通孔，所述镜头模组收容在所述相机壳体内并与所述出光通孔对应，所述接近传感器设置在所述第一子顶面处。

12.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括成像模组及接近传感器，所述成像模组包括相机壳体及两个镜头模组，所述相机壳体的顶面上开设有切口以形成阶梯形的顶面，所述顶面包括第一梯面及低于所述第一梯面的第二梯面，所述第一梯面上开设有两个出光通孔，每个所述出光通孔与所述镜头模组对应，所述接近传感器设置在所述第二梯面处。

13.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括成像模组及接近传感器，所述成像模组包括镜座、安装在所述镜座上的镜筒和部分设置在所述镜座内的基板，所述接近传感器设置在所述基板上。

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