CN109756722A - 一种成像装置及设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于光学和电子技术领域，提供了一种成像装置，用于对目标物进行成像，其包括基座、功能模组及连接件。所述基座上对应功能模组开设有容置槽。所述容置槽的底面开设有通孔。所述功能模组固定安装在对应的容置槽内并通过所述通孔发射或接收光束来实现对应功能。所述基座通过所述连接件与外部结构进行连接。

Description

一种成像装置及设备

技术领域

本申请属于光学技术领域，尤其涉及一种成像装置及设备。

背景技术

现有的电子设备为了实现三维(Three Dimensional,3D)感测功能需要集成多种功能模组。然而，电子设备对外观设计的极致追求往往会给所述功能模组的集成带来极大的挑战，不仅要求各个模组小型化、低功耗及具有较高的散热效率，而且整体上还要满足一定的强度要求以确保在使用过程中不易损坏。

发明内容

本申请提供一种成像装置及设备以解决上述技术问题。

本申请实施方式提供一种成像装置，用于对目标物进行成像，其包括基座、功能模组、连接件、主电路板及保护盖板。所述基座上对应功能模组开设有容置槽。所述容置槽的底面开设有通孔。所述功能模组固定安装在对应的容置槽内并通过所述通孔发射或接收光束来实现对应功能。所述功能模组与主电路板相连接以通过主电路板与外部电连接。所述主电路板设置在功能模组背向通孔的一侧并固定在基座上。所述保护盖板设置在主电路板与所述功能模组相背的一侧并固定在基座上以将所述主电路板密封在基座内部。所述连接件一侧与保护盖板固定连接。所述连接的另一侧用于与外部结构连接。

在某些实施方式中，所述功能模组选自图案光投射模组和图案光三维感测模组、飞行时间发射模组和飞行时间接收模组以及双目视觉三维感测模组分别与泛光投射模组和相机模组中的任意一个或多个搭配而成的组合。

在某些实施方式中，所述功能模组包括图案光投射模组、图案光三维感测模组、泛光投射模组及相机模组。

在某些实施方式中，所述保护盖板沿自身长度方向的相对两端分别开设有连接槽，所述连接件设置在对应的连接槽内与保护盖板固定连接。

在某些实施方式中，所述基座包括本体及由本体沿长度方向的相对两端侧边上分别开设有缺口，所述连接件通过对应缺口伸入保护盖板的连接槽内。

在某些实施方式中，所述连接件为具有可挠性的薄型片材。

在某些实施方式中，所述容置槽内根据所要装入的功能模组的结构形成有一层或多层的台阶结构，所述装入的功能模组被支撑在所述台阶结构的台阶面上。

在某些实施方式中，所述功能模组通过点胶固定在所述容置槽内，所述容置槽的四周边角处沿着从容置槽中心向外的方向开设有用于容纳外溢胶体的容胶槽。

在某些实施方式中，还包括一个或多个散热片，所述散热片用于对功能模组进行散热，所述散热片的其中一部分与台阶结构的台阶面相接触，另一部分与设置在装入容置槽内的对应功能模组相接触。

本申请实施方式提供一种设备，包括外壳、电源、控制主板及如上述任意一实施方式中的成像装置。所述成像装置上的功能模组分别直接与所述控制主板连接以相互传输数据和信号。

本申请实施方式所提供的成像装置及设备利用连接件与外部结构进行连接，以在基座与外部结构发生错位时所述连接件能够通过形变进行缓冲从而避免损坏。

本申请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，或通过本申请实施方式的实践了解到。

附图说明

图1是本申请第一实施方式提供的成像装置沿第一方向的结构示意图。

图2是图1中所述成像装置沿第二方向的元件分解结构示意图。

图3是本申请第二实施方式提供的成像装置沿第二方向的结构示意图。

图4是本申请第三实施方式提供的成像装置沿第二方向的元件分解结构示意图。

图5是本申请第四实施方式提供的设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述，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或排列顺序。由此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述技术特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电连接或相互通信；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之间的相互作用关系。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申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或示例用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文仅对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复使用参考数字和/或参考字母，这种重复使用是为了简化和清楚地表述本申请，其本身不指示所讨论的各种实施方式和/或设定之间的特定关系。此外，本申请在下文描述中所提供的各种特定的工艺和材料仅为实现本申请技术方案的示例，但是本领域普通技术人员应该意识到本申请的技术方案也可以通过下文未描述的其他工艺和/或其他材料来实现。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施方式。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。

请一并参阅图1和图2所示，本申请第一实施方式提供了一种成像装置1，其用于对目标物进行成像。所成图像包括二维彩色信息和三维信息。所述三维信息包括但不限于目标物表面的三维信息、目标物在空间中的位置信息、目标物的尺寸信息等其他与目标物相关的三维信息。所感测到的目标物的空间信息可被用于识别目标物或结合二维彩色信息构建目标物的彩色三维模型。

所述成像装置1包括基座10、功能模组12、连接件14及主电路板16。所述功能模组12及主电路板16组装在基座10上。所述功能模组12与主电路板16相连接以通过主电路板16与外部进行数据和信号的交流。所述基座10通过连接件14与外部结构进行连接。在本实施方式中，所述基座10的相对两端分别延伸出凸耳100以通过连接件14与外部结构相连接。所述连接件14的其中一侧与对应的凸耳100连接，相对的另一侧与外部结构相连接。所述凸耳100上设置有第一定位柱101，所述连接件14上开设有对应的第一定位孔140，所述连接件14通过第一定位孔140穿在所述第一定位柱101上进行定位，并通过螺栓固定在凸耳100上。所述连接件14也可以通过螺栓与外部结构进行连接。可以理解的是，所述连接件14与基座10和外部结构也可以通过其他方式进行连接，比如：铆接等，在此不做具体限制。

因所述基座10整体刚性的要求，所述凸耳100较为厚重而可挠性较差。所述连接件14为薄型片材，具有相对较好的可挠性。所以，当所述基座10与外部结构发生错位时所述连接件14能够通过形变进行缓冲从而避免损坏。

所述基座10包括本体102及由本体102沿长度方向的相对两端分别延伸出的所述凸耳100。所述本体102上对应功能模组12开设有容置槽104。所述容置槽104的底面开设有通孔105。所述功能模组12固定安装在对应的容置槽104内并通过所述通孔105发射或接收光束来实现对应功能。所述本体102包括形成有所述通孔105的第一表面1020及与所述第一表面1020相对的第二表面1022。所述主电路板16连接在本体102的第二表面1022上。在本实施方式中，所述主电路板16通过螺栓固定连接在第二表面1022上，所述凸耳100沿着本体102的长度方向从本体102上靠近第二表面1022的其中一侧面延伸而出。

所述基座10的材料选自钢、铝合金、锌合金、不锈钢合金、陶瓷中的任意一种或几种的组合，兼顾较高的硬度和良好的散热性能。

所述本体102上所开设的容置槽104的数量与成像装置1所集成的功能模组12数量相关。所述容置槽104沿本体102长度方向依次设置。所述容置槽104内根据所要装入的功能模组12的结构可以形成有一层或多层的台阶结构1040，所述装入的功能模组12可以被支撑在所述台阶结构1040的台阶面1042上。例如：若所述功能模组12为相机模组，所述相机模组可以包括一电路板结构及设置在所述电路板结构上的镜头。因此，所述相机模组装入容置槽104时所述电路板结构可以卡在台阶面1042上进行定位。

所述功能模组12可以通过点胶的方式固定在所述容置槽104内。所述容置槽104和每层台阶结构1040的四周边角处沿着从容置槽104中心向外的方向开设有用于容纳外溢胶体的容胶槽108。所述功能模组12通过在对应容置槽104或台阶结构1040的边角处点胶固定后，未凝固的胶体会呈流体状向四周流动，若没有对应的空间去容纳这些胶体会导致胶体溢出容置槽104造成组装面不平整。在本实施方式中，所述容置槽104大致呈矩形。所述容胶槽108呈半圆形，分别开设在容置槽104和每层台阶结构1040的四个边角处。

请一并参阅图2和图3，所述成像装置1还包括一个或多个散热片18。所述散热片18用于对发热量较大的功能模组12，例如：感测光的发射模组等，进行散热。所述台阶结构1040还可以用于设置所述散热片18。所述散热片18的其中一部分与台阶结构1040的台阶面1042相接触，另一部分与装入容置槽104内的对应功能模组12相接触，以将功能模组12所产生的热量传导到本体10上加快热量的发散。

所述本体10的第二表面1022上对应每一个容置槽104形成有定位结构1023。所述定位结构1023用于对功能模组12与主电路板16的连接位置进行定位。在本实施方式中，所述功能模组12通过软性电路板17与主电路板16上的对应接口连接。所述定位结构1023对应形成在所述软性电路板17与主电路板16上对应接口相连接的位置。所述定位结构1023可以为凸块或凹槽。所述软性电路板17在与主电路板16连接的位置设置有补强板170，所述补强板170对应地收容在定位结构1023的凹槽内或者与定位结构1023的凸块相抵。由此，所述功能模组12与主电路板16相连接的位置可以得到较好的固定，不易松动脱落。在本实施方式中，所述定位结构1023为凸块，对应每一个容置槽104设置在主体102的第二表面1022上。

所述主电路板16包括但不限于处理器160、被动元件162、第一输出接口164及第二输出接口166。所述处理器160和被动元件162共同构成对功能模组12所输出信号进行预处理的一系列信号处理电路。所述第一输出接口164设置在主电路板16朝向功能模组12一侧的表面并靠近主电路板16的边缘，所述主电路板16固定在基座10上之后所述第一输出接口164从基座10其中一侧壁106露出以方便外接。所述第二输出接口166设置在主电路板16与功能模组12相背一侧的表面上。所述第一输出接口164与第二输出接口166分别为不同的电路接口类型，以对外提供不同的接口类型选择。在本实施方式中，所述第一输出接口164为通用串行总线接口(Universal Serial Bus,USB)。所述第二输出接口166为软性电路板接口，通过插接软性电路板17与外界实现电连接。

所述本体102的第二表面1022上还开设有避空槽107，用于在进行功能模组12安装时给点胶机留出运行空间。所述避空槽107的开设位置根据实际作业需求而定，在本实施方式中，所述避空槽107对应开设在第二表面1022上沿本体102长度方向相对两端的容置槽104最靠外侧的边缘处。

所述本体102的第二表面1022上沿竖直方向还延伸出至少两个第二定位柱103。所述第二定位柱103用于定位所述主电路板16。所述主电路板16上开设有第二定位孔168。所述主电路板16与基座10进行组装时所述第二定位孔168插入主电路板16上对应的第二定位孔168进行定位，再通过螺栓来固定。

在本实施方式中，所述功能模组12包括但不限于图案光投射模组120、泛光投射模组122、相机模组124及图案光三维感测模组126。所述图案光投射模组120和图案光三维感测模组126分别设置在基座10本体沿长度方向的相对两端，所述泛光投射模组122和相机模组124设置在基座10本体上位于图案光投射模组126与图案光三维感测模组126之间，所述泛光投射模组122靠近图案光投射模组120设置，所述相机模组124靠近图案光三维感测模组126设置。

可以理解的是，在其他实施方式中，所述功能模组12可以为上述图案光投射模组126及图案光三维感测模组126与泛光投射模组122和/或相机模组124的任意组合。所述功能模组12还可以包括与三维感测的飞行时间原理(Time of fly,TOF)相关的TOF发射模组和TOF接收模组或者与三维感测的双目视觉原理相关的双目视觉三维感测模组。

可以理解的是，所述容置槽104的位置可以根据所装入的功能模组12需要实现对应功能的要求进行调整。例如：所述成像装置1上分别装有用于三维感测的图案光投射模组120和用于对投射到目标物上的感测光图案进行成像的图案光三维感测模组126。所述图案光投射模组120的光学中心与图案光三维感测模组126的光学中心之间需要具有一定的间距，这里称为基线。对于所述图案光投射模组120和图案光三维感测模组126构成的三维感测系统而言，基线的长度会影响三维感测系统的测量范围及精度。一般而言，基线越长，测量范围越大。但基线越长也会导致成像装置1尺寸越大而影响实用性。权衡两者，所述图案光投射模组120与图案光三维感测模组126之间的基线长度范围为10毫米至200毫米(Millimeter,mm)。在本实施方式中，所述图案光投射模组120与图案光三维感测模组126分别设置在成像装置1沿自身长度方向的相对两端，所述图案光投射模组120与图案光三维感测模组126之间可以设置其他功能模组12以最大限度地利用空间。

如图3所示，本申请第二实施方式提供一种成像装置2，其结构与第一实施方式的成像装置1基本相同，主要区别在于所述成像装置2不包括主电路板16。所述每一个功能模组22通过对应设置的软性电路板27与外界实现电连接。

如图4所示，本申请第三实施方式提供一种成像装置3，其结构与第一实施方式的成像装置1基本相同，主要区别在于所述成像装置3还包括一保护盖板38。所述保护盖板38设置在主电路板36与所述功能模组32相背的一侧并固定在所述基座30的第二表面3022上。所述保护盖板38的尺寸和形状与基座30的第二表面3022基本一致，以使得保护盖板38固定在基座30上之后可以将所述主电路板36密封在所述基座30内部。所述基座30不包括沿长度方向上的相对两端分别向外延伸的凸耳100。所述基座30在原本形成有凸耳100的位置处对应开设有缺口300。所述保护盖板38沿自身长度方向的相对两端处分别开设有连接槽380。所述连接槽380内设置有与所述连接件34对应的第一定位柱301。所述连接件34通过基座30上对应的缺口300收容在对应连接槽380内后通过第一定位柱301进行定位，再利用螺栓进行固定在连接槽380内。因所述保护盖板38将主电路板36的底面封住，所述主电路板36仅通过所述第一输出接口364与外部电连接，或者将所述第二输出接口366也设置在主电路板36朝向功能模组32一侧的表面并通过在基座30的侧壁306上开孔对外连接。在本实施方式中，所述保护盖板38通过螺栓固定连接在基座30的第二表面3022上。

请一并参阅图1、图2和图5，本申请第四实施方式提供一种设备4，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、触控交互屏、门、交通工具、机器人、自动数控机床等。所述设备4包括外壳40、屏幕42、电源44、控制主板46及至少一个上述第一至第三实施方式所提供的成像装置1。所述成像装置1可以被设置为用于感测所述设备4正面所对的目标物的三维信息，也可以被设置为用于感测所述设备4背面所对的目标物的三维信息。

对于第一实施方式所提供的成像装置1，所述功能模组12分别先与成像装置1的主电路板16连接，所述主电路板16可以分别通过从基座10侧壁106上的开孔露出的所述第一输出接口164和/或设置在底部的第二输出接口166再与设备4的控制电路板46连接以相互传输数据和信号。

对于第二实施方式所提供的成像装置2，所述功能模组22分别直接与设备4的控制电路46板连接以相互传输数据和信号。

对于第三实施方式所提供的成像装置3，所述功能模组32分别先与成像装置3的主电路板36连接，所述主电路板36可以分别通过从基座30侧壁306上的开孔露出的所述第一输出接口364和/或第二输出接口366再与设备4的控制电路板46连接以相互传输数据和信号。

在本实施方式中，所述成像装置1作为独立元件被安装在设备4中，所述成像装置1上的各个元件与设备4上的控制主板46分开设置。在其他实施方式中，所述设备4用于固定其他元器件的结构可以与所述成像装置1的基座10相互共用，所述成像装置1上的部分元件也可以直接设置在设备4的控制主板46上，或者由所述设备4的控制主板46上的其他元件代为执行相应的功能，从而可以减少元器件的数量，使得所述设备4整体上更加集成化，功耗也会降低。

所述设备4用于根据该成像装置1的感测结果来对应执行相应的功能。所述相应功能包括但不限于识别使用者身份后解锁、支付、启动预设的应用程序、避障、识别使用者脸部表情后利用深度学习技术判断使用者的情绪和健康情况中的任意一种或多种。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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申请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。

以上所述仅为本申请的较佳实施方式而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种成像装置，用于对目标物进行成像，其包括基座、功能模组、连接件、主电路板及保护盖板，所述基座上对应功能模组开设有容置槽，所述容置槽的底面开设有通孔，所述功能模组固定安装在对应的容置槽内并通过所述通孔发射或接收光束来实现对应功能，所述功能模组与主电路板相连接以通过主电路板与外部电连接，所述主电路板设置在功能模组背向通孔的一侧并固定在基座上，所述保护盖板设置在主电路板与所述功能模组相背的一侧并固定在基座上以将所述主电路板密封在基座内部，所述连接件一侧与保护盖板固定连接，所述连接的另一侧用于与外部结构连接。

2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述功能模组选自图案光投射模组和图案光三维感测模组、飞行时间发射模组和飞行时间接收模组以及双目视觉三维感测模组分别与泛光投射模组和相机模组中的任意一个或多个搭配而成的组合。

3.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述功能模组包括图案光投射模组、图案光三维感测模组、泛光投射模组及相机模组。

4.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述保护盖板沿自身长度方向的相对两端分别开设有连接槽，所述连接件设置在对应的连接槽内与保护盖板固定连接。

5.如权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述基座包括本体及由本体沿长度方向的相对两端侧边上分别开设有缺口，所述连接件通过对应缺口伸入保护盖板的连接槽内。

6.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述连接件为具有可挠性的薄型片材。

7.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于：所述容置槽内根据所要装入的功能模组的结构形成有一层或多层的台阶结构，所述装入的功能模组被支撑在所述台阶结构的台阶面上。

8.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于：所述功能模组通过点胶固定在所述容置槽内，所述容置槽的四周边角处沿着从容置槽中心向外的方向开设有用于容纳外溢胶体的容胶槽。

9.如权利要求7所述的成像装置，其特征在于：还包括一个或多个散热片，所述散热片用于对功能模组进行散热，所述散热片的其中一部分与台阶结构的台阶面相接触，另一部分与设置在装入容置槽内的对应功能模组相接触。

10.一种设备，包括外壳、电源、控制主板及如权利要求1至9任意一项所述的成像装置，所述成像装置上的功能模组通过主电路板与所述控制主板连接以相互传输数据和信号。