CN110568418A - 光电模组及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电模组及电子装置。光电模组包括发射器、接收器和支架。发射器用于发射激光；接收器用于接收激光；支架包括相接的第一连接部及第二连接部，第一连接部包括安装面，发射器设置在安装面上，第二连接部包括相接的本体及筒壁，本体与第一连接部相接，筒壁自本体向远离第二连接部的顶面的方向延伸，接收器设置在第二连接部上并从筒壁暴露，发射器的顶部与接收器的顶部齐平。本发明的光电模组及电子装置中，支架包括第一连接部和第二连接部，发射器设置在第一连接部上，接收器设置在第二连接部上，以使发射器和接收器的顶部齐平，因此，接收器不会遮挡发射器发射的激光，光电模组能够获得较为完整的目标物体的深度数据。

Description

光电模组及电子装置

技术领域

本发明涉及消费性电子领域，更具体而言，涉及一种光电模组及电子装置。

背景技术

目前，摄像头模组中，飞行时间测距(Time of flight，TOF)模组可以通过检测从发射模组发出的信号受物体反射后到达接收模组所用的时间以确定飞行时间，进而通过飞行时间得到测距模组与物体之间的距离，从而获取物体的三维信息。发射模组可采用红外激光器发射激光，接收模组可采用摄像头接收激光，但红外激光器的体积较小，摄像头的体积较大，红外激光器向外投射的激光容易被摄像头遮挡，减少了激光投射的面积，而较难获得完整的目标空间中的目标物体的深度数据。

发明内容

本发明实施方式提供一种光电模组及电子装置。

本发明实施方式的光电模组包括发射器、接收器和支架。所述发射器用于发射激光；所述接收器用于接收所述激光；所述支架包括相接的第一连接部及第二连接部，所述第一连接部包括安装面，所述发射器设置在所述安装面上，所述第二连接部包括相接的本体及筒壁，所述本体与所述第一连接部相接，所述筒壁自所述本体向远离所述第二连接部的顶面的方向延伸，所述接收器设置在所述第二连接部上并从所述筒壁暴露，所述发射器的顶部与所述接收器的顶部齐平。

本发明实施方式的光电模组中，支架包括第一连接部和第二连接部，发射器设置在第一连接部上，接收器设置在第二连接部上，以使发射器的顶部和接收器的顶部齐平，因此，接收器不会遮挡发射器发射的激光，光电模组能够获得较为完整的目标物体的深度数据。

在某些实施方式中，所述发射器包括发射本体及发射器电路板，所述发射器电路板设置在所述安装面上，所述发射本体设置在所述发射器电路板上；所述接收器包括接收器电路板，所述第二连接部与所述接收器电路板结合；所述发射器电路板与所述接收器电路板连接。

如此，发射器电路板能够控制发射本体持续发射激光，接收器电路板能够控制接收器接收激光，接收器电路板与发射器电路板电连接和机械连接，以实现对光电模组对目标物体的测距。

在某些实施方式中，所述发射器电路板为软硬结合电路板，所述接收器电路板为软硬结合电路板。如此，发射器电路板和接收器电路板均具有较强的刚度，从而为发射器和接收器提供足够的支撑强度，而且发射器电路板和接收器电路板均具有较好的弯折性，方便组装的同时也能减小发射器和接收器的尺寸。

在某些实施方式中，所述发射器电路板为印刷电路板(硬板)，所述接收器电路板为软硬结合电路板。如此，发射器电路板和接收器电路板均具有较强的刚度，从而为发射器和接收器提供足够的支撑强度，而且接收器电路板还具有较好的弯折性，方便组装的同时也能减小接收器的尺寸

在某些实施方式中，所述发射器电路板为软硬结合电路板，所述接收器电路板为印刷电路板(硬板)。如此，一方面，发射器电路板和接收器电路板均具有较强的刚度，从而为发射器和接收器提供足够的支撑强度，而且发射器电路板还具有较好的弯折性，方便组装的同时也能减小发射器的尺寸。

在某些实施方式中，所述发射器电路板包括第一段、第三段、及连接所述第一段与所述第三段的第二段，所述第三段上设置有发射连接器；所述接收器电路板包括第一板、第三板、及连接所述第一板与所述第三板的第二板，所述第三板上设置有接收连接器；所述第三板与所述第三段连接。

光电模组中设置发射连接器，如此，发射器电路板可以与外界电路进行连接，从而可以控制发射器发射激光。光电模组中设置接收连接器，如此，接收器电路板可以与外界电路进行连接，从而可以控制接收器接收激光，同时可以将图像传感器接收到的激光信号传输至外部电路进行处理以获得目标物体的深度图像。第三板与所述第三段连接，发射连接器与接收连接器可以共用同一个基板，如此，以减小整个光电模组的尺寸。

在某些实施方式中，所述第二连接部开设有贯通孔，所述第二连接部与所述接收器电路板结合形成收容腔，所述接收器还包括镜头、滤光片和图像传感器，所述镜头收容在所述筒壁内，所述图像传感器设置在所述接收器电路板上并收容在所述收容腔内，所述滤光片收容在所述收容腔内并位于所述镜头和所述图像传感器之间。

由于接收器的镜头、滤光片和图像传感器均收容在收容腔内，如此，镜头、滤光片和图像传感器能够受到很好的保护，接收器也能够稳定地设置在第二连接部上。

在某些实施方式中，所述第二连接部还包括凸台，所述凸台自所述本体的内壁向所述贯通孔的中心延伸，所述镜头和所述滤光片分别位于所述凸台的相背的两侧。

由于凸台限制滤光片的位置，滤光片不会沿镜头光轴的方向移动，如此，滤光片能够更加稳定地收容在收容腔内。

在某些实施方式中，所述凸台包括相背的第一面与第二面，所述第一面较所述第二面靠近所述图像传感器，所述滤光片与所述第一面结合。

由于滤光片与第一面结合，结合的方式包括胶合，如此，滤光片能够稳定地收容在收容腔内。

在某些实施方式中，所述光电模组还包括底座，所述底座开设有通光孔，所述底座承载在所述接收器电路板上，所述图像传感器收容在所述通光孔内，所述第二连接部承载在所述底座上。

由于底座的厚度大于图像传感器的厚度，第二连接部承载在底座上时，增大了图像传感器与镜头之间的距离，如此，通过调整底座的厚度，能够使图像传感器位于镜头合适焦距的像侧位置，以实现更好地成像效果。

在某些实施方式中，所述滤光片承载在所述底座上并与所述图像传感器间隔。

如此，滤光片不用直接承载在图像传感器上，而影响图像传感器的成像效果，另外，本体无需设置另外的支撑结构来承载滤光片，使第二连接部结构更加简单。

本发明实施方式的电子装置包括壳体和上述任一实施方式所述的光电模组，所述光电模组设置在所述壳体内并从用于获取深度图像。

本发明实施方式的电子装置中，支架包括第一连接部和第二连接部，发射器设置在第一连接部上，接收器设置在第二连接部上，以使发射器的顶部和接收器的顶部齐平，因此，接收器不会遮挡发射器发射的激光，光电模组能够获得较为完整的目标物体的深度数据。

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光电模组的结构示意图；

图3及图4为图2中的光电模组的平面示意图；

图5为图2中的光电模组的立体分解示意图；

图6为图3中的光电模组的沿VI-VI线的剖面示意图；

图7及图8为本发明实施方式的支架的平面示意图。

主要元件及符号说明：

电子装置1000、壳体200、光电模组100、发射器10、发射本体11、发射器电路板12、第一段121、第二段122、第三段123、发射连接器13、接收器20、接收器电路板21、第一板211、第二板212、第三板213、镜头22、滤光片23、图像传感器24、接收连接器25、支架30、第一连接部31、安装面311、底面312、第二连接部32、本体321、筒壁322、贯通孔323、收容腔324、凸台325、第一面3251、第二面3252、限位槽326、顶面327、处理器40、投射窗口50、采集窗口60、连接器70、底座80、通光孔81。

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和光电模组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。光电模组100设置在壳体200内并用于获取深度图像，壳体200可以给光电模组100提供防尘、防水、防摔等保护。

请参阅图1至图5，光电模组100包括发射器10、接收器20、支架30和处理器40。发射器10和接收器20共同设置在支架30上。光电模组100可从壳体200暴露，具体地，壳体200上形成有与发射器10对应的投射窗口50，和与接收器20对应的采集窗口60。

发射器10用于通过投射窗口50持续向目标空间的目标物体发射激光。具体地，发射器10包括发射本体11和发射器电路板12，发射本体11设置在发射器电路板12上。发射本体11用于发射激光，激光可以是红外光，在一个例子中，发射器11可以为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)。发射器电路板12能够控制发射本体11持续发射激光。

接收器20用于通过采集窗口60接收被目标物体反射的激光。具体地，接收器20包括接收器电路板21、镜头22、滤光片23和图像传感器24。图像传感器24设置在接收器电路板21上并位于镜头22的像侧，滤光片23位于镜头22和图像传感器24之间。

具体地，接收器电路板21能够控制图像传感器24接收激光。接收器电路板21与发射器电路板12电连接和机械连接，以实现对光电模组100对目标物体的测距。镜头22用于采集光线，镜头22可以为单独的透镜，该透镜为凸透镜或凹透镜；或者为多枚透镜，多枚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。滤光片23可以为红外通过滤光片，可用于调整成像的光线波长区段，具体用于仅让红外光进入图像传感器24(阻止可见光进入图像传感器24)，以保证红外光成像形成的影像色彩与清晰度。图像传感器24的中心法线与镜头22的光轴重合。图像传感器24可以采用互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器或者电荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)图像传感器。在接收器20工作时，被目标物体反射的激光依次经过镜头22、滤光片23后到达图像传感器24上。在一个例子中，接收器20为红外摄像头。

请参阅图2至图5，支架30整体呈“L”形，支架30包括相接的第一连接部31及第二连接部32。

第一连接部31用于承载发射器10，具体地，第一连接部31包括相背的安装面311和底面312(如图8)，发射器10设置在安装面311上。在一个例子中，安装面311可以是平面，发射器电路板12设置在安装面311上，结合的方式包括胶合、焊接等。在另一个例子中，安装面311也可以是曲面、凹面、阶梯面等，例如安装面311为凹面，安装面311包括第一安装面和第二安装面，第一安装面相较第二安装面更接近底面312。发射器电路板12与第一安装面结合，发射器10的顶部可以与第二安装面齐平。

第二连接部32用于承载接收器20，具体地，第二连接部32包括相接的本体321及筒壁322。本体321与第一连接部31相接，筒壁322自本体321向远离第二连接部32的顶面327(如图5)的方向延伸，顶面327与安装面311齐平，接收器20设置在第二连接部32上并从筒壁322暴露，具体地，筒壁322的形状与镜头22对应，比如均为圆柱形。镜头22收容在筒壁322内并从筒壁322暴露，第二连接部32与接收器电路板21结合。当发射器10和接收器20同时设置在同一个支架30上时，发射器10的顶部与接收器20的顶部齐平(如图6)。

处理器40与发射器10和接收器20均连接，处理器40用于检测激光的飞行(发射与接收)时间以获得目标物体的深度信息。具体地，处理器40检测发射器10发射激光的初始时刻和接收器20接收到反射激光的时刻，以确定激光的飞行时间，从而确定光电模组100与目标物体之间的距离，以获得目标物体的深度图像。

综上，本发明实施方式的光电模组100及电子装置1000中，支架30包括第一连接部31和第二连接部32，发射器10设置在第一连接部31上，接收器20设置在第二连接部32上，以使发射器10的顶部和接收器20的顶部齐平，因此，接收器20不会遮挡发射器10发射的激光，光电模组100能够获得较为完整的目标物体的深度数据。另外，第一连接部31与第二连接部32的本体321相接，根据三角(发射器10、接收器20和目标物体)测距测量原理，能使发射器10与接收器20的距离更小，提高了光电模组100的测量精度。

在某些实施方式中，发射器电路板12为软硬结合电路板，接收器电路板21为软硬结合电路板，如此，一方面，发射器电路板12和接收器电路板21均具有较强的刚度，从而为发射器10和接收器20提供足够的支撑强度，另一方面，发射器电路板12和接收器电路板21均具有较好的弯折性，方便组装的同时也能减小发射器10和接收器20的尺寸。在另一个例子中，发射器电路板12为印刷电路板(硬板)，接收器电路板21为软硬结合电路板，如此，发射器电路板12和接收器电路板21均具有较强的刚度，从而为发射器10和接收器20提供足够的支撑强度，而且接收器电路板21还具有较好的弯折性，方便组装的同时也能减小接收器20的尺寸。在其他例子中，发射器电路板12为软硬结合电路板，接收器电路板21为印刷电路板(硬板)，如此，一方面，发射器电路板12和接收器电路板21均具有较强的刚度，从而为发射器10和接收器20提供足够的支撑强度，而且发射器电路板12还具有较好的弯折性，方便组装的同时也能减小发射器10的尺寸。

请参阅图4和图5，在某些实施方式中，发射器电路板12包括第一段121、第三段123、及连接第一段121与第三段123的第二段122，第三段123上设置有发射连接器13(如图4)。接收器电路板21包括第一板211、第三板213、及连接第一板211与第三板213的第二板212，第三板213上设置有接收连接器25(如图4)。第三板213与第三段123连接。

具体地，第一段121与安装面311结合，第二段122沿第一连接部31的外壁弯折，弯折的角度可以为90°，即第二段122呈阶梯状，弯折的角度还可以为锐角，即第二段122呈“Z”字形。第三段123上设置有发射连接器13，如此，发射器电路板12可以与外界电路进行连接，从而可以控制发射器10发射激光。另外，发射连接器13的设置可以方便发射器电路板12与外部电路的插拨。第一板211与第二连接部32结合，第二板212与第一板211位于同一平面，且第二板212与第二段122并排设置。第三板213上设置有接收连接器25，如此，接收器电路板21可以与外界电路进行连接，从而可以控制接收器20接收激光，同时可以将图像传感器24接收到的激光信号传输至外部电路进行处理以获得目标物体的深度图像。另外，接收连接器25的设置可以方便接收器电路板21与外部电路的插拨。

请参阅图4和图5，在一个例子中，第三板213与第三段123为共基板结构，发射器电路板12与接收器电路板21为相互分隔的结构，如此，发射器电路板12与接收器电路板21占用空间更小。在另一个例子中，发射连接器13与接收连接器25可共用同一个连接器70(如图4)，连接器70的复用能够更进一步减小发射器电路板12与接收器电路板21占用的空间，如此，以减小整个光电模组100的尺寸。

请参阅图5和图6，在某些实施方式中，第二连接部32开设有贯通孔323，第二连接部32与接收器电路板21结合形成收容腔324。接收器20还包括镜头22、滤光片23和图像传感器24。镜头22收容在筒壁322内，图像传感器24设置在接收器电路板21上并收容在收容腔324内，滤光片23收容在收容腔324内并位于镜头22和图像传感器24之间。收容腔324可以为接收器20光路的一部分。在一个例子中，镜头22上设置有螺纹，筒壁322的内侧壁上形成有与镜头22螺纹对应的螺纹，镜头22与筒壁322通过螺纹结合。由于接收器20的镜头22、滤光片23和图像传感器24均收容在收容腔324内，镜头22、滤光片23和图像传感器24能够受到很好的保护，如此，接收器20也能够稳定地设置在第二连接部32上。

请参阅图6和图7，在某些实施方式中，第二连接部32还包括凸台325，凸台325自本体321的内壁向贯通孔323的中心延伸，镜头22和滤光片23分别位于凸台325的相背的两侧。具体地，凸台325可以为连续结构，凸台325的形状与滤光片23对应，例如环状凸台325、或图7实施例中的不规则状凸台325。凸台325也可以为多个，多个凸台325以贯通孔323的中心为对称中心间隔分布在本体321内壁上。滤光片23与凸台325相抵触，如此，在光电模组100受到外力(如撞击、跌落)时，由于凸台325限制滤光片23的位置，滤光片23不会沿镜头22光轴的方向移动，如此，滤光片23能够更加稳定地收容在收容腔323内。在一个例子中，镜头22与凸台325间隔，在组装接收器20时，镜头22沿镜头22的光轴螺合进筒壁322，滤光片23抵触在凸台325的与镜头22相背的一侧以表示滤光片23安装到位。在另一个例子中，镜头22承载在凸台325上，在组装接收器20时，镜头22抵触在凸台325的一侧以表示镜头22安装到位，滤光片23抵触在凸台325的另一侧以表示滤光片23安装到位。

请结合图8，在某些实施方式中，凸台325包括相背的第一面3251与第二面3252。第一面3251较第二面3252靠近图像传感器24，滤光片23与第一面3251结合，结合的方式包括胶合。如此，滤光片23能够稳定地收容在收容腔323内。在组装接收器20时，镜头22从筒壁322远离本体321的开口伸入，滤光片23、图像传感器24和接收器电路板21依次从本体321远离筒壁322的开口伸入。在一个例子中，第一面3251上开设限位槽326，滤光片23设置在限位槽326上。在光电模组100受到外力(如撞击、跌落)时，由于限位槽326限制滤光片23的位置，滤光片23不会沿垂直于镜头22光轴的方向移动，如此，滤光片23能够更加稳定地收容在收容腔323内。

请参阅图5和图6，在某些实施方式中，光电模组100还包括底座80，底座80开设有通光孔81，底座80承载在接收器电路板21上，图像传感器24收容在通光孔81内，第二连接部32承载在底座80上。在组装接收器20时，先将底座80承载在接收器电路板21上，滤光片23设置在底座80上以形成一个组件；然后，从筒壁322远离本体321的一个开口伸入镜头22，再从本体321远离筒壁322的另一侧安装该组件。由于底座80的厚度大于图像传感器24的厚度，第二连接部32承载在底座80上时，增大了图像传感器24与镜头22之间的距离，如此，通过调整底座80的厚度，能够使图像传感器24位于镜头22合适焦距的像侧位置，以实现更好地成像效果。

请再次参阅图5，在某些实施方式中，滤光片23可承载在底座80上并与图像传感器24间隔。如此，滤光片23不用直接承载在图像传感器24上，而影响图像传感器24的成像效果，另外，本体321无需设置另外的支撑结构来承载滤光片23，使第二连接部32结构更加简单。

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。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 (10)

1.一种光电模组，其特征在于，包括：

发射器，所述发射器用于发射激光；

接收器，所述接收器用于接收所述激光；和

支架，所述支架包括相接的第一连接部及第二连接部，所述第一连接部包括安装面，所述发射器设置在所述安装面上，所述第二连接部包括相接的本体及筒壁，所述本体与所述第一连接部相接，所述筒壁自所述本体向远离所述第二连接部的顶面的方向延伸，所述接收器设置在所述第二连接部上并从所述筒壁暴露，所述发射器的顶部与所述接收器的顶部齐平。

2.根据权利要求1所述的光电模组，其特征在于，所述发射器包括发射本体及发射器电路板，所述发射器电路板设置在所述安装面上，所述发射本体设置在所述发射器电路板上；所述接收器包括接收器电路板，所述第二连接部与所述接收器电路板结合；所述发射器电路板与所述接收器电路板连接。

3.根据权利要求2所述的光电模组，其特征在于，所述发射器电路板为软硬结合电路板，所述接收器电路板为软硬结合电路板；或

所述发射器电路板为印刷电路板，所述接收器电路板为软硬结合电路板；或

所述发射器电路板为软硬结合电路板，所述接收器电路板为印刷电路板。

4.根据权利要求2所述的光电模组，其特征在于，所述发射器电路板包括第一段、第三段、及连接所述第一段与所述第三段的第二段，所述第三段上设置有发射连接器；

所述接收器电路板包括第一板、第三板、及连接所述第一板与所述第三板的第二板，所述第三板上设置有接收连接器；

所述第三板与所述第三段连接。

5.根据权利要求2所述的光电模组，其特征在于，所述第二连接部开设有贯通孔，所述第二连接部与所述接收器电路板结合形成收容腔，所述接收器还包括镜头、滤光片和图像传感器，所述镜头收容在所述筒壁内，所述图像传感器设置在所述接收器电路板上并收容在所述收容腔内，所述滤光片收容在所述收容腔内并位于所述镜头和所述图像传感器之间。

6.根据权利要求5所述的光电模组，其特征在于，所述第二连接部还包括凸台，所述凸台自所述本体的内壁向所述贯通孔的中心延伸，所述镜头和所述滤光片分别位于所述凸台的相背的两侧。

7.根据权利要求6所述的光电模组，其特征在于，所述凸台包括相背的第一面与第二面，所述第一面较所述第二面靠近所述图像传感器，所述滤光片与所述第一面结合。

8.根据权利要求5所述的光电模组，其特征在于，所述光电模组还包括底座，所述底座开设有通光孔，所述底座承载在所述接收器电路板上，所述图像传感器收容在所述通光孔内，所述第二连接部承载在所述底座上。

9.根据权利要求8所述的光电模组，其特征在于，所述滤光片承载在所述底座上并与所述图像传感器间隔。

10.一种电子装置，其特征在于，包括：

壳体；和

权利要求1-9任意一项所述的光电模组，所述光电模组设置在所述壳体内并用于获取深度图像。