CN111024626B - 光源模组、成像装置和电子设备 - Google Patents

光源模组、成像装置和电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种光源模组、成像装置和电子设备。光源模组包括：红外光光源、可将光光源和光学元件。红外光光源用于发射近红外波段的红外光。可见光光源用于发射覆盖多个波长范围的可见光。光学元件用于使可见光透射并使红外光反射以照射被摄物体，或使可见光反射并使红外光透射以照射被摄物体。本申请实施方式的光源模组、成像装置和电子设备中，光源模组包括红外光光源和可见光光源，将两个光源集成一个为光源模组，从而可以为电子设备实现不同功能提供相对应的光源，而无需对应每一个功能均设置一个光源，有效减小了整个光源模组的体积和重量，为电子设备的内部设计提供了更多空间，并可降低产品成本。

Description

光源模组、成像装置和电子设备
技术领域
本申请涉及消费性电子技术领域，更具体而言，涉及一种光源模组、成像装置和电子设备。
背景技术
现有技术中，手机的成像系统发展越来越迅速，功能也越来越丰富，例如，可通过激光对焦模组实现快速对焦。可通过设置飞行时间(Time of flight，TOF)模组发射的红外光来获取物体的深度信息。还可通过设置相应的模组来实现高光谱成像。如上的每个功能均需要配置一个光源，然而如此，将会使得成像系统的体积过大，会也会增加手机整机的重量和成本。
发明内容
本申请实施方式提供一种光源模组、成像装置和电子设备。
本申请实施方式的光源模组，用于成像装置，所述光源模组包括：
红外光光源，用于发射近红外波段的红外光；
可见光光源，用于发射覆盖多个波长范围的可见光；
光学元件，用于使所述可见光透射并使所述红外光反射以照射所述被摄物体，或使所述可见光反射并使所述红外光透射以照射所述被摄物体。
本申请实施方式的成像装置，包括：时间飞行模组、激光对焦模组、高光谱成像模组；和如上所述的光源模组。
本申请实施方式的电子设备，包括壳体和上述实施方式的飞行时间模组，所述飞行时间模组设置在所述壳体内。
本申请实施方式的光源模组、成像装置和电子设备中，光源模组包括红外光光源和可见光光源，将两个光源集成一个为光源模组，从而可以为电子设备实现不同功能提供相对应的光源，而无需对应每一个功能均设置一个光源，有效减小了整个光源模组的体积和重量，为电子设备的内部设计提供了更多空间，并可降低产品成本。
本申请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，或通过本申请的实施方式的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/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是本申请实施方式的电子设备的结构示意图。
图2是本申请实施方式的成像模组的结构示意图。
图3是本申请一个实施方式的光源模组的工作示意图。
图4是本申请一个实施方式的光学元件的膜层透过率示意图。
图5是本申请另一个实施方式的光源模组的工作示意图。
图6是本申请另一个实施方式的光学元件的膜层透过率示意图。
主要元件符号说明：
电子设备1000、成像装置100、、壳体200、飞行时间模组10、激光对焦模组20、高光谱成像模组30、光源模组40、红外光光源41、可见光光源42、光学元件43、反射面431、透射面432。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，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。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。
请参阅图1和图2，本申请实施方式的电子设备1000包括壳体200和成像装置100。成像装置100包括飞行时间模组10、激光对焦模组20、高光谱成像模组30和光源模组40。飞行时间模组10、激光对焦模组20、高光谱成像模组30和光源模组40均设置在壳体200内。壳体200可以承载飞行时间模组10、激光对焦模组20、高光谱成像模组30和光源模组40并为飞行时间模组10、激光对焦模组20、高光谱成像模组30和光源模组40提供保护。
电子设备100可以通过飞行时间模组10获取被测物体的深度图像，进一步对深度图像进行处理可以实现识别用户人脸、去除或虚化背景图像、人像跟踪或物体三维建模等功能。
电子设备100可以通过激光对焦模组20进行主动对焦，通过获取到被摄物体的深度信息或者说被摄物体到成像装置100距离信息，可以实现对被摄物体的快速对焦。
电子设备100还可以通过高光谱成像模组30实现高光谱图像的获取。高光谱成像利用宽波段光源，包括可见光、红外光等较宽波长范围的光源照射被摄物体，经被摄物体反射后经分光元件分光后投射到图像传感器上成为灰度图像，经处理器处理，并利用光谱图像的稀疏性及相关算法，解算出被摄物体的光谱图像。当前，高光谱成像可应用于检测食品安全、新鲜度等场景中从而丰富电子设备100的拍摄场景的应用性和趣味性。
如上所述，上述三个功能模组在工作时，均需要主动向被摄物体投射光线从而获取被摄物体相关信息，因此，三个模组均需要配置光源或者光线投射器。在本实施方式中，电子设备1000可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、可穿戴设备等。在图示的实施例中，电子设备1000是手机，飞行时间模组10、激光对焦模组20和高光谱成像模组30均设置在手机后壳并自后壳露出以采集图像。
可以理解，若在一个手机中同时设置上述三个功能模组，每个功能模组的全部功能元件都独立设置，将会占据手机内部较大的空间，同时增加了整个成像模组和手机的体积以及重量，同时成本较高。
本申请实施方式中，基于上述三个功能模组均需要设置光源的需求，设置一集成光源模组40，以分时为不同功能模块在工作时提供给光线投射。具体地，光源模组40包括红外光光源41、可见光光源42和光学元件43。其中，红外光光源41用于发射近红外波段的红外光，可见光光源42用于发射覆盖多个波长范围的可见光。光学元件43用于使可见光透射并使红外光反射以照射被摄物体，或使可见光反射并使红外光透射以照射被摄物体。
近红外波段一般为波长范围在780nm-2500nm的红外光，一般地，飞行时间模组10和激光对焦模组20可选择波长780nm的红外光。
高光谱成像模组30在工作时，通常需要红外光和可见光同时照射被摄物体，并且可见光覆盖多个波长范围，例如可覆盖从红光到紫光中的多个或全部波长范围，在此不做限制。在实际制作光源时，可以采用峰值波长为不同颜色多种发光子单元共同组成可见光光源42。
光学元件43可以是镀有半反射半透射膜层的光学镜片。可以理解地，设置光学元件43可以使得两个光源共用一个出光孔，也即是说，通过光学元件43改变红外光或可见光其中之一的光路，使得二者可以通过一个出光孔出射。如此，可减少电子设备1000的后壳的开孔。在一些示例中，光学元件43可透射可见光，并反射红外光以使得相应的光束照射被摄物体。在另一些示例中，光学元件43可透射红外光，并反射可见光以使得相应的光束照射被摄物体。
综上所述，本申请实施方式的光源模组40、成像装置100和电子设备1000中，光源模组40包括红外光光源41和可见光光源42，将两个光源集成一个为光源模组，从而可以为电子设备1000实现不同功能提供相对应的光源，而无需对应每一个功能均设置一个光源，有效减小了整个光源模组40的体积和重量，为电子设备1000的内部设计提供了更多空间，并可降低产品成本。
当然，在其他实施方式中，若飞行时间模组10、激光对焦模组20及高光谱成像模组30中的一个或多个还可以设置在手机的前壳并自前壳露出以采集用户图像，或设置在手机的驱动机构上，通过驱动机构驱动飞行时间模组10、激光对焦模组20及高光谱成像模组30中的一个或多个移动以选择地收容在壳体200内或露出壳体200外。
若如此，可根据实际情况将其中多个功能模组的光源进行集成设置。例如，若手机包括前置的飞行时间模组10和激光对焦模组20，那么可将将二者的红外光光源集成设置。
在本实施方式中，红外光光源41为点阵光源，点阵光源包括多个发光子单元。
点阵光源可以是垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface EmittingLaser,VCSEL)或者边发射激光器(edge-emitting laser，EEL)。其中，垂直腔面发射激光器是一种垂直表面出光的新型激光器，发光方向与衬底垂直，可以较容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出。
红外光光源41通过周期性调制的脉冲信号来发射红外光线以照射被摄物体，在红外光线反射回到飞行时间模组10或激光对焦模组20的接收端后，接收到的红外信号与红外光光源41发射红外光线的脉冲信号存在相位差，相位差的大小反应了红外光线从发射到返回所经过的时间，如此，飞行时间模组10或激光对焦模组20可以通过各自的接收端接收到的红外信号与光源41发射红外光线的脉冲信号之间的相位差实现对被测物体深度信息的检测。
在本实施实施方式中，在激光对焦模组20工作时，或者说，光源模组40处于激光对焦状态时，点阵光源中的部分发光子单元工作以发射红外光。
在时间飞行模组10工作时，或者说光源模组40处于深度图像获取状态时，点阵光源中用于发射红外光的发光子单元的数量远大于光源模组40处于激光对焦状态时用于发射红外光的发光子单元的数量。
可以理解地，时间飞行模组10由于需要测量一个较大区域范围内的距离信息，因此在工作时，需要点阵光源中较大数量的发光子单元发射红外光线，例如全部发光子单元均发射红外光线。而激光对焦则只需测量较小区域范围的距离信息，因此，在激光对焦模组20进行对焦时，只需发光子单元中的部分工作来发射红外光线即可。也即是说，在时间飞行模组10工作时，点阵光源中用于发射红外光的发光子单元的数量远大于激光对焦模组20工作时点阵光源中用于发射红外光的发光子单元的数量。如此，对于同样需要投射红外的两个功能模组，可将光源集成复用，并根据不同模组的实际需求，选择性开启适当数量的发光子单元来发射红外光线，有效地节省了功耗。
在本实施方式中，在高光谱成像模组30工作时，或者说，光源模组40处于高光谱成像状态时，可见光光源42处于开启状态或红外光光源41和和可见光光源42均处于开启状态。
具体地，在高光谱成像模组30工作时，可利用可见光光源42发射宽波长范围的可见光对被摄物进行照明，同时可利用红外光光源41同时发射红外光，为高光谱成像模组30提供近红外波段的照明光源。
请参见图3，在本实施方式中，红外光光源41的出射光线和可见光光源42的出射光线相互垂直。
可以理解，为了将出光孔设置为一个从而减少电子设备1000后壳的开孔，红外光光源41和可见光光源42不宜并排且光线的出射方向全部朝向后壳方向或者说垂直于后壳设置。因此，可将两个光源中的一个的光线出射方向朝向后壳或者说与后壳垂直，另一个的光线出射方向沿后壳方向或者说与后壳平行。如此，两个光源的出射光线相互垂直，利用光学元件43改变出射方向与后壳平行的光源的出射光线的光路，使其投射的光线最终可以由共用的出光孔射出。
在本实施方式中，光学元件43可设置在红外光光源41和可见光光源42的发光光路上，且光学元件43的主光轴与红外光光源41的出射光线的夹角以及光学元件43的主光轴与可见光光源42的出射光线的夹角均呈45°。
如此，两个光源投射出的光线的光路均可经过光学元件43，并且与后壳平行设置的光源投射的光线经过光学元件43的反射后可与另一个光源的出射光路相同，并由同一出光孔出射。
具体地，光学元件43包括反射面431和透射面432。在一些示例中，红外光光源41设置在反射面431一侧以使得发出的红外光经反射面431反射后照射被摄物体，可见光光源42设置在透射面432一侧以使得发出的可见光经透射面432透射后照射被摄物体。
请参见图4，在这样的示例中，可在光学元件43的反射面431上镀膜，该膜层对近红外波段的红外光透过率较低，可以使得大部分红外波段的光线被反射，而对可见光波段的光线的透过率较高，使得大部分可见光被透射。当然也可将膜层镀在透射面432上。
请参阅图5，在另一些示例中，红外光光源41设置在透射面432一侧以使得发出的红外光经透射面432透射后照射被摄物体，可见光光源42设置在反射面431一侧以使得发出的可见光经反射面431反射后照射被摄物体。
请参阅图6，在这样的示例中，可在光学元件43的反射面431上镀膜，该膜层对近红外波段的红外光透过率较高，从而使得大部分红外波段的光线被透射，而对可见光波段的光线的透过率较低，使得大部分可见光被反射。当然也可将膜层镀在透射面432上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”或“一个例子”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。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种光源模组，用于成像装置，其特征在于，所述光源模组包括：
红外光光源，用于发射近红外波段的红外光；
可见光光源，用于发射覆盖多个波长范围的可见光；
光学元件，用于使所述可见光透射并使所述红外光反射以照射被摄物体，或使所述可见光反射并使所述红外光透射以照射被摄物体；
所述红外光光源为点阵光源，所述点阵光源包括多个发光子单元；
所述光源模组以分时为不同功能模块在工作时提供光线投射，
其中，在所述光源模组处于激光对焦状态时，所述点阵光源中的部分发光子单元工作以发射红外光；
在所述光源模组处于深度图像获取状态时，所述点阵光源中用于发射红外光的发光子单元的数量远大于所述光源模组处于激光对焦状态时用于发射红外光的发光子单元的数量；
在所述光源模组处于高光谱成像状态时，所述可见光光源处于开启状态或红外光光源和所述可见光光源均处于开启状态；
所述光学元件使所述红外光光源和所述可见光光源共用一个出光孔。
2.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述红外光光源的出射光线和所述可见光光源的出射光线相互垂直。
3.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光学元件设置在所述红外光光源和所述可见光光源的发光光路上，且所述光学元件的主光轴与所述红外光光源的出射光线的夹角以及所述光学元件的主光轴与所述可见光光源的出射光线的夹角均呈45°。
4.根据权利要求3所述的光源模组，其特征在于，所述光学元件包括反射面和透射面；
所述红外光光源设置在所述反射面一侧以使得发出的红外光经所述反射面反射后照射所述被摄物体，所述可见光光源设置在所述透射面一侧以使得发出的可见光经所述透射面透射后照射所述被摄物体；或
所述红外光光源设置在所述透射面一侧以使得发出的红外光经所述透射面透射后照射所述被摄物体，所述可见光光源设置在所述反射面一侧以使得发出的可见光经所述反射面反射后照射所述被摄物体。
5.一种成像装置，其特征在于，包括：
时间飞行模组；
激光对焦模组；
高光谱成像模组；和
根据权利要求1-4任一项所述的光源模组。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：
壳体；和
根据权利要求5所述的成像装置，所述成像装置设置在所述壳体内。
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