CN111263045A - 一种电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体、显示屏、采集模组、光发射模组以及处理器；壳体包括本体和设于本体外周边缘的边框；显示屏设于壳体的正面，显示屏中设有第一通孔；采集模组内置于壳体中，采集模组的位置与第一通孔对应，采集模组用于接收穿过第一通孔的待测目标的反射光束以采集待测目标的图像信息；光发射模组设于边框内，光发射模组用于向外发射出射光束，出射光束为红外光束，用于为采集模组提供红外光照明，出射光束经待测目标反射后形成反射光束；处理器与采集模组连接，用于处理图像信息。本申请提供的技术方案能够优化电子设备中的深度相机的设计，实现电子设备更高的屏占比。

Description

一种电子设备

技术领域

本申请属于电子设备技术领域，更具体地说，是涉及一种电子设备。

背景技术

基于结构光技术或飞行时间(TOF，time-of-flight)技术的深度相机已被成功应用在多种智能设备上，例如，在移动终端上配置有深度相机用于获取目标物体的深度信息已逐渐成为趋势。而在移动终端上，通过获取深度信息可以进行三维重建、人脸识别与支付等功能。然而，由于基于结构光技术和飞行时间技术的深度相机通常包含可向外投射光束的光发射模组和接收经待测目标反射的反射光束的采集模组，故集成到移动终端上后，通常会在移动终端上开设两个分别可供光束射出和接收反射光束的孔，或者将光发射模组设于移动终端的屏幕内侧，如此，就需要占用较大的体积，进而降低了设备的屏占比。对于目前移动终端正逐步向全面屏发展的趋势来说，在移动终端中如何优化深度相机的设计实现更高的屏占比以提升视觉美感是现在亟需解决的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电子设备，以解决现有技术中存在的电子设置因深度相机占用体积较大而导致的屏占比低的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种电子设备，包括：

壳体，包括本体和设于所述本体外周边缘的边框；

显示屏，设于所述壳体的正面，所述显示屏中设有第一通孔；

采集模组，内置于所述壳体中，所述采集模组的位置与所述第一通孔对应，所述采集模组用于接收穿过所述第一通孔的待测目标的反射光束以采集待测目标的图像信息；

光发射模组，设于所述边框内，所述光发射模组用于向外发射出射光束，所述出射光束为红外光束，用于为所述采集模组提供红外光照明，所述出射光束经所述待测目标反射后形成所述反射光束；以及，

处理器，与所述采集模组连接，所述处理器用于处理所述图像信息。

可选地，所述第一通孔为设于所述显示屏外边缘处的缺口。

可选地，在所述显示屏所在平面上，以所述显示屏正向放置时的水平方向为第一方向，以与所述第一方向垂直的方向为第二方向，所述边框包括设于所述本体顶部的顶部分框；

所述光发射模组设于所述顶部分框中，所述采集模组设于所述显示屏的对应所述顶部分框的边缘。

可选地，所述采集模组包括矩形的图像传感器，所述图像传感器的中心与所述光发射模组的中心之间的连线为基线；

所述图像传感器的长度方向与所述基线的方向一致，所述图像传感器的长度方向与所述第一方向之间呈夹角μ设置；或者，

所述图像传感器的长度方向与所述第一方向一致，所述图像传感器的长度方向与所述基线的方向之间呈夹角θ设置。

可选地，所述处理器进行图像匹配时扩展搜索区间与所述夹角θ具有预定义的对应关系，所述对应关系是：

α＝dsinθ+β

其中，d为所述基线的长度，α为沿所述图像传感器的宽度方向上下各自拓展的像素单元数量，β为误差补偿值。

可选地，在所述显示屏所在平面上，以所述显示屏正向放置时的水平方向为第一方向，所述采集模组包括矩形的图像传感器，所述图像传感器的中心与所述光发射模组的中心之间的连线为基线，所述基线的方向与所述第一方向一致。

可选地，所述光发射模组包括光发射件和光束整形元件，所述光发射件用于发射出所述出射光束，所述光束整形元件设于所述出射光束的光路上。

可选地，所述电子设备还包括内置于所述壳体中的彩色相机，所述彩色相机用于采集所述待测目标在可见光照射下的彩色图像。

可选地，所述彩色相机与所述采集模组集成设置。

可选地，所述电子设备还包括内置于所述边框中的滤光器，且所述滤光器设于所述出射光束的光路上。

本申请提供的电子设备的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的电子设备通过将采集模组的位置对应设于显示屏的第一通孔处，而光发射模组设于很窄的边框内并邻近采集模组，故在实际使用时，光发射模组不但能够向外发射红外光束为采集模组提供有效的红外光照明，使得采集模组得以实现对待测目标的图像信息采集，而且，还有效减少了采集模组和光发射模组等部件在电子设备上特别是在移动终端上的占用体积，进而达到了提高屏占比和提升电子设备的外观美感的技术目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的图像传感器和光发射模组的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的图像传感器和光发射模组的结构示意图；

图4为本申请又一实施例提供的电子设备的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	显示屏	210	边框
300	采集模组	110	第一通孔
				400	光发射模组	211	顶部分框
212	侧边分框	310	图像传感器
				500	处理器

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本申请实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例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例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

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一个或者更多个该特征。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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

本申请实施例提供一种电子设备。

请参阅图1和图2，在一实施例中，该电子设备包括壳体(未标示)、显示屏100、采集模组300、光发射模组400以及处理器500。其中，壳体，包括本体和设于本体外周边缘的边框210；显示屏100设于壳体的正面，显示屏100中设有第一通孔110；采集模组300内置于壳体中，采集模组300的位置与第一通孔110对应，采集模组300用于接收穿过第一通孔110的待测目标的反射光束以采集待测目标的图像信息；光发射模组400设于边框210内并邻近采集模组300，光发射模组400用于向外发射出射光束，出射光束为红外光束，用于为采集模组300提供红外光照明，出射光束经待测目标反射后形成反射光束；处理器500与采集模组300连接，处理器500用于处理图像信息。

基于此结构设计，在本实施例中，本电子设备通过将采集模组300的位置对应设于显示屏100的第一通孔110处，而光发射模组400设于很窄的边框210内并邻近采集模组300，故在实际使用时，光发射模组400不但能够向外发射红外光束为采集模组300提供有效的红外光照明，使得采集模组300得以实现对待测目标的图像信息采集，而且，还有效减少了采集模组300和光发射模组400等部件在电子设备上特别是在移动终端上的占用体积，进而达到了提高屏占比和提升电子设备的外观美感的技术目的。

在此需说明的是，本申请的技术方案特别适用于移动终端产品，例如但不限于智能手机、平板电脑等等。其中，显示屏100可以是液晶显示屏(LCD)、有机发光二极管显示屏(OLED)等，当然，于其他实施例中，也可以是根据实际需要而设置的其他任意形式的显示屏。在此，显示屏100主要用于显示应用程序图像，同时还可以包含触摸功能，例如触控式显示屏100中可通过设置电容触控电极等相关部件，而实现作为人机交互的输入装置的功能。当然，本电子设备还可以包括如扬声器(未图示)、环境光/接近传感器(未图示)、麦克风(未图示)等其他功能性部件，进而实现本电子设备的各种各样功能。

此外，采集模组300采集到的待测目标的图像信息主要为深度图像，处理器500还可以对这些深度图像做进一步处理，例如但不限于将深度图像应用于抠图、背景虚化、人脸识别、人脸解锁、人脸支付等应用中，同时也可以将深度图像应用在显示屏100上进行显示。通常，处理器500可用于对整个电子设备进行整体控制，处理器500可以是单个处理器也可以包含多个处理器单元，即处理器500是由不同功能的多个处理器单元组成。然本设计不限于此，于其他实施例中，处理器500也可以是集成片上系统，具体可包含中央处理单元、片上存储器、控制器、通信接口等元器件。当然，在另一些实施例中，处理器500还可以为应用处理器，例如移动应用处理器等，该移动应用处理器主要负责电子设备中除通信外其他功能的实现，例如文本处理、图像处理、人脸识别等。

请参阅图1，在一实施例中，第一通孔110优选为设于显示屏100外边缘处的缺口，当然，第一通孔110也可以是设置在显示屏100中任意位置的孔洞，但可以理解，由于显示屏100中的第一通孔110对应的显示屏100区域不再用于显示图像，而仅实现让反射光束透过以确保采集模组300的成像质量的作用，故在本实施例中，第一通孔110优选设于显示屏100的外边缘可以尽可能地避免对显示屏100的显示区域的影响，进而有利于进一步提高屏占比，也有利于本电子设备的外观美感提高。在此，第一通孔110的形状可以包含任意形式，例如但不限于圆形、方形或者任意不规则的形状等。

请参阅图1，在一实施例中，在显示屏100所在平面上，以显示屏100正向放置时的水平方向为第一方向，以与第一方向垂直的方向为第二方向，边框210包括设于本体顶部的顶部分框211；光发射模组400设于顶部分框211中，采集模组300设于显示屏100的对应顶部分框的边缘。这样，既方便了电子设备的实际使用，也不易发生对反射光束的遮挡。

进一步地，一并参阅图2，采集模组300包括矩形的图像传感器310，其中，图像传感器310可以但不限于是CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)、CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)、单光子雪崩光电二极管(SPAD)等。以图像传感器310的中心与光发射模组400的中心之间的连线为基线，图像传感器310的长度方向与基线的方向一致，图像传感器310的长度方向与第一方向之间呈夹角μ设置。换言之，在本实施例中，图像传感器310的长度方向即图2中所示的X轴方向(与X轴垂直的为Y轴即图像传感器310的宽度方向)与基线的方向一致，而X轴方向则与电子设备正向放置时的水平方向即第一方向成夹角μ。这样，处理器500将采集到的结构光图像与预设图像进行匹配计算后就可获取每个像素的深度值以构成一幅深度图像，此时，由于获取的深度图像与待测目标相比旋转了μ角，故调用深度图像时应旋转回μ角度以使深度图像保持正向放置。

具体地，当采集模组300与光发射模组400组成一个结构光深度相机来采集待测目标的深度信息时，采集模组300采集到的待测目标的图像信息即为结构光图像，然后，处理器500会对该结构光图像进行处理，并与预设图像进行匹配计算来获取待测目标的深度信息。其中，预设图像可基于深度相机的预先标定过程获取，即配置采集模组300内的图像传感器310的X轴方向与基线的方向一致，采集标定板位于深度相机不同距离处的结构光图像以获得多幅预设图像。而采用匹配算法计算是指在采集的结构光图像中以某像素为中心选取一定大小的子区域，在参考结构光图像中以该像素的X轴方向为搜索方向搜索与该子区域最为相似的另一子区域，两个子区域在两幅图像上的像素坐标之间的差值即为偏离值，这里的偏离值一般指的是基线方向上的偏离值。然后，可利用偏离值与预设图像的深度值之间的关系计算出结构光图像中每一像素的深度值，而多个像素的深度值就构成了待测目标的深度图像。

然本设计不限于此，在如图3所示的另一实施例中，也可以是图像传感器310的长度方向与第一方向一致，图像传感器310的长度方向即图3中所示的x轴方向与基线的方向之间呈夹角θ设置，换言之，采集模组300，特别是图像传感器310是沿第一方向水平放置的，然后，处理器500再将采集到的结构光图像与预设图像进行匹配计算，以实现图像处理过程中算法层面的改进。具体地，在计算时，不再只沿x轴方向搜索而是扩展搜索区间至y轴方向上，扩展的搜索区间与夹角θ具有预定义的对应关系，即在原搜索区间的基础上沿y轴方向上下各扩展α个像素单元。

具体地，在一些实施例中，扩展像素单元的数量α应满足以下条件：

α＝dsinθ+β

其中，d为基线的长度，α为沿图像传感器310的宽度方向上下各自拓展的像素单元数量，β为误差补偿值，该误差补偿值主要用于补偿实际安装过程中与理想情况下的误差。

在如图4所示的又一实施例中，在显示屏100所在平面上，以显示屏100正向放置时的水平方向为第一方向，采集模组300包括矩形的图像传感器310，图像传感器310的中心与光发射模组400的中心之间的连线为基线，基线的方向与第一方向一致。换言之，与图1所示的一实施例相比，由于光发射模组400设置在侧边分框212内，故本实施例的电子设备中设置的深度相机则不存在基线偏差问题，当深度相机被配置为结构光深度相机时，就不需要单独设计深度图像的计算过程，进而可降低设备的成本。

进一步地，在一实施例中，光发射模组400包括光发射件和光束整形元件，光发射件用于发射出射光束，光束整形元件设于出射光束的光路上。在此，光发射模组400可以是红外泛光灯、红外投影仪等红外光源或者闪光灯中的至少一种，主要用于给采集模组300104提供红外光照明，具体可以是由垂直腔面激光器、边发射激光器、发光二极管等光源与漫射器、衍射光学元件、光束整形元件等光学元件组成。其中，光束整形元件可以包括柱面镜、反射镜等光学元件，一方面可以实现对出射光束的准直、整形校正、整形圆化等功能，另一方面还可以在保证光路距离足够的情况下有效减小光发射模组400的尺寸，进而使得光发射模组400可以集成到窄边框的电子设备中，有利于进一步提高屏占比。

在一个实施例中，当光发射模组400为结构光投影仪时，就可以发射出射光束即被空间调制的红外光束，例如散斑光束、条纹光束等，此时采集模组300接收被待测目标反射回的，并由反射光束组成的结构光图像。而采集模组300和光发射模组400组成的结构光深度相机，就可以实现对待测目标的深度信息的识别能力，采集模组300采集到的结构光图像则进一步被处理器500接收，并基于结构光算法计算出待测目标的深度信息。

在另一个实施例中，当光发射模组400为脉冲光投影仪时，就可以发射出射光束即被时间调制的红外光束，比如脉冲泛光光束、脉冲斑点光束等，然后，采集模组300接收被待测目标反射回的反射光束。采集模组300和光发射模组400组成TOF深度相机，处理器500计算出反射光束从光发射模组400发射到待测目标并反射后被采集模组300接收所用的时间，并进一步根据时间飞行法计算出目标的深度信息。可以理解的是，这里的脉冲光束包括方波、正弦波形式的振幅调制光束，计算方式可以是直接计算飞行时间，也可以是通过相位求解飞行时间，任意时间飞行法的原理均适用于本申请。

进一步地，在一实施例中，电子设备还包括内置于壳体中的彩色相机(未示出)，彩色相机用于采集待测目标在可见光照射下的彩色图像。在此，显示屏100中可以设置两个通孔即第二通孔和第一通孔110分别用来放置彩色相机和采集模组300，也可以设置一个由第一通孔110和第二通孔相通组成的轨道孔用于放置彩色相机和采集模组300。在一实施例中，光发射模组400可以为红外泛光灯，用于给采集模组300提供红外光照明，此时彩色相机和采集模组300就可以组成双目视觉深度相机，以实现对待测目标的深度信息的识别能力。

进一步地，在一实施例中，彩色相机还可以与采集模组300集成设置，以形成RGBD相机，实现同时采集待测目标的深度图像和彩色图像的功能，此时只需要在显示屏100中设计一个通孔就可以实现光束透过功能，从而可有效节约空间，增加本电子设备的屏占比。

进一步地，在一实施例中，电子设备还包括内置于边框210中的滤光器(未示出)，且滤光器设于出射光束的光路上，以减少可见光透过，从而达到不能从外部直接观察到光发射模组400并提高视觉美感的目的。在此，滤光器可以是光学开关，例如液晶快门等，其在断电时处于使光线无法通过的非透明状态，而在通电时处于可使光线通过的透明状态。当然，光学开关也可以由其他类型材料制成，例如但不限于电致变色材料、热变色材料等，或者光学开关通过一定的光学结构改变而决定光线是否可以通过。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，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)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体，包括本体和设于所述本体外周边缘的边框；

显示屏，设于所述壳体的正面，所述显示屏中设有第一通孔；

采集模组，内置于所述壳体中，所述采集模组的位置与所述第一通孔对应，所述采集模组用于接收穿过所述第一通孔的待测目标的反射光束以采集待测目标的图像信息；

光发射模组，设于所述边框内,所述光发射模组用于向外发射出射光束,所述出射光束为红外光束，用于为所述采集模组提供红外光照明，所述出射光束经所述待测目标反射后形成所述反射光束；以及，

处理器，与所述采集模组连接，所述处理器用于处理所述图像信息。

2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一通孔为设于所述显示屏外边缘处的缺口。

3.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，在所述显示屏所在平面上，以所述显示屏正向放置时的水平方向为第一方向，以与所述第一方向垂直的方向为第二方向，所述边框包括设于所述本体顶部的顶部分框；

所述光发射模组设于所述顶部分框中，所述采集模组设于所述显示屏的对应所述顶部分框的边缘。

4.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述采集模组包括矩形的图像传感器，所述图像传感器的中心与所述光发射模组的中心之间的连线为基线；

所述图像传感器的长度方向与所述基线的方向一致，所述图像传感器的长度方向与所述第一方向之间呈夹角μ设置；或者，

所述图像传感器的长度方向与所述第一方向一致，所述图像传感器的长度方向与所述基线的方向之间呈夹角θ设置。

5.如权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述处理器进行图像匹配时扩展搜索区间与所述夹角θ具有预定义的对应关系，所述对应关系是：

α＝dsinθ+β

其中，d为所述基线的长度，α为沿所述图像传感器的宽度方向上下各自拓展的像素单元数量，β为误差补偿值。

6.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，在所述显示屏所在平面上，以所述显示屏正向放置时的水平方向为第一方向，所述采集模组包括矩形的图像传感器，所述图像传感器的中心与所述光发射模组的中心之间的连线为基线，所述基线的方向与所述第一方向一致。

7.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述光发射模组包括光发射件和光束整形元件，所述光发射件用于发射出所述出射光束，所述光束整形元件设于所述出射光束的光路上。

8.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括内置于所述壳体中的彩色相机，所述彩色相机用于采集所述待测目标在可见光照射下的彩色图像。

9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述彩色相机与所述采集模组集成设置。

10.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括内置于所述边框中的滤光器，且所述滤光器设于所述出射光束的光路上。

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