CN115499638B - 具有3d摄像模组的显示装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，包括显示基板以及3D摄像模组；显示基板包括显示区域和环绕显示区域的黑色矩阵区域；黑色矩阵区域包括至少两个透光区域；3D摄像模组包括位于黑色矩阵区域背光侧的深度相机模组；深度相机模组包括激光器模块；激光器模块包括结构光投射器和投影镜头；投影镜头包括透镜组件和灯镜；结构光投射器，用于向透镜组件投射结构光，结构光包括随机分布的多束激光；透镜组件，用于将多束激光汇聚后入射至灯镜的入光面；灯镜，用于使得入射的多束激光平行出射或接近平行出射以使激光通过一透光区域照射到待拍摄物体上。本发明能够使装有投影镜头的深度相机模组适合安装在狭小的缝隙内，而不会被遮挡FOV。

Description

具有3D摄像模组的显示装置和电子设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，更具体地说，涉及一种具有3D摄像模组的显示装置和电子设备。

背景技术

随着市场的发展，消费者对于显示屏显示效果的要求越来越严苛，不仅要求外观设计多样化，而且要求屏占比越高越好。全面屏技术，通过超窄边框甚至无边框的设计，实现了大于90％的屏占比。

全面屏手机在机身不变的情况下，实现了显示面积的最大化，使得显示效果更加惊艳。现有的基于全面屏的结构设计，为了安装3D摄像模组中的深度相机模组等器件，在显示基板的顶部设置了非显示区，即刘海区，但是，这样还是会影响显示装置的美观和全面屏体验。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，以解决现有的安装深度相机模组的非显示区影响显示装置的美观和全面屏体验的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，根据本发明提供的具有3D摄像模组的显示装置，包括显示基板以及3D摄像模组；

所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括至少两个透光区域；

所述3D摄像模组包括位于所述黑色矩阵区域背光侧的深度相机模组；所述深度相机模组包括激光器模块和成像模块；

所述激光器模块包括光路调制器、结构光投射器和投影镜头；所述投影镜头包括透镜组件和灯镜；所述结构光投射器，用于向所述透镜组件投射结构光，所述结构光包括随机分布的多束激光；所述光路调制器，用于调制所述结构光投射器的结构光，以输出结构光或泛光；所述透镜组件，用于将所述结构光或泛光汇聚后入射至所述灯镜的入光面；所述灯镜，用于使得入射的所述结构光或泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块，用于通过另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的结构光或泛光，并根据接收到的所述待拍摄物体反射的结构光获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

优选地，所述透光区域设置有红外膜层；

所述灯镜，用于使得发散入射的所述红外结构光或红外泛光透过一红外膜层、一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块，用于通过另一红外膜层、另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的红外结构光或红外泛光，并根据所述红外结构光获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的红外泛光获得所述待拍摄物体表面的红外图像。

优选地，所述透镜组件包括第一透镜、第二透镜以及镜筒；

所述第一透镜、第二透镜顺次设置在所述镜筒的入光侧；所述灯镜设置在所述镜筒的出光侧；

所述第一透镜，用于将所述结构光或泛光汇聚后投射至所述第二透镜；

所述第二透镜，用于将所述第一透镜投射的所述结构光或泛光再次汇聚后投射至所述灯镜的入光面。

优选地，所述灯镜的入光侧设置有一凹形的入光口；

所述入光口的底面为入光面；所述入光面为凸面；所述投影镜头的光阑设置在所述凸面上；

所述入光面，用于使得入射的所述结构光或泛光平行出射或接近平行出射。

优选地，所述激光器模块包括位于所述结构光投射器和所述投影镜头之间的分光器件；

所述结构光投射器采用激光器阵列，用于投射点阵激光；

所述分光器件位于所述激光器阵列的出光侧，用于将所述点阵激光分成随机分布的多束激光。

优选地，所述结构光投射器包括位于所述激光器模块和所述显示基板之间的边发射激光器、准直镜头、反射器件以及分光器件；

所述边发射激光器，用于向所述准直镜头投射激光；

所述准直镜头位于所述边发射激光器的出光侧，用于对入射的所述激光进行准直，并出射准直光束；

所述反射器件位于所述准直镜头的出光侧，用于将所述准直光束折转后投射至所述分光器件；

所述分光器件位于所述反射器件的出光侧，用于将所述反射器件投射的准直光束分成随机分布的多束激光。

优选地，所述深度相机模组包括与所述激光器模块和所述成像模块相连的驱动电路；

所述驱动电路，用于控制所述激光器模块和所述成像模块同时开启或关闭，并通过控制所述激光器模块的驱动电流控制所述激光器模块的输出光功率。

优选地，所述光路调制器为液晶调制器；

所述液晶调制器包括：相对设置的第一基板和第二基板；

设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

其中，通过控制所述液晶层中液晶的偏转，以使所述液晶层处于透明状态或扩散状态；

所述液晶层处于透明状态时，所述结构光投射器通过所述光路调制器投射结构光；所述液晶层处于扩散状态时，所述结构光投射器通过所述光路调制器投射泛光。

优选地，所述分光器件为波导器件、纳米光子芯片、衍射光栅或编码结构光掩膜。

优选地，所述深度相机模组包括处理模块；所述3D摄像模组还包括2D成像模组；

所述2D成像模组用于拍摄所述待拍摄物体的2D图像；

优选地，所述成像模块包括第二灯镜、接收镜头以及光探测器阵列；所述光探测器阵列包括多个呈阵列分布的光探测器；

所述第二灯镜，用于通过另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的激光，并在光阑处收缩至最窄后，发散投射至接收镜头；

所述接收镜头，用于将同一角度入射的平行激光会聚在位于接收镜头焦平面的光探测器上；

所述光探测器阵列，用于接收所述结构光生成光斑图案，并根据所述光斑图案获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

所述处理模块，用于根据所述深度图像和所述2D图像得到所述待拍摄物体的3D图像。

根据本发明提供的电子设备，包括所述的显示装置。

第二方面，根据本发明提供的具有3D摄像模组的显示装置，包括显示基板以及3D摄像模组；

所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括透光区域；

所述3D摄像模组包括深度相机模组；所述深度相机模组包括激光器模块和成像模块；所述激光器模块位于所述黑色矩阵区域背光侧；所述成像模块位于所述显示区域的背光侧；

所述激光器模块包括结构光投射器、光路调制器和投影镜头；所述投影镜头包括透镜组件和灯镜；所述结构光投射器，用于向所述光路调制器投射结构光，所述结构光包括随机分布的多束激光；所述光路调制器，用于调制所述结构光投射器的结构光，以输出结构光或泛光；所述透镜组件，用于将所述结构光或泛光会聚后入射至所述灯镜的入光面；所述灯镜，用于使得入射的所述结构光或泛光通过透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块，用于接收所述待拍摄物体反射后穿透所述显示区域的结构光或泛光，并根据接收到的所述待拍摄物体反射的结构光获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

优选地，所述透光区域设置有红外膜层；

所述灯镜，用于使得发散入射的所述红外结构光或红外泛光透过一红外膜层、一透光区域照射到待拍摄物体上。

优选地，所述透镜组件包括第一透镜、第二透镜以及镜筒；

所述第一透镜、第二透镜顺次设置在所述镜筒的入光侧；所述灯镜设置在所述镜筒的出光侧；

所述第一透镜，用于将所述多束激光或泛光会聚后投射至所述第二透镜；

所述第二透镜，用于将所述第一透镜投射的所述多束激光或泛光再次会聚后投射至所述灯镜的入光面。

优选地，所述灯镜的入光侧设置有一凹形的入光口；

所述入光口的底面为入光面；所述入光面为凸面；所述投影镜头的光阑设置在所述凸面上；

所述入光面，用于使得入射的所述多束激光或泛光平行出射或接近平行出射。

优选地，所述激光器模块包括位于所述结构光投射器和所述光路调制器之间的分光器件；

所述结构光投射器采用激光器阵列，用于投射点阵激光；

所述分光器件位于所述激光器阵列的出光侧，用于将所述点阵激光分成随机分布的多束激光。

优选地，所述结构光投射器包括位于所述激光器模块和所述光路调制器之间的边发射激光器、准直镜头、反射器件以及分光器件；

所述边发射激光器，用于向所述准直镜头投射激光；

所述准直镜头位于所述边发射激光器的出光侧，用于对入射的所述激光进行准直，并出射准直光束；

所述反射器件位于所述准直镜头的出光侧，用于将所述准直光束折转后投射至所述分光器件；

所述分光器件位于所述反射器件的出光侧，用于将所述反射器件投射的准直光束分成随机分布的多束激光。

优选地，所述深度相机模组包括与所述激光器模块和所述成像模块相连的驱动电路；

所述驱动电路，用于控制所述激光器模块和所述成像模块同时开启或关闭，并通过控制所述激光器模块的驱动电流控制所述激光器模块的输出光功率。

优选地，所述成像模块包括接收镜头和光探测器阵列；所述光探测器阵列包括多个呈阵列分布的光探测器；

所述接收镜头，用于将同一角度入射的平行多束激光或泛光会聚在位于接收镜头焦平面的光探测器上；

所述光探测器阵列，用于接收所述多束激光生成光斑图案，并根据所述光斑图案获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

优选地，所述光路调制器为液晶调制器；

所述液晶调制器包括：相对设置的第一基板和第二基板；

设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

其中，通过控制所述液晶层中液晶的偏转，以使所述液晶层处于透明状态或扩散状态；

所述液晶层处于透明状态时，所述结构光投射器通过所述光路调制器投射结构光；所述液晶层处于扩散状态时，所述结构光投射器通过所述光路调制器投射泛光。

根据本发明提供的电子设备，其特征在于，包括所述的显示装置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明投影镜头通过透镜组件将光线会聚至灯镜上，且使光阑位于灯镜入光面上，使装有投影镜头的深度相机模组适合安装在狭小的缝隙内，而不会被遮挡FOV，如实现本发明在窄边框屏幕(黑色矩阵区域较窄屏幕)上的应用，且还可以能够使灯镜贴紧手机玻璃盖板，起到防尘作用；

本发明实施例中所提供的具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，将激光器模块设置在显示基板的黑色矩阵区域背光侧，将成像器模块设置在显示基板的显示区域背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区即留海区，来安装深度相机模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验；

本发明中在黑色矩阵区域的透光区域设置红外膜层，该红外膜层能够透过红外光从而不会影响深度相机模组的工作，但是可见光无法穿越红外膜层，保证了黑色矩阵区域的完整性，不影响显示屏幕的美观。

第三方面，根据本发明提供的具有3D摄像模组的显示装置，包括显示基板以及3D摄像模组；

所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括透光区域；

所述3D摄像模组包括深度相机模组；所述深度相机模组包括激光器模块和成像模块；所述激光器模块位于所述显示区域背光侧；所述成像模块位于所述黑色矩阵区域的背光侧；

所述激光器模块包括结构光投射器、光路调制器和投影镜头；所述结构光投射器，用于向所述光路调制器投射结构光，所述结构光包括随机分布的多束激光；所述光路调制器，用于调制所述结构光，以输出结构光或泛光；所述投影镜头，用于将入射的所述多束结构光或泛光穿透所述显示区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块包括灯镜、接收镜头以及光探测器阵列；所述光探测器阵列包括多个呈阵列分布的光探测器；所述灯镜，用于通过透光区域接收所述待拍摄物体反射的所述多束激光或泛光，并在光阑处收缩至最窄后，发散投射至接收镜头；所述接收镜头，用于将同一角度入射的平行多束激光或泛光会聚在位于接收镜头焦平面的光探测器上；所述光探测器阵列，用于接收所述多束激光生成光斑图案，并根据所述光斑图案获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

优选地，所述透光区域设置有红外膜层；

所述灯镜，用于依次通过透光区域、红外膜层接收所述待拍摄物体反射的所述多束激光或泛光，并在光阑处收缩至最窄后，发散投射至所述接收镜头。

优选地，所述接收镜头包括第一透镜、第二透镜以及镜筒；

所述第一透镜、第二透镜顺次设置在所述镜筒的出光侧；所述灯镜设置在所述镜筒的如光侧；

所述第二透镜，用于将所述灯镜投射的所述多束激光或泛光会聚后投射至所述第一透镜的入光面；

所述第一透镜，用于将所述第二透镜投射的所述多束激光或泛光再次会聚后投射至所述光探测器阵列上。

优选地，所述灯镜的出光侧设置有一凹形的出光口；

所述出光口的底面为出光面；所述出光面为凸面；所述接收镜头的光阑设置在所述凸面上；

所述出光面，用于使得入射的所述多束激光或泛光发散出射。

优选地，所述激光器模块包括位于所述结构光投射器和所述投影镜头之间的分光器件；

所述结构光投射器采用激光器阵列，用于投射点阵激光；

所述分光器件位于所述激光器阵列的出光侧，用于将所述点阵激光分成随机分布的多束激光。

优选地，所述结构光投射器包括位于所述激光器模块和所述显示基板之间的边发射激光器、准直镜头、反射器件以及分光器件；

所述边发射激光器，用于向所述准直镜头投射激光；

所述准直镜头位于所述边发射激光器的出光侧，用于对入射的所述激光进行准直，并出射准直光束；

所述反射器件位于所述准直镜头的出光侧，用于将所述准直光束折转后投射至所述分光器件；

所述分光器件位于所述反射器件的出光侧，用于将所述反射器件投射的准直光束分成随机分布的多束激光。

优选地，所述深度相机模组包括与所述激光器模块和所述成像模块相连的驱动电路；

所述驱动电路，用于控制所述激光器模块和所述成像模块同时开启或关闭，并通过控制所述激光器模块的驱动电流控制所述激光器模块的输出光功率。

优选地，所述深度相机模组包括处理模块；所述3D摄像模组还包括2D成像模组；

所述2D成像模组用于拍摄所述待拍摄物体的2D图像；

所述处理模块，用于根据所述深度图像和所述2D图像得到所述待拍摄物体的3D图像。

优选地，所述光路调制器为液晶调制器；

所述液晶调制器包括：相对设置的第一基板和第二基板；

设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

其中，通过控制所述液晶层中液晶的偏转，以使所述液晶层处于透明状态或扩散状态；

所述液晶层处于透明状态时，所述结构光投射器通过所述光路调制器投射结构光；所述液晶层处于扩散状态时，所述结构光投射器通过所述光路调制器投射泛光。

根据本发明提供的电子设备，其特征在于，包括所述的显示装置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明投影镜头通过透镜组件的第一透镜、第二透镜将光线汇聚至灯镜上，且使光阑位于灯镜入光面上，使装有投影镜头的深度相机模组适合安装在狭小的缝隙内，而不会被遮挡FOV，如实现本发明在窄边框屏幕(黑色矩阵区域较窄屏幕)上的应用，且还可以能够使灯镜贴紧手机玻璃盖板，起到防尘作用；

本发明所提供的具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，将深度相机模组设置在显示基板的黑色矩阵区域背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区即留海区，来安装深度相机模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验；

本发明中在黑色矩阵区域的透光区域设置红外膜层，该红外膜层能够透过红外光从而不会影响深度相机模组的工作，但是可见光无法穿越红外膜层，保证了黑色矩阵区域的完整性，不影响显示屏幕的美观。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中显示装置的结构示意图；

图2为本发明变形例中显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中激光器模块的一组安装示意图；

图4为本发明实施例中激光器模块的另一组安装示意图；

图5为本发明实施例中成像模块的一组安装示意图；

图6为本发明变形例中深度相机模组的一种安装示意图；

图7为本发明变形例中深度相机模组的另一种安装示意图；

图8为本发明实施例中基于EEL激光器的显示装置示意图；

图9为本发明实施例中基于VCSEL激光器的显示装置示意图；

图10为本发明第一具体实施例提供的一组显示装置的结构示意图；

图11为本发明第二具体实施例提供的一组显示装置的结构示意图；

图12为本发明实施例中投影镜头的一种结构示意图；

图13为本发明实施例中投影镜头的另一种结构示意图；

图14为本发明实施例中多束激光的光斑图；

图15为本发明实施例中激光器模块的一种输出光示意图；

图16为本发明实施例中激光器模块的另一种输出光示意图；

图17为本发明实施例中3D摄像头的安装示意图。

图中：

10为显示基板；11为激光器模块；12为成像模块；1201为第二灯镜；1202为接收镜头；1203为光探测器阵列；13为分光器件；14为驱动电路；15为处理模块；16为透镜组件；1601为第一透镜；1602为第二透镜；1603为隔圈；1604为镜筒；1605为隔框；17为反射器件；18为准直镜头；19为灯镜；20为黑色矩阵区域；30为显示区域；40为内屏；50为泛光投射器；60为RGB摄像头；101为结构光投射器；102为光路调制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

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。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

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发明实施例和简化描述，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发明的限制。

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该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

正如背景技术所述，现有的基于全面屏的结构设计，为了安装3D摄像模组中的深度相机模组等器件，在显示基板的顶部设置了非显示区即刘海区，但是，这样会影响显示装置的美观和全面屏体验。

发明人研究发现，现有的深度相机模组都是采用垂直腔表面发光激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)作为光源，但是，由于VCSEL激光器的输出光功率较低，当显示基板的透射率较低时，通过显示面板后的激光的光功率较低，不能得到有效地深度图像，因此，需要在显示基板的顶部设置非显示区即刘海区，并对非显示区进行挖孔来安装VCSEL激光器。

基于此，本发明提供了一种具有3D摄像模组的显示装置，以克服现有技术存在的上述问题。

本发明实施例提供了一种具有3D摄像模组的显示装置，如图1所示，包括显示基板10和3D摄像模组，该3D摄像模组包括位于显示基板10背光侧的深度相机模组。需要说明的是，本发明实施例中的深度相机模组为红外摄像模组，激光器模块采用发射红外激光的红外激光器。所述激光器模块采用激光器阵列、边发射激光器以及半导体激光器。图1示出了几种不同的位置结构形式，但本发明的结构形式并不仅限于所列的几种。

其中，显示基板的出光侧为可以显示图像的一侧，背光侧为不能显示图像的一侧。也就是说，本发明实施例中的深度相机模组可以位于显示基板10的下方即可以设置在屏幕下方，而不需要破坏显示基板10的结构，如不需要在显示基板10顶部的非显示区挖孔来设置深度相机模组。所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括透光区域。在一些实施例中，所述黑色矩阵区域包括至少两个透光区域。所述透光区域为直径小于1毫米的圆形区域。

本发明实施例中，深度相机模组包括激光器模块11和成像模块12。其中，激光器模块11和成像模块12都位于显示基板10的背光侧，并且，激光器模块11的出光口朝向显示基板10设置，以使激光能够通过一透光区域照射到位于显示基板10出光侧的待拍摄物体上，成像模块12的入光口朝向显示基板10设置，以使待拍摄物体反射的激光通过另一透光区域后进入成像模块12。

其中，所述激光器模块11包括光路调制器102、结构光投射器和投影镜头；所述投影镜头包括透镜组件16和灯镜19；所述结构光投射器，用于向所述透镜组件投射结构光，所述结构光包括随机分布的多束激光；所述光路调制器102，用于调制所述结构光投射器的结构光，以输出结构光或泛光；所述透镜组件16，用于将所述结构光或泛光汇聚后入射至所述灯镜的入光面；所述灯镜19，用于使得入射的所述结构光或泛光平行出射或接近平行出射以使所述结构光或泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块12，用于通过另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的结构光或泛光，并根据接收到的所述待拍摄物体反射的激光的结构光，获得所述待拍摄物体表面的深度图像。该深度图像包括待拍摄物体表面不同区域的深度信息。或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。所述二维图可以为红外图像或RGB图像。

由于激光器模块11和成像模块12设置在黑色矩阵区域的背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区来安装深度相机模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验。在一些实施例中，所述成像模块12，用于接收所述待拍摄物体反射后穿透所述显示区域的结构光或泛光，并根据接收到的所述待拍摄物体反射的结构光获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。所述二维图可以为红外图像或RGB图像。

由于激光器模块11设置在黑色矩阵区域的背光侧，成像模块12设置在所述显示区域的背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区来安装深度相机模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验。

并且，由于激光器模块11和成像模块12都设置在显示基板10的背光侧，因此，使得激光器模块11和成像模块12的排列组合有多种可能性，在不影响美观的前提下，可以增加激光器模块11和成像模块12之间的距离，以提高深度相机模组的拍摄精度，如图2a所示，还可以将激光器模块11和成像模块12分别设置在两侧的黑色矩阵区域。

在一些实施例中，所述激光器模块11包括结构光投射器和透镜组件16；所述结构光投射器，用于向所述投影镜头投射结构光，所述结构光包括随机分布的多束激光；所述透镜组件16，用于将入射的所述多束激光穿透所述显示区域照射到待拍摄物体上。

所述成像模块包括第二灯镜1201、接收镜头1202以及光探测器阵列1203；所述光探测器阵列1203包括多个呈阵列分布的光探测器；所述灯镜1201，用于通过透光区域接收所述待拍摄物体反射的所述多束激光或泛光，并在光阑处收缩至最窄后，发散投射至接收镜头；所述接收镜头1202，用于将同一角度入射的平行所述多束激光或泛光会聚在位于接收镜头焦平面的光探测器上；所述光探测器，用于接收所述多束激光生成光斑图案，并根据所述光斑图案获得所述待拍摄物体表面的深度图像。该深度图像包括待拍摄物体表面不同区域的深度信息，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像，所述二维图可以为红外图像或RGB图像。

由于激光器模块11设置在显示区域的背光侧，成像模块12设置在所述黑色矩阵区域的背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区来安装深度相机模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验。

并且，由于激光器模块11和成像模块12都设置在显示基板10的背光侧，因此，使得激光器模块11和成像模块12的排列组合有多种可能性，在不影响美观的前提下，可以增加激光器模块11和成像模块12之间的距离，以提高深度相机模组的拍摄精度，如图2b所示，还可以将激光器模块11设置在两侧中任一侧显示区域，成像模块12设置在两侧中任一侧的黑色矩阵区域。如图2c所示，还可以将激光器模块11设置在两侧中任一侧的黑色矩阵区域，成像模块12设置在两侧中任一侧显示区域。

可选地，所述透光区域设置有红外膜层；

所述灯镜19，用于使得发散入射所述红外结构光或红外泛光平行出射或接近平行出射以使所述激光透过一红外膜层、一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块12采用红外相机，用于通过另一红外膜层、另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的红外结构光或红外泛光，并根据所述红外结构光获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的红外泛光获得所述待拍摄物体表面的红外图像。

可选地，如图3、图6所示，所述激光器模块包括位于所述结构光投射器和所述透镜组件16之间的分光器件；

所述结构光投射器采用激光器阵列1101，用于投射点阵激光；

所述分光器件13位于所述激光器阵列1101的出光侧，用于将结构光投射器发射的点阵激光分成随机分布的多束激光。

即在本发明实施例中，所述显示基板10可以为玻璃基板，所述显示基板10内侧为所述显示装置的内屏40。

本发明实施例中，如图8和图9所示，深度相机模组包括与激光器模块11和成像模块12相连的驱动电路14。该驱动电路14用于控制激光器模块11和成像模块12同时开启或关闭，并通过控制激光器模块11的驱动电流控制激光器模块11的输出光功率，以通过控制激光器模块11的输出光功率控制通过一透光区域的激光的光功率。

进一步地，深度相机模组还包括处理模块15，3D摄像模组还包括2D成像模组。2D成像模组用于拍摄待拍摄物体的2D图像。处理模块15用于根据3D摄像模组拍摄的深度图像和2D成像模组拍摄的2D图像，得到待拍摄物体的3D图像。

需要说明的是，为了将深度相机模组设置在显示基板10的背光侧，可以通过驱动电路14增大驱动电流，降低激光器模块11的脉冲宽度，将激光器模块11的光功率大幅度提高的同时，使激光器模块11的总脉冲能量基本保持不变，满足人眼安全的光功率限制。

本发明的一个实施例中，如图4、图7、图11所示，所述结构光投射器包括位于所述激光器模块和所述显示基板之间的边发射激光器1102、准直镜头18、反射器件17以及分光器件13；分光器件13和激光器模块11之间还具有准直镜头18、反射器件17；

所述边发射激光器1102，用于向所述准直镜头投射激光；

所述准直镜头18位于所述边发射激光器1102的出光侧，用于对入射的所述激光进行准直，并出射准直光束；

所述反射器件17位于所述准直镜头18的出光侧，用于将所述准直光束折转后投射至所述分光器件13；

所述分光器件13位于所述反射器件17的出光侧，用于将所述反射器件17投射的准直光束分成随机分布的多束激光。

具体地，分光器件13会将边发射激光器1102发射的激光分成随机分布的多个激光，这些激光照射在平面上时，会形成一如图14所示的光斑图像，当多个激光照射到待拍摄物体上时，光斑图案会有形变或位移，第一成像模块拍摄得到待拍摄物体表面的光斑图案后，会根据光斑图案的形变或位移，得到待拍摄物体表面的深度图像，即得到待拍摄物体表面的凹凸不平的深度信息。处理模块15根据深度图像和2D图像即可获得待拍摄物体的3D图像。

在本发明实施例中，所述反射器件17可以采用反射镜或者三角棱镜。所述三角棱镜的反射面上可以镀一层反射膜。

所述成像模块12为第一成像模块，可选地，第一成像模块为红外摄像头。第一成像模块12根据接收到的待拍摄物体反射的激光的光斑图案，获得待拍摄物体表面的深度图像。

在本发明实施例中，如图5a、图6、图7，所述成像模块12包括第二灯镜1201、接收镜头1202以及光探测器阵列1203；所述光探测器阵列1203包括多个呈阵列分布的光探测器；

所述第二灯镜1201，用于通过另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的结构光或泛光，并在光阑处收缩至最窄后，发散投射至接收镜头；

所述接收镜头1202，用于将同一角度入射的平行激光会聚在位于接收镜头焦平面的光探测器上；

所述光探测器阵列1203，用于接收所述结构光生成光斑图案，并根据所述光斑图案获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

在本发明实施例中，所述光探测器可以采用CMOS或者CCD传感器。

在一些实施例中，如图5b所示，所述成像模块12包括接收镜头1202和光探测器阵列1203；所述光探测器阵列1203包括多个呈阵列分布的光探测器；

所述接收镜头1202，用于接收所述待拍摄物体反射后穿透所述显示区域的多束激光或泛光，并将同一角度入射的平行多束激光或泛光会聚在位于接收镜头焦平面的光探测器上；

所述光探测器阵列1203，用于接收所述结构光生成光斑图案，并根据所述光斑图案获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

在本发明实施例中，所述光探测器可以采用CMOS或者CCD传感器。

图12为本发明实施例投影镜头的一种结构示意图，图13为本发明实施例投影镜头的另一种结构示意图，如图12、图13所示，所述投影镜头包括透镜组件16和灯镜19；所述透镜组件16，用于将所述结构光或泛光汇聚后入射至所述灯镜19的入光面；所述灯镜19，用于使得入射的所述结构光或泛光平行出射或接近平行出射以使所述激光通过一透光区域照射到待拍摄物体上；

在本发明实施例中，所述接近平行具体为两束激光之间的夹角小于预设置的夹角阈值，所述夹角阈值可以设置为5°。所述多束激光平行具体为多束激光形成多组激光，每组激光内的多束激光相互平行。

在本发明实施例中，所述透镜组件16包括第一透镜1601、第二透镜1602以及镜筒1604；所述第一透镜1601、第二透镜1602顺次设置在所述镜筒的入光侧；所述灯镜19设置在所述镜筒的出光侧；所述第一透镜1601，用于将所述多束激光、结构光或泛光汇聚后投射至所述第二透镜；所述第二透镜1602，用于将所述第一透镜投射的所述多束激光、结构光或泛光再次汇聚后投射至所述灯镜的入光面。所述镜筒1604，用于将第一透镜1601、第二透镜1602以及灯镜19组装固定于一体。所述灯镜19的入光侧设置有一凹形的入光口；所述入光口的底面为入光面；所述入光面为凸面；所述投影镜头的光阑设置在所述凸面上。所述入光面，用于使得入射的所述多束激光、结构光或泛光平行出射或接近平行出射以成像于无穷远或远处指定距离的位置。

在本发明实施例中，由于深度相机模组安装在出光狭窄的缝隙下，光阑的位置即光束最窄的位置应为于狭小缝隙高度中间的位置，那么在上下两侧都不会遮挡光线的情况下，镜头能够达到的视场角最大。

当投影镜头位于显示基板10的背光侧时，需要在透镜组件16与显示基板10之间填充灯镜19。由于可供通光的区域越是尺寸狭小，需要将投影镜头的光线的汇聚点即光阑放置在灯镜19的位置，那么需要投影镜头的直径尺寸较大，才能使具有一定角度的出射光线在传播一定距离之后在指定位置汇聚。将灯镜19下表面做成凸面，并将投影镜头的光阑放置在该凸面上，可以让灯镜19承担一部分光焦度，相当于一个凸透镜，同时减小从灯镜19下方镜片出射光线的角度，能够减小投影镜头有效口径，进而减小整个系统的尺寸。

在本发明实施例中，所述灯镜19的上表面紧贴显示基板10的下表面，灯镜19上部的凸台结构与内屏40的下表面紧贴，所述灯镜19的下边缘紧贴投影镜头镜筒，方便组装和测试。

所述第一透镜1601、所述第二透镜1602之间设置有隔圈，所述隔圈1603，用于固定第一透镜2和第二透镜4之间的相对位置。

在本发明实施例中，所述灯镜的出光侧设置有一凸台结构；所述凸台结构的端面为出光面。所述第一透镜1601、所述第二透镜1602采用凸透镜。所述灯镜19的入光侧面与所述第二透镜1602贴合设置。所述灯镜19采用光学塑胶材料制成，既能实现承担光焦度的功能，也能实现投影镜头与显示基板10之间防尘的作用。

在本发明变形例中，所述镜筒1604上设置有隔框1605；所述第二透镜1602设置在所述隔框1605的一侧面，所述镜筒1604设置在所述隔框1605的另一侧面。

在本发明实施例中，所述第一透镜1601入射的光线，可以通过任意的光投射器进行投射，如结构光投射器、边发射激光器以投射图案。光投射器发出的结构光可以是多束平行的远心光束，也可以是主光线具有一定角度的光束。

本发明实施例中，分光器件13可以是波导器件，纳米光子芯片，也可以是衍射光栅(Diffractive Optics Element，DOE)或编码结构光掩膜等，本发明并不仅限于此。

图15为本发明实施例中激光器模块的一种输出光示意图，图16为本发明实施例中激光器模块的另一种输出光示意图，所述激光器模块包括结构光投射器101和光路调制器102；所述光路调制器102设置在所述结构光投射器101的出光侧；所述光路调制器102，用于调制所述结构光投射器101的输出光，以使所述输出光输出结构光或输出泛光；

所述光路调制器102为液晶调制器；

所述液晶调制器包括：相对设置的第一基板和第二基板；

设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

其中，通过控制所述液晶层中液晶的偏转，以使所述液晶层处于透明状态或扩散状态。所述液晶层处于透明状态时，所述结构光投射器101通过所述光路调制器102投射结构光；所述液晶层处于扩散状态时，所述结构光投射器101通过所述光路调制器102投射泛光。

在本发明一实施例中，所述液晶层包括液晶和聚合物，分为三大类：聚合物分散液晶，聚合物稳定液晶和聚合物网络液晶，其中，聚合物分散液晶中具有较高百分比的单体组成，如大于20wt％，而聚合物稳定液晶中具有较低百分比的单体，如小于<10wt％，聚合物网络液晶具有中等百分比的单体，如10wt％～20wt％。由于聚合物网络的锚定效应，聚合物分散液晶，聚合物稳定液晶和聚合物网络液晶与纯向列型液晶相比提供了相对较快的响应时间，提供了更大的灵活性和更丰富的功能。

在本发明一实施例中，所述液晶层包括亚稳态液晶材料；所述亚稳态液晶材料具有响应于施加电压的分子取向。对所述液晶层施加的电压为1V到50V之间的任一电压控制所述液晶层中液晶的偏转。

将液晶层置于两层透明且能够导电的基板之间，便可通过对液晶层施加电压来改变这一层液晶聚合物的光学特性。当对光路调制器102加电压时，液晶的方向沿着电场方向，液晶层处于透明状态，如图15所示，其等效于一层透明材料，从而使结构光顺利通过液晶层而没有散射，结构光没有任何改变。当光路调制器102不加电压时，液晶的方向随机分布，液晶层处于扩散状态，如图16所示，结构光通过液晶层时被散射，从而等效于将入射光扩散成均匀分布的光照(即上述均匀光)输出。

图17为本发明实施例中3D摄像头的安装示意图，如图17所示，当实施本发明提供的具有3D摄像模组的显示装置时，激光器模块11安装在显示基板10的黑色矩阵区域背光侧，所述成像模块12和RGB摄像头60安装在内屏的背光侧。

本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例提供的显示装置，该电子设备可以为手机、平板电脑和数码相机等。本发明所提供的具有3D摄像模组的电子设备，不需要在显示装置的顶部设置非显示区来安装深度相机模组，外观更美观和更有利于实现全面屏体验。

本发明实施例中，通过透镜组件将光线汇聚至灯镜上，且使光阑位于灯镜入光面上，使装有投影镜头的深度相机模组适合安装在狭小的缝隙内，而不会被遮挡FOV，如实现本发明在窄边框屏幕(黑色矩阵区域较窄屏幕)上的应用，且还可以能够使灯镜贴紧手机玻璃盖板，起到防尘作用；本发明实施例中所提供的具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，将深度相机模组或激光器模块设置在显示基板的黑色矩阵区域背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区即留海区，来安装深度相机模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验；本发明实施例中在黑色矩阵区域的透光区域设置红外膜层，该红外膜层能够透过红外光从而不会影响深度相机模组的工作，但是可见光无法穿越红外膜层，保证了黑色矩阵区域的完整性，不影响显示屏幕的美观。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种具有3D摄像模组的显示装置，其特征在于，包括显示基板以及3D摄像模组；

所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括至少两个透光区域；

所述3D摄像模组包括位于所述黑色矩阵区域背光侧的深度相机模组；所述深度相机模组包括激光器模块和成像模块；

所述激光器模块包括结构光投射器、光路调制器和投影镜头；所述投影镜头包括透镜组件和灯镜；所述结构光投射器，用于向所述透镜组件投射结构光，所述结构光包括随机分布的多束激光；所述光路调制器，用于调制所述结构光投射器的结构光，以输出结构光或泛光；所述透镜组件，用于将所述结构光或泛光汇聚后入射至所述灯镜的入光面；所述灯镜，用于使得入射的所述结构光或泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述灯镜的入光侧设置有一凹形的入光口；

所述入光口的底面为入光面；所述入光面为凸面；所述投影镜头的光阑设置在所述凸面上；

所述入光面，用于使得入射的所述结构光或泛光平行出射或接近平行出射；

所述成像模块，用于通过另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的结构光或泛光，并根据接收到的所述待拍摄物体反射的结构光获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述透光区域设置有红外膜层；

所述灯镜，用于使得发散入射的所述结构光或红外泛光透过一红外膜层、一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块，用于通过另一红外膜层、另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的红外结构光或红外泛光，并根据所述红外结构光获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的红外泛光获得所述待拍摄物体表面的红外图像。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述透镜组件包括第一透镜、第二透镜以及镜筒；

所述第一透镜、第二透镜顺次设置在所述镜筒的入光侧；所述灯镜设置在所述镜筒的出光侧；

所述第一透镜，用于将所述结构光或泛光汇聚后投射至所述第二透镜；

所述第二透镜，用于将所述第一透镜投射的所述结构光或泛光再次汇聚后投射至所述灯镜的入光面。

4.一种具有3D摄像模组的显示装置，其特征在于，包括显示基板以及3D摄像模组；

所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括透光区域；

所述3D摄像模组包括深度相机模组；所述深度相机模组包括激光器模块和成像模块；所述激光器模块位于所述黑色矩阵区域背光侧；所述成像模块位于所述显示区域的背光侧；

所述激光器模块包括结构光投射器、光路调制器和投影镜头；所述投影镜头包括透镜组件和灯镜；所述结构光投射器，用于向所述光路调制器投射结构光，所述结构光包括随机分布的多束激光；所述光路调制器，用于调制所述结构光，以输出结构光或泛光；所述透镜组件，用于将所述结构光或泛光会聚后入射至所述灯镜的入光面；所述灯镜，用于使得入射的所述结构光或泛光通过透光区域照射到待拍摄物体上；

所述灯镜的入光侧设置有一凹形的入光口；

所述入光口的底面为入光面；所述入光面为凸面；所述投影镜头的光阑设置在所述凸面上；

所述入光面，用于使得入射的所述结构光或泛光平行出射或接近平行出射；

所述成像模块，用于接收所述待拍摄物体反射后穿透所述显示区域的结构光或泛光，并根据接收到的所述待拍摄物体反射的结构光获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述透光区域设置有红外膜层；

所述灯镜，用于使得发散入射的所述结构光或红外泛光透过一红外膜层、一透光区域照射到待拍摄物体上。

6.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述透镜组件包括第一透镜、第二透镜以及镜筒；

所述第一透镜、第二透镜顺次设置在所述镜筒的入光侧；所述灯镜设置在所述镜筒的出光侧；

所述第一透镜，用于将所述多束激光或泛光会聚后投射至所述第二透镜；

所述第二透镜，用于将所述第一透镜投射的所述多束激光或泛光再次会聚后投射至所述灯镜的入光面。

7.一种具有3D摄像模组的显示装置，其特征在于，包括显示基板以及3D摄像模组；

所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括透光区域；

所述3D摄像模组包括深度相机模组；所述深度相机模组包括激光器模块和成像模块；所述激光器模块位于所述显示区域背光侧；所述成像模块位于所述黑色矩阵区域的背光侧；

所述激光器模块包括结构光投射器、光路调制器和投影镜头；所述结构光投射器，用于向所述光路调制器投射结构光，所述结构光包括随机分布的多束激光；所述光路调制器，用于调制所述结构光，以输出结构光或泛光；所述投影镜头，用于将入射的所述多束结构光或泛光穿透所述显示区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块包括灯镜、接收镜头以及光探测器阵列；所述光探测器阵列包括多个呈阵列分布的光探测器；所述灯镜，用于通过透光区域接收所述待拍摄物体反射的所述多束激光或泛光，并在光阑处收缩至最窄后，发散投射至接收镜头；所述接收镜头，用于将同一角度入射的平行多束激光或泛光会聚在位于接收镜头焦平面的光探测器上；所述光探测器阵列，用于接收所述多束激光生成光斑图案，并根据所述光斑图案获得所述待拍摄物体表面的深度图像，或根据接收到的所述待拍摄物体反射的泛光获得所述待拍摄物体表面的二维图像。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述透光区域设置有红外膜层；

所述灯镜，用于依次通过透光区域、红外膜层接收所述待拍摄物体反射的所述多束激光或泛光，并在光阑处收缩至最窄后，发散投射至所述接收镜头。

9.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述接收镜头包括第一透镜、第二透镜以及镜筒；

所述第一透镜、第二透镜顺次设置在所述镜筒的出光侧；所述灯镜设置在所述镜筒的如光侧；

所述第二透镜，用于将所述灯镜投射的所述多束激光或泛光会聚后投射至所述第一透镜的入光面；

所述第一透镜，用于将所述第二透镜投射的所述多束激光或泛光再次会聚后投射至所述光探测器阵列上。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的显示装置。