CN211603554U - Tof模组、摄像装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种TOF模组、摄像装置及电子设备，所述TOF模组包括：基板；第一镜座，所述第一镜座设在所述基板上；感光单元，所述感光单元设在所述第一镜座内；发光单元，所述发光单元设在所述基板上，且所述发光单元位于所述第一镜座外，以使所述发光单元与所述感光单元通过所述第一镜座隔离；镜头，所述镜头设在所述第一镜座内，所述镜头位于所述感光单元的远离所述基板的一侧，且所述镜头与所述感光单元相对；匀光片，所述匀光片设在所述第一镜座外，所述匀光片与所述发光单元相对。根据本实用新型的TOF模组，TOF模组的整体体积较小，减小了TOF模组在电子设备上的占用空间。而且，简化了制作工艺，有利于发光单元与感光单元之间的信号传导。

Description

TOF模组、摄像装置及电子设备

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其是涉及一种TOF模组、摄像装置及电子设备。

背景技术

目前3D成像技术中，TOF技术是主流技术之一，TOF是Time of flight的简写，直译为飞行时间的意思。所谓飞行时间法3D成像，是通过给目标对象连续发送光，然后用接收器接收从物体返回的光，通过探测光的飞行(往返)时间来得到目标对象的距离。相关技术中，电子产品例如手机中的TOF的发射器和接收器是两个并立的结构，占用空间较大，制作工艺复杂，且发射器与接收器的信号传导能力较差。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种TOF模组，所述TOF模组的占用空间较小，制作工艺简单且信号的传导能力较强。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述TOF模组的摄像装置。

本实用新型的再一个目的在于提出一种具有上述摄像装置的电子设备。

根据本实用新型第一方面实施例的TOF模组，包括：基板；第一镜座，所述第一镜座设在所述基板上；感光单元，所述感光单元设在所述第一镜座内；发光单元，所述发光单元设在所述基板上，且所述发光单元位于所述第一镜座外，以使所述发光单元与所述感光单元通过所述第一镜座隔离；镜头，所述镜头设在所述第一镜座内，所述镜头位于所述感光单元的远离所述基板的一侧，且所述镜头与所述感光单元相对；匀光片，所述匀光片设在所述第一镜座外，所述匀光片与所述发光单元相对。

根据本实用新型实施例的TOF模组，通过将发光单元和第一镜座设在基板上，并使感光单元位于第一镜座内且发光单元位于第一镜座外，使发光单元和感光单元位于同一个TOF模组中，TOF模组的整体体积较小，从而减小了TOF模组在电子设备例如手机上的占用空间，减小了手机的尺寸。而且，如此设置的TOF模组简化了制作工艺，进而可以降低生产成本。另外，由于发光单元和感光单元位于同一个TOF模组中，发光单元与感光单元之间的距离较小，有利于发光单元与感光单元之间的信号传导。

根据本实用新型的一些实施例，所述匀光片远离所述基板的一侧与所述镜头远离所述基板的一侧位于同一平面内。如此设置，TOF模组的结构简单，且可以减小TOF模组的厚度。

根据本实用新型的一些实施例，所述基板上设有控制芯片，且所述控制芯片位于所述第一镜座内。由此，通过使控制芯片位于第一镜座内，有效减小了控制芯片与发光单元以及控制芯片与感光单元之间的距离，增强了控制芯片与发光单元、感光单元之间的信号传导，从而提升了3D成像的效果。

根据本实用新型的一些实施例，所述发光单元的远离所述基板的一侧表面与所述感光单元的远离所述基板的一侧表面分别位于不同平面内。如此，发光单元相对基板的高度以及感光单元相对基板的高度可以根据实际要求具体设置，使光源投射范围与接收焦距均满足预定设计，且可以控制投射区域。

根据本实用新型的一些实施例，所述感光单元设在所述基板上。如此设置，发光单元、感光单元以及控制芯片等核心器件可以在同一工序进行贴附，从而可以简化工艺流程，降低TOF模组批量生产的成本。

根据本实用新型的一些实施例，所述发光单元和所述匀光片均为环形且环绕所述第一镜座。通过上述设置，可以增大发光单元的面积，且使匀光片可以更好地分配光线，从而提升整个TOF模组的成像效果。

根据本实用新型的一些实施例，所述发光单元包括多个光源，多个光源沿所述第一镜座的周向均匀间隔分布。由此，通过设置多个光源，多个光源发出的光经过匀光片重新分配后，均可以投射到目标光场上，从而可以进一步提升TOF模组的成像效果。而且，通过使多个光源沿第一镜座的周向均匀间隔分布，发光单元发出的光更加均匀，同样有利于提升TOF模组的成像效果。

根据本实用新型的一些实施例，所述基板上设有第二镜座，所述第二镜座环绕在所述第一镜座外，所述发光单元位于所述第一镜座和所述第二镜座之间，所述匀光片连接在所述第一镜座和所述第二镜座之间。由此，通过设置第二镜座，第二镜座对匀光片可以起到很好的固定作用，使匀光片能够将发光单元发出的光按照预定设计准确地投射到目标光场上。

根据本实用新型第二方面实施例的摄像装置，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的TOF模组。

根据本实用新型实施例的摄像装置，通过采用上述TOF模组，摄像装置的体积可以做得较小，且整体性能更加优异。

根据本实用新型第三方面实施例的电子设备，包括根据本实用新型上述第二方面实施例的摄像装置。

根据本实用新型实施例的电子设备例如手机等，通过采用上述摄像装置，摄像装置在电子设备上的占用空间较小，电子设备的外形可以更加美观。而且，如此设置的电子设备具有很好的拍摄效果，能够充分满足用户需求。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的TOF模组的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的TOF模组的发光单元、基板和感光单元的主视图；

图3是图2中所示的TOF模组的发光单元和感光单元的剖面图；

图4是图2中所示的TOF模组的基板的主视图；

图5是图4中所示的基板的侧视图；

图6是根据本实用新型实施例的TOF模组的镜头和匀光片的主视图；

图7是图6中所示的镜头和匀光片的剖面图；

图8是根据本实用新型实施例的TOF模组的光区分布示意图。

附图标记：

100：TOF模组；

1：基板；11：第二镜座；

2：第一镜座；3：感光单元；4：发光单元；

5：镜头；6：匀光片；7：目标光场。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1-图8描述根据本实用新型第一方面实施例的TOF模组100。TOF模组100可以应用于电子设备例如手机(图未示出)。在本申请下面的描述中，以TOF模组100应用于电子设备例如手机为例进行说明。

如图1-图8所示，根据本实用新型第一方面实施例的TOF模组100，包括：基板1、第一镜座2、感光单元3、发光单元4、镜头5和匀光片6。

具体而言，第一镜座2设在基板1上，感光单元3设在第一镜座2内，发光单元4设在基板1上，且发光单元4位于第一镜座2外，以使发光单元4与感光单元3通过第一镜座2隔离。镜头5设在第一镜座2内，镜头5位于感光单元3的远离基板1的一侧(例如，图1中的左侧)，且镜头5与感光单元3相对。匀光片6设在第一镜座2外，匀光片6与发光单元4相对。这里，需要说明的是，方向“外”可以理解为远离第一镜座2中心的方向，其相反方向被定义为“内”，即朝向第一镜座2中心的方向。

例如，在图1的示例中，发光单元4和第一镜座2可以均设在基板1上，第一镜座2位于发光单元4与感光单元3之间，以隔开发光单元4与感光单元3，感光单元3与镜头5均位于第一镜座2内，且感光单元3与镜头5彼此相对，镜头5可以起到调整焦距并确定成像距离的作用。发光单元4与匀光片6均设在第一镜座2外且二者彼此相对，匀光片6与镜头5通过第一镜座2隔开。当发光单元4发光时，光线经过匀光片6后，匀光片6会重新分配光线，使光线按照预定的设计均匀地投射在目标光场7上，目标光场7的光经过目标物体后会反射回来到达镜头5,并最终到达感光单元3，实现TOF成像。由此，通过上述设置，发光单元4和感光单元3位于同一个TOF模组100中，TOF模组100的整体体积较小，外观比较新颖,从而减小了TOF模组100在电子设备例如手机上的占用空间，减小了手机的尺寸。而且，如此设置的TOF模组100简化了制作工艺，进而可以降低生产成本。另外，发光单元4与感光单元3之间的距离较小，有利于发光单元4与感光单元3之间的信号传导。

根据本实用新型实施例的TOF模组100，通过将发光单元4和第一镜座2设在基板1上，并使感光单元3位于第一镜座2内且发光单元4位于第一镜座2外，使发光单元4和感光单元3位于同一个TOF模组100中，TOF模组100的整体体积较小，从而减小了TOF模组100在电子设备例如手机上的占用空间，减小了手机的尺寸。而且，如此设置的TOF模组100简化了制作工艺，进而可以降低生产成本。另外，由于发光单元4和感光单元3位于同一个TOF模组100中，发光单元4与感光单元3之间的距离较小，有利于发光单元4与感光单元3之间的信号传导。

在本实用新型的一些实施例中，参照图1、图6-图8，匀光片6远离基板1的一侧与镜头5远离基板1的一侧位于同一平面内。如此设置，TOF模组100的结构简单，且可以减小TOF模组100的厚度。其中，匀光片6即扩散片，英文名称为Diffuser，主要功能为显示器提供一个均匀的面光源，基材需选择光透过率高的材料如PET/PC/PMMA，一般传统的扩散膜主要是在扩散膜基材中，加入一颗颗的化学颗粒，作为散射粒子，而现有之扩散板其微粒子分散在树指层之间，所以光线在经过扩散层时会不断的再两个折射率相异的介质中穿过，在此同时光线就会发生许多折射、反射与散射的现象，如此便造成了光学扩散的效果。镜头5即透镜，英文名称为Lens,透镜是根据光的折射规律制成的。透镜是由透明物质(如玻璃、水晶等)制成的一种光学元件。透镜是折射镜，其折射面是两个球面(球面一部分)，或一个球面(球面一部分)一个平面的透明体。它所成的像有实像也有虚像。

在本实用新型的一些具体实施例中，基板1上设有控制芯片(图未示出)，且控制芯片位于第一镜座2内。其中，控制芯片控制芯片可以与发光单元4及感光单元3进行超高频的信号交流，驱动发光单元4发光且可以接收感光单元3的感测信号。由此，通过使控制芯片位于第一镜座2内，有效减小了控制芯片与发光单元4以及控制芯片与感光单元3之间的距离，增强了控制芯片与发光单元4、感光单元3之间的信号传导，从而提升了3D成像的效果。

可选地，参照图1，发光单元4的远离基板1的一侧(例如，图1中的左侧)表面与感光单元3的远离基板1的一侧(例如，图1中的左侧)表面可以分别位于不同平面内。例如，在图1的示例中，发光单元4和感光单元3均位于基板1的左侧，且感光单元3的左侧表面与发光单元4的左侧表面位于不同的平面内。如此，发光单元4相对基板1的高度以及感光单元3相对基板1的高度可以根据实际要求具体设置，使光源投射范围与接收焦距均满足预定设计，且可以控制投射区域。

进一步地，如图1所示，感光单元3设在基板1上。如此设置，发光单元4、感光单元3以及控制芯片等核心器件可以在同一工序进行贴附，从而可以简化工艺流程，降低TOF模组100批量生产的成本。其中，感光单元3为光学传感器。

可选地，参照图1并结合图2、图3和图8，发光单元4和匀光片6均为环形且环绕第一镜座2。例如，在图1-图3和图8的示例中，发光单元4和匀光片6为环形结构，且发光单元4和匀光片6均环绕第一镜座2且位于第一镜座2外。通过上述设置，可以增大发光单元4的面积，且使匀光片6可以更好地分配光线，从而提升整个TOF模组100的成像效果。

进一步可选地，发光单元4包括多个光源(图未示出)，多个光源沿第一镜座2的周向均匀间隔分布。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。例如，参照图1，第一镜座2的形状可以为内部中空的圆筒形，发光单元4的形状为圆环形，发光单元4环绕在第一镜座2外，发光单元4上的多个光源沿第一镜座2的周向分布，且多个光源均匀间隔设置。由此，通过设置多个光源，多个光源发出的光经过匀光片6重新分配后，均可以投射到目标光场7上，从而可以进一步提升TOF模组100的成像效果。而且，通过使多个光源沿第一镜座2的周向均匀间隔分布，发光单元4发出的光更加均匀，同样有利于提升TOF模组100的成像效果。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，基板1上设有第二镜座11，第二镜座11环绕在第一镜座2外，发光单元4位于第一镜座2和第二镜座11之间，匀光片6连接在第一镜座2和第二镜座11之间。例如，在图1的示例中，第二镜座11设在基板1上且环绕在第一镜座2外，第一镜座2与第二镜座11之间设有发光单元4与匀光片6，且发光单元4与匀光片6彼此相对设置。由此，通过设置第二镜座11，第二镜座11对匀光片6可以起到很好的固定作用，使匀光片6能够将发光单元4发出的光按照预定设计准确地投射到目标光场7上。

可选地，发光单元4为VCSEL。其中，VCSEL可以发射出稳定波长(例如940nm或850nm)的红外光。需要说明的是，VCSEL，全名为垂直腔面发射激光器(Vertical CavitySurface Emitting Laser)，以砷化镓半导体材料为基础研制，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，从而可大大减小阵列光源的空间占用。当然，本实用新型不限于此，发光单元4还可以为发光二极管或激光二极管等。

可选地，基板1为陶瓷基板(Ceramic substrate，指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al₂O₃)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的特殊工艺板)。由此，通过采用陶瓷基板，陶瓷基板具有优良的电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，且具有很大的承载能力，可以承载器件和提供与主机相连的电路。

下面结合图1和图8详细说明TOF模组100中光线的传播过程。

参照图8并结合图1，发光单元4、匀光片6和目标光场7分别均匀分割为八个光区。发光单元4的每个光区发出的光可以通过匀光片6准确到达对应的目标光场7的光区。具体地，例如，当发光单元4的①区发出光线例如红外光时，光线例如红外光会到达匀光片6的ab区域，匀光片6可以根据预定设计将到达的光准确地分布在目标光场7的AOB区域，光场AOB区域的光经过目标物体后会反射并最终到达感光单元3，从而构成TOF模组100的成像条件。当然，发光单元4的①区发出的光线到达匀光片6后可能会超过①区的到达区域(即匀光片6的ab区域)，由于匀光片6可以决定光线的分布区域，此时匀光片6同样可以将光准确分布在目标光场7的AOB区。

图8中显示了八个发光单元4的分区、八个匀光片6的分区和八个目标光场7的分区用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了本申请的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用到其它数量的发光单元4的分区、匀光片6的分区以及目标光场7的分区的技术方案中，这也落入本实用新型的保护范围之内。

根据本实用新型第二方面实施例的摄像装置(图未示出)，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的TOF模组100。

根据本实用新型实施例的摄像装置，通过采用上述TOF模组100，摄像装置的体积可以做得较小，且整体性能更加优异。

根据本实用新型第三方面实施例的电子设备，包括根据本实用新型上述第二方面实施例的摄像装置。

其中，电子设备可以为移动或便携式并执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任何一种。具体的，电子设备可以为移动电话或智能电话(例如，基于iPhone TM，基于Android TM的电话)，便携式游戏设备(例如Nintendo DS TM，Play Station PortableTM，Gameboy Advance TM，iPhone TM)、膝上型电脑、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备，其他手持设备以及诸如手表、入耳式耳机、吊坠、头戴式耳机等，电子设备还可以为其他的可穿戴设备(例如，诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身或智能手表的头戴式设备(HMD))。

电子设备还可以是多个电子设备中的任何一个，多个电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图像专家组(MPEG-1或MPEG-2)音频层(MP3)播放器，便携式医疗设备以及数码相机及其组合。在一些情况下，电子设备可以执行多种功能(例如，播放音乐，显示视频，存储图片以及接收和发送电话呼叫)。如果需要，电子设备可以是诸如蜂窝电话、媒体播放器、其他手持设备、腕表设备、吊坠设备、听筒设备或其他紧凑型便携式设备的便携式设备。

根据本实用新型实施例的电子设备例如手机等，通过采用上述摄像装置，摄像装置在电子设备上的占用空间较小，电子设备的外形可以更加美观。而且，如此设置的电子设备具有很好的拍摄效果，能够充分满足用户需求。

根据本实用新型实施例的电子设备例如手机等的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。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例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种TOF模组，其特征在于，包括：

基板；

第一镜座，所述第一镜座设在所述基板上；

感光单元，所述感光单元设在所述第一镜座内；

发光单元，所述发光单元设在所述基板上，且所述发光单元位于所述第一镜座外，以使所述发光单元与所述感光单元通过所述第一镜座隔离；

镜头，所述镜头设在所述第一镜座内，所述镜头位于所述感光单元的远离所述基板的一侧，且所述镜头与所述感光单元相对；

匀光片，所述匀光片设在所述第一镜座外，所述匀光片与所述发光单元相对。

2.根据权利要求1所述的TOF模组，其特征在于，所述匀光片远离所述基板的一侧与所述镜头远离所述基板的一侧位于同一平面内。

3.根据权利要求1所述的TOF模组，其特征在于，所述基板上设有控制芯片，且所述控制芯片位于所述第一镜座内。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF模组，其特征在于，所述发光单元的远离所述基板的一侧表面与所述感光单元的远离所述基板的一侧表面分别位于不同平面内。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF模组，其特征在于，所述感光单元设在所述基板上。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF模组，其特征在于，所述发光单元和所述匀光片均为环形且环绕所述第一镜座。

7.根据权利要求6所述的TOF模组，其特征在于，所述发光单元包括多个光源，多个光源沿所述第一镜座的周向均匀间隔分布。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF模组，其特征在于，所述基板上设有第二镜座，所述第二镜座环绕在所述第一镜座外，所述发光单元位于所述第一镜座和所述第二镜座之间，所述匀光片连接在所述第一镜座和所述第二镜座之间。

9.一种摄像装置，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的TOF模组。

10.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求9所述的摄像装置。

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