CN214540257U - 投影模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种投影模组及电子设备，投影模组包括：光源，用于产生光束；腔体，具有相背的内腔面和外腔面，内腔面围设形成一空腔，腔体包括相对设置的入光区和出光区，光束从入光区进入空腔并由出光区射出，出光区开设有多个出光孔，外腔面处的出光孔的孔径大于内腔面处的出光孔的孔径，且每个出光孔的延伸方向经过空腔的中心，多个出光孔形成准直件，用于将由出光区投射出的光束调制为准直光束；衍射元件，设于外腔面，衍射元件盖设于出光孔，用于调制扩展准直光束以形成散斑图案。本申请的投影模组结构简单且成本低，可应用于外观要求低或应用单一的场景。

Description

投影模组及电子设备

技术领域

本申请涉及散斑成像技术领域，具体涉及一种投影模组及电子设备。

背景技术

目前在3D成像中获取物体深度信息的方法包括使用衍射光学元件(DOE)来获得3D散斑，即光源依次通过准直件、DOE形成多个光斑并照射到目标物体的表面，随后通过摄像模组接收反射回来的带有特征信息的光斑，以此获得目标物体的深度信息。

在实现本申请的过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：这类获得3D光斑的方法中光源一般采用激光光束、准直透镜、全息微透镜等部件完成，可应用于手机等对外观要求高和对使用场景多变的消费电子产品上面，但对于共享单车、门禁解锁等应用场景很单一的领域成本过高，无法满足该领域内对于低成本3D成像的需求。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提供一种投影模组及电子设备，以解决上述问题。

本申请一实施例提供一种投影模组，包括：

光源，用于产生光束；

腔体，具有相背的内腔面和外腔面，所述内腔面围设形成一空腔，所述腔体包括相对设置的入光区和出光区，所述光束从所述入光区进入所述空腔并由所述出光区射出，所述出光区开设有多个出光孔，所述外腔面处的所述出光孔的孔径大于所述内腔面处的所述出光孔的孔径，多个所述出光孔形成准直件，用于将由所述出光区投射出的所述光束调制为准直光束；

衍射元件，设于所述外腔面，所述衍射元件盖设于所述出光孔，用于调制扩展所述准直光束以形成散斑图案。

如此，利用腔体中设置的多个出光孔形成具有准直效果的准直件，利用设于外腔面的多个衍射元件，形成具有调制扩展效果的衍射元件，多个出光孔、多个衍射元件配合设置，与光源、腔体形成一种散斑结构光学投影模组，达到3D成像中的散斑结构光技术的效果。相比常规散斑结构光学投影模组中所使用的准直镜、全息光学元件等，本申请的投影模组结构简单且成本低，可应用于外观要求低或应用单一的场景。

在一实施例中，所述投影模组满足：3°≤A≤10°；其中，A为所述出光孔能够通过光束的出光角。

如此，通过合理配置出光孔的出光角大小，可控制出光孔的光束所形成的光斑大小，达到准直镜的功能。

在一实施例中，所述出光区呈中心对称结构，相邻两个所述出光孔的间距以所述出光区的中心轴为中心向周侧逐步减小。

如此，可避免进入空腔的光束过多的从位于出光区中心轴周侧的出光孔射出，提高出光区射出光束的均匀性。

在一实施例中，所述衍射元件为多个，每个所述出光孔为通孔，每个所述衍射元件的端部连接于所述外腔面上，且盖设于一个对应的所述出光孔。

如此，便于腔体的快速加工，降低投影模组的制作成本。

在一实施例中，所述外腔面上对应多个所述出光孔的周侧均开设有卡槽，每个所述衍射元件的端部设有与所述卡槽相适配的卡持部。

如此，通过设置的卡持部与卡槽的卡持配合，增加衍射元件与腔体的连接稳定性。

在一实施例中，所述衍射元件为多个，每个所述出光孔内填充有透光体，每个所述衍射元件的端部贴设于所述外腔面上，且每个所述透光体与对应的一个所述衍射元件连接形成一体式结构。

如此，在出光孔内填充有对应的透光体，避免外部物质进入空腔，影响空腔对于光束的反射效果，透光体与衍射元件的一体式结构可便于投影模组的制作。

在一实施例中，所述内腔面上设有漫反射层，所述衍射元件与所述腔体形成一体式结构。如此，通过在内腔面上设置漫反射层，使得进入空腔内的光束可在漫反射层上经过漫反射，提高射出出光孔的光束的均匀性，所述衍射元件与所述腔体的一体式结构便于投影模组的制作。

在一实施例中，所述内腔面为漫反射表面，多个所述出光孔等间距设置，所述投影模组还包括：

挡板，连接于所述内腔面，且位于所述入光区和所述出光区之间，用于阻止所述光束直接从所述入光区进入所述出光区。

如此，通过设置的挡板，可将光束反射至空腔内，进入空腔内的光束在内腔面上经过至少一次漫反射，提高射出出光孔的光束的均匀性，进而使得形成的第一散斑图案具有较为相近的亮度。

在一实施例中，所述光源为LED或OLED。

如此，利用技术成熟且成本较低的LED或OLED，可降低投影模组的制作成本，便于规模化生产。

本申请还提供一种电子设备，包括上述任一实施例中的投影模组。

如此，电子设备中的投影模组利用腔体中设置的多个出光孔形成具有准直效果的准直件，利用设于外腔面的多个衍射元件，形成具有调制扩展效果的衍射元件，多个出光孔、多个衍射元件配合设置，与光源、腔体形成一种散斑结构光学投影模组，达到3D成像中的散斑结构光技术的效果。相比常规散斑结构光学投影模组中所使用的准直镜、全息光学元件等，本申请的电子设备结构简单且成本低，可应用于外观要求低或应用单一的场景。

附图说明

图1为本申请第一实施例投影模组的剖面结构示意图。

图2为图1中Ⅱ区域的放大图。

图3为本申请第二实施例投影模组的剖面结构示意图。

图4为图3中Ⅳ区域的放大图。

图5为本申请第三实施例投影模组的剖面结构示意图。

图6为本申请第四实施例投影模组的剖面结构示意图。

主要元件符号说明

投影模组 10、20、30、40

光源 12

腔体 14

内腔面 141

漫反射层 1411

外腔面 142

卡槽 1422

空腔 143

入光区 144

入光孔 1442

出光区 145

出光孔 1452

透光体 1454

衍射元件 16

卡持部 162

挡板 18

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式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。

在本申请的描述中，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”、“顺时针”、“逆时针”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所述特征。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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参见图1，本申请的第一实施例提供一种投影模组10，包括光源12、腔体14和衍射元件16，用于使光源12发出的光束形成散斑图案，便于后续将形成的散斑图案照射到目标物体表面以获得目标物体的深度信息。

请一并参见图2，具体地，光源12用于产生光束。腔体14具有相背的内腔面141和外腔面142，内腔面141围设形成一空腔143，腔体14包括相对设置的入光区144和出光区145，光束从入光区144进入空腔143并由出光区145射出，出光区145开设有多个出光孔1452，外腔面142处的出光孔1452的孔径大于内腔面141处的出光孔1452的孔径，多个出光孔1452形成准直件，用于将由出光区145投射出的光束调制为准直光束。衍射元件16设于外腔面142，衍射元件16盖设于出光孔1452，用于调制扩展准直光束以形成散斑图案。其中，衍射元件16可以为微透镜或其他具有光线衍射功能的部件，出光区145的形状可以为曲面，也可以为平面。本实施例中，每个出光孔1452的孔径由内腔面141至外腔面142逐步增大。

具体地，入光区144具有与光源12所发出光束相对应的入光孔1442，光源12所发出的光束经过入光孔1442进入空腔143，在空腔143内经过反射后从出光孔1452射出形成准直光束，所形成的准直光束在衍射元件16的衍射作用下形成散斑图案以进行后续的投影成像。

如此，利用腔体14中设置的多个出光孔1452形成具有准直效果的准直件，利用设于外腔面142的多个衍射元件16，形成具有调制扩展效果的衍射元件，多个出光孔1452、多个衍射元件16配合设置，与光源12、腔体14形成一种散斑结构光学投影模组，达到3D成像中的散斑结构光技术的效果。相比常规散斑结构光学投影模组中所使用的准直镜、全息光学元件等，本申请的投影模组10结构简单且成本低，可应用于外观要求低或应用单一的场景。在一实施方式中，投影模组10满足：3°≤A≤10°；其中，A为出光孔1452能够通过光束的出光角。例如，出光角A可以为3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°。

如此，通过合理配置出光孔1452的出光角大小，可控制出光孔1452的光束所形成的光斑大小，达到准直镜的功能。若出光角A小于3°，则通过出光孔所形成的第一散斑图案相互之间的间隙过大，若出光角A大于10°，则通过出光孔所发射的光线角度过大，通过衍射元件16时容易产生杂光，无法形成良好的均匀散斑图案，影响后续的成像质量。

本实施例中，衍射元件16为多个，每个衍射元件16盖设于对应的一个出光孔1452。可以理解地，在其他实施例中，衍射元件16可以为一层衍射膜，覆盖整个出光区145。

在一实施方式中，出光区145呈中心对称结构，相邻两个出光孔1452的间距以出光区145的中心轴为中心向周侧逐步减小。例如，以图2为例，设定出光区145的中心轴在图中的最左侧，远离中心轴的相邻两个出光孔1452的间距依次为D1、D2、D3，则D1＞D2＞D3。

如此，可避免进入空腔143的光束过多的从位于出光区145中心轴周侧的出光孔1452射出，提高出光区145射出光束的均匀性。

在一实施方式中，每个衍射元件16呈弧形状，每个出光孔1452为通孔，每个衍射元件16的端部连接于外腔面142上，且每个衍射元件16盖设于一个对应的出光孔1452。

如此，便于腔体14的快速加工，降低投影模组10的制作成本。

在一实施方式中，外腔面142上对应多个出光孔1452的周侧均开设有卡槽1422，每个衍射元件16的端部设有与卡槽相适配的卡持部162，卡持部162嵌入卡槽1422以将衍射元件16连接于腔体14上。

如此，通过设置的卡持部162与卡槽1422的卡持配合，增加衍射元件16与腔体14的连接稳定性。

在一实施方式中，光源12为LED(Light Emitting Diode)或OLED(OrganicLight-Emitting Diode)。如此，利用技术成熟且成本较低的LED或OLED，可降低投影模组10的制作成本，便于规模化生产。

请同时参见图3和图4，图3和图4为本申请提供的第二实施例，本实施例中的投影模组20与第一实施例中的投影模组10大致相同，但区别之处在于：每个出光孔1452内填充有透光体1454，每个衍射元件16的端部贴设于外腔面142上，且每个透光体1454与对应的一个衍射元件16连接形成一体式结构。其中，每个透光体1454与对应的一个衍射元件16可以在制作完成后装配至腔体14上，也可以直接利用相应的模具填充于出光孔1452，并使得填充体凸出出光孔1452以形成衍射元件16。

具体地，透光体1454可以为透明胶体，也可以为其他透明材质。

如此，在出光孔1452内填充有对应的透光体1454，避免外部物质进入空腔143，影响空腔143对于光束的反射效果，透光体1454与衍射元件16的一体式结构可便于投影模组20的制作。

进一步地，内腔面141上设有漫反射层1411，衍射元件16与腔体14形成一体式结构。其中，可利用对应的模具依次向空腔143和出光孔1452内填充对应的填充体，以在内腔面141上形成漫反射层1411，在出光孔1452内形成透光体1454。

如此，通过在内腔面141上设置漫反射层1411，使得进入空腔143内的光束可在漫反射层1411上经过漫反射，提高射出出光孔1452的光束的均匀性，衍射元件16与腔体14的一体式结构便于投影模组20的制作。

在一实施方式中，多个衍射元件16沿空腔143的径向形成至少两层的层叠结构，用于调制扩展所述准直光束。

如此，通过衍射元件16的层叠结构可对通过出光孔1452的光束进行多次衍射，扩大对通过出光孔1452的准直光束的成像范围，增大投影模组20的投影面积。

请参见图5，图5为本申请提供的第三实施例，本实施例中的投影模组30与第一实施例中的投影模组10大致相同，但区别之处在于：内腔面141为漫反射表面，多个出光孔1452等间距设置，投影模组30还包括连接于内腔面141的挡板18，挡板18位于入光区144和出光区145之间，用于阻止光束直接从入光区144进入出光区145。

具体地，内腔面141可贴设一漫反射结构层形成漫反射面，或者将内腔面直接制作成漫反射结构面。

如此，通过设置的挡板18，可将光束反射至空腔143内，进入空腔143内的光束在内腔面141上经过至少一次漫反射后从出光孔1452射出，提高了射出出光孔的光束的均匀性，进而使得形成的第一散斑图案具有较为相近的亮度，提高后续成像的质量。

请参见图6，图6为本申请提供的第四实施例，本实施例中的投影模组40与第二实施例中的投影模组20大致相同，但区别之处在于：内腔面141为漫反射表面，多个出光孔1452等间距设置，投影模组30还包括连接于内腔面141的挡板18，挡板18位于入光区144和出光区145之间，用于阻止光束直接从入光区144进入出光区145。

如此，通过设置的挡板18，可将光束反射至空腔143内，进入空腔143内的光束在内腔面141上经过至少一次漫反射后从出光孔1452射出，提高了射出出光孔的光束的均匀性，进而使得形成的第一散斑图案具有较为相近的亮度，提高后续成像的质量。

本申请还提供一种电子设备(图未示)，包括上述任一实施例中的投影模组，用于通过投影模组进行识别解锁，特别是应用场景较为单一的门禁解锁等。例如，投影模组投射出的光斑照射至人脸，与投影模组连接的相机会接到照射至人脸表面的散斑图，并由散斑图特征获得人脸的深度信息，与相机连接的处理器获得深度信息并与存储的预设深度信息比对，以此确定深度信息是否正确，若正确，则进行解锁，若不正确，则重新识别。

如此，电子设备中的投影模组利用腔体14中设置的多个出光孔1452形成具有准直效果的准直件，利用设于外腔面142的多个衍射元件16，形成具有调制扩展效果的衍射元件，多个出光孔1452、多个衍射元件16配合设置，与光源12、腔体14形成一种散斑结构光学投影模组，达到3D成像中的散斑结构光技术的效果。相比常规散斑结构光学投影模组中所使用的准直镜、全息光学元件等，本申请的电子设备结构简单且成本低，可应用于外观要求低或应用单一的场景。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种投影模组，其特征在于，包括：

光源，用于产生光束；

腔体，具有相背的内腔面和外腔面，所述内腔面围设形成一空腔，所述腔体包括相对设置的入光区和出光区，所述光束从所述入光区进入所述空腔并由所述出光区射出，所述出光区开设有多个出光孔，所述外腔面处的所述出光孔的孔径大于所述内腔面处的所述出光孔的孔径，多个所述出光孔形成准直件，用于将由所述出光区投射出的所述光束调制为准直光束；

衍射元件，设于所述外腔面，所述衍射元件盖设于所述出光孔，用于调制扩展所述准直光束以形成散斑图案。

2.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述投影模组满足：3°≤A≤10°；

其中，A为所述出光孔能够通过所述光束的出光角。

3.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述出光区呈中心对称结构，相邻两个所述出光孔的间距以所述出光区的中心轴为中心向周侧逐步减小。

4.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述衍射元件为多个，每个所述出光孔为通孔，每个所述衍射元件的端部连接于所述外腔面上，且盖设于一个对应的所述出光孔。

5.如权利要求4所述的投影模组，其特征在于，所述外腔面上对应多个所述出光孔的周侧均开设有卡槽，每个所述衍射元件的端部设有与所述卡槽相适配的卡持部。

6.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述衍射元件为多个，每个所述出光孔内填充有透光体，每个所述衍射元件的端部贴设于所述外腔面上，且每个所述透光体与对应的一个所述衍射元件连接形成一体式结构。

7.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述内腔面上设有漫反射层，所述衍射元件与所述腔体形成一体式结构。

8.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述内腔面为漫反射表面，多个所述出光孔等间距设置，所述投影模组还包括：

挡板，连接于所述内腔面，且位于所述入光区和所述出光区之间，用于阻止所述光束直接从所述入光区进入所述出光区。

9.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述光源为LED或OLED。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任一所述的投影模组。

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