CN218830162U - 一种成像装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学及电子技术领域，尤其涉及一种成像装置及终端设备。成像装置包括主电路板及设于主电路板的泛光灯、发射模组、猫眼模组及深度采集模组：泛光灯用于投射泛光光束；发射模组用于投射结构光光束；深度采集模组用于采集反射回的结构光光束生成结构光图像，及采集反射回的泛光光束生成第一红外图像；猫眼模组包括沿入射方向依次设置的镜头、双通滤光片及图像传感器，双通滤光片用于允许泛光光束及可见光光束通过，图像传感器用于接收可见光光束生成彩色图像及接收泛光光束生成第二红外图像。本实用新型中的成像装置同时具备猫眼监控功能和人脸识别功能，并且体积较小。

Description

一种成像装置及终端设备

技术领域

本实用新型属于光学及电子技术领域，尤其涉及一种成像装置及终端设备。

背景技术

三维人脸识别基于深度模组采集人脸特征信息进行身份识别，猫眼监控通过猫眼模组实时获取预定范围内的画面。这两种技术均在手机、智能门锁、门禁装置等终端设备上得到愈发广泛的运用。

部分终端设备为同时实现三维人脸识别功能和猫眼监控功能，将深度模组和猫眼模组集成在一起。较为常见的集成方式为，将单独的猫眼模组和深度模组分别安装于两个电路板上，再通过电连接件、机械连接件以及其它相关结构组装在一起。猫眼模组通常包含摄像头、光感应器件、双滤光片切换器及泛光灯，而双滤光片切换器通常包括红外光截止滤光片、全通滤光片及动力切换结构，动力切换结构用于将红外光截止滤光片或全通滤光片移入成像光路；深度模组通常包含光发射器、光接收器及泛光灯；这种集成方式部件较多，各部件均需占用相应的安装空间，进而导致终端设备的体积较大。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种成像装置，旨在至少解决相关技术中成像装置具备猫眼功能和人脸识别功能时体积较大的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

一方面，提供一种成像装置，包括主电路板及设于主电路板的泛光灯、发射模组、猫眼模组、深度采集模组；泛光灯用于投射泛光光束；发射模组用于投射结构光光束；深度采集模组用于采集反射回的结构光光束生成结构光图像，或采集反射回的泛光光束生成第一红外图像；猫眼模组包括沿入射方向依次设置的镜头、双通滤光片及图像传感器，双通滤光片允许泛光光束及可见光光束通过，图像传感器用于接收可见光光束生成彩色图像及接收泛光光束生成第二红外图像。

在一些实施例中，成像装置还包括设于主电路板的图像处理芯片、深度计算芯片及应用芯片；图像处理芯片与猫眼模组及泛光灯均连接，用于控制猫眼模组及泛光灯，并对彩色图像或第二红外图像进行处理；深度计算芯片与发射模组、深度采集模组及泛光灯均连接，用于控制发射模组、深度采集模组及泛光灯，及根据结构光图像生成深度图像；应用芯片用于根据深度图像及第一红外图像进行人脸识别。在其中一些实施例中，深度计算芯片与图像处理芯片的通信接口连接，并通过通信接口传输控制泛光灯的指令至图像处理芯片。在一个实施例中，图像处理芯片还用于根据彩色图像计算环境光亮度并与预设阈值比较，当环境光亮度小于或等于预设阈值、且未接收到指令时，控制泛光灯开启。

在一个实施例中，泛光光束的波长为820nm至865nm或900nm-960nm，双通滤光片对于波长为400nm至650nm的光束的通过率大于85％，及对于波长为820nm至865nm或900nm-960nm的光束的通过率大于70％。可选地，泛光光束的波长为850nm或940nm，双通滤光片对于波长为850nm或940nm的光束的通过率大于85％。

在一些实施例中，成像装置还包括具有容置腔的壳体，壳体上开设有连通容置腔与外部第一出光孔、第二出光孔、第一进光孔和第二进光孔；泛光灯至少部分位于第一出光孔内；发射模组至少部分位于第二出光孔内；猫眼模组至少部分位于第一进光孔内；深度采集模组至少部分位于第二进光孔内。在其中一些实施例中，壳体包括光电支架及后壳，光电支架与后壳形成容置腔，沿光电支架的长度方向，光电支架依次开设有第二出光孔、第一出光孔、第一进光孔和第二进光孔；主电路板安装于后壳。在其中一些实施例中，成像装置还包括防水泡棉，防水泡棉安装于光电支架的远离后壳的一侧，防水泡棉对应第一出光孔、第二出光孔、第一进光孔和第二进光孔开设有四个避让孔。

另一方面，提供一种终端设备，包括外壳及上述任一所述的成像装置，成像装置安装于外壳。

本申请的有益效果在于：主电路板电性连接各元器件并为各元器件供电，使部分元器件之间通信连接。一方面，通过发射模组、泛光灯及深度采集模组，可以实现3D人脸识别功能；猫眼模组包括沿入射方向依次设置的镜头、双通滤光片及图像传感器，双通滤光片允许泛光光束及可见光光束通过，使得图像传感器接收可见光光束生成彩色图像及接收泛光光束生成第二红外图像进而实现猫眼功能。另一方面，猫眼模组和深度采集模组共用同一泛光灯，无需单独设置两个泛光灯，节省了部件数量及降低了成本，并且猫眼模组采用双通滤光片，相较于采用双滤光片切换器的猫眼模组体积更小，进而成像装置的结构更加紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的成像装置的系统框架图；

图2为本申请实施例提供的成像装置的立体结构示意图；

图3为图2所示的成像装置的爆炸图；

图4为本申请实施例提供的猫眼模组的立体结构示意图；

图5为图4所示的猫眼模组的剖视图；

图6为本申请实施例提供的双通滤光片的光谱响应曲线图。

其中，图中各附图标记：100、成像装置；10、主电路板；20、泛光灯；30、发射模组；40、猫眼模组；41、副电路板；42、图像传感器；43、双通滤光片；44、镜筒；45、镜头；50、深度采集模组；60、壳体；61、光电支架；611、第一出光孔；612、第二出光孔；613、第一进光孔；614、第二进光孔；62、后壳；70、防水泡棉；71、避让孔；80、信息处理模组；81、应用芯片；82、图像处理芯片；83、深度计算芯片。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本实用新型，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“安装于”或“设于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。

请参阅图1至图3，本申请实施例提供了一种成像装置100，其一方面用于监控预定空间，并生成预定空间内的监控图像；另一方面还用于对处于预定空间的人脸进行人脸识别。成像装置100包括主电路板10、泛光灯20、发射模组30、猫眼模组40和深度采集模组50，泛光灯20、发射模组30、猫眼模组40和深度采集模组50均电性安装于主电路板10上。

泛光灯20用于向预定空间投射泛光光束，发射模组30用于向预定空间投射结构光光束。在一些实施例中，泛光灯20与发射模组30两者的工作时序错开；例如，发射模组30开启时泛光灯20处于关闭状态，以避免泛光光束对结构光光束造成干扰；泛光灯20开启时发射模组30处于关闭状态，以避免结构光光束对泛光光束造成干扰。其中，泛光光束和结构光光束两者的波长相同，例如均为940nm或均为850nm。

请参阅图4及图5，猫眼模组40包括沿入射方向依次设置的镜头45、双通滤光片43及图像传感器42，双通滤光片43允许泛光光束及可见光光束通过，图像传感器42用于接收可见光光束生成彩色图像，及接收泛光光束生成第二红外图像。可以理解，图像传感器42具体生成的图像类型可根据接收到的光束类型确定。

深度采集模组50用于采集反射回的结构光光束生成结构光图像，及采集反射回的泛光光束生成第一红外图像。在一个实施例中，深度采集模组50采集结构光光束和泛光光束的时序不同，具体可根据发射模组30和泛光灯20的开启时序确定。在一个实施例中，深度采集模组50为红外摄像头，包括沿入射方向依次设置的镜头、红外滤光片及图像传感器，红外滤光片用于过滤入射光束中的干扰光束(例如环境光束)，进而生成的结构光图像和第一红外图像更加准确。红外滤光片的中心波长与泛光光束以及结构光光束的波长相同，由此，深度采集模组50能够采集到反射回的泛光光束及结构光光束，并分别生成对应的第一红外图像和深度图像。

本申请提供的成像装置100中，主电路板10电性连接各元器件并为各元器件供电，及使部分元器件之间通信。泛光灯20投射泛光光束，发射模组30投射结构光光束，深度采集模组50采集反射回的结构光光束并生成结构光图像，及采集反射回泛光光束生成第一红外图像，这两种图像可共同用于识别人脸以实现成像装置100的3D人脸识别功能。猫眼模组40包括沿入射方向依次设置的镜头45、双通滤光片43及图像传感器42，双通滤光片43允许泛光光束及可见光光束通过，图像传感器42接收可见光光束生成彩色图像及接收泛光光束生成第二红外图像以实现猫眼功能。猫眼模组40和深度采集模组50共用同一泛光灯20，节省了泛光灯20的数量，降低了成本；相较于相关技术中采用双滤光片切换器的猫眼模组而言，本申请的猫眼模组40采用双通滤光片43，结构更加简单，部件数量更少，猫眼模组40的体积更小，从而缩小了成像装置100整体的尺寸。

在一些实施例中，请参阅图1，成像装置100还包括信息处理模组80，信息处理模组80电性连接泛光灯20、猫眼模组40及深度采集模组50，用于控制泛光灯20、猫眼模组40及深度采集模组50，处理彩色图像和第二红外图像，根据结构光图像生成深度图像，及根据深度图像和第一红外图像进行人脸识别。此外，信息处理模组80还可以传输猫眼模组40所生成的图像(例如彩色图像、第二红外图像)至外部的显示模组。其中，图像可以是静态图像，即，单帧一幅画面，图像也可以是视频图像。

信息处理模组80可包括应用芯片81、图像处理芯片82和深度计算芯片83，应用芯片81、图像处理芯片82和深度计算芯片83设于主电路板10。深度计算芯片83连接泛光灯20、发射模组30、深度采集模组50和应用芯片81，能控制泛光灯20、发射模组30及深度采集模组50，并能接收结构光图像及第一红外图像，及根据第一红外图像生成深度图像，将深度图像和第一红外图像发送至应用芯片81；例如，深度计算芯片83根据结构光图像和预设结构光图像之间的偏差计算每个像素点的深度值，进而得到深度图像。应用芯片81接收并根据深度图像和第一红外图像进行3D人脸识别。在其它实施例中，信息处理模组80还可包括其它元器件，在此不做限制。

在一些实施例中，请继续参阅图1，应用芯片81通过MIPI接口(Mobile IndustryProcessor Interface，移动行业处理器接口)及IIC(Inter-Integrated Circuit集成电路总线)连接深度计算芯片83，并通过MIPI接收深度图像和第一红外图像及IIC向深度计算芯片83发送控制指令。深度计算芯片83通过MIPI接口及IIC连接深度采集模组50，并通过MIPI接收结构光图像和第一红外图像，及通过IIC向深度采集模组50发送控制信号。

图像处理芯片82连接泛光灯20和猫眼模组40，并能控制泛光灯20和猫眼模组40，及对彩色图像或第二红外图像进行滤波、降噪等处理。图像处理芯片82通过MIPI接口及IIC连接猫眼模组40，并通过MIPI接收彩色图像和第二红外图像及IIC向猫眼模组40发送控制指令。图像处理芯片82与图像传感器42通信连接，并对图像传感器42生成的电信号进行图像处理，得到彩色图像、彩色视频等图像，以实现猫眼监控功能。在环境光不足时，图像处理芯片82可控制泛光灯20开启，以使猫眼模组40能接收较多的红外光。

如图1所示，猫眼模组40和深度采集模组50共用同一个泛光灯20，为了避免出现控制混乱，在控制逻辑上设置了优先级，人脸识别时优先使用泛光灯20，在不需要人脸识别且环境光较少时图像识别芯片82可以控制泛光灯20，如此，既节省了泛光灯20数量，减小成像装置100整体的体积，降低了成本，又实现了为猫眼模组40补光的效果。

对于泛光灯20，深度计算芯片83的控制优先级比图像处理芯片82高。图像处理芯片82包括通信接口，深度计算芯片83与通信接口连接，通过通信接口传输其控制泛光灯20的指令至图像处理芯片82，以便于图像处理芯片82识别深度计算芯片83是否在控制泛光灯20。通信接口默认处于低电平，当深度计算芯片83控制泛光灯20时，会传输指令至通信接口，通信接口会被置为高电平；图像处理芯片82识别到该高电平则不会对泛光灯20进行控制或中断对泛光灯20的控制；当通信接口处于低电平时，图像处理芯片82可控制泛光灯20。可以理解，深度计算芯片83任何时候都可以控制泛光灯20，无需与图像处理芯片82确认，当深度计算芯片83未控制泛光灯20时，图像处理芯片82可控制泛光灯20。深度计算芯片83与图像处理芯片82之间通过通信接口连接，有助于避免泛光灯20的控制混乱。

在一些实施例中，图像处理芯片82还用于根据采集到的彩色图像或红外图像计算环境光亮度，并比较环境光亮度与预设阈值，当环境光亮度低于预设阈值，且深度计算芯片83未控制泛光灯20时，控制泛光灯20开启；当环境光亮度高于预设阈值时，控制泛光灯20关闭。例如，白天时则无需开启泛光灯20；晚上环境光不足，则控制泛光灯20开启，用于进行红外补光。如此，无需光感器件实现了感测环境光亮度，节省了成像装置100的零部件数量，降低了成像装置100的成本。

请参阅图6，双通滤光片43允许可见光及特定波段的红外光(包括泛光光束)通过，双通滤光片43可过滤掉入射光束中的紫外光和大部分红外光，具有较强的抗强光、杂光性能，且色彩失真少，猫眼模组40在白天时获取彩色图像也不容易受到较多的红外光及紫外光的干扰，生成的彩色图像更加清晰；在晚上时，也可以获取到泛光灯20投射的泛光光束及环境中的红外光，而得到清晰的红外图像，使得猫眼模组40在有无可见光的条件下均能高清成像。其中，特定波段的红外光可根据泛光光束的波长确定。在一个实施例中，双通滤光片43由基体以及镀设在基体上的滤光膜组成。

在一些实施例中，双通滤光片43对于波长为400nm至650nm的光束的通过率大于85％，例如可为85％、88％、90％、92％、95％等，且对于波长为820nm至865nm或900nm-960nm的光束的通过率大于70％，例如75％、80％、82％、85％、90％等，对于其它波段的光束的通过率小于5％，例如0％、2％等。如此，双通滤光片43能够允许相应波段的可见光和红外光通过并过滤掉其它波长的光束，使得图像传感器42可生成较清晰的彩色图像和第二红外图像。在一个实施例中，泛光光束的波长为850nm，双通滤光片43对于波长为850nm的光束的通过率大于85％。在另一个实施例中，泛光光束的波长为940nm，双通滤光片43对于波长为940nm的光束的通过率大于85％。这两个实施例中，猫眼模组40可接收到较充足的泛光光束，进而生成较清晰的第二红外图像。

猫眼模组40应用于智能门锁等终端设备时，可与显示屏连接，采集到的彩色图像、第二红外图像可传输至显示屏进行显示，从而用户可通过猫眼模组40及显示屏实时监控门外的情况；猫眼模组40采集到的图像也可以传输至用户终端，而实现远程监控。

在一些实施例中，请参阅图5，猫眼模组40还包括镜筒44，镜筒44开设有第一槽、第二槽及第三槽，第三槽连通第一槽和第二槽。镜筒44机械连接副电路板41，并使第二槽的槽口边缘贴合副电路板41；镜头45安装于第一槽，图像传感器42位于第二槽的槽口处，双通滤光片43收容于第三槽内，镜筒44能够为镜头45和双通滤光片43提供支撑及安装空间。猫眼模组40还包括副电路板41，副电路板41电性连接主电路板10，图像传感器42电性安装于副电路板41，镜筒44可安装于副电路板41，如此，便于猫眼模组40的拆装于主电路板10。

在一些实施例中，请参阅图2及图3，成像装置100还包括具有容置腔的壳体60，壳体60开设有连通容置腔与外部的第一出光孔611、第二出光孔612、第一进光孔613和第二进光孔614。其中：主电路板10收容于容置腔内；泛光灯20收容于容置腔内，并至少部分位于第一出光孔611内，以使泛光光束出射时不易被遮挡；发射模组30收容于容置腔内，并至少部分位于第二出光孔612内，以使结构光光束出射时不易被遮挡；猫眼模组40收容于容置腔内，并至少部分位于第一进光孔613内，以使猫眼模组40的视场角不易被遮挡；深度采集模组50收容于容置腔内，并至少部分位于第二进光孔614内，以使深度采集模组50的视场角不易被遮挡。

一方面，壳体60对其他各部件具有封装和保护的作用，能够有效地防水防潮和避免其内的各部件发生损坏。另一方面，壳体60对于其他各部件具有支撑和固定的作用，第一出光孔611、第二出光孔612、第一进光孔613和第二进光孔614在允许相应光束通过的同时，还能够对泛光灯20、发射模组30、猫眼模组40以及深度采集模组50进行定位和固定，并防止前述部件发生相对偏移，进而确保成像装置100的精度。

请参阅图2及图3，壳体60包括光电支架61和连接光电支架61的后壳62，光电支架61和后壳62形成容置腔，第一出光孔611、第二出光孔612、第一进光孔613和第二进光孔614均开设于光电支架61上，沿光电支架61的长度方向，第二出光孔612、第一出光孔611、第一进光孔613和第二进光孔614依次分布。其中，光电支架61和后壳62可通过螺钉等紧固件连接或通过扣合、卡接等方式进行连接。本实施例中，壳体60包括分体设置的光电支架61和后壳62，便于成像装置100的拆卸和组装，另外，光电支架61可限制泛光灯20、发射模组30、猫眼模组40和深度采集模组50之间的相对位置，保证成像装置100的精度。

在一些实施例中，请参阅图3，成像装置100还包括防水泡棉70，防水泡棉70安装于光电支架61远离后壳62的一侧，防水泡棉70上间隔开设有四个避让孔71，且四个避让孔71分别与第一出光孔611、第二出光孔612、第一进光孔613和第二进光孔614对应，以避免防水泡棉70对泛光灯20、发射模组30、深度采集模组50及猫眼模组40造成遮挡。

一方面，防水泡棉70可以防止成像装置100安装在智能门锁等终端设备后与终端设备内的其它结构发生冲击而导致本装置或其它结构损坏；另一方面，还具备一定的防水作用，能够提升成像装置100及终端设备的防水性能。

本实用新型还提出了一种终端设备，该终端设备包括外壳及上述的成像装置100，成像装置100安装于外壳。由于本采用了上述所有实施例的技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。在一些实施例中，终端设备还包括显示模组，显示模组连接成像装置100，用于显示彩色图像或第二红外图像，进而用户可通过成像装置100猫眼监控功能。其中，终端设备包括但不限于手机、智能门锁以及监控设备。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种成像装置，其特征在于，包括主电路板及设于所述主电路板的泛光灯、发射模组、猫眼模组、深度采集模组；

所述泛光灯用于投射泛光光束；

所述发射模组用于投射结构光光束；

所述深度采集模组用于采集反射回的所述结构光光束生成结构光图像，及采集反射回的所述泛光光束生成第一红外图像；

所述猫眼模组包括沿入射方向依次设置的镜头、双通滤光片及图像传感器，所述双通滤光片允许所述泛光光束及可见光光束通过，所述图像传感器用于接收所述可见光光束生成彩色图像及接收所述泛光光束生成第二红外图像。

2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括设于所述主电路板的图像处理芯片、深度计算芯片及应用芯片；

所述图像处理芯片与所述猫眼模组及所述泛光灯均连接，用于控制所述猫眼模组及所述泛光灯，并对所述彩色图像或所述第二红外图像进行处理；

所述深度计算芯片与所述发射模组、所述深度采集模组及所述泛光灯均连接，用于控制所述发射模组、所述深度采集模组及所述泛光灯，及根据所述结构光图像生成深度图像，并传输所述深度图像及所述第一红外图像至所述应用芯片；

所述应用芯片用于根据所述深度图像及所述第一红外图像进行人脸识别。

3.如权利要求2所述的成像装置，其特征在于，所述深度计算芯片与所述图像处理芯片的通信接口连接，并通过所述通信接口传输控制所述泛光灯的指令至所述图像处理芯片。

4.如权利要求3所述的成像装置，其特征在于，所述图像处理芯片还用于根据所述彩色图像计算环境光亮度并与预设阈值比较，当所述环境光亮度小于或等于预设阈值、且未接收到所述指令时，控制所述泛光灯开启。

5.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述泛光光束的波长为820nm至865nm或900nm-960nm，所述双通滤光片对于波长为400nm至650nm的光束的通过率大于85％，及对于波长为820nm至865nm或900nm-960nm的光束的通过率大于70％。

6.如权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述泛光光束的波长为850nm或940nm，所述双通滤光片对于波长为850nm或940nm的光束的通过率大于85％。

7.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括具有容置腔的壳体，所述壳体开设有连通所述容置腔与外部的第一出光孔、第二出光孔、第一进光孔和第二进光孔；所述泛光灯至少部分位于所述第一出光孔内；所述发射模组至少部分位于所述第二出光孔内；所述猫眼模组至少部分位于所述第一进光孔内；所述深度采集模组至少部分位于所述第二进光孔内。

8.如权利要求7所述的成像装置，其特征在于，所述壳体包括光电支架及后壳，所述光电支架与所述后壳形成所述容置腔；沿所述光电支架的长度方向，所述光电支架依次开设有所述第二出光孔、所述第一出光孔、所述第一进光孔和所述第二进光孔，所述主电路板安装于所述光电支架与所述后壳之间。

9.如权利要求8所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括防水泡棉，安装于所述光电支架的远离所述后壳的一侧，所述防水泡棉对应所述第一出光孔、所述第二出光孔、所述第一进光孔和所述第二进光孔开设有四个避让孔。

10.一种终端设备，其特征在于，包括：

外壳；及

如权利要求1-9任意一项所述的成像装置，安装于所述外壳。

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