CN109889632A - 一种具有高屏占比的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，提供了一种具有高屏占比的电子设备，包括壳体以及设于壳体的正面的显示屏、相机模块和照明模块，相机模块位于显示屏的顶端，用于采集图像，其中，壳体和/或显示屏上设有导光开孔，导光开孔内设有导光结构，照明模块设于导光结构的背面，导光结构将光束从照明模块所在位置传输至导光开孔处，照明模块实现朝向显示屏的出光侧发光。本发明通过设置导光开孔和导光结构来传输照明模块的光束，照明模块被允许设置在不会限制其尺寸的位置，同时导光结构可以以更小的宽度设置，能够减少壳体上占用的面积，从而提高显示屏的面积，提高电子设备的屏占比。

Description

一种具有高屏占比的电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种具有高屏占比的电子设备。

背景技术

目前，智能手机发展到全面屏阶段，全面屏一般是指手机的四个边框位置都采用无边框设计，力求接近100％的屏占比。全面屏手机面临着种种设计上以及制造工艺上的难点，比如听筒、传感器、前置摄像头的位置摆放等，随着人脸识别的流行，红外相机、光源等位置的设置是影响屏占比的关键。而前置摄像头的解决方案目前则有以下几种：

一种是降低屏占比、保留屏幕顶部的宽“额头”设计，如三星Galaxy Note 9；第二种是采用屏幕顶部缺一块显示的“异形屏”设计，包括刘海屏、水滴屏、美人尖等设计方案等，如iPhone X、小米8等；第三种是把前置摄像头放在屏幕底部，让屏幕尽量占满顶部区间，如小米MIX 2/S；第四种是采用前置摄像头机械升降的方式，其内部采用了机械传动，拍照时摄像头升起，如vivo NEX和OPPO Find X等。但是上述方案在屏占比以及拍照性能等方面仍然还存在不足，由此，全面屏方案面临的挑战越来越大。

发明内容

本发明的目的在于基于上述背景技术，提供一种新的前置摄像头的解决方案，以更好地实现全面屏智能手机的设计。

为了达到上述目的，本发明提出一种具有高屏占比的电子设备，包括：

壳体；

显示屏，设于所述壳体的正面；

相机模块，设于所述壳体的正面并位于所述显示屏的顶端，用于采集图像；以及

照明模块，设于所述壳体的正面并朝向所述显示屏的出光侧发光；

其中，所述壳体和/或所述显示屏上设有导光开孔，所述导光开孔内设有导光结构，所述照明模块设于所述导光结构的背面，所述导光结构用于将光束从所述照明模块所在位置传输至所述导光开孔处。

在一个实施例中，所述壳体包括中框，所述显示屏设于所述中框内，所述导光开孔设于所述中框上。

在一个实施例中，所述照明模块设于所述显示屏的背面，所述导光开孔设于所述显示屏上。

在一个实施例中，所述照明模块分布在所述相机模块的周围，且呈圆形、半圆形、大于二分之一圆弧或小于二分之一圆弧形式。

在一个实施例中，所述壳体包括中框，所述导光开孔的一部分设于所述中框上，所述导光开孔的另一部分对应设于所述显示屏的顶端，所述照明模块的一部分对应所述中框设置，所述照明模块的另一部分设于所述显示屏的顶端的背面。

在一个实施例中，所述导光开孔的出光侧还设有镀膜丝印图案层。

在一个实施例中，所述具有高屏占比的电子设备还包括设于所述显示屏的出光侧的盖板，所述镀膜丝印图案层设于所述盖板的一侧或者与所述盖板集成。

在一个实施例中，所述导光结构包括导光柱、导光板和导光纤维中的至少一种。

在一个实施例中，所述导光结构呈圆柱状、多面棱柱状、圆锥台状或多面棱锥台状。

在一个实施例中，所述相机模块包括红外相机和彩色相机中的至少一种；所述照明模块包括红外泛光灯、结构光投影仪、脉冲光投影仪中的至少一种。

本发明提供的具有高屏占比的电子设备，包括壳体以及设于壳体的正面的显示屏、相机模块和照明模块，相机模块位于显示屏的顶端，其中，壳体和/或显示屏上设有导光开孔，导光开孔内设有导光结构，照明模块设于导光结构的背面，导光结构将光束从照明模块所在位置传输至导光开孔处，照明模块实现朝向显示屏的出光侧发光，该导光开孔和导光结构的设置允许照明模块设置在不会限制其尺寸的位置，同时导光结构可以以更小的宽度设置，能够减少壳体上占用的面积，从而提高显示屏的面积，提高电子设备的屏占比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1是本发明一个实施例中电子设备的正面结构示意图；

图2是本发明一个实施例中照明模块位置的截面示意图；

图3是图2中顶端部分的放大图；

图4本发明另一个实施例中电子设备在照明模块的顶端部分的截面示意图；

图5是本发明另一个实施例中电子设备的照明模块位置的截面示意图；

图6是图5中顶端部分的放大图；

图7是本发明又一个实施例中电子设备的正面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接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“上”、“下”、“左”、“右”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，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专利的限制。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。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本发明所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

图1是根据本发明一个实施例的电子设备的正面示意图。电子设备10包括壳体105，以及设于壳体105正面的显示屏106、相机模块、照明模块103和扬声器104等。相机模块包括至少第一相机101和第二相机102，第一相机101、第二相机102均位于显示屏106的顶端，且保证在显示屏106内所占的面积足够小。

显示屏106可以是液晶显示屏(LCD)、有机发光二极管显示屏(OLED)等，用于显示应用程序图像，根据实际需要也可以是其他任意形式的显示屏。显示屏106同时还可以包含触摸功能，比如显示屏106中设置电容触控电极，以作为人机交互的输入装置。扬声器104或者听筒等用于接收语音信息，可以用来实现与用户的语音交互。

相机模块可以包括红外相机、RGB彩色相机等中的至少一种。在一个实施例中，第一相机101可以为彩色相机，用于采集外部物体在可见光照射下的图像，如彩色图像或白光图像。第二相机102可以为红外相机，用于采集外部物体在红外光照射下的红外图像。

照明模块103可以包括红外泛光灯、结构光投影仪、脉冲光投影仪等中的至少一个。以结构光深度相机为例，红外泛光灯和结构光投影仪一般同时存在，泛光灯一般用于当夜间光线较暗时照亮做活体检测解锁使用，结构光投影仪用于给红外相机提供红外照明，即用于发射被空间调制的红外光束，比如散斑光束、条纹光束等，此时，红外相机与照明模块103组成结构光深度相机，以实现对目标物体深度信息的识别能力。比如对于某一目标，利用照明模块103向目标物体投射出红外结构光光束，利用红外相机接收被物体反射回的结构光图像，该结构光图像进一步被处理器接收，并基于结构光算法计算出目标的深度信息。

具体地，照明模块103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，用于在部分场景应用下给第一相机101和/或第二相机102提供照明，其可以由垂直腔面激光发射器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)、发光二极管(LED)等光源与漫射器、衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)等光学元件组成。在一些实施例中，照明模块103也可以由接近传感器中的光源代替或者二者相互集成。优选地，照明模块103包括红外光源，用于给第二相机102提供红外光照明。

红外相机的数量可以为至少两个，例如多个红外相机组成双目或多目视觉模块。红外相机用于采集在相应的红外波长光束照射下的目标红外图像，比如840nm或者950nm下的红外图像，基于多幅目标红外图像之间的视差可以反映或恢复目标的深度信息，并基于视差或者深度信息实现进一步的应用，比如人脸识别等。

当照明模块103为脉冲光投影仪时，用于发射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，此时，相机与照明模块组成飞行时间(TOF)深度相机，以实现对目标物体深度信息的识别能力。比如对于某一目标，利用照明模块向目标物体投射出脉冲光束，利用相机接收被物体反射回的脉冲光束，处理器计算出该脉冲光束从发射到接收所用的时间，并根据时间飞行法计算出目标的深度信息。可以理解的是，这里的脉冲光束也可以包括方波、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发明。

在一些实施例中，相机模块还可以包含光场相机、广角相机、长焦相机等。彩色相机可以设置在电子设备的任意位置，比如前置平面(与显示屏所在平面相同)的顶端或底端等、后置平面等位置，比如在电子设备正面设置彩色相机以采集用户人脸图像。彩色相机也被设置在后置平面用于对后方场景进行拍照等。在一个实施例中，彩色相机被设置在前置以及后置平面，二者也可以独立采集图像也可以被处理器控制以同步采集图像。

如图2和图3所示，壳体105包括中框1052和后壳1051，中框1052设置在显示屏106和后壳1051之间，为显示屏106及多个传感器(包括照明模块103和扬声器104在内，以及还可进一步包括未示出的环境光/接近传感器等)等的设置提供框架支撑。显示屏106设置在中框1052内，第一相机101、第二相机102位于显示屏106的屏下相机开孔(未图示)中。

为了减少照明模块103对显示屏106的面积的占用，在一些实施例中，如图1所示，显示屏106的顶端对应的中框1052上设有中框狭窄区域107。照明模块103至少部分设置于中框狭窄区域107，可以减少对显示屏106的面积的占用，提高电子设备的屏占比。

具体来说，在一个实施例中，如图1至图3所示，照明模块103比如泛光灯柔性电路板设置于中框狭窄区域107，从而无需占用任何显示屏106的面积，显示屏106上除第一相机101、第二相机102之外的区域全部可用于显示，显示屏106上具有最大的显示面积比，可提高显示屏106的屏占比。扬声器104设置于中框上，以不占用显示屏106任何的用于显示的面积。

在该种方式下，照明模块103的尺寸决定了中框1052的宽度，也即能够允许的中框1051的宽度决定了可用于此的照明模块103的尺寸和类型，此一方面限制了照明模块103的尺寸大小，增加了加工难度，另一方面也限制了显示屏106在整个电子设备10的正面的面积比。为尽可能提高显示屏106的面积，照明模块103的尺寸应设置地尽可能小。好处是，照明模块103工作时，其发射的光线直接从显示屏106的上方出射，照明模块103与显示屏106之间互不影响，照明模块103的发光不会影响显示屏106的显示效果，或者显示屏106显示图像时不会影响照明模块103的照明效果。

该中框狭窄区域107可以为沿着显示屏106的短边延伸的长条形或者是配合照明模块103的其他任意可用的形状，以适应电子设备10的整体造型。其上还可设置镀膜丝印图案层，将设置于此的照明模块103进行覆盖和遮挡，使得电子设备10外观更加美观。

在该实施例中，该中框狭窄区域107可设置为中框1052上的凹槽的形式，也可以为贯穿中框1052的通孔的形式，视中框1052上的结构设计需要进行设置，以兼顾中框1052上结构位置和制造成本为宜。

在另一个实施例中，请结合图1至图3并参阅图4所示，照明模块103的一部分设置于中框狭窄区域107，另一部分设置于显示屏106的背面，这样，既避免了中框的宽度的限制，同时仅需占用显示屏106很少的面积，兼顾了显示屏106在电子设备上的屏占比。此时，中框狭窄区域107为贯穿中框1052的通孔的形式。

如图5和图6所示，为降低中框202的宽度与照明模块201的尺寸之间的相互限制，中框202上于对应显示屏206的顶端的位置形成导光开孔203，导光开孔203内设置有导光结构205，采用导光结构205将照明模块201(比如泛光灯的柔性电路板)发出的光从一个不受中框202的宽度限制的位置传输到中框202上的导光开孔203位置处，也就表示此时照明模块201可以设置在其他位置后再由导光结构205传输光束即可，由此，其尺寸便不会再受限制，导光开孔203的尺寸可以设置地更小，中框202的宽度也可以更小，这将极大地提高显示屏106在该电子设备20的正面的面积以及显示屏106内用于显示的面积。

导光结构205的原理就是将光以最小损耗从一个源位置传输到另一位置，光束则依靠全内反射在导光结构205内部传输。导光结构205具体可以是导光柱、导光板或导光纤维等形式或者是多个形式的结合，任何能实现光的传输的形式均可应用于此。

导光柱和导光板形式的导光结构205可以制作成任何形状，比如由光束入口至出口尺寸均一的圆柱形、方柱形、长方柱形、五边柱、六边柱等多面棱柱形式，也可以是由光束入口至出口尺寸逐渐增加的圆锥台形、三棱锥台、四棱锥台等多面棱锥台的形状。较佳地是，导光结构205的尺寸由光束入口到出口逐渐增加，便于减少光损耗，提高光的利用率和降低能耗。

在该实施例的基础上，还可提供一种替代方案(截面示意相同，不再图示)，导光开孔203是同时对应中框202和显示屏206设置，即，导光开孔203的一部分形成于中框202上，另一部分对应形成于显示屏206的顶端。这样的好处是，可以进一步降低中框202的宽度，提高显示屏206在壳体正面所占的面积，同时仅占用显示屏206的很少一部分面积，整体上能够保证较高的屏占比。

图7是本发明又一个实施例的电子设备正面示意图。电子设备30包括：壳体305以及设于其正面的相机模块301、照明模块302、听筒303、显示屏304等。相机模块301可以包括红外相机、RGB彩色相机等中的至少一个，相机模块301位于显示屏304顶端的相机开孔306中，相机开孔306可以为尺寸足够小的水滴孔，其上也可设置镀膜丝印图案层。

在本实施例中，相机模块301包括两个红外相机3011和一个RGB彩色相机3012，照明模块302与其中一个红外相机3011可构成结构光深度相机。对于结构光深度相机，照明模块302与其中一个红外相机3011之间具有一定的基线位置关系，两者的位置不能随意改变，因此，要想解决屏占比的问题，本实施例将照明模块302放置在一个红外相机3011周围，照明模块302可以围成圆形，也可以围成半圆形，当然，大于二分之一圆弧或小于二分之一圆弧等形式也均可应用，这样节省了照明模块302的占用面积。但为了尽可能缩小相机开孔306的尺寸，同样照明模块302的尺寸也必须足够小才行，此时，同样也需要设置导光结构(未图示)来解决照明模块302尺寸受限问题。用于设置导光结构的导光开孔(未图示)设置在该红外相机3011周围，以免光源对显示屏304的性能等造成影响。镀膜丝印图案层可进一步扩展至导光开孔区域，以覆盖和遮挡照明模块302。

根据以上所述，对于结构光深度相机而言，照明模块302包括红外泛光灯和结构光投影仪，相应地，排列在红外相机3011的周围的导光结构及其导光开孔为至少两个，多个导光结构的类型、形状等均可独立设置。

上述各实施例的电子设备10、20和30可以采用结构光、飞行时间、双目等深度相机实现人脸识别，上述解决屏占比的方案适用于任何类型的深度相机的位置设置。

上述各实施例的电子设备10、20和30还包括覆盖在显示屏上的盖板108、208(图2至图5中示出)，其为玻璃材质，覆盖在用于成像的显示屏106、206和304的表面起到保护作用，盖板108、208也可以是其他透明材质制成。在一个实施例中，盖板108、208也可以是显示屏106、206和304的一部分。镀膜丝印图案层可以集成于盖板108、208上，例如，当镀膜丝印图案层需要对应中框(中框狭窄区域107)设置时，镀膜丝印图案层可以与盖板一体成型，盖板连同该镀膜丝印图案层呈具有突出结构的异形；当镀膜丝印图案层对应显示屏上的相机开孔306和导光开孔203设置时，镀膜丝印图案层直接集成于盖板108、208上，当然，当镀膜丝印图案层对应显示屏上的相机开孔306和导光开孔203设置时，镀膜丝印图案层可以设置于盖板108、208的外侧，也可以设置于盖板108、208的内侧。

此外，上述各实施例的电子设备10、20和30还可包括麦克风、处理器、存储器，通讯接口等，麦克风用于接收语音信息，可以用来实现与用户的语音交互；存储器用于保存数据，比如应用程序数据、***数据、处理器在执行过程中保存的临时代码和数据。存储器可以由单个或多个存储器组成，其可以是RAM、FLASH等任何可用于保存数据的存储器形式。通讯接口用于使得电子设备与外部进行连接，以进一步实现数据传输、电力传输等功能，通讯接口可以为USB接口、WIFI接口等形式；处理器用于对整个电子设备进行整体控制，可以是单个的处理器，也可以包含多个处理器单元，比如由不同功能的处理器单元组成。在一些实施例中，处理器206也可以是集成片上***(SOC)，集成有中央处理单元、片上存储器、控制器、通信接口等。该电子设备10、20和30可以是手机、电脑、平板、电视、可穿戴设备等任何形式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有高屏占比的电子设备，其特征在于，包括：

壳体；

显示屏，设于所述壳体的正面；

相机模块，设于所述壳体的正面并位于所述显示屏的顶端，用于采集图像；以及

照明模块，设于所述壳体的正面并朝向所述显示屏的出光侧发光；

其中，所述壳体和/或所述显示屏上设有导光开孔，所述导光开孔内设有导光结构，所述照明模块设于所述导光结构的背面，所述导光结构用于将光束从所述照明模块所在位置传输至所述导光开孔处。

2.如权利要求1所述的具有高屏占比的电子设备，其特征在于，所述壳体包括中框，所述显示屏设于所述中框内，所述导光开孔设于所述中框上。

3.如权利要求1所述的具有高屏占比的电子设备，其特征在于，所述照明模块设于所述显示屏的背面，所述导光开孔设于所述显示屏上。

4.如权利要求3所述的具有高屏占比的电子设备，其特征在于，所述照明模块分布在所述相机模块的周围，且呈圆形、半圆形、大于二分之一圆弧或小于二分之一圆弧形式。

5.如权利要求1所述的具有高屏占比的电子设备，其特征在于，所述壳体包括中框，所述导光开孔的一部分设于所述中框上，所述导光开孔的另一部分对应设于所述显示屏的顶端，所述照明模块的一部分对应所述中框设置，所述照明模块的另一部分设于所述显示屏的顶端的背面。

6.如权利要求1至5中任一项所述的具有高屏占比的电子设备，其特征在于，所述导光开孔的出光侧还设有镀膜丝印图案层。

7.如权利要求6所述的具有高屏占比的电子设备，其特征在于，所述具有高屏占比的电子设备还包括设于所述显示屏的出光侧的盖板，所述镀膜丝印图案层设于所述盖板的一侧或者与所述盖板集成。

8.如权利要求1至5中任一项所述的具有高屏占比的电子设备，其特征在于，所述导光结构包括导光柱、导光板和导光纤维中的至少一种。

9.如权利要求1至5中任一项所述的具有高屏占比的电子设备，其特征在于，所述导光结构呈圆柱状、多面棱柱状、圆锥台状或多面棱锥台状。

10.如权利要求1至5中任一项所述的具有高屏占比的电子设备，其特征在于，所述相机模块包括红外相机和彩色相机中的至少一种；所述照明模块包括红外泛光灯、结构光投影仪、脉冲光投影仪中的至少一种。