CN114839645A - 一种飞行时间tof摄像模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种飞行时间TOF摄像模组及电子设备，摄像模组包括电路板和设置在电路板上表面的发射模组以及接收模组，发射模组包括用于发射N束点光的光源以及用于准直并投射N束点光的投射镜头，接收模组用于接收N个返回的深度光信号并转换为电信号。投射镜头的视场角FOV满足65°＜FOV＜80°，投射镜头的F数小于1.9，焦距1.2＜f＜1.4。通过投射镜头的设计，光源发出的N束点光经过投射镜头后，以预定的视场角与强度直接投射至目标对象上，而无需对光信号进行复制，无需设置光信号复制元件，节约了成本，减少了整个摄像模组的厚度，也降低摄像模组的组装难度。由于N束点光经过投射镜头后直接到达目标对象，减少了光的损耗，提高了光源的利用率。

Description

一种飞行时间TOF摄像模组及电子设备

技术领域

本申请涉及电子产品技术领域，尤其涉及一种飞行时间TOF摄像模组及电子设备。

背景技术

飞行时间(Time of Flight，TOF)摄像模组是一种常用的深度摄像机模组，可以用于测量景深(深度)或距离信息，能够实现电子设备对目标物体的三维成像或距离检测功能。TOF摄像模组一般包括光信号发射(Tx)模组以及光信号接收(Rx)模组。现有的TOF摄像模组的光信号发射模组通常包括发射器芯片、准直透镜(collimator lens)和衍射投射镜头(Diffractive Optical Elements，DOE)，DOE用于将发射器芯片发射的光束以一定的倍数复制后向外透射成多个区域的散斑光信号，以扩大TOF摄像模组的测量范围，提高深度测量的测量精度。然而现有的TOF的结构较为复杂，组装难度较大、成本较高。

发明内容

本申请提供了一种飞行时间TOF摄像模组及电子设备，用于简化摄像模组的结构，降低加工难度的同时，还能够降低成本。

本申请实施例提供了一种飞行时间TOF摄像模组，其用于以目标视场角向目标对象投射N个散斑组成的散斑光阵列，所述摄像模组包括：

电路板，其上表面上至少包括互不交叠的第一区域和第二区域；

发射模组，其设置在所述电路板的第一区域，发射模组包括光源与投射镜头，所述光源用于发射N束点光，所述投射镜头的视场角FOV满足：65°＜FOV＜80°，所述投射镜头的F数小于1.9，焦距1.2＜f＜1.4，所述投射镜头用于准直所述N束点光并将所述N束点光投射至所述目标对象以在所述目标对象上产生所述N个散斑组成的散斑光阵列；以及

接收模组，其设置在所述电路板的第二区域，所述接收模组用于接收所述N个散斑阵列照射到所述目标对象后返回的深度光信号且用于将所述深度光信号转换为电信号。

在一种可能的实施方式中，所述投射镜头满足：0.1<|Y/(f*TTL)|<0.4，其中，f为所述投射镜头的焦距，Y为所述投射镜头的最大物高，TTL为所述投射镜头的光阑面至成像面之间的距离。

在一种可能的实施方式中，所述投射镜头满足：0.3<f/TTL<0.5，其中，f为所述投射镜头的焦距，TTL为所述投射镜头的光阑面至成像面之间的距离。

在一种可能的实施方式中，所述投射镜头满足：0.2<Y/TTL<0.4，其中，Y为所述投射镜头的最大物高，TTL为所述投射镜头的光阑面至成像面之间的距离。

在一种可能的实施方式中，所述投射镜头的视场角FOV＝71.9°。

在一种可能的实施方式中，所述投射镜头的F数等于1.76。

在一种可能的实施方式中，所述投射镜头沿成像侧至光源侧依次设置有光阑和透镜组，所述透镜组包括至少两个透镜。

在一种可能的实施方式中，所述透镜组包括沿成像侧至光源侧依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；

所述第一透镜为正光焦度的透镜，所述第一透镜在近轴的成像侧为凹面，所述第一透镜在近轴的光源侧为凸面，所述第一透镜的两个面中有至少一个面为非球面；

所述第二透镜为负光焦度的透镜，所述第二透镜在近轴的成像侧为凹面，在近轴的光源侧为凸面，且所述第二透镜的两个面中至少有一个面为非球面；

所述第三透镜为正光焦度的透镜，所述第三透镜在近轴成像侧为凸面，且所述第三透镜的两个面中至少有一个面为非球面。

在一种可能的实施方式中，所述摄像模组包括第一镜筒和第二镜筒，所述接收模组包括图像传感器芯片、成像镜头和滤光片；

所述第一镜筒安装于所述电路板的第一区域，所述投射镜头固定于所述第一镜筒且设置在所述光源的上方；

所述第二镜筒安装于所述电路板的第二区域，所述图像传感器芯片容纳于所述第二镜筒内，所述成像镜头固定于所述第二镜筒内并设置在所述图像传感器芯片的上方，用于将所述深度光信号成像至所述图像传感器芯片，所述滤光片位于所述成像镜头和所述图像传感器芯片之间。

在一种可能的实施方式中，所述摄像模组还包括陶瓷基板，所述光源通过所述陶瓷基板设置于素数电路板，且所述陶瓷基板在所述电路板的上表面的投影面积小于所述上表面的面积。

在一种可能的实施方式中，所述第一镜筒通过所述陶瓷基板安装于所述电路板。

在一种可能的实施方式中，所述摄像模组还包括驱动件，所述驱动件安装于所述电路板，用于驱动所述光源发光。

在一种可能的实施方式中，所述驱动件通过陶瓷基板安装于所述电路板，且所述驱动件和所述光源位于所述陶瓷基板的同一侧。

在一种可能的实施方式中，所述电路板具有一个与所述上表面相对的下表面，所述下表面设置有向所述上表面的方向凹陷的凹陷部，所述驱动件的至少部分位于所述凹陷部。

在一种可能的实施方式中，所述电路板的下表面设置有加强板。

本申请还提供了一种电子设备，包括：

如以上任一项所述的飞行时间TOF摄像模组，所述飞行时间TOF摄像模组用于测量目标物体的深度信息；

控制单元，用于根据所述深度信息对所述电子设备的至少一项功能进行操作控制。

本申请涉及一种飞行时间TOF摄像模组及电子设备，摄像模组包括电路板和设置在电路板上表面的发射模组以及接收模组，发射模组包括用于发射N束点光的光源以及用于准直并投射N束点光的投射镜头，接收模组用于接收N个返回的深度光信号并转换为电信号。其中，投射镜头的视场角FOV满足65°＜FOV＜80°，投射镜头的F数小于1.9，焦距1.2＜f＜1.4。通过投射镜头的设计，光源发出的N束点光经过投射镜头后，以预定的视场角与强度直接投射至目标对象上，而无需对光信号进行复制，无需设置光信号复制元件，节约了成本，减少了整个摄像模组的厚度，也降低摄像模组的组装难度。进一步地，由于N束点光经过投射镜头后直接到达目标对象，减少了光的损耗，大大提高了光源的利用率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请所提供的摄像模组的结构示意图；

图2为本申请所提供的摄像模组第一实施例的内部结构示意图；

图3为本申请所提供的投射镜头的示意图；

图4为本申请所提供的摄像模组第二实施例的内部结构示意图；

图5为本申请所提供的摄像模组第三实施例的内部结构示意图；

图6为本申请所提供的电路板和加强板的结构示意图。

附图标记：

1-发射模组；

11-光源；

12-投射镜头；

121-光阑；

122-第一透镜；

123-第二透镜；

124-第三透镜；

13-第一镜筒；

2-接收模组；

21-第二镜筒；

22-图像传感器芯片；

23-成像镜头；

24-滤光片；

3-电路板；

31-凹陷部；

4-陶瓷基板；

5-驱动件；

6-加强板。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种飞行时间TOF摄像模组，摄像模组包括电路板3、发射模组1和接收模组2，电路板3具有沿其厚度方向设置的上表面和下表面，其中，上表面设置有互不交叠的第一区域和第二区域，发射模组1设置在第一区域，发射模组1包括光源11和投射镜头12，光源11用于发射N束点光，N的具体数值可以根据实际需求进行设定。投射镜头12用于将光源11发出的光信号处理为散斑光信号。其中，光源11可以为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)、发光二极管(LightEmitting Diodes,LED)等光源11或多个上述光源11组合成的阵列，光源11可以为单芯片多点发光的VCSEL芯片，多个发光点成二维矩阵排列，对应的发射出多束激光信号，形成矩阵式光信号阵列。投射镜头12用于准直N束点光并将N束点光透射至目标对象，在目标对象上产生N个散斑组成的散斑光阵列。接收模组2设置在电路板3的第二区域，用于接收N个散斑光阵列照射到目标物体后返回的深度光信号且用于将深度光信号转换为电信号。其中，投射镜头12的视场角(Field of View，FOV)满足：65°＜FOV＜80°，且投射镜头的F数小于1.9，焦距1.2＜f＜1.4。

视场角(Field of View，FOV)：用来表征镜头的视场范围，在镜头尺寸相等的情况下，镜头的FOV越大，表示该镜头的投影视场的范围越大。

畸变：用于度量图像的视觉畸变程度，畸变越小，成像效果越好。

相对照度(Relative Illumination，RI)：指成像面上的不同坐标点的照度和中心点的照度之比，相对照度越小，成像面的照度越不均匀，容易产生某些位置曝光不足或中心过曝光的问题，影响成像质量；相对照度越大，成像质量越高。

工作F数，或者F数(F-number，Fno)：即镜头相对口径的倒数，用于表征透过镜头进入感光芯片的光线量。F数越小，表示进入镜头的光线量越多。

通常情况下，现有的TOF模组通过准直透镜在调光***中能够改变光束的直径和发散角，使光束变为准直平行光束，使光束能量更集中，从而能够获得细小的高功率密度光斑。当需要获得散斑光信号时，会在准直透镜的上方进一步增加光复制元件，从而将准直光信号复制以得到散斑光信号。可选地，光信号复制元件可以为衍射光学元件(DiffractiveOptical Elements，DOE)、微透镜阵列(Micro Lens Array,MLA)、光栅或者其他任何可以形成斑点光的光学元件中的至少一个或多种光学元件的组合。DOE通常为玻璃或塑胶材质，用于将光源发射的光束以一定的倍数复制后向外投射成多个区域的散斑光信号。以DOE为例，通过DOE对光信号进行复制以增加光信号的数量，从而满足接收模组2对于光信号数量的需求，以提高测量的准确性。例如，发射器芯片发出的阵列光信号包括n个光信号，DOE的复制倍数为m，经过DOE复制后，形成n*m个光信号，接收模组2能够接收到从目标对象返回的n*m个光信号，从而提高测量的准确性。然而，当光线经过DOE时会产生10％以上的能量损耗，现有的包括准直透镜和衍射光学元件的发射模组1的光学效率通常为56％，F数为2.83，由于光线的透过率较低，因此需要增大TOF模组的功率，单孔光功率要求通常为100mW，通常情况下需要设置有升压电路(boost电路)，而且随着功率的升高TOF模组的安全性会下降，当TOF模组出现损坏时，发射器芯片发出的光线直接照射容易对人体造成伤害，因此，需要设置氧化铟锡(ITO)保护电路，保护电路需要包括作为正负极的金属弹片等部件，导致TOF模组整体的部件数量增加，结构复杂，组装难度较大，物料成本较高。

相较于现有的将光信号处理为准直光信号，本申请实施例所提供的方案能够通过投射镜头12对光源11发出的光信号进行处理以使光信号形成散斑光阵列，在一定程度上能够增加单个光信号的照射范围，以使处理后的光信号能够满足使用需求，从而可以省去光信号复制元件，因此，可以降低光信号在传播时的损耗，从而有利于提高光学效率，光学效率可以达到80％，由于光学效率较高，因此可以降低单孔光功率，通常可以降低至7mW，因此可以省去升压电路，简化TOF模组的结构，同时由于单孔光功率降低，TOF模组的安全性也得到提升，可以省去保护电路以及保护电路的相关部件，在简化TOF模组结构的同时还能够降低组装难度，并且可以减少物料的成本更加符合实际的使用需求。

通过投射镜头12的设计，光源11发出的N束点光经过投射镜头12后，以预定的视场角与强度直接投射至目标对象上，而无需对光信号进行复制，无需设置光信号复制元件，节约了成本，减少了整个摄像模组的厚度，也降低摄像模组的组装难度。由于N束点光经过投射镜头12后直接到达目标对象，减少了光的损耗，提高了光源11的利用率。

发射模组1和接收模组2共用一个电路板3，并设置在相同表面上，在安装时可以参照共同的基准点或者相互参照，有利于减小发射模组1和接收模组2之间的对位公差，能够减小发射模组1的光轴和接收模组2的相对光轴夹角，能够提升摄像模组的成像功能或者距离检测功能，同时还能够降低电路板3的成本，发射模组1和接收模组2在组装的过程中不再需要金属支架，不仅有利于减小摄像模组的支架成本，还可以省去额外的金属支架的组装工艺流程，有利于减小摄像模组的组装工艺成本。

在一种可能的实施方式中，可以通过对投射镜头12的各个参数进行设计使得投射镜头12能够具有较大的视场角FOV和较小的F数。f为投射镜头12的焦距，Y为所述摄像模组的像面上的最大像高，TTL为光阑121至光源11之间的距离。例如，f、Y以及TTL之间可以满足0.1<|Y/(f*TTL)|<0.4。

投射镜头12的f、Y、TTL影响投射镜头的FOV和F数，f、Y和TTL之间也相互制约和影响，因此，通过控制f、Y、TTL三者之间满足以上预设条件，可以使投射镜头12获得更大的广角视场，探测更大的范围，并且能够使投射镜头12具有较小的F数从而手机更多的光线，以提高镜头的性能。

当投射镜头的f、Y、TTL之间的关系为0.1<|Y/(f*TTL)|<0.4时，投射镜头12的FOV满足60°＜FOV＜85°，进一步地，还可以使投射镜头12的FOV满足65°＜FOV＜85°、65°＜FOV≤80°、65°＜FOV≤75°或者65°＜FOV≤70°等，以实现深度检测的精度需求和视场需求的平衡，当投射镜头12的f、Y、TTL之间的关系为0.1<|Y/(f*TTL)|<0.4时，投射镜头12的F数小于1.9，进一步地，还可以使投射镜头12的F数满足：F数小于1.8等，以使投射镜头12能够收集更多的光线。

应理解，上述的预设条件为设计投射镜头12时，投射镜头12的f、Y、TTL应满足的条件，从而在保证所需的FOV和F数的情况下，提升投射镜头12的投影性能，在一些情况下，为了获得更好的投影性能，可以对预设条件进行适当的调整，例如可以将预设条件调整为：0.1<|Y/(f*TTL)|<0.30、0.2<|Y/(f*TTL)|<0.30、0.1<|Y/(f*TTL)|<0.25、0.15<|Y/(f*TTL)|<0.30或者0.15<|Y/(f*TTL)|<0.25等。

在一种可能的实施方式中，投射镜头12的f、Y和TTL之间还可以满足：0.3<f/TTL<0.5、0.2<Y/TTL<0.4中的至少一者。

通过对投射镜头12的参数进行进一步限制，可以使投射镜头12的FOV在其上述范围内尽可能大，并且使投射镜头的F数在其上述范围内尽可能小。上述预设条件还可以进一步调整为：0.3<f/TTL<0.46、0.4<f/TTL<0.46、0.2<Y/TTL<0.35、0.25<Y/TTL<0.35或者0.2<Y/TTL<0.3等。

在一种可能的实施方式中，通过对上述参数的限制可以使投射镜头12的参数满足：FOV＝71.9°，F数等于1.76。

本申请实施例所提供的摄像模组具有较小的F数以及较大的视场角FOV，能够提高摄像模组的光学效率，以及光线的透过率。现有的TOF模组(含DOE)的透过率通常为56％，而本申请实施例所提供的摄像模组的透过率可以达到80％。

在一种可能的实施方式中，投射镜头12包括光阑121和透镜组，透镜组包括至少两个透镜，通过对透镜组的结构、参数进行调整，以使投射镜头12的参数满足前述的条件。

如图3所示，在一种可能的实施方式中，投射镜头12从成像侧(投影目标侧)至光源侧依次设置有光阑121、第一透镜122、第二透镜123和第三透镜124，第一透镜122为正光焦度透镜，第一透镜122在近轴的光源侧为凸面，且第一透镜122的两个面中至少有一个为非球面。第二透镜123为负光焦度透镜，第二透镜123在近轴的成像侧为凹面，在近轴的光源侧为凸面，且第二透镜123的两个面中，至少一个面为非球面。第三透镜124为正光焦度透镜，第三透镜124在近轴成像侧为凸面，且第三透镜124的两个面中至少有一个面为非球面。

第一透镜122为正光焦度透镜，焦距为f1，第一透镜122正的光焦度分配可以扩大光线出射时的角度，能够增大视场角FOV，第一透镜122的成像侧表面的近轴曲率半径为R1，光源侧表面的近轴曲率半径为R2，第一透镜122可以满足下列条件：-1<f1/R1<-0.2；-2.5<f1/R2<-1.5；2<R1/R2<4.5。通过上述条件可以使第一透镜122两个表面曲率半径合理分配，有助于在偏折光线时校正像差。

第二透镜123为负光焦度透镜，焦距为f2，第二透镜123负的光焦度分配能够有效地校正像差，提高投影的质量，第二透镜123的成像侧表面近轴曲率半径为R3，光源侧表面的近轴曲率半径为R4，第二透镜123可以满足下列条件：2<f2/R3<4.5；0.4<f2/R4<2；0.25<R3/R4<0.45。第二透镜123的两个表面曲率半径的合理分配有助于透镜在贡献负光焦度的同时更好地校正像差。

第二透镜123为正光焦度的透镜，焦距为f3，第三透镜124的成像侧表面的近轴曲率半径为R5，光源侧表面的近轴曲率半径为R6，第三透镜124满足下列条件：1.4<f3/R5<1.6；0.2<f3/R6<0.1；-0.2<R5/R6<0.1。

第三透镜124为距离光源11最近的透镜，在光线从光源11发出后，首先经过正光焦度的第三透镜124偏折光线，能够有效减少第一透镜122和第二透镜123的有效口径大小，同时能够保证投射镜头12具有较大的视场角FOV。

另外，由于2<R1/R2<4.5、0.2<R3/R4<0.45、-0.2<R5/R6<0.1，通过对镜头110中的三个透镜各自的曲率半径进行设计，在镜头110的FOV和F数满足需求的同时，能够降低镜头110的敏感度，提升产品的良品率。

透镜组的透镜数量可以调整，可以是两个透镜，也可以是四个甚至更多透镜，可以对各透镜的参数进行调整，以使投射镜头12的满足前述的预设条件即可。

当透镜的数量过多时，导致发射模组1的体积增大，摄像模组的整体体积增加。而且接收模组2和发射模组1的位置需要相互匹配设置，通常情况下，接收模组2和发射模组1近似处于同于高度。当发射模组1的体积、位置发生变化时，接收模组2的位置也需要相应调整，导致摄像模组整体的设计难度加大，而且由于透镜数量的增加，投射镜头12的成本也相对较高。当透镜的数量过少时，透镜处理光信号的能力相对较差。通常情况下，接收模组2的内部可以设置有四个透镜，由于发射模组1设置有光源11，光源11会占用一定的空间，为了使发射模组1和接收模组2的高度近似相同，可以通过减少投射镜头12的透镜的数量来减小投射镜头12的体积，从而降低对于发射模组1的体积的影响。综合结构、加工难度、成本等因素考虑，采用三个透镜的投射镜头12为较为优选的方案。

在一种可能的实施方式中，投射镜头12的焦距为f，第一透镜122的焦距为f1，第二透镜123的焦距为f2，第三透镜124的焦距为f3，透镜间光焦度的分配满足下列条件：0.8<f1/f<1.3、-1.3<f2/f<-0.5、0.4<f3/f<1.1、-1.3<f2/f1<-0.5、0.3<f3/f1<1。

通过对三个透镜各自的焦距进行设计，对第一透镜122、第二透镜123和第三透镜124的焦距进行合理分配，使得投射镜头12能够拥有较大的FOV范围和较小的F数，同时更好的校正像差，有效提高投射镜头12的投影质量。

曲率半径满足如下条件：2<r1/r2<4.5、0.25<r3/r4<0.45、-0.2<r5/r6<0.1。

这样的设计能够降低透镜组的敏感度，提升产品良品率。

第一透镜122于光轴上的厚度为CT1，第二透镜123于光轴上的厚度为CT2，第三透镜124于光轴上的厚度为CT3。三个透镜满足下列条件：0.5<CT1/CT2<1.5、0.2<CT2/CT3<1。

通过对透镜的中心厚度，即透镜沿光轴方向的厚度进行设计，能够使透镜拥有合理的厚度，使投射镜头12较为坚固，有利于提升投射镜头12的使用寿命。

第一片透镜材料折射率为n1,色散系数为v1，第二片透镜折射率为n2，色散系数为v2，第三片透镜折射率为n3，色散系数为v3。且满足如下条件：n1>1.60、n2>1.60、n2>1.60、v1>22.0、v2>22.0且v3>22.0。

通过对个透镜的材料的折射率和色散系数进行设计，能够降低生产制备成本，减小色散，提供合适的像差平衡。

在一种可能的实施方式中，可以通过调节投射镜头12的参数，以使投射镜头12满足：f＝1.35mm，F数＝1.78，FOV＝72°，TTL＝3.29mm。

具体地，在本实施例中，投射镜头12的其他参数满足：

表1

表3是非球面透镜的非球面高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16：

表2

如图2所示，在一种可能的实施方式中，摄像模组包括第一镜筒13和第二镜筒21，接收模组2还包括图像传感器芯片22、成像镜头23和滤光片24，第一镜筒13安装于电路板3的第一区域，投射镜头12固定于第一镜筒13，且安装在光源11的上方。第一镜筒13用于安装和保护投射镜头12。第二镜筒21安装于电路板3的第二区域，能够容纳图像传感器芯片22，且成像镜头23固定于第二镜筒21内，并设置在图像传感器芯片22的上方，用于将深度光信号成像至图像传感器芯片22，滤光片24位于成像镜头23和图像传感器芯片22之间，即沿远离电路板3的上表面的方向，图像传感器芯片22、滤光片24、成像镜头23依次设置。

如图2所示，在一种可能的实施方式中，摄像模组包括陶瓷基板4，光源11通过陶瓷基板4安装于电路板3的上表面，且陶瓷基板4在电路板3的上表面的投影面积小于上表面的面积。

光源11在工作过程中的发热量较大，而且VCSEL通常为多孔结构，容易发生变形碎裂，陶瓷材料具有散热效率较高，热稳定性较好的优点，能够提升散热效率，从而降低VCSEL芯片受热变形的情况发生，提升摄像模组的工作稳定性，更加符合实际的使用需求。适当的减小陶瓷基板4的面积可以节省摄像模组的整体成本。

如图4所示，在一种可能的实施方式中，第一镜筒13通过陶瓷基板4安装于电路板3。

通过使第一镜筒13与陶瓷基板4连接，可以在安装时便于对第一镜筒13进行定位，而且还能够节省第一镜筒13在电路板3占用的空间，从而能够使摄像模组的结构更加紧凑，有利于摄像模组的小型化设计。

如图5所示，在一种可能的实施方式中，摄像模组还包括驱动件5，安装于电路板3用于驱动光源11发光。

如图5所示，在一种可能的实施方式中，驱动件5通过陶瓷基板4安装于电路板，驱动件5和光源11位于陶瓷基板4的同一侧。

通过这样的设计可以使陶瓷基板4用于对驱动件5进行散热，有利于提高驱动件5工作的稳定性，同时将驱动件5和光源11设置在陶瓷基板4的同一侧可以将驱动件5集成于第一镜筒13内部，还能够减少驱动件5在电路板3占用的空间，有利于减小电路板3的大小，降低成本。

在一种可能的实施方式中，电路板3具有一个与上表面相对的下表面，驱动件5可以安装在电路板3的下表面。

通过将驱动件5安装在电路板为设置发射模组1和接收模组2的一侧，可以提高电路板3的利用率，有利于减小电路板3的体积，从而节约成本。

如图6所示，在一种可能的实施方式中，电路板3的下表面设置有凹陷部31，凹陷部31可以为凹槽，也可以为通孔等。凹陷部31朝向靠近电路板3的上表面的方向凹陷，驱动件5的至少部分位于凹陷部31。

通过将驱动件5设置在电路板3远离发射模组1和接收模组2的一侧，能够提高电路板3的利用率，减小电路板3的面积，从而有利于减小电路板3的尺寸。凹陷部31能够便于对驱动件5进行定位，同时还有利于降低摄像模组的在电路板3厚度方向的尺寸。

如图6所示，在一种可能的实施方式中，电路板3的下表面可以设置有加强板6。

在一种可能的实施方式中，电路板3可以为柔性电路板3或者软硬结合板或者印制电路板3。

加强板6可以为但不仅限于钢片补强，当电路板3为软硬结合板时，也可以包括加强将，以提高摄像模组的平整度。加强板6可以在对应凹陷部31的位置设置有避让结构。

由于本申请实施例所提供的摄像模组可以省去DOE、保护电路、光敏二极管(Photodiode，PD)等部件，因此在组装时，可以简化步骤，提高组装效率并且降低成本。

基于以上各实施例所涉及的飞行时间TOF摄像模组，本申请实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括摄像模组和控制单元，摄像模组用于测量目标物体的深度信息，控制单元用于根据深度信息对所述电子设备的至少一项功能进行操作控制。其中摄像模组可以为以上任一实施例中所涉及的飞行时间TOF摄像模组，由于摄像模组具有以上的技术效果，因此，包括该摄像模组的电子设备也具有相应的技术效果，此处不再赘述。

本申请实施例提供了一种飞行时间TOF摄像模组及电子设备，摄像模组包括电路板3和设置在电路板3上表面的发射模组1以及接收模组2，发射模组1包括用于发射N束点光的光源11以及用于准直并投射N束点光的投射镜头12，接收模组2用于接收N个返回的深度光信号并转换为电信号。其中，投射镜头12的视场角FOV满足65°＜FOV＜80°，投射镜头12的F数小于1.9，焦距1.2＜f＜1.4。通过投射镜头12的设计，光源11发出的N束点光经过投射镜头12后，以预定的视场角与强度直接投射至目标对象上，而无需对光信号进行复制，无需设置光信号复制元件，节约了成本，减少了整个摄像模组的厚度，也降低摄像模组的组装难度。进一步地，由于N束点光经过投射镜头后直接到达目标对象，减少了光的损耗，大大提高了光源的利用率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，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保护范围之内。

Claims (17)

1.一种飞行时间TOF摄像模组，其用于以目标视场角向目标对象投射N个散斑组成的散斑光阵列，其特征在于，所述摄像模组包括：

电路板，其上表面上至少包括互不交叠的第一区域和第二区域；

发射模组，其设置在所述电路板的第一区域，发射模组包括光源与投射镜头，所述光源用于发射N束点光，所述投射镜头的视场角FOV满足：65°＜FOV＜80°，所述投射镜头的F数小于1.9，焦距1.2＜f＜1.4，所述投射镜头用于准直所述N束点光并将所述N束点光投射至所述目标对象以在所述目标对象上产生所述N个散斑组成的散斑光阵列；以及

接收模组，其设置在所述电路板的第二区域，所述接收模组用于接收所述N个散斑阵列照射到所述目标对象后返回的深度光信号且用于将所述深度光信号转换为电信号。

2.根据权利要求1所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述投射镜头满足：0.1＜|Y/(f*TTL)|＜0.4，其中，f为所述投射镜头的焦距，Y为所述投射镜头的最大物高，TTL为所述投射镜头的光阑面至成像面之间的距离。

3.根据权利要求1所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述投射镜头满足：0.3＜f/TTL＜0.5，其中，f为所述投射镜头的焦距，TTL为所述投射镜头的光阑面至成像面之间的距离。

4.根据权利要求1所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述投射镜头满足：0.2＜Y/TTL＜0.4，其中，Y为所述投射镜头的最大物高，TTL为所述投射镜头的光阑面至成像面之间的距离。

5.根据权利要求1所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述投射镜头的视场角FOV＝71.9°。

6.根据权利要求1所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述投射镜头的F数等于1.76。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述投射镜头沿成像侧至光源侧依次设置有光阑和透镜组，所述透镜组包括至少两个透镜。

8.根据权利要求7所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述透镜组包括沿成像侧至光源侧依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；

所述第一透镜为正光焦度的透镜，所述第一透镜在近轴的成像侧为凹面，所述第一透镜在近轴的光源侧为凸面，所述第一透镜的两个面中有至少一个面为非球面；

所述第二透镜为负光焦度的透镜，所述第二透镜在近轴的成像侧为凹面，在近轴的光源侧为凸面，且所述第二透镜的两个面中至少有一个面为非球面；

所述第三透镜为正光焦度的透镜，所述第三透镜在近轴成像侧为凸面，且所述第三透镜的两个面中至少有一个面为非球面。

9.根据权利要求1所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述摄像模组包括第一镜筒和第二镜筒，所述接收模组包括图像传感器芯片、成像镜头和滤光片；

所述第一镜筒安装于所述电路板的第一区域，所述投射镜头固定于所述第一镜筒且设置在所述光源的上方；

所述第二镜筒安装于所述电路板的第二区域，所述图像传感器芯片容纳于所述第二镜筒内，所述成像镜头固定于所述第二镜筒内并设置在所述图像传感器芯片的上方，用于将所述深度光信号成像至所述图像传感器芯片，所述滤光片位于所述成像镜头和所述图像传感器芯片之间。

10.根据权利要求9所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述摄像模组还包括陶瓷基板，所述光源通过所述陶瓷基板设置于素数电路板，且所述陶瓷基板在所述电路板的上表面的投影面积小于所述上表面的面积。

11.根据权利要求10所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述第一镜筒通过所述陶瓷基板安装于所述电路板。

12.根据权利要求1所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述摄像模组还包括驱动件，所述驱动件安装于所述电路板，用于驱动所述光源发光。

13.根据权利要求12所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述驱动件通过陶瓷基板安装于所述电路板，且所述驱动件和所述光源位于所述陶瓷基板的同一侧。

14.根据权利要求12所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述电路板具有一个与所述上表面相对的下表面，所述下表面设置有向所述上表面的方向凹陷的凹陷部，所述驱动件的至少部分位于所述凹陷部。

15.根据权利要求1所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述电路板为柔性电路板或者软硬结合板或者印制电路板。

16.根据权利要求1所述的飞行时间TOF摄像模组，其特征在于，所述电路板的下表面设置有加强板。

17.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至16中任一项所述的飞行时间TOF摄像模组，所述飞行时间TOF摄像模组用于测量目标物体的深度信息；

控制单元，用于根据所述深度信息对所述电子设备的至少一项功能进行操作控制。

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