CN210923959U - 飞行时间投射器、飞行时间深度模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种飞行时间投射器、飞行时间深度模组和电子设备。飞行时间投射器包括激光发射元件、准直元件和衍射光学元件。激光发射元件包括多个点光源，多个点光源用于投射多束激光以形成点阵激光，点阵激光包括第一发散角；准直元件用于准直所述点阵激光以形成准直激光，准直激光包括第二发散角，第一发散角大于第二发散角；衍射光学元件用于衍射所述准直激光以形成激光图案。本申请实施方式的飞行时间投射器、飞行时间深度模组和电子设备采用点光源发射激光，由于点光源投射的激光能量密度较高，因此由多个点光源形成的激光发射元件投射的激光能量比较集中，从而能够有效提升飞行时间投射器的侦测距离，并能降低飞行时间投射器的功耗。

Description

飞行时间投射器、飞行时间深度模组和电子设备

技术领域

本申请涉及成像技术领域，特别涉及一种飞行时间(time of flight，TOF)投射器、飞行时间深度模组和电子设备。

背景技术

由于目前飞行时间投射器多采用面阵光源，面阵光源发出的光线经过扩散器整形后，输出整个按照预先设计能量分布的面阵光，使得飞行时间投射器的出射光能量分散。随着测试距离的增加，打出去的激光面积就越大，对应单位面积的能量密度就越小，飞行时间接收器接收到的能量也越小。因此，远距离测距时需要较大功率的激光器，导致飞行时间投射器的功耗较高。

实用新型内容

本申请实施方式提供一种飞行时间投射器、飞行时间深度模组和电子设备。

本申请实施方式提供一种飞行时间投射器，所述飞行时间投射器包括激光发射元件、准直元件和衍射光学元件；所述激光发射元件包括多个点光源，多个所述点光源用于投射多束激光以形成点阵激光，所述点阵激光包括第一发散角；所述准直元件用于准直所述点阵激光以形成准直激光，所述准直激光包括第二发散角，所述第一发散角大于第二发散角；所述衍射光学元件用于衍射所述准直激光以形成激光图案。

在某些实施方式中，所述第二发散角小于或等于8度。

在某些实施方式中，多个所述点光源呈阵列排布或随机排布。

在某些实施方式中，所述飞行时间投射器还包括光检测元件，所述光检测元件用于检测所述衍射光学元件反射回来的激光以形成检测电信号，所述衍射光学元件包括相背的入光面和出光面，所述入光面与所述准直元件相对，所述出光面上设置有高反射膜。

在某些实施方式中，所述衍射光学元件包括镀膜区域和与所述镀膜区域相接的非镀膜区域，所述高反射膜形成在所述镀膜区域，所述非镀膜区域与所述准直元件出射激光的区域对应。

在某些实施方式中，所述光检测元件的工作波段为预设波段，所述高反射膜用于反射所述预设波段的光线。

在某些实施方式中，所述光检测元件上设置有滤光膜，所述点光源用于发射预定波段的激光，所述滤光膜用于透过所述预定波段的激光。

本申请实施方式提供一种飞行时间深度模组，所述飞行时间深度模组包括上述任意一实施方式所述的飞行时间投射器和飞行时间接收器，所述飞行时间接收器用于接收经目标物体反射后的所述激光图案以获取所述目标物体的深度信息。

在某些实施方式中，所述飞行时间深度模组还包括电路板组件和垫块组件，所述垫块组件设置在所述电路板组件和所述飞行时间投射器之间，所述垫块组件开设有导电孔，导电件设置在所述导电孔内，所述导电件用于电性连接所述电路板组件和所述飞行时间投射器。

本申请实施方式提供一种电子设备，包括壳体和上述任意一实施方式所述的飞行时间深度模组，所述飞行时间深度模组与所述壳体结合。

本申请实施方式的飞行时间投射器、飞行时间深度模组和电子设备采用点光源发射激光，由于点光源投射的激光能量密度较高，因此由多个点光源形成的激光发射元件投射的激光能量比较集中，并且激光经过准直元件的准直后发散角变小，能量更加集中，从而能够有效提升飞行时间投射器的侦测距离，并能降低飞行时间投射器的功耗。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请某些实施方式的电子设备的一个状态的立体结构示意图；

图2是本申请某些实施方式的电子设备的另一个状态的立体结构示意图；

图3是本申请某些实施方式的飞行时间深度模组的立体结构示意图；

图4是本申请某些实施方式的飞行时间深度模组的平面结构示意图；

图5是图4中的飞行时间深度模组沿V-V线的截面示意图；

图6本申请某些实施方式的飞行时间深度模组的平面装配示意图；

图7及图8是本申请某些实施方式的飞行时间深度模组的立体分解示意图；

图9及图10是本申请某些实施方式的飞行时间深度模组的垫块组件及飞行时间投射器的立体分解示意图；

图11是本申请某些实施方式的激光发射元件中点光源阵列排布的平面结构示意图；

图12是本申请某些实施方式的激光发射元件中点光源随机排布的平面结构示意图；

图13是本申请某些实施方式的图5中部分元件的平面结构示意图；

图14是本申请某些实施方式的飞行时间投射器的衍射光学元件的平面结构示意图；

图15是本申请某些实施方式的飞行时间投射器的衍射光学元件的平面结构示意图；

图16是本申请某些实施方式的衍射光学元件的不同损坏情况下光检测元件的检测电信号与点光源的工作电流的关系示意图；

图17是本申请某些实施方式的不同温度下光检测元件的检测电信号与点光源的工作电流的关系示意图；

图18是本申请某些实施方式的经过调节后的光检测元件的检测电信号的示意图

图19是本申请某些实施方式的飞行时间接收器的立体分解示意图；

图20是图19中飞行时间接收器的平面示意图。

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，相同或类似的标号自始至终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，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。

请一并参阅图1和图2，本申请实施方式的电子设备1000包括壳体100和飞行时间深度模组200。电子设备1000可以是手机、平板电脑、游戏机、智能手表、智能手环、头显设备、无人机等。本申请实施方式以电子设备1000是手机为例进行说明，可以理解，电子设备1000的具体形式不限于手机。

壳体100可以作为电子设备1000的功能元件的安装载体。壳体100可以为功能元件提供防尘、防摔、防水等保护，功能元件可以是显示屏102、可见光摄像头300、处理芯片104、受话器等。在本申请实施例中，壳体100包括主体106及可动支架108，可动支架108在驱动装置的驱动下可以相对于主体106运动，例如可动支架108可以相对于主体106滑动，以滑入主体106(如图1所示)或从主体106滑出(如图2所示)。部分功能元件(例如显示屏102)可以安装在主体106上，另一部分功能元件(例如飞行时间深度模组200、可见光摄像头300、受话器)可以安装在可动支架108上，可动支架108运动可带动该另一部分功能元件缩回主体106内或从主体106中伸出。当然，图1和图2所示仅是对壳体100的一种具体形式举例，不能理解为对本申请的壳体100的限制。

飞行时间深度模组200与壳体100结合，即飞行时间深度模组200安装在壳体100上。具体地，飞行时间深度模组200安装在可动支架108上。用户在需要使用飞行时间深度模组200时，可以触发可动支架108从主体106中滑出以带动飞行时间深度模组200从主体106中伸出；在不需要使用飞行时间深度模组200时，可以触发可动支架108滑入主体106以带动飞行时间深度模组200缩回主体106中。在其他实施方式中，壳体100上可以开设有通光孔，飞行时间深度模组200不可移动地设置在壳体100内并与通光孔对应，以采集深度信息；或者，显示屏102可以开设有通光孔，飞行时间深度模组200设置在显示屏102的下方并与通光孔对应，以采集深度信息。

请一并参阅图3至图6，飞行时间深度模组200包括电路板组件210、垫块组件220、飞行时间投射器230和飞行时间接收器240。飞行时间投射器230用于向被摄目标物体发射激光，飞行时间接收器240用于接收经目标物体反射后的所述激光图案以获取所述目标物体的深度信息。

请参阅图3至图5，电路板组件210可以用于承载机壳250、垫块组件220、飞行时间投射器230及飞行时间接收器240。电路板组件210可以用于电连接电子设备1000的主板与垫块组件220、飞行时间投射器230及飞行时间接收器240。电路板组件210包括柔性电路板211及补强板212。柔性电路板211上铺设有线路，垫块组件220及飞行时间接收器240可以设置在柔性电路板211的一侧上，线路与垫块组件220、飞行时间投射器230及飞行时间接收器240均电性连接。补强板212可以设置在柔性电路板211的另一侧上，补强板212可以由钢等具有较大的硬度的材料制成，以提高电路板组件210的整体强度，且便于线路与垫块组件220及飞行时间接收器240电连接。

请参阅图4及图5，机壳250设置在电路板组件210上，机壳250可以连接在电路板组件210上，例如机壳250通过胶粘接在电路板组件210上。机壳250可以用于形成飞行时间深度模组200的外壳的一部分，垫块组件220、飞行时间投射器230及飞行时间接收器240可以至少部分收容在机壳250内。

机壳250可以是一个一体成型的整体。机壳250上可以开设有多个腔体，不同的腔体可以用于收容上述的垫块组件220、飞行时间投射器230及飞行时间接收器240中的不同的元件。机壳250与电路板组件210围成第一收容腔251及第二收容腔252，第一收容腔251可以与第二收容腔252间隔，第一收容腔251也可以与第二收容腔252连通。

在本申请实施例中，机壳250包括第一子壳体254及第二子壳体255，第一子壳体254与第二子壳体255可以由一体成型的工艺制造而成，例如通过一次铸造形成第一子壳体254及第二子壳体255，或者通过一次切削加工形成第一子壳体254及第二子壳体255。第一子壳体254与电路板组件210共同围成第一收容腔251，第一子壳体254上形成通光口256，通光口256与第一收容腔251相通，第二子壳体255与电路板组件210共同围成第二收容腔252。

在另外的例子中，机壳250包括多个分体设置的子壳体，每个子壳体可以单独与电路板组件210连接，例如一个子壳体用于收容飞行时间投射器230、另一个子壳体用于收容飞行时间接收器240，两个子壳体可以分别通过胶粘接在电路板组件210上，在需要维修或更换飞行时间投射器230时，可以拆开其中一个子壳体，而不影响另一个子壳体及飞行时间接收器240。

请参阅图5、图9及图10，垫块组件220设置在柔性电路板211上。垫块组件220与柔性电路板211电性连接。垫块组件220包括垫块221及导电件222。

垫块221设置在柔性电路板211上，垫块221与柔性电路板211的相对位置可以是固定的，例如将垫块221粘接在柔性电路板211上。垫块221可以收容在第一收容腔251内，以避免垫块221从柔性电路板211上脱落后掉出，当然，垫块221也可以不是收容在机壳250内。垫块221可以是绝缘的，例如垫块221可以是PCB板、陶瓷块等。垫块221包括第一面2211及第二面2212，其中，第一面2211与第二面2212相背。垫块221设置在柔性电路板211上时，第一面2211设置在柔性电路板211上，第二面2212与柔性电路板211形成一定的高度差，使得设置在第二面2212上的元件与直接设置在柔性电路板211上的元件相比，设置在第二面2212上的元件相对于柔性电路板211被垫高，通过选用不同高度的垫块221，可以适应不同元件在高度上的布置需求。垫块221上开设导电孔213，导电孔213贯穿第一面2211及第二面2212。导电孔213可以在垫块221的与外周壁相间隔的位置上开设，导电孔213也可以在垫块221的外周壁上开设。

导电件222设置在导电孔213内。导电件222具体可以是导电银浆、导电陶瓷等任意可以导电的材料，导电件222可以填充在导电孔213内并从第一面2211及第二面2212露出。导电件222的从第一面2211露出的部分可以用于与柔性电路板211电性连接，导电件222的从第二面2212露出的部分可以用于与设置在第二面2212上的元件电性连接，以使导电件222用于将该元件与柔性电路板211电性连接。依据设置在第二面2212上的元件的布线需求，导电孔213的数量及导电孔213的位置可以任意设置，而不限于本申请附图所示的实施例中的举例。

请参阅图3及图5，飞行时间投射器230设置在第二面2212上，飞行时间投射器230通过导电件222与电路板组件210电性连接，飞行时间接收器240设置在柔性电路板211上。可以理解，由于第一面2211与柔性电路板211结合，飞行时间接收器240设置在柔性电路板211上，故飞行时间接收器240与第一面2211在柔性电路板211上的设置高度基本相同，而同时垫块221具有一定的厚度，即，第二面2212与第一面2211具有一定的高度差，因此，飞行时间投射器230的设置高度要高于飞行时间接收器240的设置高度。在具体设置时，可以将飞行时间投射器230与飞行时间接收器240中自身高度较小的一个设置在第二面2212上，自身高度较大的一个设置在柔性电路板211上，以减小飞行时间投射器230与飞行时间接收器240相对于柔性电路板211的高度差，避免飞行时间接收器240遮挡到飞行时间投射器230发射或接收光信号，即，避免飞行时间投射器230发射到外界的光信号缺失或者接收到的从外界反射回的光信号缺失，并最终使得飞行时间深度模组200获得的深度信息较完整。

请参阅图5、图9、图10和图13，飞行时间投射器230设置在第二面2212上。在本申请实施例中，飞行时间投射器230与垫块221均收容在第一收容腔251内。飞行时间投射器230包括支架231、激光发射元件232、准直元件233、衍射光学元件234、和处理器235。

支架231设置在第二面2212上。支架231可以通过胶205粘接在第二面2212上，支架231与第二面2212共同围成安装空间236，安装空间236内可以用于设置激光发射元件232。支架231上还可以开设有出光口237，出光口237与安装空间236连通，出光口237可用于供激光发射元件232发出的光穿过。支架231包括第一连接面2311、与第一连接面2311相背的第二连接面2312、第一侧面2313和与第一侧面2313相背的第二侧面2314。其中，第一连接面2311用于连接衍射光学元件234，第二连接面2312用于连接垫块221。

激光发射元件232收容在安装空间236内，激光发射元件232可以是垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)，激光发射元件232可以以方波的形式向外发出带有均匀光斑的红外激光的光信号，光信号穿过出光口237后可以到达衍射光学元件234。激光发射元件232可以设置在第二面2212上，激光发射元件232可以与导电件222电连接，并通过导电件222使得激光发射元件232与柔性电路板211电连接，以避免使用过于长或过于复杂的连接线路连接激光发射元件232与柔性电路板211，减少连接线路的寄生电感，有利于激光发射元件232打出理想的方波，提升最终获取的深度信息的精度。在一个例子中，激光发射元件232的引脚可以直接与从第二面2212露出的导电件222电连接，在另一个例子中，可以通过打线(Wire Bonding)的方式将激光发射元件232与导电件222电连接。

请参阅图11或图12，激光发射元件232包括多个点光源2321，多个点光源2321用于投射多束激光以形成点阵激光。具体地，采用多个点光源2321投射形成点阵激光时，可以根据被摄目标物体与激光发射元件232之间的探测距离调节点光源2321打开或关闭的数量，例如，若探测距离较远则可以打开较多数量的点光源2321，使得形成的点阵激光能量更强，有助于更准确地获取探测数据(即被摄目标物体的深度信息)。其中，被摄目标物体与激光发射元件232之间的探测距离可以通过双目视觉摄像头获取、通过用户判断后输入、或者开启预设个数的点光源2321以利用飞行时间的原理计算获得(此时获得的探测距离可能不够准确)。在一个实施例中，若探测距离为3m，点光源2321的总数量为400个，则激光发射元件232调节打开点光源2321的数量可以为300个或更多以保证在探测距离为3m时的探测数据的准确性。若探测距离较近则可以打开较少数量的点光源2321，使得点光源2321在保证探测数据准确性的前提下能够降低激光发射元件232的能耗。例如，若探测距离为0.2m，点光源2321的总数量为400个，则激光发射元件232调节打开点光源2321的数量可以为50个或更多以在保证探测数据准确性的前提下降低激光发射元件232的能耗。另外，由于点光源2321的能量密度较高，激光发射元件232的多个点光源2321相比于面阵光源而言，在输入同样的光功率的条件下，飞行时间深度模组200能够获得更远的侦测距离，也即是说，多个点光源2321相比于面阵光源在侦测相同距离的条件下，多个点光源2321所需要的能耗更低，有利于探测远距离的物体的同时降低飞行时间投射器230的功耗。本申请的飞行时间投射器230适合应用于探测距离要求高的技术，如骨架提取、运动跟踪和AR测量等。

多个点光源2321呈阵列排布(如图11所示)或随机排布(如图12所示)。具体地，多个点光源2321如图11所示阵列排布有利于使得激光发射至被测物体的激光有规律地排布，能够全面地探测被测物体，使得探测数据更精确。另外，多个点光源2321如图11所示阵列排布还有利于激光发射元件232的制造与多个点光源2321的安装。阵列排布除了图11所示的为矩阵阵列之外，还可以是环形阵列等，在此不一一列举。多个点光源2321也可以随机排布，多个点光源2321如图12所示随机排布有利于激光发射元件232的发射的点阵激光随机地射出，并随机地投射到被摄目标物体，有利于保证探测数据的随机性，使得探测数据更准确。

点阵激光具有第一发散角α。激光发射元件232发出的点阵激光的第一发散角α可以在9度至24度的范围内，即第一发散角α可以大于或等于9度且小于或等于24度，例如第一发散角α可以为：9度、11度、13度、14.5度、15度、16度、17.1度、18度、20度、24度等。点阵激光的第一发散角α控制在9度至24度以内可以使得多个点光源2321汇合而成的点阵激光几乎全部射入准直元件233，保证点阵激光不会散射到支架231的内壁上被反射而产生杂散光，有利于飞行时间探测模组200探测数据的准确性。

准直元件233用于准直点阵激光以形成准直激光，准直激光具有第二发散角β，第一发散角α大于第二发散角β。具体地，准直元件233为凸透镜，对激光发射元件232发射的点阵激光有汇聚作用，所以准直激光的第二发散角β小于点阵激光的第一发散角α，从而使得准直激光的能量更加集中。第二发散角β可以小于或等于8度，即第二发散角β在小于或等于8度的范围内，例如第二发散角β可以为1度、2度、3度、4度、5度、6度、6.5度、7度、7.5度、8度等。第二发散角β小于或等于8度有利于准直激光几乎全部发射至衍射光学元件234中，且可以有效避免准直激光由于发散角度过大而射至支架231的内壁上被反射而产生杂散光，有利于飞行时间探测模组200探测数据的准确性。

准直元件233可以是光学透镜。请参阅图13，准直元件233收容在安装空间236内，准直元件233可以沿第二连接面2312指向第一连接面2311的方向组装到安装空间236内。具体地，准直元件233包括安装部2331和光学部2332，安装部2331用于与支架231结合以使准直元件233固定在安装空间236内。准直元件233包括结合面2333，当结合面2333与第一侧面2313结合时，可以认为准直元件233安装到位。在本申请实施例中，结合面2333为安装部2331的一个端面，光学部2332包括位于准直元件233相背两侧的两个曲面。准直元件233的其中一个曲面伸入出光口237内。

请参阅图5和图9，衍射光学元件234用于衍射准直激光以形成激光图案。扩散器(diffuser)会将点阵光扩散成为面阵光，而衍射光学元件234则是将多个点光源输出的点阵光进行复制以形成面积更大的点阵光，因此，多个点光源输出的点阵光经过衍射光学元件234的衍射后仍为点阵光，能量相对于面阵光更为集中，从而能够有效提升飞行时间投射器230的侦测距离，并能降低飞行时间投射器230的功耗。

衍射光学元件234设置在支架231上，具体地，衍射光学元件234可以通过胶205粘结在支架231上。衍射光学元件234可以由透明的玻璃或者树脂等材料制成。衍射光学元件234可以位于安装空间236外，例如，衍射光学元件234可以完全覆盖出光口237。从激光发射元件232发出的光信号穿过出光口237后到达衍射光学元件234，衍射光学元件234可以将光信号的视角范围增大，以使飞行时间投射器230发出的光信号照射到更大的范围。穿过衍射光学元件234的光信号可以进一步穿过通光口256，穿过通光口256后，光信号进入飞行时间深度模组200外。

需要提到的是，当需要在机壳250上设置开孔以供飞行时间投射器230发出的光信号穿出时，将飞行时间投射器230垫高，可以减小飞行时间投射器230与机壳250上的开孔之间的距离，由于飞行时间投射器230发出的光信号为发散的光信号，故减小飞行时间投射器230与机壳250上的开孔之间的距离后可允许开孔的尺寸更小，对电子设备1000的外观的影响较小。

请参阅图5、图7、图9及图10，飞行时间接收器240设置在电路板组件210上，飞行时间接收器240上形成有入光口244，外界的光信号穿过入光口244后进入飞行时间接收器240。在本申请实施例中，形成通光口256的平面可以与形成入光口244的平面齐平，使得穿过通光口256进入外界的光信号不会被飞行时间接收器240遮挡，从外界穿入入光口244的光信号不会被飞行时间投射器230遮挡。

飞行时间接收器240与飞行时间投射器230设置在同一个柔性电路板211上，使得飞行时间接收器240与飞行时间投射器230的位置相对固定，不需要额外再使用固定架对飞行时间接收器240及飞行时间投射器230进行固定。在安装飞行时间深度模组200时，可以将飞行时间深度模组200整体安装在壳体100内，而不需要分别安装飞行时间接收器240及飞行时间投射器230后再进行标定。另外，飞行时间深度模组200还可包括连接器260，连接器260连接在电路板组件210上，连接器260与电子设备1000的主板电连接。连接器260的数量可以是单个，单个连接器260同时与飞行时间投射器230及飞行时间接收器240电性连接，不需要设置多个连接器260。飞行时间接收器240包括感光件242、镜筒241及透镜243。

感光件242可以设置在柔性电路板211上并与柔性电路板211电连接，感光件242收容在第二收容腔252内。感光件242可以是光电传感器，感光件242接收到光信号后，感光件242将光信号转化为电信号，以便于进一步通过电信号来计算深度信息。

透镜243可以安装在镜筒241内。上述的入光口244开设在镜筒241上。光信号从入光口244进入后，可以进一步穿过透镜243，以将光信号汇聚到感光件242上。镜筒241可以与机壳250可拆卸地安装，具体地，镜筒241可以与第二子壳体255可拆卸地安装。在本申请实施例中，机壳250还开设有安装槽253，安装槽253可以用于安装镜筒241。安装槽253的位置可以与第二收容腔252的位置对应。镜筒241的外壁形成有外螺纹，安装槽253的内壁形成有内螺纹，镜筒241与机壳250通过外螺纹与内螺纹可拆卸地连接，例如将镜筒241旋入安装槽253内，或者将镜筒241从安装槽253内旋出。

在安装飞行时间深度模组200时，可以先将垫块组件220及感光件242先固定在电路板组件210的柔性电路板211上，同时电连接导电件222与柔性电路板211、及电连接感光件242与柔性电路板211；然后将飞行时间投射器230安装在垫块221的第二面2212上，同时电连接激光发射元件232与导电件222；然后将机壳250固定在电路板组件210上，使得飞行时间投射器230与垫块组件220收容在第一收容腔251内，感光件242收容在第二收容腔252内；最后可将装有透镜243的镜筒241旋入安装槽253内，以完成整个飞行时间深度模组200的组装。当然，装有透镜243的镜筒241也可以先旋入安装槽253内，再将安装有镜筒241的机壳250固定在电路板组件210的柔性电路板211上。在需要时，可以单独将镜筒241与机壳250分离，而不需要先将机壳250与电路板组件210分离。

综上，本申请实施方式的电子设备1000中，由于飞行时间投射器230设置在垫块221的第二面2212上，并通过导电件222将飞行时间投射器230与电路板组件210电性连接，垫块221垫高飞行时间投射器230的高度，减小飞行时间投射器230与飞行时间接收器240之间的高度差，避免飞行时间接收器240遮挡到飞行时间投射器230发射或接收光信号，飞行时间深度模组200获得的深度信息较完整。

请参阅图5、图9及图10，在某些实施方式中，垫块221还开设有导热孔214，导热孔214贯穿第一面2211及第二面2212。垫块组件220还包括导热件223，导热件223填充在导热孔214内。激光发射元件232设置在导热件223上。激光发射元件232在工作时会产生热量，而如果热量不能及时地散去，可能会影响激光发射元件232发射的光信号的强度、频率等参数，而将激光发射元件232设置在导热件223上，导热件223可以较快速地将激光发射元件232产生的热量传导到电路板组件210上，并进一步通过电路板组件210将热量传导至外界。

具体地，导热件223填充在导热孔214内，导热件223具体可以由铜、银等导热性能较佳的材料制成。导热件223从第一面2211及第二面2212露出，以便于导热件223的一端与激光发射元件232接触，另一端与电路板组件210接触。激光发射元件232在第二面2212的正投影可以完全落入至导热件223上，以使激光发射元件232与导热件223的接触面积较大，提高导热效率。在一个例子中，导热孔214的数量为多个，多个导热孔214相互间隔设置，每个导热孔214内设置的导热件223均与激光发射元件232接触；在另一个例子中，导热孔214的数量为单个，单个导热孔214的中空的体积可以设置得较大，例如大于上述开设多个导热孔214时，多个导热孔214的中空的体积的总和，如此，以使单个导热孔214内可以设置更大量的导热件223，提高导热效率。

进一步地，导热孔214还可以开设成上小下大的形状，即，导热孔214的靠近第二面2212的一端的大小可以与激光发射元件232在第二面2212的正投影的面积基本相同，靠近第一面2211的一端的大小可以设置得较大，以加大导热件223与电路板组件210的接触面积，提高导热效率。

请参阅图13，飞行时间投射器200还可包括光检测元件270，光检测元件270用于检测衍射光学元件234反射回来的激光以形成检测电信号。光检测元件270的数量为一个或多个。光检测元件270可以为热电探测器、光电二极管等。衍射光学元件234包括相背的入光面2341和出光面2342，入光面2341与准直元件233相对，出光面2342上设置有高反射膜2343。光检测元件270设置在入光面2341所在的一侧。请结合图14及图15，衍射光学元件234包括镀膜区域2344和与镀膜区域2344相接的非镀膜区域2345，高反射膜2343形成在镀膜区域2344，非镀膜区域2345与准直元件233出射激光的区域(光学部2332)对应。光检测元件270的工作波段为预设波段，高反射膜2343用于反射预设波段的光线，例如，光检测元件270的工作波段可以为350nm～1100nm，高反射膜2343则用于反射波长为350nm～1100nm的光线。镀膜区域2344与光检测元件270对应。可以理解地，在镀膜区域2344设置有高反射膜2343，高反射膜2343具有高反射率，能够有效反射环境光，避免环境光对光检测元件270产生干扰，使得光检测元件270检测得到的电信号无误，避免由于衍射光学元件234脱落，光检测元件270检测的电信号失误，处理器235未能及时驱动控制关闭点光源2321，进而导致点光源2321发射的激光直接射入人眼从而危害人眼安全。

光检测元件270上可设置有滤光膜271。点光源2321用于发射预定波段的激光，滤光膜271用于透过预定波段的激光。例如，点光源2321用于发射940nm波段的激光。滤光膜271用于透过波长约为940nm的激光，其余波长的激光均被滤光膜271反射掉，可以进一步降低环境光对光检测元件270的干扰，确保光检测元件270接收到的激光都是由点光源2321发射的激光，或由点光源2321发射并被衍射光学元件234的入光面2341反射的激光。

其中，预定波段可以位于预设波段内，例如，预设波段为350nm～1100nm，则预定波段可以为910nm、940nm、950nm等，当然，预定波段也可以是一个波段范围，例如为890nm～940nm等，在此不做具体限定。

处理器235用于根据光检测元件270反馈的检测电信号控制点光源2321。例如，根据检测电信号控制所需数量的点光源2321开启或关闭、增大点光源2321的工作电流、控制减小点光源2321的工作电流、或控制关闭电源等。其中，检测电信号可以是电流信号、电压信号或其它信号，本申请实施例以检测电信号是电流信号为例。

在一个实施例中，处理器235用于根据检测电信号与预定电信号判断衍射光学元件234的损坏情况、以及根据损坏情况控制点光源2321。更具体地，处理器235用于根据检测电信号与预定电信号之间的大小关系判断衍射光学元件234的损坏情况、以及根据损坏情况控制点光源2321。具体地，衍射光学元件234的损坏情况可以大致分为以下三种：①衍射光学元件234正常(即未发生损坏)；②衍射光学元件234不完全脱落或受到轻微破损；③衍射光学元件234完全脱落或受到严重破损。例如，请参阅图16，在点光源2321的工作电流相同的情况下，当衍射光学元件234为正常不被破损时，光检测元件270接收由点光源2321发射后被衍射光学元件234反射到光检测元件270的激光，光检测元件270反馈的电流值为预定电流值，该预定电流值可以为I₀，该预定电流值也可以为I₀±ΔI(ΔI可以为0.1mA、0.2mA、0.3mA等)，即预定电流值处于一个预定范围内(即图16中的曲线1)；当衍射光学元件234不完全脱落或受到轻微破损时，光检测元件270接收由点光源2321发射后被衍射光学元件234反射到光检测元件270的激光，但由于衍射光学元件234不完全脱落或受到轻微破损，则光检测元件270无法接收到由衍射光学元件234反射回的全部激光，此时，光检测元件270反馈的电流值降低，低于预定电流值的第一预定比例(例如，第一预定比列为90％)并大于预定电流值的第二预定比例(例如，第二预定比例为10％)，即该电流值低于I₀×90％或(I₀±ΔI)×90％(即图16中的曲线2)且大于I₀×10％或(I₀±ΔI)×10％；当衍射光学元件234完全脱落或受到严重破损时，点光源2321发出的光线全部发射到场景中而不被衍射光学元件234反射(衍射光学元件234脱落时)，或者，点光源2321发出的光线被衍射光学元件234反射的部分完全不能达到光检测元件270(衍射光学元件234严重破损时)，光检测元件270反馈的电流值衰减到最小电流值，低于预定电流值的第三预定比例(例如，第三预定比例为5％)，几乎为0mA，即该电流值低于I₀×5％或(I₀±ΔI)×5％(即图16中的曲线3)。其中，第二预定比例要小于第一预定比例，第三预定比例与第二预定比例可以相同，也可以不同。在一个例子中，假设衍射光学元件234处于正常情况下，光检测元件270反馈的预定电流值范围为0.2mA～0.5mA；当衍射光学元件234不完全脱落或受到轻微破损时，光检测元件270反馈的电流值降低，低于预定值的30％，即可低于0.06mA(此时预定电流值取0.2mA)，则处理器235根据反馈的电流值与预定电流值0.2mA之间的差值为0.14mA，可以判断衍射光学元件234不完全脱落或受到轻微破损，此时，处理器235可以控制减小点光源2321的电流或者控制关闭部分或全部点光源2321；当衍射光学元件234出现脱落或严重破损时，若此时光检测元件270反馈的电流值为0.01mA，则处理器235根据反馈的电流值0.01mA与预定电流值0.2mA之间的差值较大可以判断衍射光学元件234脱落或者遭到严重破损，此时，处理器235可以控制关闭全部点光源2321。

也即是说，处理器235可以根据光检测元件270反馈的电流值与预定电流值之间的差值判断衍射光学元件234的损坏情况、以及根据损坏情况控制点光源2321。在点光源2321的工作电流相同的情况下，当光检测元件270反馈的电流值为预定电流值，则处理器235判断衍射光学元件234为正常不被破损；当光检测元件270反馈的电流值比预定电流值的最小值低，且光检测元件270反馈的电流值低于预定电流值的第一预定比例并大于预定电流值的第二预定比例时，则处理器235判断衍射光学元件234为不完全脱落或受到轻微破损，此时，处理器235可以控制减小点光源2321的电流或者控制关闭点光源2321；当光检测元件270反馈的电流值比预定电流值的最小值低，且光检测元件270反馈的电流值低于预定电流值的第三预定比例时，则处理器235判断衍射光学元件234为完全脱落或受到严重破损，此时，处理器235可以控制关闭点光源2321。

在一个实施例中，处理器235用于根据多个光检测元件270的检测电信号的平均值与预定电信号判断衍射光学元件234的损坏情况，以及根据损坏情况控制点光源2321。更具体地，处理器235用于根据多个光检测元件270的检测电信号的平均值与预定电信号之间的差值判断衍射光学元件234的损坏情况，以及根据损坏情况控制点光源2321。具体地，光检测元件270的数量可以为多个，例如光检测元件270的数量为2个、3个、4个、5个或更多个，相应地，每个光检测元件270上均设置有滤光膜271，多个光检测元件270用于接收激光以形成多个检测电信号。以光检测元件270的数量为2个为例，请参阅图13，激光发射元件232的两侧各设置有一个光检测元件270，分别为光检测元件2701和光检测元件2702，处理器235根据两个光检测元件270检测的电流信号的平均值与预定电信号之间的差值判断衍射光学元件234的损坏情况，从而根据损坏情况控制点光源2321。衍射光学元件234在正常情况下，光检测元件270预定电流值为0.2mA～0.5mA，多个光检测元件270检测的电流平均值与预定电流值的预定差值为0～0.01mA。假设光检测元件2701检测得到的电流值为0.01mA，光检测元件2702检测的电流值为0.25mA，0.01mA不在预定电流值0.2mA～0.5mA范围内，0.25mA在预定电流值0.2mA～0.5mA范围内，且光检测元件2701和光检测元件2702的检测的电流平均值为0.13mA，即光检测元件2701和光检测元件2702的检测的电流平均值与预定电流值的差值为0.07mA～0.37mA，0.07mA～0.37mA大于预定差值的最大值0.01mA，此时，处理器235可以判断衍射光学元件234不完全脱落或受到轻微损坏，处理器235可以控制减小点光源2321的电流或者控制关闭全部或部分点光源2321；假设光检测元件2701检测得到的电流值为0.1mA，光检测元件2702检测的电流值为0.15mA，0.1mA和0.15mA均不在预定电流值0.2mA～0.5mA范围内，此时，处理器235可以判断衍射光学元件234完全脱落或受到严重损坏，从而控制关闭全部点光源2321，避免点光源2321发射的激光直接射入人眼，及时防护人眼安全。

也即是说，处理器235可以根据多个检测电流信号的平均值与预定电流信号之间的差值判断衍射光学元件234的损坏情况，从而以及根据损坏情况控制点光源2321。若多个光检测元件270中有一个或多个光检测元件270检测的电流值不在预定电流值的范围内，且多个光检测元件270检测的电流平均值与预定电流值的差值高于预定差值的最大值时，此时，处理器235可以判断衍射光学元件234判断衍射光学元件234不完全脱落或受到轻微损坏，可以控制减小点光源2321的电流或者控制关闭点光源2321；若多个光检测元件270检测的电流值均不在预定电流值的范围内，此时，处理器235可以判断衍射光学元件234完全脱落或受到严重损坏，从而控制关闭点光源2321，避免点光源2321发射的激光直接射入人眼，及时防护人眼安全。

在一个实施例中，处理器235用于根据多个光检测元件270的检测电信号之间的差值判断衍射光学元件234的损坏情况，以及根据损坏情况控制点光源2321。具体地，光检测元件270的数量可以为多个，例如光检测元件270的数量可以为2个、3个、4个、5个或更多个，相应地，每个光检测元件270上均设置有滤光膜271，多个光检测元件270用于接收激光以形成多个检测电信号。以光检测元件270的数量为2个为例，请再次参阅图13，点光源2321的两侧各放置一个光检测元件270，分别为光检测元件2701和光检测元件2702，处理器235根据两个光检测元件270检测的电流信号的差值判断衍射光学元件234的损坏情况，从而以及根据损坏情况控制点光源2321。假设衍射光学元件234在正常情况下，光检测元件270反馈的预定电流值为0.2mA～0.5mA，且光检测元件2701和光检测元件2702的预定差值为0mA～0.1mA。若光检测元件2701反馈的检测电流值为0.28mA，光检测元件2702反馈的检测电流值为0.31mA，此时0.28mA、0.31mA均在预定电流值0.2mA～0.5mA范围内，且光检测元件2701和光检测元件2702反馈的检测电流的差值为0.03mA，0.03mA＜0.1mA，则可以判断衍射光学元件234为正常工作状态；若光检测元件2701反馈的检测电流值为0.05mA，光检测元件2702反馈的检测电流值为0.3mA，此时0.3mA在预定电流值0.2mA～0.5mA范围内，0.05mA不在预定电流值0.2mA～0.5mA范围内，且光检测元件2701和光检测元件2702的电流差值为0.25mA，0.25mA＞0.1mA，则可以判断衍射光学元件234不完全脱落或轻微损坏，处理器235此时可以降低点光源2321的工作电流或者关闭点光源2321；若光检测元件2701反馈的检测电流值为0.5mA，光检测元件2702反馈的检测电流值为1.0mA，此时0.5mA在预定电流值0.2mA～0.5mA范围内，1.0mA不在预定电流值0.2mA～0.5mA范围内，且光检测元件2701和光检测元件2702的电流差值为0.5mA，0.5mA＞0.1mA，差值较大，则可以判断衍射光学元件234靠近光检测元件2702的一边脱落或轻微损坏，处理器235此时可以降低点光源2321的工作电流或者关闭点光源2321。若光检测元件2701反馈的检测电流值为0.01mA，光检测元件2702反馈的检测电流值为0.03mA，此时0.01mA和0.03mA均不在预定电流值0.2mA～0.5mA范围内，则可以判断衍射光学元件234完全脱落或严重损坏，处理器235此时可以关闭点光源2321。

也即是说，处理器235可以根据多个检测电流信号之间的差值判断衍射光学元件234的损坏情况，以及根据损坏情况控制点光源2321。若多个检测电流值中有一个或部分检测的电流值不在预定电流值的范围内，且多个检测电流值之间的差值较大，且差值低于第一预定值，则处理器235可以判断衍射光学元件234不完全脱落或轻微损坏，处理器235此时可以降低点光源2321的工作电流或者关闭全部或部分点光源2321；若多个光检测元件270反馈的检测电流值均低于预定电流值，则处理器235可以判断衍射光学元件234完全脱落或严重损坏，处理器235此时可以关闭点全部光源2321。

处理器235还用于在衍射光学元件234损坏(即衍射光学元件234不完全脱落或受到轻微破损和衍射光学元件234完全脱落或受到严重破损两种情况)时，降低点光源2321的工作电流或关闭点光源2321。例如，衍射光学元件234在正常情况下，光检测元件270反馈的预定电流值为0.2mA～0.5mA；若光检测元件270反馈的检测电流值为0.55mA，0.55mA比0.5mA稍大一些，则处理器235此时判断衍射光学元件234受到不完全脱落或受到轻微破损，可以控制降低点光源2321的工作电流，或关闭全部或部分点光源2321；若光检测元件270反馈的检测电流值为0.01mA，0.01mA小于0.5mA，且相差非常大，则处理器235此时判断衍射光学元件234受到完全脱落或受到严重破损，可以控制关闭全部点光源2321。

当衍射光学元件234正常(未发生损坏)时，例如，(1)光检测元件270反馈的电流值(电信号)在预定范围之间，例如反馈的电流值在90％I₀～I₀之间；或者，(2)多个光检测元件270检测的电流值与预定电流值的差值在预定差值范围之间，例如差值在0～0.01mA之间；由于飞行时间深度模组200温度的升高，光检测元件270的检测电信号随着飞行时间深度模组200温度的升高而相对预定电信号减小，此时，处理器235还可以用于在检测电信号减小时，增大点光源2321的工作电流。可以理解地，随着飞行时间深度模组200的使用时间变长，飞行时间深度模组200整体的温度会变高，点光源2321的发光效率会受温度影响。此时，在同样的电流下，请参阅图17，尽管衍射光学元件234没有损坏，但随着温度升高，点光源2321发出的激光越来越弱，相应地，光检测元件270接收到的衍射光学元件234反射回来的光信号也会减弱，因此光检测元件270反馈的检测电流值相对预定电信号(出厂时便已确定好)变弱，处理器235收到光检测元件270的反馈后，控制逐步提升点光源2321的工作电流，直到光检测元件270反馈的检测电流值和预定电流值一致，这样飞行时间投射器230能始终保证输出的光功率恒定。这一过程即为飞行时间投射器230的自动功率控制(APC，AutomaticPower Comtrol)调节功能(如图18所示)。

此外，请再次参阅图5和图13，飞行时间投射器230还可以包括温度检测器280。温度检测器280用于检测飞行时间投射器230或点光源2321的温度值。当光检测元件270反馈的电流值相对预定电流值变弱时，先确定变弱的程度，例如，(1)光检测元件270反馈的电流值(电信号)在预定范围之间，例如反馈的电流值在90％I₀～I₀之间；或者，(2)多个光检测元件270检测的电流值与预定电流值的差值在预定差值范围之间，例如差值在0～0.01mA之间，则首先能确定衍射光学元件234是正常的。然后，若温度检测器280检测的飞行时间投射器230的温度相对之前同样电流条件下工作时的正常温度升高，则能确定是由于飞行时间投射器230的温度升高而使得光检测元件270反馈的电流值相对预定电流值变弱。当光检测元件270反馈的电流值变弱时，若温度检测器280检测的飞行时间投射器230的温度正常，则可以确定是衍射光学元件234脱落或严重损坏的情况引起的光检测元件270反馈的检测电流值变弱。也即是说，随着工作时间变长，温度检测器280检测到飞行时间投射器230的温度变高，由于飞行时间投射器230温度的升高，点光源2321的发光效率会受到温度的影响，尽管衍射光学元件234正常不被损坏，光检测元件270的检测电信号也会随着飞行时间投射器230温度的升高而减小。具体地，在同样的电流下，随着温度检测器280检测得到的温度的升高，点光源2321发射的激光会减弱，进而光检测元件270接收到反射回来的激光能量强度会变弱，光检测元件270反馈的检测电流值也会相应地减小，此时，处理器235可根据光检测元件270反馈的检测电流值控制增大点光源2321的工作电流，直到光检测元件270反馈的检测电流值和预定电流值一致，如此飞行时间投射器230能始终保证输出的光功率恒定。

请参阅图19和图20，飞行时间接收器240还可包括红外图像传感器244、940nm窄带滤光片245和镜头246。飞行时间投射器230发射的激光为近红外光，近红外光遇到目标物体后反射，红外图像传感器244接收反射后的近红外光，红外图像传感器244经过计算接收得到的图像信息，可以得到目标物体所在的具***置，即可以确定如图19所示的三维空间中的目标物体的Z轴坐标位置；此外，请参阅图2，电子设备1000包括可见光摄像头300，可见光摄像头300包括可见光图像传感器。可见光图像传感器可以接收反射后的可见光，并且采集目标物体的二维平面信息，即可以确定如图19所示的三维空间中的目标物体的X轴和Y轴的坐标位置。最后，红外图像传感器244和可见光图像传感器将采集的信息汇总到处理芯片104中，从而获得目标物体的三维数据。

具体地，被摄目标物体可以是人手或人脸，以目标物体是人手为例，飞行时间投射器230发射出近红外光，经过人手的反射之后，被红外图像传感器244接收。红外图像传感器244获取的图像信息可以计算得到人手的位置，即三维空间中的人手的Z轴坐标值，如图19所示，若以红外图像传感器244为三维空间中的O点坐标，则检测到的人手的Z轴坐标值可以是正值，如+1、+2、+3等位置，表示人手与红外图像传感器244的距离远近，+3时的距离大于+2时的距离，+2时的距离大于+1时的距离，依此类推；可见光图像传感器可以采集人手的二维平面信息，即三维空间中的人手的X轴和Y轴坐标值，若以可见光图像传感器为三维空间中的O点坐标，则检测到的人手的X轴和Y轴坐标值均可以是正值，如+1、+2、+3等位置，也可以是负值，如-1、-2、-3等位置。处理芯片104再将红外图像传感器244和可见光图像传感器的汇总后的信息处理得到人手的三维数据，即X轴、Y轴和Z轴的坐标值，从而获得准确的人手的深度信息。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。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方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

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至少一个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种飞行时间投射器，其特征在于，所述飞行时间投射器包括激光发射元件、准直元件和衍射光学元件；

所述激光发射元件包括多个点光源，多个所述点光源用于投射多束激光以形成点阵激光，所述点阵激光包括第一发散角；

所述准直元件用于准直所述点阵激光以形成准直激光，所述准直激光包括第二发散角，所述第一发散角大于第二发散角；

所述衍射光学元件用于衍射所述准直激光以形成激光图案。

2.根据权利要求1所述的飞行时间投射器，其特征在于，所述第二发散角小于或等于8度。

3.根据权利要求1所述的飞行时间投射器，其特征在于，多个所述点光源呈阵列排布或随机排布。

4.根据权利要求1所述的飞行时间投射器，其特征在于，所述飞行时间投射器还包括光检测元件，所述光检测元件用于检测所述衍射光学元件反射回来的激光以形成检测电信号，所述衍射光学元件包括相背的入光面和出光面，所述入光面与所述准直元件相对，所述出光面上设置有高反射膜。

5.根据权利要求4所述的飞行时间投射器，其特征在于，所述衍射光学元件包括镀膜区域和与所述镀膜区域相接的非镀膜区域，所述高反射膜形成在所述镀膜区域，所述非镀膜区域与所述准直元件出射激光的区域对应。

6.根据权利要求4所述的飞行时间投射器，其特征在于，所述光检测元件的工作波段为预设波段，所述高反射膜用于反射所述预设波段的光线。

7.根据权利要求4所述的飞行时间投射器，其特征在于，所述光检测元件上设置有滤光膜，所述点光源用于发射预定波段的激光，所述滤光膜用于透过所述预定波段的激光。

8.一种飞行时间深度模组，其特征在于，所述飞行时间深度模组包括权利要求1至7中任意一项所述的飞行时间投射器和飞行时间接收器，所述飞行时间接收器用于接收经目标物体反射后的所述激光图案以获取所述目标物体的深度信息。

9.根据权利要求8所述的飞行时间深度模组，其特征在于，所述飞行时间深度模组还包括电路板组件和垫块组件，所述垫块组件设置在所述电路板组件和所述飞行时间投射器之间，所述垫块组件开设有导电孔，导电件设置在所述导电孔内，所述导电件用于电性连接所述电路板组件和所述飞行时间投射器。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体；和

权利要求9所述的飞行时间深度模组，所述飞行时间深度模组与所述壳体结合。

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