CN109584741A - 一种隐藏式屏下光学模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隐藏式屏下光学模组，包括摄像单元、显示单元及分光单元，显示单元包括第一显示区和第二显示区，第二显示区设置于第一显示区的一侧；分光单元位于第二显示区的发光光路以及摄像单元的入射光路，分光单元包括第一透射面、分光面、第二透射面和第三透射面，第一透射面和第一显示区平齐，第二透射面和第三透射面分别位于分光面分出的光路，分光面用于将第二显示区发出的光线经第二透射面传输至第一透射面，以及用于将自第一透射面透射的入射光经第三透射面传输到摄像单元。本发明还提供一种包括前述隐藏式屏下光学模组的电子设备。本发明提供的隐藏式屏下光学模组及电子设备具有全面屏显示效果。

Description

一种隐藏式屏下光学模组及电子设备

技术领域

本发明涉及光学成像及显示技术领域，尤其涉及一种隐藏式屏下光学模组及电子设备。

背景技术

目前的智能电子设备对于屏占比的要求越来越高，但是受限于屏幕一侧的前置摄像头的设置，屏占比始终无法达到极致，无法实现真正的全面屏。有的智能电子设备将前置摄像头隐藏在屏幕内侧，通过光学元件将光路从屏幕一侧引导至屏幕内侧的摄像头，但是屏幕上依旧存在开孔导致这部分无法正常显示，也不能称为真正意义上的高屏占比智能电子设备，无法实现“全面屏”显示效果。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种隐藏式屏下光学模组及电子设备，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种隐藏式屏下光学模组，包括摄像单元、显示单元及分光单元，显示单元包括第一显示区和第二显示区，第二显示区设置于第一显示区的一侧；分光单元位于第二显示区的发光光路以及摄像单元的入射光路，分光单元包括第一透射面、分光面、第二透射面和第三透射面，第一透射面和第一显示区平齐或平行，第二透射面和第三透射面分别位于分光面分出的光路，分光面用于将第二显示区发出的光线经第二透射面传输至第一透射面，以及用于将自第一透射面透射的入射光经第三透射面传输到摄像单元。

第二方面，本发明提供一种电子设备，包括玻璃盖板以及如第一方面提供的隐藏式屏下光学模组，隐藏式屏下光学模组包括显示单元，玻璃盖板覆盖于显示单元。

相对于现有技术，本发明提供的隐藏式屏下光学模组及电子设备通过在第一显示区、第二显示区、摄像单元之间设置分光单元，或者通过在第一显示区、第二显示区、摄像单元之间设置分光单元和光转向单元，使得外部光线可以进入摄像单元拍照，又可以使第二显示区的图像和第一显示区的图像组合成完整的图像，实现全面屏显示效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明第一实施例提供的隐藏式屏下光学模组的正面示意图。

图2是本发明第一实施例提供的隐藏式屏下光学模组的光路示意图。

图3是图2的区域III的放大示意图。

图4是本发明第二实施例提供的隐藏式屏下光学模组的光路示意图。

图5是本发明第三实施例提供的隐藏式屏下光学模组的光路示意图。

图6是本发明第四实施例提供的隐藏式屏下光学模组的正面示意图。

图7是本发明第四实施例提供的隐藏式屏下光学模组的光路示意图。

图8是本发明第五实施例提供的隐藏式屏下光学模组的光路示意图。

图9是本发明第六实施例提供的隐藏式屏下光学模组的光路示意图。

图10是本发明第七实施例提供的隐藏式屏下光学模组的光路示意图。

图11是本发明第八实施例提供的隐藏式屏下光学模组的光路示意图。

图12是本发明第九实施例提供的电子设备的光路示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1至图3，本发明第一实施例提供的隐藏式屏下光学模组100包括摄像单元11、显示单元12以及分光单元14。

显示单元12包括第一显示区121和第二显示区122，第二显示区122设置于第一显示区121的一侧。

分光单元14和第二显示区122位于第一显示区121的同一侧。分光单元14位于第二显示区122的发光光路以及摄像单元11的入射光路，分光单元14包括分光面140、第一透射面141、第二透射面142和第三透射面143，第一透射面141和第一显示区121平齐或平行，第二透射面142和第三透射面143分别位于分光面140分出的光路。分光面140用于将第二显示区122发出的光线经第二透射面142传输至第一透射面141，以及用于将自第一透射面141透射的入射光经第三透射面143传输到摄像单元11。

具体地，在本实施例中，摄像单元11为一个摄像头模组，其包括成像镜头模组及影像感测器，设置在隐藏式屏下光学模组100的入射光路上，这里的入射光路既可以是直接从显示单元12的显示面一侧(例如玻璃盖板16)入射的入射光的光路，也可以是自玻璃盖板16(图12)入射之后的入射光路的子光路，例如被分光单元或者光转向单元所分得的入射光路的子光路。

显示单元12可以是一个刚性显示屏，即具有不可弯折的特点。显示单元12可以是各种类型的液晶显示屏。

第一显示区121和第二显示区122各自独立，可以分别是两个显示屏的显示区域。第一显示区121可以是面积较大的显示屏的显示平面，用作主显示区。第二显示区122可以是面积较小的显示屏的显示平面，用作副显示区。

具体地，第一显示区121包括端部1210，第二显示区122包括端部1220，在本实施例中，第一显示区121和第二显示区1220在端部1210和端部1220处以预设角度相连。连接时，第一显示区121和第二显示区122的预设角度为90度，即二者垂直连接。

在其他实施方式中，第二显示区122也可以和第一显示区121以其他预设角度连接或者无连接。只要能够通过在第一显示区121一侧的空间内的合适的位置设置分光单元(必要时设置光转向单元)，使得第二显示区122的光线透射到第一透射面141即可。

第一显示区121的形状可以为长方形，第二显示区122的形状可以是和第一显示区121等宽的长方形，第二显示区122以二者的连接线为轴转动预设角度(例如90度)之后形成的显示区域的形状、大小可以是隐藏式屏下光学模组100所在的电子设备的显示区域的完整大小。

分光单元14可以是由两个直角三棱镜在斜面处相贴而成的分光棱镜，其胶合面即为分光面140。第一透射面141和第二透射面142是分光面140所在三棱镜的两个直角边，第三透射面143和第一透射面141平行，第二透射面142和第一透射面141垂直，且第三透射面143和第二透射面142垂直连接。

第二显示区122设置于第二透射面142一侧，摄像单元11设置于第三透射面143一侧。

分光单元14用于将入射的一路光分为两路光，其中一路进入摄像单元11，另一路进入第二显示区122。同时，也可以将第二显示区122发出的光通过分光面140反射后传输到第一透射面141，以在第一透射面141显示出第二显示区122所显示的图像。分光面140的大小、形状设置为可以完全反射第二显示区122的图像。

分光单元14位于第二显示区122的发光光路，第一透射面141和第一显示区121平齐或平行，第二显示区122在第一透射面141显示的图像和第一显示区121显示的图像平齐或平行，第二显示区122的图像和第一显示区121的图像组成一个完整的图像。第一透射面441的长和宽分别等于第二显示区122的长和宽，当光线透过第一透射面141入射至分光面140并继续入射至第三透射面143进入摄像单元11后，外部光线进入摄像单元11，从而成像，实现前置拍照。

综上，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组100通过在第一显示区121、第二显示区122、摄像单元11之间设置分光单元14，使得外部光线可以进入摄像单元11拍照，又可以使第二显示区122的图像和第一显示区121的图像组合成完整的图像，实现全面屏显示效果。

第二实施例

请参阅图4，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组200和第一实施例提供的隐藏式屏下光学模组100基本相同，不同之处在于，第二透射面242是和第一透射面241平行的表面，第三透射面243是和第一透射面241垂直的表面，第二显示区222设置于第二透射面242一侧，摄像单元21设置于第三透射面243一侧。

第二显示区222发出的光线经过分光单元24后在第一透射面241显示图像，和第一显示区221显示的图像组合为一个完整的图像。

摄像单元21接收自第一透射面241和分光面240反射进来的光线得以成像。

综上，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组200通过在第一显示区221、第二显示区222、摄像单元21之间设置分光单元24，使得外部光线可以进入摄像单元21拍照，又可以使第二显示区222的图像和第一显示区221的图像组合成完整的图像，实现全面屏显示效果。

第三实施例

请参阅图5，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组300和第一实施例提供的隐藏式屏下光学模组100基本相同，不同之处在于，第一显示区321和第二显示区322的连接角度为180度，即二者相背，在贴合处连接；隐藏式屏下光学模组300还进一步包括一个光转向单元303，以将第二显示区322发出的光线改变方向后传输至分光单元34的第一透射面341。

第二显示区322和第一显示区321相背离后，节省了第二显示区322的空间，而且可以使第二显示区322和第一显示区321的显示器工作电路设共用一个电路板，节约了电路板成本。

在一种实施方式中，光转向单元303靠近第二透射面342一侧贴合设置。光转向单元303为直角三棱镜，其包括一个第一直角边3031、第二直角边3032以及斜边3033，其中，第一直角边3031和第二显示区322贴合，第二直角边3032和第二透射面342贴合，斜边3033连接第一直角边3031和第二直角边3032。

当第二显示区322所在的显示器工作时，第二显示区322发光，光线透射过第一直角边3031、经过斜边3033反射后，又经过第二透射面342进入分光单元34，然后经过分光面340反射至第一透射面341，和第一显示区321显示的图像形成完整的图像。

摄像单元31和分光单元34的光路关系可参考第一实施例，此处不再赘述。

在其他实施方式中，光转向单元303也可以是一个反射镜，且该反射镜放置于斜边3033处，从而将第二显示区322发出的光线反射到分光单元34中。

综上，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组300将第二显示区322和第一显示区321相背设置，节省了第二显示区322的空间，并且通过设置光转向单元303将第二显示区322发出的光传输到分光单元34，使第二显示区222的图像和第一显示区221的图像组合成完整的图像，实现全面屏显示效果。

第四实施例

请参阅图6和图7，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组400和第一实施例提供的隐藏式屏下光学模组100基本相同，不同之处在于，第一显示区421的尺寸为整个显示区域的尺寸，是一个较为完整的显示器的表面，第一显示区421设有通孔4210来设置第一透射面441以显示第二显示区422的图像。

具体地，第一显示区421包括相互背离的第一表面4211和第二表面4212，通孔4210贯穿第一表面4211和第二表面4212。在本实施例中，通孔4210设置于第一显示区421靠近端部的位置，这个端部可以是第一显示区421在使用时的顶部、底部、或者侧边。在其他实施例中，通孔4210也可以设置于第一显示区421的任意位置。通孔4210可以为矩形通孔、圆形通孔或者任意形状通孔。通孔4210的面积相比第一显示区421的面积来说非常小，以免破坏第一显示区421的完整性。

由于第一显示区421完整，相当于只是为了摄像单元41开设一个通孔4210入光，而通孔4210的面积相对于第一显示区421而言非常小，从而不会破坏第一显示区421的完整性，又能在通孔4210处形成第二显示区422的图像，不影响隐藏式屏下光学模组400的全面屏显示效果。

第二显示区422连接于第二表面4212一侧。在本实施例中，第二显示区422和第二表面4212垂直连接，即连接角度为90°。第二显示区422也可以和第二表面4212以其他预设角度连接或者无连接，只要能够通过在第二表面4212一侧的空间内的合适的位置设置分光单元(必要时设置光转向单元)使得第二显示区422的光线透射到第一透射面441即可。

第二显示区422的形状也可以和通孔4210的形状、面积相同，以使第二显示区422的图像与通孔4210相匹配，和第一显示区421组成完整的图像。

分光单元44设置于第二显示区422和第一显示区421之间。分光单元44包括第一透射面441、第二透射面442、以及第三透射面443。忽略第一显示区421的厚度不计，第一透射面441和第一显示区421是平齐的。具体地，第一透射面441可以和第二表面4212平齐。第二显示区422对应第二透射面442设置，且第二显示区422可以紧贴第二透射面442设置以减少光线传输损耗。第三透射面443和摄像单元41对应设置。在其他实施方式中，也可以将摄像单元41和第二显示区422的位置调转。

综上，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组400通过在第一显示区421、第二显示区422、摄像单元11之间设置分光单元44，使得外部光线可以进入摄像单元41拍照，又可以使第二显示区422的图像和第一显示区421的图像组合成完整的图像，实现全面屏显示效果。

第五实施例

请参阅图8，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组500与隐藏式屏下光学模组100基本相同，不同之处在于，显示单元52弯折以形成第一显示区521和第二显示区522。也就是说，显示单元52为一个柔性显示屏，具有可弯折的特点，例如OLED(Organic Light-Emitting Diode，电致有机发光二极管)显示屏、AMOLED(Active-matrix organic light-emitting diode，有源矩阵有机发光二极体)显示屏等。

显示单元52可以沿着其宽度方向向一侧弯折，未弯折的区域形成第一显示区521，折线另一侧的区域形成第二显示区522。第一显示区521和第二显示区522的面积比例可以根据需要设置。这种情况类似于隐藏式屏下光学模组100中第一显示区121和第二显示区122的连接关系，例如，第一显示区521和第二显示区522之间的弯折角度为90°，或者其他预设角度，例如180°(类似于第三实施例)，或者80°、120°等等。

分光单元54、摄像单元51的设置方式也类似于第一实施例，此处不再赘述。

综上，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组500通过在第一显示区521、第二显示区522、摄像单元51之间设置分光单元54，使得外部光线可以进入摄像单元51拍照，又可以使第二显示区522的图像和第一显示区521的图像组合成完整的图像，实现全面屏显示效果；第一显示区521、第二显示区522可以由一个显示单元52弯折形成，形成方式简单，不必额外设置驱动单元、计数单元、传感单元等结构，降低结构的复杂性。

第六实施例

请参阅图9，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组600和第一实施例提供的隐藏式屏下光学模组100基本相同，不同之处在于，隐藏式屏下光学模组600还包括光转向单元68，光转向单元68设置于摄像单元61和分光单元64之间，以将自分光单元64入射的入射光改变方向后传输至摄像单元61。

光转向单元68设置在分光单元64的第三透射面643一侧的出射光路上，具体可以是一个平面反射镜。摄像单元61设置在光转向单元68的光路上。

以平面反射镜681为例，将平面反射镜681设置成和分光面640平行地放置，可以将入射光路经过第三透射面643后再次反射到摄像单元61。摄像单元61的光轴可以和第二显示区622所在的平面垂直。将摄像单元61和第二显示区622设置在第一显示区621的同一侧，且基本平行或者略为错层放置，可以使得整个隐藏式屏下光学模组600的厚度减小。

在本实施例中，隐藏式屏下光学模组600通过在第一显示区621、第二显示区622、摄像单元61之间设置分光单元64，使得外部光线可以进入摄像单元61拍照，又可以使第二显示区622的图像和第一显示区621的图像组合成完整的图像，实现全面屏显示效果；且通过设置光转向单元68将光路折叠，使得整个隐藏式屏下光学模组600在光入射方向的厚度减小。

第七实施例

请参阅图10，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组700包括光转向单元78，与隐藏式屏下光学模组600的区别在于，光转向单元78包括一个分光棱镜782，分光棱镜782除了部分地改变了光路方向之外，还将入射第三透射面743的光路分为两路入射光L1和L2，摄像单元71包括第一摄像子单元711和第二摄像子单元712，两路入射光L1和L2分别入射第一摄像子单元711和第二摄像子单元712，从而可以同时利用两个摄像单元拍摄图像，并可以通过软件将第一摄像子单元711和第二摄像子单元712的图像进行处理，利用两个图像在位置上的微小差别形成具有一定立体感的目标图像。

在本实施例中，隐藏式屏下光学模组700除了具有全面屏显示效果，还可以通过设置光转向单元78进一步拆分入射光路，并利用两个摄像子单元同时拍照，便于合成具有立体感的目标图像，进一步丰富了隐藏式屏下光学模组700的功能。

第八实施例

请参阅图11，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组800位于图示的第一显示区821下方，隐藏式屏下光学模组800包括光转向单元88。具体地，隐藏式屏下光学模组800包括摄像单元81、显示单元82、分光单元84以及光转向单元88。

显示单元82包括第一显示区821和第二显示区822，第二显示区822和设置于第一显示区821的一侧。具体地，在本实施例中，第二显示区822和第一显示区821垂直。

分光单元84位于第二显示区822的发光光路以及摄像单元81的入射光路。分光单元84包括第一透射面841、分光面840、第二透射面842以及第三透射面843。第二透射面842和第三透射面843分别位于分光面840分出的光路，分光面840用于将第二显示区822发出的光线经第二透射面842传输至第一透射面841，以及用于将自第一透射面841透射的入射光经第三透射面843传输到摄像单元81。第一透射面841和第一显示区821平行。

光转向单元88可以为棱镜结构，至少包括入射面880和位于棱镜结构内部的全反射面881。入射面880和第一显示区821平行，全反射面881和入射面880相交成夹角，在本实施例中，该夹角为锐角。

光转向单元88设置于入射光的光路上，靠近第一显示区821的通孔8210，用于将入射第一显示区821的入射光从入射面880引导至全反射面881。全反射面881用于将入射光反射至分光面840。

光转向单元88和分光单元84粘合于分光面840。在本实施例中，入射面880和第一透射面841共面。在其他实施例中，光转向单元88和分光单元84之间可以存在间隙，相互独立。

在其他实施方式中，第二显示区822和摄像单元81的位置可以互换。

本实施例提供的隐藏式屏下光学模组800通过将光转向单元88紧凑地设置在第一显示区821和第二显示区822之间，使得入射光进入隐藏式屏下光学模组800的内部后平行于第一显示区821行进，并在平行于第一显示区821的方向上进一步设置分光单元84，充分利用了平行于第一显示区821这个方向上的空间，缩短了第一显示区821第二透射面842的间距，大大缩短了隐藏式屏下光学模组800在光入射方向的厚度。

综上，本实施例提供的隐藏式屏下光学模组800通过在显示单元82、摄像单元81之间设置分光单元84，使得外部光线可以进入摄像单元81拍照，又可以使第二显示区822的图像和第一显示区821的图像组合成完整的图像，能够实现全面屏显示效果。

第九实施例

请参阅图12，本实施例提供的电子设备900包括本发明第一实施例提供的隐藏式屏下光学模组100以及玻璃盖板16，玻璃盖板16覆盖于显示单元12，用于保护整个显示区域(包括第一显示区121的显示范围和第二显示区122透射在第一透射面141的显示范围)。

具体地，玻璃盖板16覆盖于第一显示区121。玻璃盖板16与第一显示区121平行设置，玻璃盖板16既可以与第一显示区121贴合设置，也可以与第一显示区121之间存在间隙。

玻璃盖板16覆盖第一显示区121且面积大于第一显示区121，例如在第一显示区121的图示纵向延伸方向上继续延伸，以保护整个显示区域。玻璃盖板16相对第一显示区121多出来的面积不小于第二显示区122经过分光单元14反射或者折射所投射出来的面积，以完全地显示第二显示区122的图像。

隐藏式屏下光学模组100还可以替换为本发明其他各项实施例提供的隐藏式屏下光学模组，或者各项实施例简单组合、叠加获得的隐藏式屏下光学模组。

电子设备900除了可以是移动终端之外，还可以是智能门锁、智能对讲机等电子设备。

综上，本实施例提供的电子设备900通过在显示单元12、摄像单元11之间设置分光单元14，使得外部光线可以进入摄像单元11拍照，又可以使第二显示区122的图像和第一显示区121的图像组合成完整的图像，实现全面屏显示效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.一种隐藏式屏下光学模组，其特征在于，包括：

摄像单元；

显示单元，所述显示单元包括第一显示区和第二显示区，所述第二显示区设置于所述第一显示区的一侧；

分光单元，所述分光单元位于所述第二显示区的发光光路以及所述摄像单元的入射光路，所述分光单元包括第一透射面、分光面、第二透射面和第三透射面，所述第一透射面和所述第一显示区平齐，所述第二透射面和所述第三透射面分别位于所述分光面分出的光路，所述分光面用于将所述第二显示区发出的光线经所述第二透射面传输至所述第一透射面，以及用于将自所述第一透射面透射的入射光经所述第三透射面传输到所述摄像单元。

2.如权利要求1所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述第一显示区和所述第二显示区各自独立。

3.如权利要求2所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述第一显示区包括端部，所述第二显示区和所述第一显示区在所述端部垂直相连。

4.如权利要求2所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述第二显示区和所述第一显示区相背。

5.如权利要求2所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述第一显示区包括相互背离的第一表面和第二表面，所述第一显示区还包括通孔，所述通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面。

6.如权利要求1所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述显示屏弯折以形成所述第一显示区和所述第二显示区。

7.如权利要求1所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述隐藏式屏下光学模组还包括光转向单元，所述光转向单元设置于所述摄像单元和所述分光单元之间，以将自所述分光单元入射的入射光改变方向后传输至所述摄像单元。

8.如权利要求1所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述隐藏式屏下光学模组还包括光转向单元，所述光转向单元设置于所述第二显示区和所述分光单元之间，以将所述第二显示区发出的光线改变方向后传输至所述第一透射面。

9.如权利要求7或8所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述光转向单元将所述入射光转向且拆分为两路入射光，摄像单元包括第一摄像子单元和第二摄像子单元，所述两路入射光分别入射所述第一摄像子单元和所述第二摄像子单元。

10.如权利要求1所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述分光单元为两个直角三棱镜在各自的斜面处贴合而成，所述第一透射面和所述第二透射面是所述分光面所在三棱镜的两个直角边，所述第三透射面和所述第一透射面平行，且和所述第二透射面垂直。

11.如权利要求1所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述隐藏式屏下光学模组还包括光转向单元，所述光转向单元包括全反射面和入射面，所述入射面和所述第一显示区平行，所述全反射面和所述入射面相交成夹角，所述全反射面用于将入射光反射至所述分光面。

12.如权利要求11所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述入射面和所述第一透射面共面。

13.如权利要求11所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述第一显示区和所述第二显示区相互垂直。

14.如权利要求11所述的隐藏式屏下光学模组，其特征在于，所述光转向单元和所述分光单元粘合于所述分光面。

15.一种电子设备，其特征在于，包括玻璃盖板以及如权利要求1～14任一项所述的隐藏式屏下光学模组，所述隐藏式屏下光学模组包括显示单元，所述玻璃盖板覆盖于所述显示单元。