CN112230395A - 镜头组件和指纹识别模组 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例涉及镜头组件和指纹识别模组。从物侧至像侧该镜头组件依次包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜，该第一透镜的两个面、该第二透镜的两个面以及该第三透镜的两个面中存在至少一个面为非球面。该第一透镜为负光焦度的镜片；第二透镜为正光焦度的镜片；第三透镜为正光焦度镜片。该镜头组件满足：0.5<|Y'/(f*TTL)|<0.8，其中，Y'表示该像侧的表面上的最大像高，f表示该镜头组件的焦距，TTL表示该物侧至该像侧的距离。本申请实施例的镜头组件和指纹识别模组，能够有效提高光学指纹识别的准确率和识别速度。

Description

镜头组件和指纹识别模组
本申请是申请日为2019年3月14日、申请号为201980000370.6、名称为“镜头组件和指纹识别模组”的发明申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及生物识别领域，尤其涉及镜头组件和指纹识别模组。
背景技术
随着指纹识别传感器的发展，电子设备取消物理指纹位置，屏幕指纹识别成为一种技术趋势；电子设备较高的屏幕占比可提升外观美学设计和用户视觉体验。光学式指纹识别是基于光学特性在屏幕下(Under-Display)实现屏幕显示区指纹识别的一种方法。其中光学式指纹识别的成像原理为发射单元射出光到手指上，指纹的波峰与波谷因为对发射光吸收反射的能量强度不同，因此屏幕下方的接受单元通过感应识别能量的差异，从而生成亮度不同的明暗条纹，即指纹图像信息。
现有基于准直光原理的光学指纹模组，通常胶贴于屏幕下方，具有与屏幕关联性强的特点。由于光学准直单元是由周期性分布的深孔单元组成，其中深孔的孔径直径与孔径深度的比值称为深宽比。这样的光学指纹模组***的光学分辨率由准直单元的周期与深宽比决定，其对于常温干手指通常有着较好的解析力，但对于低温干手指其解析力则较弱。
发明内容
本申请提供了一种镜头组件和指纹识别模组，能够有效提高光学指纹识别的准确率和识别速度。
第一方面，提供了一种镜头组件，从物侧至像侧该镜头组件依次包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜，该第一透镜的两个面、该第二透镜的两个面以及该第三透镜的两个面中存在至少一个面为非球面。
可选的，该第一透镜为负光焦度的镜片，该第一透镜中靠近该物侧的表面上的近轴区域和靠近该像侧的表面上的近轴区域均为凹面；第二透镜为正光焦度的镜片，该第二透镜中靠近该物侧的表面上的近轴区域和靠近该像侧的表面上的近轴区域均为凸面；第三透镜为正光焦度镜片，该第三透镜中靠近该物侧的表面上的近轴区域为凸面，该第三透镜靠近该像侧的表面上的近轴区域为凹面。
该镜头组件满足：0.5<|Y'/(f*TTL)|<0.8，其中，Y'表示该像侧的表面上的最大像高，f表示该镜头组件的焦距，TTL表示该物侧至该像侧的距离。
结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，该第一透镜的两个面中有至少一个面为非球面，该第二透镜的两个面中有至少一个面为非球面，该第三透镜的两个面中有至少一个面为非球面。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：-1.7<f1/f2<-1.1，其中，f1表示该第一透镜的焦距，f2表示该第二透镜的焦距。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：0.1<f2/f3<0.7，其中，f2为该第二透镜的焦距；f3为该第三透镜的焦距。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：-2.1<f1/f12<-1.6，其中，f12为该第一透镜和该第二透镜的组合焦距。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：0.5<f2/f12<1。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：1.2<f2/f23<1.6，其中，f23为该第二透镜和该第三透镜的组合焦距。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：2.5<f3/f23<7.2。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：1.3<f12/f23<3.0，其中，f12为该第一透镜和该第二透镜的组合焦距；f23为该第二透镜和该第三透镜的组合焦距。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：1.3<f12/f<3.3。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：-2.5<f23/f<-2.0。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：0.6<f1/R1<1.0，其中，R1为该第一透镜靠近该物侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：-1.2<f1/R2<-0.8，其中，R2为该第一透镜靠近该像侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：0.5<f2/R3<0.7，其中，R3为该第二透镜靠近该物侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：-1.6<f2/R4<-1.4，其中，R4为该第二透镜靠近该像侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：2.7<f3/R5<9.5，其中，f3为该第二透镜的焦距；R5为该第二透镜靠近该物侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：1.0<f3/R6<8.8，其中，f3为该第二透镜的焦距；R6为该第二透镜靠近该像侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：0.4<CT1/CT2<0.6，其中，CT1为该第一透镜的中心厚度；CT2为该第二透镜的中心厚度。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：1.8<CT2/CT3<2.2，其中，CT2为该第二透镜的中心厚度；CT3为该第三透镜的中心厚度。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：-1.8<R1/R2<-0.9，其中，R1为该第一透镜靠近该物侧的表面上的近轴区域的曲率半径；R2为该第一透镜靠近该像侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：-3.2<R3/R4<-2.1，其中，R3为该第二透镜靠近该物侧的表面上的近轴区域的曲率半径；R4为该第二透镜靠近该像侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：0.35<R5/R6<1.0，其中，R5为该第三透镜靠近该物侧的表面上的近轴区域的曲率半径；R6为该第二片透镜靠近该像侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：该第一透镜的材料的折射率n1＞1.50，该第一透镜的材料的色散系数v1＞53.0。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：该第二透镜的材料的折射率n2＞1.50，该第二透镜的材料的色散系数v2＞53.0。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，该镜头组件满足：该第三透镜的材料的折射率n2＞1.50，该第二透镜的材料的色散系数v2＞53.0。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，在该第二透镜和该第三透镜之间设置有光阑。
因此，本申请实施例的镜头组件，采用具有至少一个非球面的三个透镜，通过不同的光焦度分配，设置在指纹识别模组中能够提高现有光学指纹识别的解析力，满足了电子设备日益紧张的尺寸限制以及指纹识别对视场的需求，提高了光学指纹识别的准确率和识别速度。
第二方面，提供了一种指纹识别模组，包括：光源，用于发光并照亮手指，该光照射该手指后反射产生返回光；如上述第一方面或第一方面中任一种可能实现的方式中的镜头组件，用于接收该返回光；图像传感器，位于该镜头组件下方，用于接收经过该镜头组件的该返回光并生成指纹数据，该指纹数据用于对该手指进行指纹识别。
第三方面，提供了一种终端设备，包括：显示屏幕，用于为手指提供触摸界面和光源，该光源的光用于照亮该手指并反射产生返回光；如上述第二方面的指纹识别模组，位于该显示屏幕下方，用于接收该返回光并生成指纹数据，该指纹数据用于对该手指进行指纹识别。
结合第三方面，在第三方面的一种实现方式中，该显示屏幕包括发光显示像素，该发光显示像素用于显示图像以及为该指纹识别提供光源。
附图说明
图1是根据本申请实施例的基于准直光原理的光学指纹模组的示意图。
图2是根据本申请实施例的基于透镜成像原理的指纹识别模组的基本架构示意图。
图3是根据本申请实施例的镜头组件的示意图。
图4是根据本申请实施例的第一实施例中透镜组的像散与畸变收差曲线。
图5是根据本申请实施例的第一实施例的透镜组的成像质量收差曲线。
图6是根据本申请实施例的第二实施例中透镜组的像散与畸变收差曲线。
图7是根据本申请实施例的第二实施例的透镜组的成像质量收差曲线。
图8是根据本申请实施例的第三实施例中透镜组的像散与畸变收差曲线。
图9是根据本申请实施例的第三实施例的透镜组的成像质量收差曲线。
图10是根据本申请实施例的第四实施例中透镜组的像散与畸变收差曲线。
图11是根据本申请实施例的第四实施例的透镜组的成像质量收差曲线。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
图1示出了基于准直光原理的光学指纹模组的示意图。如图1所示，现有基于准直光原理的光学指纹模组，通常胶贴于屏幕组件下方，具有与屏幕组件关联性强的特点。其中，图1中的屏幕组件可以包括玻璃盖板、有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，OLED)和玻璃基材，还可以包括玻璃基材下面的滤光涂层和保护涂层。玻璃盖板为手指的触摸操作提供了触摸界面，例如，手指进行指纹识别时，触摸该玻璃盖板的表面；OLED屏单元可以用于显示图像，同时，还可以为手指进行指纹识别时提供光源，该光照射手指后发生反射，产生返回光，该返回光经过屏幕组件后到达指纹识别模组。图1中的光学指纹模组位于屏幕组件的下方，可以包括模组支架、光学准直单元以及图像传感单元，其中，模组支架可以用于固定光学指纹模组中各个部件；光学准直单元可以用于接收返回光，并调整该返回光的方向，使得图像传感单元可以接收到该返回光，并生成指纹数据用于指纹识别。
由于光学准直单元是由周期性分布的深孔单元组成，其中深孔的孔径直径与孔径深度的比值称为深宽比。此***的光学分辨率由准直单元的周期与深宽比决定，其对于常温干手指通常有着较好的解析力，但对于低温干手指其解析力通常较弱，例如，其弱于基于透镜成像原理的指纹识别模组***。因此，采用基于透镜成像原理的指纹识别模组，可以提高现有光学指纹识别的解析力。
图2示出了本申请实施例的基于透镜成像原理的指纹识别模组的基本架构。具体地，如图2所示，该指纹识别模组可以包括发射单元，该发射单元用于发射光，也就是光源，例如，若该指纹识别模组用于例如手机的终端设备中时，该发射单元可以包括屏幕显示组件，也就是通常由OLED发光单元作为发射光源，此发射光穿透屏幕玻璃盖板，在用户手指触摸屏幕时发生反射和折射，反射和折射的光穿透屏幕盖板和显示模组，入射至镜头组件，然后还可以再经过红外滤光片(IR Filter)成像于传感器(Sensor)表面。其中镜头组件可以过盈装配于支架(Holder)中形成一体，并与芯片模组贴合在一起，其中芯片模组可以包括IR Filter、芯片(DIE)、DIE贴合胶、柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)以及补强钢板等，它们之间可以通过粘接胶粘接成一体，与一体化镜头组件构成光学屏幕指纹识别模组，并固定于电子设备的中框上。其对应区域的屏幕模组中的泡面和铜箔应当开孔，让含有指纹信号的光得以通过。
具体地，该指纹识别模组中的镜头组件可以包括一个或者多个透镜，也可以成为光学透镜组件，是一种光学成像元件，其中，每个透镜可以是球面或者非球面，该镜头组件用于聚焦入射光线至图像传感器上，其常用树脂材料注塑而成。
IR滤光片可以是在蓝水晶基底上蒸镀红外线(Infrared Radiation，IR)材料涂层，可以用于防止外部太阳光的红外光干扰。例如，当用户处于户外时，可以避免强光导致指纹无法识别。
DIE是一种由光电传感器构成的集成电路，可以用于将光能量转换成电信号输出，与光学透镜相结合使用，将光学透镜成像的光信号转换为电信号。
Holder可以用于将透镜和DIE连接在一起，以及管控离焦和偏心的精度，通常由金属冲压制成，但本申请实施例并不限于此。
IR Filter贴合胶用于将IR滤光片和芯片贴合在一起，通常具有高透过率的特征，例如，可以由环氧体系、丙烯酸体系、聚氨酯体系等聚合物制成。
DIE贴合胶可以用于将芯片和FPC固定在一起，例如，通常可以由环氧体系、丙烯酸体系、聚氨酯体系等聚合物制成。
FPC板可以用于连接芯片电路和电子设备电路。
补强板可以用于增加芯片模组的机械强度和可靠性，例如，通常可以由钢片或者印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)组成。
其中，为了进一步提高现有光学指纹识别的解析力，本申请实施例提供了一种可以用于指纹识别模组的镜头组件，该镜头组件的视场角(Field of view，FOV)能够大于100°，满足电子设备日益紧张的尺寸限制以及指纹识别对视场的需求，有效提高光学指纹识别的准确率和识别速度。
具体地，图3示出了根据本申请实施例的镜头组件100的示意图。如图3所示，该镜头组件100包括：第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，该三个透镜的排列顺序如图3所示，即从物侧至像侧该镜头组件100依次包括：第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130。
应理解，本申请实施例的镜头组件100可以用于个数场景中，对应不同的应用场景，物侧和像侧也不同。例如，可以将该镜头组件100设置在具有指纹识别功能的终端设备中，具体的，该终端设备可以包括指纹识别模组，该指纹识别模组包括该镜头组件100，对应的，该物侧可以为该终端设备的屏幕的表面，该屏幕表面用于为手指触摸操作提供触摸界面，该屏幕还可以用于发光以照亮手指并发生反射或者折射，从而产生返回光；而该终端设备中的像侧可以指指纹识别模组中的图像传感器，可以用于接收返回光，该返回光用于生成指纹数据，该指纹数据可以用于指纹识别，但本申请实施例并不限于此。
具体地，为了便于说明，下面将该三个透镜的各个表面命名如下：将第一透镜110靠近物侧的表面称为第一表面，将第一透镜110靠近像侧的表面称为第二表面，将第二透镜120靠近物侧的表面称为第三表面，将第二透镜120靠近像侧的表面称为第四表面，将第三透镜130靠近物侧的表面称为第五表面，将第三透镜130靠近像侧的表面称为第六表面。
应理解，该镜头组件100满足：在上述的六个表面中存在至少一个面为非球面。例如，可以将三个透镜的六个表面中任意一个或者多个面设置为非球面；或者，还可以将六个表面全部设置为非球面；或者，还可以将每个透镜都设置为包括至少一个非球面，本申请实施例并不限于此。
应理解，本申请实施例中的该第一透镜110为负光焦度的镜片，并且，该第一透镜110的两个表面满足：第一表面上的近轴区域和第二表面上的近轴区域均为凹面。
本申请实施例中的第二透镜120为正光焦度的镜片，该第二透镜120的两个表面满足：第三表面上的近轴区域和第四表面上的近轴区域均为凸面。
本申请实施例中的第三透镜130为正光焦度镜片，该第三透镜130的两个表面满足：第五表面上的近轴区域为凸面，第六表面上的近轴区域为凹面。
应理解，上述的近轴区域指的是在各个透镜中心轴附近的区域，如图3所示，各个透镜的近轴区域分别满足上述要求，但是对于非近轴区域，例如，每个透镜的边缘区域可以为任意形状，例如，可以为规则或者不规则的凹面或者凸面，图3中仅为其中任意一种可能，本申请实施例并不限于此。
应理解，本申请实施例的该镜头组件100还满足：0.5<|Y'/(f*TTL)|<0.8，其中，Y'表示在像侧的表面上的最大像高，f表示该镜头组件100中三个透镜的组合焦距，TTL表示该物侧至该像侧的距离。
可选的，还可以在第一透镜110和第二透镜120之间设置光圈或者光阑，以调节镜头组件100的通光量。
因此，本申请实施例的镜头组件，采用具有至少一个非球面的三个透镜，通过不同的光焦度分配，设置在指纹识别模组中能够提高现有光学指纹识别的解析力，满足了电子设备日益紧张的尺寸限制以及指纹识别对视场的需求，提高了光学指纹识别的准确率和识别速度。
下面将针对每个透镜进行详细描述。
该第一透镜110为负光焦度的镜片；其焦距可以表示为f1，其第一表面的曲率半径为R1，第二表面的曲率半径为R2。其中，该第一透镜110可以设置为满足下列条件中的至少一个：0.6<f1/R1<1.0，-1.2<f1/R2<-0.8。借此能够满足镜头组件100的FOV成像需求，并有效降低物侧和像侧之间的总长度(Total Trace Length，TTL)。
该第二透镜120为正光焦度镜片；其焦距可以表示为f2，其第三表面的曲率半径为R3，第四表面的曲率半径为R4。其中，该第二透镜120满足下列条件中的至少一个：0.5<f2/R3<0.7，-1.6<f2/R4<-1.4。借此能够降低像差，并有效提升镜头组件100的成像质量。
该第三透镜130为正光焦度镜片；其焦距可以表示为f3，其第五表面的曲率半径为R5，第六表面的曲率半径为R6。其中，该第三透镜130可以满足下列条件中的至少一个：2.7<f3/R5<9.5，1.0<f3/R6<8.8。借此可以增大最大成像面Y'，并有效提升镜头组件100的成像质量。
应理解，本申请实施例中描述的任意一个表面的曲率半径指的是对应表面上近轴区域的曲率半径，例如，可以为近轴区域的平均曲率半径，或者，通过其他方式确定的近轴区域的曲率半径，本申请实施例并不限于此。
另外，镜头组件100的三个透镜除了可以满足上述参数外，还可以设置满足其他条件，以提高成像质量。具体地，该三个透镜的整体焦距可以表示为f，第一透镜110和第二透镜120的组合焦距可以表示为f12，第二透镜120和第三透镜130的组合焦距可以表示为f23。则各个透镜间光焦度的分配可以满足如下条件中的至少一个：-1.7<f1/f2<-1.1，0.1<f2/f3<0.7，-2.1<f1/f12<-1.6，0.5<f2/f12<1.0，1.2<f2/f23<1.6，2.5<f3/f23<7.2，1.3<f12/f23<3.0，1.3<f12/f<3.3，-2.5<f23/f<-2.0。借此降低镜头组件100的景深，提升特定面(例如，屏幕上表面)的成像质量。
另外，该三个透镜的六个表面的曲率半径还可以满足如下条件中的至少一个：-1.8<R1/R2<-0.9，-3.2<R3/R4<-2.1，0.35<R5/R6<1。借此降低镜头组件100的敏感度，提升产品良品率。
该第一透镜110于光轴上的中心厚度为CT1，第二透镜120于光轴上的中心厚度为CT2，第三透镜130于光轴上的中心厚度为CT3。三各透镜的中心厚度可以满足如下关系中的至少一个：0.4<CT1/CT2<0.6，1.8<CT2/CT3<2.2。借此使产品更为坚固，提升镜头组件100的使用寿命。
该第一透镜110的材料折射率为n1，色散系数为v1；第二透镜120的折射率为n2，色散系数为v2；第三透镜130的折射率为n3，色散系数为v3。该三个透镜还可以满足如下条件中的至少一个：n1>1.50，n2>1.50，n2>1.50，v1>53.00，v2>53.0，v3>53.00。借此可以降低生产制备成本，减小色散，提供恰到好处地像差平衡。
因此，本申请实施例的镜头组件，采用3片塑料非球面的透镜，通过不同的光焦度分配，设置在指纹识别模组时，可以提高现有光学指纹识别的解析力，满足了电子设备日益紧张的尺寸限制以及指纹识别对视场的需求，提高了光学指纹识别的准确率和识别速度。另外，再通过设置上述关于各个透镜对应的不同参数，可以进一步提高该镜头组件的其他参数，例如，可以使其满足FOV>100°，以实现在狭小模组尺寸的限制下或得较大的指纹识别区域；该镜头组件的F数可以满足小于2.0，以实现探测微弱指纹信号并缩短曝光时间；该镜头组件的畸变TV控制在5％以内，以规避由OLED模组电路结构成像所造成莫尔条纹的影响。
在本申请实施例中，该镜头组件可以用于各种场景中，例如，该镜头组件100可以用于指纹识别模组中，例如，如图2所示的指纹识别模组，即该镜头组件100为如图2所示的指纹识别模组中的镜头组件。
可选的，该指纹识别模组可以包括镜头组件100，还可以包括光源以及图像传感器，光源用于发光，该光可以照亮手指，并经过手指反射回返回光，该返回光穿过镜头组件100发送至图像传感器，以便于图像传感器根据该返回的光生成指纹数据，该指纹数据用于对手指进行指纹识别。
可选的，该指纹识别模组还可以具体包括如图2所示的各个部分，为了简洁，在此不再赘述。
在本申请实施例中，该包括镜头组件100的指纹识别模组可以用于终端设备中，例如，该终端设备可以为手机，使得该手机具有指纹识别功能。具体地，该终端设备可以包括显示屏幕，该显示平面可以用于显示图像，同时还可以为手指执行触摸操作提供触摸界面，或者，还可以用于提供光源。例如，该显示屏幕可以为如图2所示的OLED显示屏，用于产生光并照亮触摸在其表面的手指，该光经过手指反射产生返回光，该返回光经过镜头组件100发送至指纹识别模组中的图像传感器，以便于图像传感器根据该返回的光生成指纹数据，该指纹数据用于对手指进行指纹识别。
下面将结合几个具体实施例，详细描述将本申请实施例的镜头组件100应用于指纹识别模组中。
可选的，作为第一个实施例，指纹识别模组从物侧至像侧依次包括屏幕E1、第一透镜E2、光阑、第二透镜E3、第三透镜E4、滤光片E5和滤光片贴合胶E6。其中，该指纹识别模组可以为终端设备中的指纹识别模组，该屏幕指的是该终端设备的屏幕；该指纹识别模组中的三个透镜为如图3所示的镜头组件包括的三个透镜。
具体地，该第一透镜E2为负光焦度的镜片；第二透镜E3为正光焦度镜片；第三透镜E4为正光焦度镜片，该***中的三个透镜的六个表面中至少有一个面为非球面。该三个透镜的具体参数详见表1，其中，第一透镜E2的焦距可以表示为f1，其第一表面的曲率半径为R1，第二表面的曲率半径为R2；第二透镜E3的焦距可以表示为f2，其第三表面的曲率半径为R3，第四表面的曲率半径为R4；第三透镜E4的焦距可以表示为f3，其第五表面的曲率半径为R5，第六表面的曲率半径为R6；该三个透镜的整体焦距可以表示为f，第一透镜E2和第二透镜E3的组合焦距可以表示为f12，第二透镜E3和第三透镜E4的组合焦距可以表示为f23；该第一透镜E2于光轴上的中心厚度为CT1，第二透镜E3于光轴上的中心厚度为CT2，第三透镜E4于光轴上的中心厚度为CT3；Y表示在像侧的表面上的最大像高，TTL表示该物侧至该像侧的距离。
另外，按照从物侧至像侧的顺序对各个部件的表面命名如下：该屏幕E1的上下表面分别表示为S1和S2，S1即为物侧；该第一透镜E2的两面为S3和S4；光阑面为S5；第二透镜E3的两面为S6和S7；第三透镜E4的两面为S8和S9；滤光片E5两面为S10和S11；滤光片贴合胶E6两面为S12和S13；像面为S14，其中，由于滤光片贴合胶E6的作用，S11和S12可以看作一个平面，各个参数相同，S13和S14可以看作一个平面，各个参数也相同。上述各个面的参数详见表2所示。
表1
Figure BDA0002788884430000111
Figure BDA0002788884430000121
表2
表明类型 曲率半径 厚度 材料 有效径 圆锥系数
S1物面 无限 1.575 BK7 4.240 0.000
S2球面 无限 1.122 3.178 0.000
S3非球面 -1.591 0.409 APL5014CL 0.881 -70.032
S4非球面 1.676 0.213 0.354 12.180
S5光阑面 无限 -0.011 0.267 0.000
S6非球面 1.731 0.757 APL5014CL 0.357 -7.818
S7非球面 -0.553 0.064 0.561 -0.415
S8非球面 0.521 0.200 APL5014CL 0.695 -7.859
S9非球面 0.561 0.684 0.800 -3.573
S10球面 无限 0.221 D263TECO 1.095 0.000
S11&S12球面 无限 0.021 BK7 1.187 0.000
S13&S14像面 无限 0.000 1.197 0.000
表3
Figure BDA0002788884430000122
Figure BDA0002788884430000131
综上，在该实施例中，三个透镜构成的透镜组的整体焦距为f，f＝0.686(毫米)；透镜组的光圈值(f-number)为Fno，Fno＝1.792；透镜组的最大视场角为FOV，FOV＝122(度)；最大视场处的相对照度RI(Relative Illumination)为24％，屏幕下表面S2沿光轴至像侧表面S14的距离为TTL(Total Trace Length)，TTL＝2.565(毫米)。
另外，如图4所示，从左至右依次为该第一实施例中透镜组的像散与畸变收差曲线；图5为第一实施例的透镜组的成像质量收差曲线，其中纵坐标的光学传递函数(opticaltransfer function，OTF)模值可以用于表示光学***解析力。
可选的，作为第二个实施例，与第一个实施例类似，指纹识别模组从物侧至像侧依次包括屏幕E1、第一透镜E2、光阑、第二透镜E3、第三透镜E4、滤光片E5和滤光片贴合胶E6。其中，三个透镜仍然如图3所示。
类似的，该第一透镜E2为负光焦度的镜片；第二透镜E3为正光焦度镜片；第三透镜E4为正光焦度镜片，该***中的三个透镜的六个表面中至少有一个面为非球面。该三个透镜的具体参以及各个表面的参数详见表4至表6，其中，该表4至表6中各个参数的含义与第一个实施例一致，在此不再赘述。
表4
Figure BDA0002788884430000132
Figure BDA0002788884430000141
表5
Figure BDA0002788884430000142
Figure BDA0002788884430000151
表6
Figure BDA0002788884430000152
综上，在该实施例中，三个透镜构成的透镜组的整体焦距为f，f＝0.525(毫米)；透镜组的光圈值(f-number)为Fno，Fno＝1.456；透镜组的最大视场角为FOV，FOV＝124(度)；最大视场处的相对照度RI(Relative Illumination)为27％，屏幕下表面S2沿光轴至像侧表面S14的距离为TTL(Total Trace Length)，TTL＝2.299(毫米)。
另外，如图6所示，从左至右依次为该第二实施例中透镜组的像散与畸变收差曲线；图7为第二实施例的透镜组的成像质量收差曲线，其中纵坐标用于表示光学***解析力。
可选的，作为第三个实施例，也与第一个实施例类似，指纹识别模组从物侧至像侧依次包括屏幕E1、第一透镜E2、光阑、第二透镜E3、第三透镜E4、滤光片E5和滤光片贴合胶E6。其中，三个透镜仍然如图3所示。
类似的，该第一透镜E2为负光焦度的镜片；第二透镜E3为正光焦度镜片；第三透镜E4为正光焦度镜片，该***中的三个透镜的六个表面中至少有一个面为非球面。该三个透镜的具体参以及各个表面的参数详见表7至表9，其中，该表7至表9中各个参数的含义与第一个实施例一致，在此不再赘述。
表7
项目 参数
f1/f2 -1.221
f2/f3 0.331
f1/f12 -1.635
f2/f12 0.978
f2/f23 1.339
f3/f23 4.042
f12/f23 1.369
f12/f 1.616
f23/f -2.436
f1/R1 0.639
f1/R2 -1.101
f2/R3 0.522
f2/R4 -1.564
f3/R5 3.396
f3/R6 1.814
Y/f*TTL -0.736
CT1/CT2 0.474
CT2/CT3 2.112
R1/R2 -1.723
R3/R4 -2.994
R5/R6 0.534
表8
Figure BDA0002788884430000161
Figure BDA0002788884430000171
表9
Figure BDA0002788884430000172
综上，在该实施例中，三个透镜构成的透镜组的整体焦距为f，f＝0.501(毫米)；透镜组的光圈值(f-number)为Fno，Fno＝1.495；透镜组的最大视场角为FOV，FOV＝125(度)；最大视场处的相对照度RI(Relative Illumination)为26％，屏幕下表面S2沿光轴至像侧表面S14的距离为TTL(Total Trace Length)，TTL＝2.299(毫米)。
另外，如图8所示，从左至右依次为该第一实施例中透镜组的像散与畸变收差曲线；图9为第一实施例的透镜组的成像质量收差曲线，其中纵坐标用于表示光学***解析力。
可选的，作为第四个实施例，与第一个实施例类似，指纹识别模组从物侧至像侧依次包括屏幕E1、第一透镜E2、光阑、第二透镜E3、第三透镜E4、滤光片E5和滤光片贴合胶E6。其中，三个透镜仍然如图3所示。
类似的，该第一透镜E2为负光焦度的镜片；第二透镜E3为正光焦度镜片；第三透镜E4为正光焦度镜片，该***中的三个透镜的六个表面中至少有一个面为非球面。该三个透镜的具体参以及各个表面的参数详见表10至表12，其中，该表10至表12中各个参数的含义与第一个实施例一致，在此不再赘述。
表10
Figure BDA0002788884430000181
Figure BDA0002788884430000191
表11
表明类型 曲率半径 厚度 材料 有效径 圆锥系数
S1物面 无限 1.500 BK7 4.240 0.000
S2球面 无限 1.198 3.272 0.000
S3非球面 -1.592 0.458 APL5014CL 1.010 -47.158
S4非球面 1.766 0.302 0.415 10.185
S5光阑面 无限 -0.003 0.298 0.000
S6非球面 1.604 0.857 APL5014CL 0.400 -18.031
S7非球面 -0.698 0.052 0.639 -0.379
S8非球面 0.654 0.270 APL5014CL 0.721 -9.840
S9非球面 0.905 0.786 0.835 -2.584
S10球面 无限 0.210 D263TECO 1.083 0.000
S11&S12球面 无限 0.020 BK7 1.169 0.000
S13&S14像面 无限 0.000 1.178 0.000
表12
Figure BDA0002788884430000192
Figure BDA0002788884430000201
综上，在该实施例中，三个透镜构成的透镜组的整体焦距为f，f＝0.6991(毫米)；透镜组的光圈值(f-number)为Fno，Fno＝1.756；透镜组的最大视场角为FOV，FOV＝120(度)；最大视场处的相对照度RI(Relative Illumination)为25％，屏幕下表面S2沿光轴至像侧表面S14的距离为TTL(Total Trace Length)，TTL＝2.952(毫米)。
另外，如图10所示，从左至右依次为该第一实施例中透镜组的像散与畸变收差曲线；图11为第一实施例的透镜组的成像质量收差曲线，其中纵坐标用于表示光学***解析力。
因此，本申请实施例的镜头组件，采用3片塑料非球面的透镜，通过不同的光焦度分配，设置在指纹识别模组时，可以提高现有光学指纹识别的解析力，满足了电子设备日益紧张的尺寸限制以及指纹识别对视场的需求，提高了光学指纹识别的准确率和识别速度。另外，再通过设置各个透镜对应的不同参数，可以进一步提高该镜头组件的其他参数，例如，可以使其满足FOV>100°，以实现在狭小模组尺寸的限制下或得较大的指纹识别区域；该镜头组件的F数可以满足小于2.0，以实现探测微弱指纹信号并缩短曝光时间；该镜头组件的畸变TV控制在5％以内，以规避由OLED模组电路结构成像所造成莫尔条纹的影响。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种镜头组件，其特征在于，适用于显示屏幕下方的指纹识别模组，所述镜头组件包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中所述第一透镜和所述第二透镜之间设置有光阑，所述光阑用于调整所述镜头组件的通光量；
所述第一透镜为负光焦度的镜片，所述第一透镜在靠近所述物侧的表面的近轴区域和靠近所述像侧的表面的近轴区域均为凹面；
所述第二透镜为正光焦度的镜片，所述第二透镜在靠近所述物侧的表面的近轴区域和靠近所述像侧的表面的近轴区域均为凸面；
所述第三透镜为正光焦度镜片，所述第三透镜在靠近所述物侧的表面的近轴区域为凸面，在靠近所述像侧的表面的近轴区域为凹面；
所述镜头组件满足：-1.7<f1/f2<-1.1，且0.1<f2/f3<0.7，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距，f3表示所述第三透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述第一透镜的两个面中有至少一个面为非球面，所述第二透镜的两个面中有至少一个面为非球面，所述第三透镜的两个面中有至少一个面为非球面。
3.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：0.5<|Y'/(f*TTL)|<0.8，Y'表示所述像侧的表面的最大像高，f表示所述镜头组件的焦距，TTL表示所述显示屏幕的下表面沿光轴至相册的表面的距离。
4.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：-2.1<f1/f12<-1.6，且0.5<f2/f12<1；其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距。
5.根据权利要求4所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：1.2<f2/f23<1.6，且2.5<f3/f23<7.2；其中，f23为所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距。
6.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：1.3<f12/f23<3.0，其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距；f23为所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距。
7.根据权利要求8所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：1.3<f12/f<3.3，且-2.5<f23/f<-2.0，其中f表示所述镜头组件的焦距。
8.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：0.6<f1/R1<1.0，且-1.2<f1/R2<-0.8；其中，R1为所述第一透镜靠近所述物侧的表面的近轴区域的曲率半径，R2为所述第一透镜靠近所述像侧的表面的近轴区域的曲率半径。
9.根据权利要求8所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：0.5<f2/R3<0.7，且-1.6<f2/R4<-1.4；其中，R3为所述第二透镜靠近所述物侧的表面的近轴区域的曲率半径，R4为所述第二透镜靠近所述像侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
10.根据权利要求9所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：2.7<f3/R5<9.5，且1.0<f3/R6<8.8；其中，R5为所述第三透镜靠近所述物侧的表面的近轴区域的曲率半径，R6为所述第三透镜靠近所述像侧的表面上的近轴区域的曲率半径。
11.根据权利要求10所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：-1.8<R1/R2<-0.9，-3.2<R3/R4<-2.1，且0.35<R5/R6<1.0。
12.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：0.4<CT1/CT2<0.6，且1.8<CT2/CT3<2.2；其中，CT1为所述第一透镜的中心厚度；CT2为所述第二透镜的中心厚度；CT3为所述第三透镜的中心厚度。
13.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件满足：所述第一透镜的材料的折射率n1、所述第二透镜的材料的折射率n2以及所述第三透镜的材料的折射率n3均大于1.50；所述第一透镜的材料的色散系数v1、所述第二透镜的材料的色散系数v2以及所述第三透镜的材料的色散系数v3均大于53.0。
14.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述镜头组件的视场角FOV大于120度，且所述镜头组件的光圈值小于2。
15.一种指纹识别模组，其特征在于，适用于终端设备的显示屏幕下方以实现屏下光学指纹检测，所述指纹识别模组包括：
如权利要求1至14中任一项所述的镜头组件，用于接收经过所述显示屏幕上方的手指反射而形成的返回光；
图像传感器，位于所述镜头组件下方，用于接收经过所述镜头组件的所述返回光并生成指纹数据，所述指纹数据用于对所述手指进行指纹识别。
16.根据权利要求15所述的指纹识别模组，其特征在于，所述返回光为所述终端设备的显示屏幕发出的光线照亮所述显示屏幕上方的手指并发生反射或折射而形成的反射光或折射光，且所述反射光或者折射光穿透所述显示屏幕并传输至所述镜头组件。
17.根据权利要求15所述的指纹识别模组，其特征在于，所述镜头组件过盈装配于支架，所述图像传感器通过芯片贴合胶贴合在柔性电路板，所述支架用于将所述透镜组件和所述图像传感器连接在一起。
18.一种终端设备，其特征在于，包括显示屏幕和如权利要求15所述的指纹识别模组，其中所述显示屏幕用于为手指提供触摸界面，所述指纹识别模组设置在所述显示屏幕下方，用于对所述显示屏幕上方的手指进行指纹识别；所述显示屏幕包括发光显示像素，所述发光显示像素用于向所述显示屏幕上方的发出光线，以照亮所述手指并反射而产生返回光。
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