CN114125413A - 像素组件、图像传感器组件和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种像素组件、图像传感器组件和电子设备，属于图像采集和投影技术领域，像素组件，包括：采集模块，包括光线采集单元，光线采集单元用于生成环境光信号；投影模块，包括发光单元，发光单元用于投射光线；透镜组件，覆盖光线采集单元和发光单元。

Description

像素组件、图像传感器组件和电子设备

技术领域

本申请属于图像采集和投影技术领域，具体涉及一种像素组件、图像传感器组件和电子设备。

背景技术

在相关技术中，电子设备的摄像组件包括图像传感器，从而实现拍照功能，而图像传感器的像素组件仅能用于获取图像数据，如果要实现投影功能，则需要设置额外的投影组件，导致电子设备的体积和成本增加。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种像素组件、图像传感器组件和电子设备，能够解决现有技术中像素组件功能单一的技术问题。

第一方面，本申请实施例提出一种像素组件，包括：

采集模块，包括光线采集单元，光线采集单元用于生成环境光信号；

投影模块，包括发光单元，发光单元用于投射光线；

透镜组件，覆盖光线采集单元和发光单元。

第二方面，本申请实施例提出一种图像传感器组件，包括：

输入总线，用于接收驱动信号；

输出总线，用于输出采集信号；

如第一方面的像素组件，像素组件的数量为N个，N个像素组件均与输入总线和输出总线相连接，N为正整数。

第三方面，本申请实施例提出一种电子设备，包括：壳体；主板，设于壳体内；如第二方面中提供的图像传感器组件，图像传感器组件与主板电连接。

在本申请实施例中，像素组件包括采集模块和投影模块，其中，采集模块能够采集环境光数据，并生成对应的环境光信号，N个像素组件的N个采集模块共可以形成N个环境光信号，这些环境光信号被处理器接收到后，能够形成为一张完整的数字图像，从而实现拍照功能。其中，每个像素组件的环境光信号对应于数字图像中的一个像素点。

投影模块能够通过输入总线接收来自处理器的驱动信号，在驱动信号的驱动下，投影模块能够向外界投射光线，该光线能够在投影面上形成为一个“光点”，N个像素组件的N个投影模块能够在投影面上投射N个“光点”，这N个“光点”能够在投射面上形成一个投影图像，其中，每个“光点”就是投影图像上的一个像素点。

本申请实施例通过在像素组件中集成图像采集和图像投影的功能，使得应用了该像素组件的图像传感器一方面能够拍摄图像，另一方面还能投影图像，从而使图像传感器的功能更加丰富，使得电子设备能够在不设置单独的投影组件的情况下，实现图像拍摄和图像投影的双重功能，有利于减小电子设备的体积，降低电子设备的成本。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

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

图1示出了根据本申请实施例的像素组件的结构示意图之一；

图2示出了根据本申请实施例的像素组件的结构示意图之二；

图3示出了根据本申请实施例的驱动电路的电路图；

图4示出了根据本申请实施例的采集电路的电路图；

图5示出了根据本申请实施例的图像传感器组件的电路图；

图6出了根据本申请实施例的图像传感器组件的结构示意图；

图7示出了根据本申请实施例的电子设备的结构框图。

附图标记：

100图像传感器组件，102输入总线，104输出总线，106像素组件，108投影模块，1082发光二极管，1084驱动电路，10842第一开关管，10844第二开关管，10846容性元件，110采集模块，1102光电二极管，1104采集电路，11042第三开关管，11044第四开关管，11046第五开关管，11048第六开关管，112透镜组件，114模数转换电路，116数模转换电路；

200电子设备，202壳体，204主板。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号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例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。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他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合图1至图7描述根据本申请实施例的像素组件、图像传感器组件和电子设备。

在本申请的一些实施例中，图1示出了根据本申请实施例的像素组件的结构示意图之一，如图1所示，图像传感器组件100包括：

采集模块110，包括光线采集单元，光线采集单元用于生成环境光信号；

投影模块108，包括发光单元，发光单元用于投射光线；

透镜组件112，覆盖光线采集单元和发光单元。

在本申请实施例中，像素组件106包括采集模块110和投影模块108，其中，采集模块110和投影模块108能够独立工作。

具体地，当采集模块110工作时，投影模块108不工作，此时，采集模块110能够采集环境光数据，并生成对应的环境光信号，N个像素组件106的N个采集模块110共可以形成N个环境光信号，这些环境光信号被处理器接收到后，能够形成为一张完整的数字图像，从而实现拍照功能。其中，每个像素组件106的环境光信号对应于数字图像中的一个像素组件106。

由于一个像素组件106中同时包括采集模块110和投影模块108，因此，相邻的两个像素组件106的两个采集模块110之间间隔有一个投影模块108，也就是说，图像传感器的N个采集模块110之间间隔设置，能够有效避免相邻的图像采集模块110之间出现干扰，同时有效利用间隔空间设置投影模块108，提高图像传感器组件100的集成度。

在投影模块108工作时，采集模块110不工作，此时，投影模块108能够通过输入总线102接收来自处理器的驱动信号，在驱动信号的驱动下，投影模块108能够向外界投射光线，该光线能够在投影面上形成为一个“光点”，N个像素组件106的N个投影模块108能够在投影面上投射N个“光点”，这N个“光点”能够在投射面上形成一个投影图像，其中，每个“光点”就是投影图像上的一个像素点。

采集模块110包括光线采集单元，当环境光照射到光线采集单元时，光线采集单元根据环境光的强度、色彩等信息，产生对应的电信号，从而生成环境光信号。投影模块108包括发光单元，在驱动信号的作用下，发光单元能够按照不同的亮度、发光颜色发射出可见光，从而投射出投影图像。

图2示出了根据本申请实施例的像素单元的结构示意图之二，如图2所示，图像传感器组件100还包括透镜组件112，透镜组件112能够对环境光和发光组件发出的可见光进行折射，从而提高光线采集单元的检测角度，并使小面积的图像传感器能够在投影面上投射出更大面积的投影图像。

其中，透镜组件112包括N个微透镜，N个微透镜与N个像素组件106一一对应，一个像素组件106中的投影模块108和采集模块110共用同一个微透镜，具体地，透镜组件112在受光方向上覆盖采集模块110的光线采集单元，当环境光线照射到微透镜上时，环境光线经过微透镜的折射后到达光线采集单元上，以使光线采集单元产生对应的电信号。

同时，透镜组件112覆盖发光单元的发光方向，因此，发光单元产生的可见光线会首先经过透镜组件112后射出，通过透镜组件112的折射改变可见光线的射出路径，从而在投影面上投射出合适大小的投影图像。

本申请实施例通过在像素组件106中集成图像采集和图像投影的功能，使得应用了该像素组件106的图像传感器一方面能够拍摄图像，另一方面还能投影图像，从而使图像传感器的功能更加丰富，使得电子设备能够在不设置单独的投影组件的情况下，实现图像拍摄和图像投影的双重功能，有利于减小电子设备的体积，降低电子设备的成本。

本申请实施例通过使采集模块110和投影模块108共用透镜组件112，提高了透镜组件112的利用率，提高了图像传感器组件100的集成度，有利于减小图像传感器组件100的体积。

在本申请的一些实施例中，如图1和图2所示，发光单元包括发光二极管1082；投影模块108还包括：驱动电路1084，驱动电路1084与发光二极管1082电连接，用于驱动发光二极管1082发光。

在本申请实施例中，发光单元包括发光二极管1082，其中，发光二极管1082在外部驱动信号的激励下产生可见光，并经透镜组件112的射射后射出，在投射平面上形成为投影图像。

投影模块108还包括驱动电路1084，该驱动电路1084的输入端与图像传感器组件100的输入总线102相连接，该驱动电路1084的输出端与发光二极管1082相连接。具体地，处理器通过输入总线102下发驱动信号，该驱动信号被驱动电路1084接收后，以驱动电压的形式传递给发光二极管1082，从而激励发光二极管1082开始发出可见光。

能够理解的是，驱动电路1084能够根据驱动信号，调节发光二极管1082的亮度，其中，驱动电压越高，发光二极管1082发出的可见光的亮度越大，驱动电压越小，发光二极管1082发出的可见光的亮度越小。

在本申请的一些实施例中，图3示出了根据本申请实施例的驱动电路的电路图，如图3所示，驱动电路1084包括：第一开关管10842；第二开关管10844，第二开关管10844的第一端与发光二极管1082的正极相连接，第二开关管10844的第二端与第一开关管10842的第二端相连接，第二开关管10844的第三段用于接收供电信号；发光二极管1082的负极接地。

在本申请实施例中，驱动电路1084包括第一开关管10842和第二开关管10844，其中，第一开关管10842接收输入总线102的驱动信号，第二开关管10844接收供电信号。在投影模块108工作时，第一开关管10842导通和第二开关管10844均导通，此时，来自输入总线102的驱动信号通过第一开关管10842和第二开关管10844传递给发光二极管1082，发光二极管1082在驱动信号的激励下发出可见光。

当投影模块108不工作时，第一开关管10842和第二开关管10844截止，此时发光二极管1082不会发出可见光，与其相邻的采集模块110被不工作的投影模块108隔离开，从而防止相邻的采集模块110之间出现信噪干扰。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，驱动电路1084还包括：容性元件10846，容性元件10846的第一端与第一开关管10842和第二开关管10844的公共端相连接，容性元件10846的第第二端接地。

在该技术方案中，驱动电路1084还设置有容性元件10846，容性元件10846连接第一开关管10842和第二开关管10844的公共端，也即第一开关管10842的输出端，容性元件10846的第二端接地，因此，容性元件10846形成为对驱动信号的滤波元件，驱动信号中的交流杂波会被容性元件10846吸收并消除，从而能够使投影模块108的发光单元发出的可见光线亮度更加稳定，减少频闪，提高投影效果。

在本申请的一些实施例中，如图1和图2所示，光线采集单元包括光电二极管1102；采集模块110还包括：采集电路1104，采集电路1104与光电二极管1102电连接，用于接收发光二极管1082的电信号，并向输出总线104输出采集信号。

在该技术方案中，光线采集单元包括光电二极管1102，其中，光电二极管1102能够在可见光的激励下，产生对应的电信号，具体地，当环境光线经过透镜组件112的折射后，到达光电二极管1102时，光电二极管1102根据可见光的强度、颜色等生成对应的电信号，该电信号会输出给采集电路1104，采集电路1104将电信号传递给输出总线104，并作为环境光信号输出给电子设备的处理器。

当处理器接收到环境光信号后，根据环境光信号能够生成对应的数字图像，其中，N个像素组件106对应的N个光电二极管1102的环境光信号，分别形成为数字图像的N个像素点，从而对拍摄场景进行数字化的还原，实现数码拍摄功能。

在本申请的一些实施例中，图4示出了根据本申请实施例的采集电路的电路图，如图4所示，采集电路1104包括：第三开关管11042，第三开关管11042的第一端用于接收供电信号；第四开关管11044，第四开关管11044的第一端与第三开关管11042的第二端相连接，第四开关管11044的第二端与光电二极管1102的负极相连接；第五开关管11046，第五开关管11046的第一端用于接收供电信号，第五开关管11046的第二端与第三开关管11042和第四开关管11044的公共端相连接；第六开关管11048，第六开关管11048的第一端与第五开关管11046的第三端相连接，第六开关管11048的第二端与输出总线104相连接；光电二极管1102的正极接地。

在本申请实施例中，采集电路1104包括第三开关管11042、第四开关管11044、第五开关管11046和第六开关管11048，其中，第三开关管11042接收供电信号，第四开关管11044接收光电二极管1102在环境光的激励下产生的环境光信号，第五开关管11046和第六开关管11048能够将这部分的环境光信号输出至输出总线104，从而通过输出总线104将环境光信号发送至电子设备的处理器。

具体地，在采集模块110工作时，第三开关管11042、第四开关管11044、第五开关管11046和第六开关管11048均导通，此时，光电二极管1102生成的环境光信号经第三开关管11042、第四开关管11044、第五开关管11046和第六开关管11048传递至输出总线104，并经输出总线104输出给电子设备的处理器。

在采集模块110不工作时，第三开关管11042、第四开关管11044、第五开关管11046和第六开关管11048均截止。此时即使有环境光线照射到采集模块110的光电二极管1102，光电二极管1102产生的电信号也不会被处理器接收到，能够避免消耗不必要的处理器资源，节约电子设备的设备性能和耗电量。

可选地，第一开关管10842、第二开关管10844、第三开关管11042、第四开关管11044、第五开关管11046和第六开关管11048为互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)开关管。

在本申请的一些实施例中，提供了一种图像传感器组件，图5示出了根据本申请实施例的图像传感器组件的电路图，如图5所示，传感器组件100，包括：输入总线102，用于接收驱动信号；

输出总线104，用于输出采集信号；

如上述任一实施例中提供的像素组件106，像素组件106的数量为N个，N个像素组件106均与输入总线102和输出总线104相连接，N为正整数。

在本申请实施例中，图像传感器组件100包括N个像素组件106，其中的每个像素组件106均集成设置了采集模块110和投影模块108，其中，采集模块110和投影模块108能够独立工作。

具体地，当采集模块110工作时，投影模块108不工作，此时，采集模块110能够采集环境光数据，并生成对应的采集信号，N个像素组件106的N个采集模块110共可以形成N个采集信号，这些采集信号被处理器接收到后，能够形成为一张完整的数字图像，从而实现拍照功能。其中，每个像素组件106的采集信号对应于数字图像中的一个像素组件106。

由于一个像素组件106中同时包括采集模块110和投影模块108，因此，相邻的两个像素组件106的两个采集模块110之间间隔有一个投影模块108，也就是说，图像传感器的N个采集模块110之间间隔设置，能够有效避免相邻的图像采集模块110之间出现干扰，同时有效利用间隔空间设置投影模块108，提高图像传感器组件100的集成度。

在投影模块108工作时，采集模块110不工作，此时，投影模块108能够通过输入总线102接收来自处理器的驱动信号，在驱动信号的驱动下，投影模块108能够向外界投射光线，该光线能够在投影面上形成为一个“光点”，N个像素组件106的N个投影模块108能够在投影面上投射N个“光点”，这N个“光点”能够在投射面上形成一个投影图像，其中，每个“光点”就是投影图像上的一个像素点。

本申请实施例通过在图像传感器组件100中集成图像采集和图像投影的功能，使得图像传感器一方面能够拍摄图像，另一方面还能投影图像，从而使图像传感器的功能更加丰富，应用了本申请的图像传感器组件100的电子设备能够在不设置单独的投影组件的情况下，实现图像拍摄和图像投影的双重功能，有利于减小电子设备的体积，降低电子设备的成本。

在本申请的一些实施例中，N个像素组件106包括：红像素组件、绿像素组件和蓝像素组件。

在本申请实施例中，图像传感器组件100包括的N个像素组件106中，包括有红像素组件、绿像素组件和蓝像素组件。其中，红像素组件中包括红色采集模块和红色投影模块，绿色像素组件中包括绿色采集模块和绿色投影模块，蓝色像素组件中包括蓝色采集模块和蓝色投影模块。

如图6所示，红色像素组件中，红色投影模块为R1方块，红色采集模块为R方块。绿色像素组件中，绿色投影模块为G1方块，绿色采集模块为G方块。蓝色像素组件中，蓝色投影模块为B1方块，蓝色采集模块为B方块。

具体地，红色采集模块包括红色光电二极管1102，绿色采集模块包括绿色光电二极管1102，蓝色采集模块包括蓝色光电二极管1102。在图像采集时，入射的环境光线通过透镜组件112照射到光电二极管1102上，从而产生对应的线信号，并形成为检测信号。

能够理解的是，红色光电二极管1102能够根据可见光中的红色光线部分生成红光检测信号，绿色光电二极管1102能够根据可见光中的绿色光线部分生成绿光检测信号，蓝色光电二极管1102能够根据可见光中的蓝色光线部分生成蓝光检测信号。

红色投影模块包括红色发光二极管1082，绿色投影模块包括绿色发光二极管1082，蓝色投影模块包括蓝色发光二极管1082。在投影图像时，驱动信号通过驱动电路1084施加到发光二极管1082上，从而时发光二极管1082被激励，产生对应颜色的可见光。

能够理解的是，红色发光二极管1082能够在驱动信号的激励下发射红色可见光，绿色发光二极管1082能够在驱动信号的激励下发射绿色可见光，蓝色发光二极管1082能够在驱动信号的激励下发射蓝色可见光。

在本申请的一些实施例中，如图5所示，图像传感器还包括：模数转换电路114，串联在采集模块110和输出总线104之间，用于将环境光信号由模拟信号转换为数字信号；数模转换电路116，串联在投影模块108和输入总线102之间，用于将驱动信号由数字信号转换为模拟信号。

在本申请实施例中，图像传感器包括数模转换电路116和模数转换电路114，其中，模数转换电路114串联在采集模块110和输出总线104之间，在采集模块110工作时，采集模块110的光电二极管1102在环境光的照射下产生电信号，该电信号为模拟信号，模拟信号的电信号被模数转换电路114转换成数字的环境光信号，该数字的环境光信号能够被电子设备的处理器接收并识别，从而使电子设备绘制出对应的数字图像。

数模转换电路116串联在输入总线102和投影模块108之间，在投影模块108工作时，电子设备的处理器输出数字信号的驱动信号，该数字信号的驱动信号被数模转换电路116转换成模拟信号，并施加给投影模块108的发光二极管1082，发光二极管1082在模拟信号的激励下发光，从而在投影平面上投射出投影图像。

在本申请的一些实施例中，提供了一种电子设备，图7示出了根据本申请实施例的电子设备的结构框图，如图7所示，电子设备200包括：壳体202；主板204，设于壳体202内；如上述任一实施例中提供的图像传感器组件100，设于壳体202上，图像传感器组件100与主板204相连接。

在本申请实施例中，电子设备包括如手机、平板电脑、个人计算机、智能手表、智能手环、智能眼镜等电子设备。电子设备200的壳体202即电子设备200的主要框架结构，在壳体202内，设置有电子设备的主板204、电池、振动马达、传感器等功能部件。

其中，主板204上集成设置有电子设备的处理器，处理器通过主板204与图像传感器组件100之间的数据连接实现数据交互。具体地，在图像传感器组件100以采集图像的工作状态工作时，图像传感器组件100的采集模块工作，N个采集模块共可以形成N个环境光信号，这些环境光信号被处理器接收到后，能够形成为一张完整的数字图像，从而实现拍照功能。其中，每个像素组件的环境光信号对应于数字图像中的一个像素组件。

在图像传感器组件100以投影图像的工作状态工作时，图像传感器组件100的投影模块工作，N个投影模块能够接收来自处理器的驱动信号，在驱动信号的驱动下，投影模块能够向外界投射光线，该光线能够在投影面上形成为一个“光点”，N个像素组件的N个投影模块能够在投影面上投射N个“光点”，这N个“光点”能够在投射面上形成一个投影图像，其中，每个“光点”就是投影图像上的一个像素点。

本申请实施例通过在图像传感器组件中集成图像采集和图像投影的功能，使得图像传感器一方面能够拍摄图像，另一方面还能投影图像，从而使图像传感器的功能更加丰富，应用了本申请的图像传感器组件的电子设备能够在不设置单独的投影组件的情况下，实现图像拍摄和图像投影的双重功能，有利于减小电子设备的体积，降低电子设备的成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中。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例或示例。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例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、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)

1.一种像素组件，其特征在于，包括：

采集模块，包括光线采集单元，所述光线采集单元用于生成环境光信号；

投影模块，包括发光单元，所述发光单元用于投射光线；

透镜组件，覆盖所述光线采集单元和所述发光单元。

2.根据权利要求1所述的像素组件，其特征在于，所述发光单元包括发光二极管；

所述投影模块还包括：

驱动电路，与所述发光二极管电连接，用于驱动所述发光二极管发光。

3.根据权利要求2所述的像素组件，其特征在于，所述驱动电路包括：

第一开关管；

第二开关管，所述第二开关管的第一端与所述发光二极管的正极相连接，所述第二开关管的第二端与所述第一开关管的第二端相连接；

所述发光二极管的负极接地。

4.根据权利要求3所述的像素组件，其特征在于，所述驱动电路还包括：

容性元件，所述容性元件的第一端与所述第一开关管和所述第二开关管的公共端相连接，所述容性元件的第第二端接地。

5.根据权利要求1所述的像素组件，其特征在于，所述光线采集单元包括光电二极管；

所述采集模块还包括：

采集电路，所述采集电路与所述光电二极管电连接。

6.根据权利要求5所述的像素组件，其特征在于，所述采集电路包括：

第三开关管；

第四开关管，所述第四开关管的第一端与所述第三开关管的第二端相连接，所述第四开关管的第二端与所述光电二极管的负极相连接；

第五开关管，所述第五开关管的第二端与所述第三开关管和所述第四开关管的公共端相连接；

第六开关管，所述第六开关管的第一端与所述第五开关管的第三端相连接，所述第六开关管的第二端与输出总线相连接；

所述光电二极管的正极接地。

7.一种图像传感器组件，其特征在于，包括：

输入总线，用于接收驱动信号；

输出总线，用于输出采集信号；

如权利要求1至6中任一项所述的像素组件，所述像素组件的数量为N个，N个所述像素组件均与所述输入总线和所述输出总线相连接，N为正整数。

8.根据权利要求7所述的图像传感器组件，其特征在于，N个所述像素组件包括：

红像素组件、绿像素组件和蓝像素组件。

9.根据权利要求7或8所述的图像传感器组件，其特征在于，所述像素组件包括采集模块和投影模块；

所述图像传感器组件还包括：

模数转换电路，串联在所述采集模块和所述输出总线之间；

数模转换电路，串联在所述投影模块和所述输入总线之间。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体；

主板，设于所述壳体内；

如权利要求7至9中任一项所述的图像传感器组件，所述图像传感器组件与所述主板电连接。

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