CN207601821U - 纹路的光学检测装置及具有其的电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种纹路的光学检测装置及具有其的电子设备。该光学检测装置包括：透明盖板，具有沿第一方向相对的入光面和出光面，第一方向垂直于透明盖板的厚度方向，透明盖板还具有与入光面和出光面连接且相对的第一表面和第二表面，第一表面具有触摸区域；光源，设置于透明盖板的一侧且靠近入光面，用于发出入射至入光面的光线，光线在透明盖板中发生多次全反射并从出光面射出，且至少一次全反射经过触摸区域；支撑部，设置于第二表面上，用于使光线在经过第二表面时发生全反射；感光元件，设置于透明盖板的另一侧且靠近出光面，用于接收从出光面射出的光线并将光线的信息转换为图像信息。

Description

纹路的光学检测装置及具有其的电子设备

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，具体而言，涉及一种纹路的光学检测装置及具有其的电子设备。

背景技术

随着手机技术的推陈出新及手机用户需求的不断提高，为了达到更佳的用户体验，增加手机屏幕面积占比，全面屏已成为智能终端发展的一大趋势。但是对于传统的电容式指纹识别技术，由于电容检测无法穿透较厚玻璃等多方面限制，其无法完成去除Home键的任务。

现有技术中通过在盖板玻璃10＇内通过对光的多次全反射，能够实现对整个显示屏任意位置的指纹进行识别，如图1所示，当光源20＇发出的光线通过盖板玻璃10＇侧面照射到盖板玻璃10＇上表面时，若盖板玻璃10＇上表面某部位与指纹谷接触，光线发生多次全发射穿出盖板玻璃10＇侧面并通过透镜30＇聚焦到感光阵列40＇上，形成亮条纹；若盖板玻璃10＇上表面某部位与指纹脊接触，由于接触面变得粗糙，光线在此发生漫反射，难以形成到达感光阵列40＇的穿透光线，形成暗条纹。该装置能够将指纹的谷脊信息转化为感光阵列40＇上的明暗条纹信息。

根据光学全反射原理可知，光线从光密介质入射到光疏介质时，入射角度大于一定角度时会出现全反射现象。现有技术中通常直接将盖板玻璃和显示屏抵接，然而，显示屏的折射率大于盖板玻璃的折射率，导致光线投射到盖板玻璃与显示屏边界时将不会出现全反射现象，从而难以获取到指纹信息。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种纹路的光学检测装置及具有其的电子设备，以解决现有技术中难以获取到指纹信息的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种纹路的光学检测装置，包括：透明盖板，具有沿第一方向相对的入光面和出光面，第一方向垂直于透明盖板的厚度方向，透明盖板还具有与入光面和出光面连接且相对的第一表面和第二表面，第一表面具有触摸区域；光源，设置于透明盖板的一侧且靠近入光面，用于发出入射至入光面的光线，光线在透明盖板中发生多次全反射并从出光面射出，且至少一次全反射经过触摸区域；支撑部，设置于第二表面上，用于使光线在经过第二表面时发生全反射；感光元件，设置于透明盖板的另一侧且靠近出光面，用于接收从出光面射出的光线并将光线的信息转换为图像信息。

进一步地，支撑部为覆盖于第二表面上的折射率材料层，折射率材料层的折射率小于透明盖板的折射率。

进一步地，形成折射率材料层的折射率材料选自聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的任一种或多种。

进一步地，支撑部为设置于第二表面的两端且粒径相同的支撑粒子。

进一步地，形成支撑粒子的材料为橡胶和/或树脂。

进一步地，光学检测装置还包括：透镜，设置在感光元件与出光面之间，用于将出光面射出的光线会聚至感光元件中。

进一步地，光源包括多个沿第二方向依次排列的分光源，第二方向与第一方向垂直且与入光面平行。

进一步地，任意相邻的两个分光源在第二方向上的间隔相等。

进一步地，多个感光元件组成感光阵列，各感光元件沿第二方向排列，且各感光元件与各分光源一一对应设置。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电子设备，包括显示屏和光学检测装置，光学检测装置为上述的光学检测装置，显示屏设置在光学检测装置的支撑部的远离透明盖板的一侧。

进一步地，显示屏选自LCD、LED、OLED和MicroLED。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种包括透明盖板、光源和感光元件的纹路的光学检测装置，透明盖板具有沿第一方向相对的入光面和出光面，第一方向垂直于透明盖板的厚度方向，透明盖板的第一表面具有触摸区域，光学检测装置还包括设置于第二表面上的支撑部，在将该支撑部设置于显示屏上后，使光源发出能够进入透明盖板的光线，由于该支撑部能够使光线在经过第二表面时发生全反射，从而通过调整光线的入射角度，能够使其在透明盖板中经过多次全反射并从出光面射出，且至少一次全反射经过触摸区域，进而使感光元件在接收到出射光线后能够将指纹的谷脊信息转化为感光阵列上的明暗条纹信息，避免了由于显示屏的折射率大于盖板玻璃的折射率而导致的难以获取到指纹信息的现象。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中所提供的纹路的光学检测装置的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的一种实施例提供的纹路的光学检测装置的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的另一种实施例提供的纹路的光学检测装置的结构示意图；以及

图4示出了根据本实用新型的再一种实施例提供的纹路的光学检测装置的俯视结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10＇、盖板玻璃；20＇、光源；30＇、透镜；40＇、感光阵列；10、透明盖板；20、光源；210、分光源；30、透镜；40、感光元件；50、支撑部；11、入光面；12、出光面；13、第一表面；14、第二表面；130、触摸区域；100、指纹。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中上述，现有技术中通常直接将盖板玻璃和显示屏抵接，然而，显示屏的折射率大于盖板玻璃的折射率，导致光线投射到盖板玻璃与显示屏边界时将不会出现全反射现象，从而难以获取到指纹信息。为了解决上述的技术问题，本实用新型提出了一种纹路的光学检测装置，如图2和3所示，包括：透明盖板10，具有沿第一方向相对的入光面11和出光面12，第一方向垂直于透明盖板10的厚度方向，透明盖板10还具有与入光面11和出光面12连接且相对的第一表面13和第二表面14，第一表面13具有触摸区域130；光源20，设置于透明盖板10的一侧且靠近入光面11，用于发出入射至入光面的光线，光线在透明盖板10中发生多次全反射并从出光面12射出，且至少一次全反射经过触摸区域130；支撑部50，设置于第二表面14上，用于使光线在经过第二表面14时发生全反射；感光元件40，设置于透明盖板10的另一侧且靠近出光面12，用于接收从出光面12射出的光线并将光线的信息转换为图像信息。

本实用新型的上述光学检测装置中由于还包括设置于第二表面上的支撑部，在将该支撑部设置于显示屏上后，使光源发出能够进入透明盖板的光线，由于该支撑部能够使光线在经过第二表面时发生全反射，从而通过调整光线的入射角度，能够使其在透明盖板中经过多次全反射并从出光面射出，且至少一次全反射经过触摸区域，进而使感光元件在接收到出射光线后能够将指纹的谷脊信息转化为感光阵列上的明暗条纹信息，避免了由于显示屏的折射率大于盖板玻璃的折射率而导致的难以获取到指纹信息的现象。

本实用新型的上述光学检测装置能够应用于对多种纹路的检测，上述纹路可以包括指纹等皮肤上的各种纹路。在本实用新型的上述光学检测装置中，若触摸区域130上的纹路为指纹100，盖板玻璃上表面某部位与指纹谷接触，光线发生多次全发射穿出盖板玻璃侧面并通过透镜30聚焦到感光阵列上，形成亮条纹，若盖板玻璃上表面某部位与指纹脊接触，由于接触面变得粗糙，光线在此发生漫反射，难以形成到达感光阵列的穿透光线，形成暗条纹，从而能够将指纹的谷脊信息转化为感光阵列上的明暗条纹信息。

上述光学检测装置中的感光元件40为能够将获取到的光线信息转换为纹路图像信息的任意组件，如图像传感器。上述光学检测装置中的透明盖板10可以为任意满足透光和硬度需求的板材，如玻璃盖板、PET盖板等。

上述光学检测装置中的光源20用于发出进入透明盖板10的光线，光线对应的入射角均可以根据纹路的尺寸以及触摸区域130的数量而定，还可以结合透明盖板10的厚度以及材料等而定。本领域技术人员可以根据实际情况设置上述光线的入射角，只要该能够在经过触摸区域130时发生全反射即可。

为了使进行透明盖板10中的光线在经过其第二表面14时能够发生全反射，在一种优选的实施方式中，上述支撑部50为覆盖于第二表面14上的折射率材料层，且折射率材料层的折射率小于透明盖板10的折射率，如图2所示。此时，透明盖板10为折射率较大的光密介质，而折射率材料层为折射率较小的光疏介质，从而在光线在到达透明盖板10与折射率材料层之间的界面，且在入射角大于等于临界角时，在光疏介质的作用下，能够被完全反射回光疏介质即透明盖板10中，从而使光线在透明盖板10与折射率材料层之间的界面能够有效地发生全反射。

在上述优选的实施方式中，本领域技术人员可以根据现有技术对形成上述折射率材料层的折射率材料进行合理选取，为了使上述支撑部50在具有支撑作用的同时有效地实现光线在透明盖板10中的全反射，更为优选地，形成折射率材料层的折射率材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等折射率小于1.5的无色透明聚合物的任一种或多种。并且，上述折射率材料层可以通过溅射或沉积等常规工艺形成于透明盖板10的第二表面14，本领域技术人员可以根据实际的折射率材料，选择合适的工艺方法和工艺条件。

为了使进行透明盖板10中的光线在经过其第二表面14时能够发生全反射，在另一种优选的实施方式中，支撑部50为设置于第二表面14的两端且粒径相同的支撑粒子，如图3所示。此时，将该光学检测装置设置于显示屏上时，上述支撑粒子能够将光学检测装置的第二表面14与显示屏的表面密封，从而使该第二表面14与显示屏之间形成空气层，由于空气的折射率接近于1，从而远小于玻璃盖板和PET盖板等透明盖板10的折射率，此时，透明盖板10为折射率较大的光密介质，而位于支撑粒子之间的空气层为折射率较小的光疏介质，从而在光线在到达透明盖板10与折射率材料层之间的界面，且在入射角大于等于临界角时，在光疏介质的作用下，能够被完全反射回光疏介质即透明盖板10中，从而使光线在透明盖板10与折射率材料层之间的界面能够有效地发生全反射。

在上述优选的实施方式中，本领域技术人员可以根据现有技术对上述支撑粒子的种类进行合理选取，为了使上述支撑部50能够具有优异的支撑作用，更为优选地，形成上述支撑粒子的材料选自橡胶和树脂中的任一种或多种。并且，上述支撑粒子可以通过胶黏剂粘结于透明盖板10的第二表面14，也可以采用其它连接方式，只要保证上述支撑粒子能够稳定地设置于该第二表面14两端即可。

在本实用新型的上述光学检测装置中，光学纹路检测装置还可以包括透镜30，透镜30设置在感光元件40与出光面12之间，透镜30用于将出光面12射出的光线会聚至感光元件40中。上述透镜30用于将上述出光面12射出的光线会聚至上述感光元件40中，这样能够使得从出光面12出射的光线全部会聚至感光元件40中，从而使得感光元件40转化得到图像信息更加准确，从而进一步提高了该光学检测装置的检测的准确性。

在本实用新型的上述光学检测装置中，优选地，上述光源20包括多个沿第二方向依次排列的分光源210，上述第二方向与上述第一方向垂直且与上述入光面11平行，如图4所示。多个分光源210对应发出多个光线，各分光源210发出的光线的入射角可以是相同的，也可以是不同的，这些分光源210发出的光线在透明盖板10的不同的触摸区域130中发生全反射，使得该透明盖板10上可以设置更多的触摸区域130，进而实现更多纹路的叠加信息的检测。

为了提高对各触摸区域130上纹路检测的准确性，优选地，任意相邻的上述各分光源210在第二方向上的间距相同，如图4所示。

为了将不同的分光源210发出的光线经过全反射后得到的出射光线转化为纹路图像信息，优选地，光学检测装置包括由沿第二方向排列的多个感光元件40组成的感光阵列，各感光元件40与各分光源210一一对应设置，如图4所示。这种一一对应的设置方式不仅是指数目上的一一对应，也同时指二者的位置上的一一对应，即一个分光源210发出的光线经过全反射后得到的出射光线能够进入到对应的感光元件40中。

为了提高对各触摸区域130上纹路检测的准确性，优选地，任意相邻的上述感光元件40在第二方向上的间隔相等。

在本实用新型的上述光学检测装置中，分光源210与感光元件40在数量上并不一定是一一对应的，还可以是其他的数量对应关系，如两个分光源210对应一个感光元件40等，本领域技术人员可以根据实际需求对分光源210和感光元件40的数量和位置进行调整。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种电子设备，包括显示屏和光学检测装置，光学检测装置包括透明盖板10，透明盖板10设置于显示屏上，该光学检测装置为上述的光学检测装置。上述的电子设备由于包括上述的指纹的光学检测装置，使得其指纹识别的准确性更高，进而能够更好地保证该电子设备的安全。

在本实用新型的上述电子设备中，显示屏可以选自LCD、LED、OLED和MicroLED，本领域技术人员根据实际需求对显示屏的种类进行合理选取。

下面将结合实施例进一步说明本实用新型提供的纹路的光学检测装置。

实施例1

本实施例提供的光学检测装置如图2所示，包括透明盖板10、光源20、透镜30、支撑部50和感光元件40，具体的位置关系如图2所示，透明盖板10为玻璃盖板，且该透明盖板10的长度(图1中透明盖板10在垂直于纸面或者显示屏向里的边的宽度)160mm，宽度(图2中透明盖板10在水平方向的边的宽度)为56mm，厚度为0.5mm，且其折射率为1.5。该透明盖板10具有相对的第一表面13和第二表面14，第一表面13上具有触摸区域130，触摸区域130上具有指纹100，触摸区域130的长度为8mm，宽度为8mm，触摸区域130的中心距离透明盖板10的边的距离是4mm。该透明盖板10的第二表面14覆盖有由聚氯乙烯形成的折射率为1.39的材料层。

实施例2

本实施例提供的光学检测装置如图3所示，与实施例1的区别在于：

支撑部为设置于透明盖板10的第二表面14两端的支撑粒子，该支撑粒子由橡胶颗粒形成。

采用上述实施例1和2中光学检测装置的检测过程包括：

将光学检测装置设置于显示屏上，光源20发出的光线在入光面11的入射角为5.4°，并使手指在触摸区域130上形成指纹，光线在经过上述触摸区域130时会发生全反射并反射到透明盖板10的第二表面，并在第二表面发生全反射后经过的出光面12入射至透镜30中，经过透镜30的会聚作用进入图像传感器中，图像传感器将光线对应的光学信息转化为图像信息，最终得到指纹的叠加图像。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

光学检测装置还包括设置于第二表面上的支撑部，在将该支撑部设置于显示屏上后，使光源发出能够进入透明盖板的光线，由于该支撑部能够使光线在经过第二表面时发生全反射，从而通过调整光线的入射角度，能够使其在透明盖板中经过多次全反射并从出光面射出，且至少一次全反射经过触摸区域，进而使感光元件在接收到出射光线后能够将指纹的谷脊信息转化为感光阵列上的明暗条纹信息，避免了由于显示屏的折射率大于盖板玻璃的折射率而导致的难以获取到指纹信息的现象。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种纹路的光学检测装置，其特征在于，包括：

透明盖板(10)，具有沿第一方向相对的入光面(11)和出光面(12)，所述第一方向垂直于所述透明盖板(10)的厚度方向，所述透明盖板(10)还具有与所述入光面(11)和所述出光面(12)连接且相对的第一表面(13)和第二表面(14)，所述第一表面(13)具有触摸区域(130)；

光源(20)，设置于所述透明盖板(10)的一侧且靠近所述入光面(11)，用于发出入射至所述入光面(11)的光线，所述光线在所述透明盖板(10)中发生多次全反射并从所述出光面(12)射出，且至少一次所述全反射经过所述触摸区域(130)；

支撑部(50)，设置于所述第二表面(14)上，用于使所述光线在经过所述第二表面(14)时发生全反射；

感光元件(40)，设置于所述透明盖板(10)的另一侧且靠近所述出光面(12)，用于接收从所述出光面(12)射出的所述光线并将所述光线的信息转换为图像信息。

2.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述支撑部(50)为覆盖于所述第二表面(14)上的折射率材料层，所述折射率材料层的折射率小于所述透明盖板(10)的折射率。

3.根据权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于，形成所述折射率材料层的折射率材料选自聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的任一种或多种。

4.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述支撑部(50)为设置于所述第二表面(14)的两端且粒径相同的支撑粒子。

5.根据权利要求4所述的光学检测装置，其特征在于，形成所述支撑粒子的材料为橡胶和/或树脂。

6.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光学检测装置还包括：

透镜(30)，设置在所述感光元件(40)与所述出光面(12)之间，用于将所述出光面(12)射出的所述光线会聚至所述感光元件(40)中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学检测装置，其特征在于，所述光源(20)包括多个沿第二方向依次排列的分光源(210)，所述第二方向与所述第一方向垂直且与所述入光面(11)平行。

8.根据权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于，任意相邻的两个所述分光源(210)在所述第二方向上的间隔相等。

9.根据权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于，多个所述感光元件(40)组成感光阵列，各所述感光元件(40)沿所述第二方向排列，且各所述感光元件(40)与各所述分光源(210)一一对应设置。

10.一种电子设备，包括显示屏和光学检测装置，其特征在于，所述光学检测装置为权利要求1至9中任一项所述的光学检测装置，所述显示屏设置在所述光学检测装置的支撑部(50)的远离透明盖板(10)的一侧。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏选自LCD、LED、OLED和MicroLED。