CN212484380U - 光学检测装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学检测装置，包括：一种光学检测装置，包括保护层、显示模组、中框和成像模组。显示模组位于所述保护层的下方。中框用于保护所述显示模组。成像模组位于所述显示模组和中框的底部之间，用于接收透过所述保护层和显示模组的带有外部对象生物特征信息的检测光束，并将接收到的检测光束转换为电信号，所述电信号用于生成外部对象的生物特征图像。本申请还公开了一种电子设备。

Description

光学检测装置和电子设备

技术领域

本申请涉及光电技术领域，尤其涉及一种具有屏下生物特征识别功能的光学检测装置和电子设备。

背景技术

随着技术进步和人们生活水平提高，对于手机、平板电脑、相机等电子设备，用户要求具有更多功能和时尚外观。目前，手机等电子设备的发展趋势是具有较高的屏占比同时具有指纹检测等功能。为了实现全面屏或接近全面屏效果，使得电子设备具有高的屏占比，屏下的指纹检测技术应运而生。对于使用液晶显示器(LCD)的手机或其他电子设备，由于LCD包括液晶显示面板和背光模组，手机内部空间有限，而使用传统透镜实现光学成像的成像装置由于尺寸和体积较大，占用空间较大。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种能够解决或改善现有技术问题的光学检测装置和电子设备。

本申请的一个方面提供一种光学检测装置，包括：

保护层，包括能够透射可见光的透明部和能够遮挡可见光的非透明部；

显示模组，位于所述保护层的下方，所述显示模组包括液晶显示面板和位于液晶显示面板的下方的背光单元，所述背光单元向所述液晶显示面板所在的一侧提供可见光，所述可见光能够穿过所述液晶显示面板并透过所述保护层的透明部出射到外部以实现图像显示；

中框，用于保护所述显示模组，所述显示模组位于所述保护层和中框之间，所述中框包括底部和侧部，所述侧部从所述底部的边缘位置向上延伸连接所述保护层，所述中框和保护层形成一个收容空间，所述显示模组收容于所述收容空间中；

成像模组，位于所述显示模组和中框的底部之间，用于接收透过所述保护层和显示模组的带有外部对象生物特征信息的检测光束，并将接收到的检测光束转换为电信号，所述电信号用于生成外部对象的生物特征图像，所述检测光束能够透过所述液晶显示面板和背光单元，所述成像模组包括镜头模组和位于镜头单元的下方的图像传感芯片，所述镜头单元包括多个间隔设置的透镜，所述透镜用于会聚所述检测光束，经所述透镜会聚的检测光束被所述图像传感芯片接收并转换为相应的电信号，其中，所述图像传感芯片包括多个有效感光区域，所述多个有效感测区域中的每一个包括多个用于感光的像素单元，所述多个有效感光区域中的每一个对应于一个所述透镜，所述有效感光区域用于接收其对应的透镜所会聚的检测光束。

某些实施例中，所述光学检测装置还包括缓冲层，所述缓冲层位于所述显示模组和中框的底部之间且位于所述成像模组的周围，所述缓冲层用于减少进入成像模组的杂散光。

某些实施例中，所述成像模组固定在所述中框的底部上，所述成像模组和所述显示模组之间具有间隙。

某些实施例中，所述保护层的上表面具有检测区域，从所述检测区域透过保护层和显示模组的检测光束的至少部分能够被所述成像模组接收，所述检测区域的至少部分位于所述保护层的透明部。

某些实施例中，所述透镜为凸透镜，其包括背对所述图像传感芯片的凸面，检测光束从所述凸面进入所述透镜并被会聚后从所述镜头模块朝向所述图像传感芯片的一侧出射，相邻的两个透镜的中心间距大于或等于所述透镜的直径的1倍或1.5倍或2倍或3倍或4倍或5倍或6倍。

某些实施例中，所述镜头模块还包括设置在所述透镜的间隔区域上的挡墙，其中：所述挡墙能够遮挡第一预设波段的光束，所述第一预设波段包括所述检测光束的波长，或所述镜头单元还包括覆盖所述挡墙的遮光层，所述遮光层能够过滤所述第一预设波段光束。

某些实施例中，所述挡墙在高度上高于所述透镜。

某些实施例中，所述光学检测装置还包括过滤层，所述过滤层形成在所述图像传感芯片上，和/或，所述过滤层位于所述镜头单元的上方；所述过滤层用于透射所述检测光束并过滤第二预设波段的光束，所述第二预设波段不包括所述检测光束的波长，当所述镜头单元包括遮光层时，所述遮光层用于过滤掉第一预设波段的光束，所述第一预设波段与所述第二预设波段完全不同或完全相同或部分相同，当所述第一预设波段与所述第二预设波段部分相同时，所述第一预设波段包括所述第二预设波段。

某些实施例中，所述检测光束包括近红外光，所述过滤层为可见光截止滤光片，用于过滤可见光并透射近红外光。

某些实施例中，所述镜头单元还包括基板，所述多个透镜和挡墙设置在所述基板上，所述基板能够透射所述检测光束，当所述过滤层形成在所述图像传感芯片上时，所述过滤层设置在所述基板和图像传感芯片之间。

某些实施例中，所述光学检测装置还包括过滤层，所述过滤层位于所述镜头模块和所述图像传感芯片之间，或者所述过滤层形成在所述镜头模块背对所述图像传感芯片的一侧，所述过滤层用于透射近红外光，且过滤掉可见光，所述检测光束包括近红外光。

某些实施例中，所述光学检测装置进一步包括发光单元，其位于所述显示模组和中框的侧部之间，所述发光单元用于发射检测光束，至少部分的所述检测光束直接穿过所述保护层的非透明部到达到位于所述保护层的上方的外部对象上，外部对象反射和/或透射所述检测光束从而形成带有外部对象的生物特征信息的检测光束。

某些实施例中，所述发光单元包括发光元件和调整元件，所述发光元件发射所述检测光束，所述调整元件用于调整所述发光元件发射的至少部分检测光束，使得经所述调整元件调整后的检测光束朝向所述保护层的透明部的上方出射。

某些实施例中，所述保护层的上表面具有检测区域，从所述检测区域透过保护层和显示模组的检测光束的至少部分能够被所述成像模组接收，所述调整元件使得出射到检测区域的上方或上方附近的检测光束的光强变大

某些实施例中，所述检测光束从所述调整元件出射后进入所述保护层时的入射角度大于或等于30度且小于或等于120度。

某些实施例中，所述多个透镜具有等边三角形网格或正方形网格或等边六边形网格中的一种或多种排列。

某些实施例中，所述镜头模块还包括位于所述透镜和挡墙的下方的光学间隔层，所述光学间隔层位于所述图像传感芯片的上方，所述光学间隔层和所述第一透镜、所述挡墙是一体结构。

某些实施例中，所述透镜和所述挡墙通过压印工艺形成，所述光学间隔层为形成所述第一透镜和挡墙时的残留层，所述透镜、所述挡墙和所述光学间隔层的材料相同或部分相同或不相同。

某些实施例中，所述背光单元包括光学组件和底壳，所述底壳的至少部分位于所述光学组件的下方，所述底壳用于支撑所述光学组件，所述光学组件用于向所述液晶显示面板出射可见光，所述底壳具有开孔，外部对象返回的检测光束穿过所述保护层、液晶显示面板、光学组件和开孔被所述成像模组接收并转换为电信号。

本申请的一个方面提供一种电子设备，包括上述的光学检测装置，所述电子设备用于根据所述光学检测装置所接收到的检测光束获取外部对象的指纹特征信息。

本申请的有益效果在于，本申请的光学检测装置采用多个透镜透过并会聚光束到图像传感芯片的多个像素单元上，像素单元接收并转换光束为电信号，以获取外部对象的生物特征信息。本申请具有较小的厚度，整体具有紧凑、小巧的体积和尺寸，能够用于对内部空间有限的电子设备中。本申请的镜头模块包括设置在所述多个间隔设置的透镜能够减少相邻的透镜之间透过的光束的串扰，提高感测精度。另外，在对镜头模块从上至下施加压力时，挡墙能够承担全部或大部分的压力，所述第一透镜不会因为受到压力作用而产生变形或破损，从而不会影响光学成像。进一步地，所述显示模组和中框之间设置有缓冲层，可以有效遮挡杂散光，提高成像模组的成像质量。本申请光学检测装置和电子设备具有较好的屏下生物特征检测效果。

附图说明

图1是本申请的一种电子设备的示意图，所述电子设备包括光学检测装置；

图2是图1中光学检测装置的一个实施例的部分截面示意图；

图3是图2中发光单元的部分截面示意图；

图4是图2中成像模组的部分截面示意图；

图5是图4中成像模组的部分透镜和有效成像区域的俯视示意图；

图6是图2中成像模组和缓冲层的俯视示意图；

图7示出了部分呈正方形网格排列的多个透镜以及其所述对应的有效感光区域；

图8是图2中所示缓冲层和成像模组的俯视示意图。

具体实施方式

在对本申请实施方式的具体描述中，应当理解，当基板、片、层或图案被称为在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案上，或者还可以存在一个或多个中间层。为了清楚的目的，可以夸大、省略或者示意性地表示说明书附图中的每一个层的厚度和大小。此外，附图中元件的大小并非完全反映实际大小。

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施方式。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。

是根据本申请的一个实施例的光学检测装置1的立体示意图。光学检测装置1的正面的外表面上具有可以供外部对象1000接触的检测区域VA。当外部对象1000接触所述检测区域VA时，光学检测装置1可以采集外部对象1000的生物特征图像，并获取相应的生物特征信息。外部对象1000可以例如为手指，光学检测装置100可以采集手指的指纹图像，获取相应指纹特征信息。光学检测装置1可配置有显示屏。所述显示屏可以为LCD显示屏或OLED显示屏。将光学检测装置1在正常使用状态下，光学检测装置100的显示屏指向或面对使用者的方向定义为“上”，将与之相反，或者背对使用者的方向定义为“下”。所述光学检测装置1具有相互垂直的长度方向、宽度方向和厚度方向，如图所示，分别用Y轴、X轴和Z轴表示。应当理解，本申请实施例中对各方向的定义只是为了方便描述，并非作为本申请实施例的限定。

在本申请中，主要以所述光学检测装置1执行生物特征信息感测为例进行说明。所述显示屏例如但不局限为OLED显示屏或LCD显示屏等。所述显示屏可作为激励光源，提供用于检测的光束，或者，在所述光学检测装置1中额外设置一激励光源来提供用于检测的光束。

光学检测装置1可以应用于包括但不限于消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品等合适类型的电子产品。其中，消费性电子产品例如为手机、平板电脑、笔记本电脑、桌面显示器、电脑一体机等。家居式电子产品例如为智能门锁、电视、冰箱等。车载式电子产品例如为车载导航仪、车载DVD等。金融终端产品例如为ATM机、自助办理业务的终端等。为了实现电子设备的基本功能，本申请实施例中的电子设备还可以包括其他必须的模块或组件。以电子设备为智能手机为例，其还可以包括通信模块、扬声器、麦克风、电池等。

请参阅图2，图2是所述光学检测装置1沿图1中A-A线的包括所述检测区域VA的部分的截面示意图。所述光学检测装置1包括保护层11、显示模组12、中框14、发光单元16和成像模组19。所述保护层11位于所述显示模组12、发光单元16和成像模组19的上方。所述保护层11的上表面(未标号)为所述光学检测装置1的最外面的表面。所述检测区域VA为所述保护层11的上表面的至少部分区域。图1中的A-A线平行于Y轴，且和检测区域VA相交。进一步地，图2中的A-A线可以为经过检测区域VA的中心点的平行于Y轴的直线。可选地，在一些实施例中，所述A-A线也可是平行于X轴的直线。

所述保护层11包括能够透射可见光的透明部114和能够遮挡可见光的非透明部112，所述非透明部112位于所述透明部114的周围或边缘位置。所述显示模组12正对所述透明部114设置，所述显示模组12能够透过所述透明部114出射可见光(图未示)，使用者的眼睛接收到所述可见光时便能够看到显示模组12显示的图像信息或文字信息。所述显示模组12包括靠近所述保护层11的液晶显示面板124和位于所述液晶显示面板124下方的背光单元122。所述背光单元122用于向所述液晶显示面板124所在的一侧提供面发光地可见光，所述可见光可以穿透所述液晶显示面板和保护层11的透明部114。可选地，在一些实施例中，所述检测区域VA的至少部分为所述透明部114的部分上表面。

所述发光单元16位于所述保护层11的非透明部112的下方。所述发光单元16用于提供检测光束101，所述检测光束101可以穿透所述保护层11达到位于所述保护层11的上方的外部对象1000。可选地，本申请实施例中，所述检测光束101能够进入外部对象1000然后透射出来，或者所述检测光束101能够被外部对象1000反射。为描述方便，在外部对象1000发生反射和/或透射的检测光束101统称为外部对象1000返回的检测光束101。可以理解，从外部对象1000返回的检测光束101携带有外部对象1000的生物特征信息。

请参阅图3，是所述发光单元16的部分截面示意图。所述发光单元16包括发光元件162和调整元件164，所述发光元件162可以为LED、Mini-LED、Micro-LED、VCSEL等。所述发光元件162的数量可以为一个或多个。所述调整元件164可以位于所述发光元件162的上方，较所述发光元件162更靠近所述保护层11。所述调整元件164大致具有向上逐渐变窄的楔形截面形状。所述发光元件162用于发射检测光束101，所述调整元件164用于调整所述发光元件162所发射的检测光束101。所述发光元件162发射的检测光束101经所述调整元件164调整后，出射到所述检测区域VA的上方或上方的部分检测光束101的光强变大。可选地，所述调整元件164包括入光面(未标号)，相对所述保护层11的上表面倾斜设置的反射面(未标号)以及连接在所述入光面和反射面之间的出光面(未标号)。所述入光面可以正对所述发光单元162用于发射检测光束101的发光面(未标号)，所述反射面可以朝向所述中框14的侧部144所在的一侧，所述出光面可以朝向所述显示模组12所在的一侧。

所述发光单元162发射的检测光束101可以从调整元件164的入光面进入调整元件164，并经过调整元件164的反射面反射后从其出光面出射，出射方向可以朝向所述检测区域VA的上方或上方附近。可选地，所述检测光束101也可以从调整元件164的入光面进入调整元件164后不经过反射面反射并从出光面出射，出射方向可以朝向所述检测区域VA的上方或上方附近。当然，所述调整元件164可以有其他不同设置，比如所述反射面可以多个平面和/或曲面，所述出光面可以包括平面和/或曲面，本领域技术人员可以理解，本申请对此不作限定。

从所述调整元件164出射的至少部分检测光束101朝向所述保护层11的透明部114的上方出射。可选地，所述检测光束101从导光间距164出射后的传播方向朝向所述检测区域VA的上方或上方附近。可选地，所述检测光束101从所述调整元件164出射后进入所述保护层11时的入射角度为K，所述入射角度K可以大于或等于30度且小于或等于120度。这样的话，可以有较多的检测光束101能够到达外部对象1000，或到达外部对象1000的检测光束101具有较小的光程损失。从而，发光元件162的光利用率有效提高。相对于没有调整元件164，使用了调整元件164后，所述发光元件162的发出的检测光束101的利用率可以提高10％至50％。而且，可以使用较少的发光元件162便可实现同样的光功率，从另一个方面也可以降低发光元件162的成本，减少发热，具有较好的散热效果。

请再次参阅图2，所述成像模组19的至少部分可以位于所述显示模组12的下方。从外部对象1000返回的检测光束101能够从所述检测区域VA穿透所述保护层11和显示模组12后被所述成像模组19接收。所述成像模组19能够将接收到的检测光束101转换为相应的电信号，所述电信号能够用于生成外部对象1000的生物特征图像。所述光学检测装置1可以包括处理器，所述处理器可以通过图像算法从所述生物特征图像获取外部对象1000的生物特征信息。例如但不限于，外部对象1000可以为手指，所述光学检测装置1可以用来检测指纹，所述生物特征图像可以为指纹图像。

可选地，在一些实施例中，所述成像模组19可以正对所述检测区域VA设置。可选地，所述成像模组19也可以设置任意合适的位置，只要能够接收到外部对象1000返回的检测光束101。例如但不限于，所述成像模组19可以包括使用到导光元件，将外部对象1000返回的检测光束101引导到成像模组19。所述导光元件可以为透镜、棱镜、导光管、反射镜、光纤等等。

请参阅图4，是所述光学检测装置1的一个实施例的部分截面示意图。图4中所示实施例与图2中所示实施例在结构上基本相同。图4所示实施例中，背光单元122可以包括光学组件125和底壳127。所述底壳127的至少部分位于所述光学组件125的下方，所述底壳127可以用于支撑所述光学组件125。所述光学组件125可以用于向所述液晶显示面板124出射可见光，所述可见光穿过所述液晶显示面板124和保护层11后能够达到用户眼睛，从而实现显示。本申请实施例中，检测光束101能够穿过所述液晶显示面板124以及所述光学组件125。

可选地，所述底壳127可以使用金属材料制成，从而所述底壳127基本不能透射可见光和检测光束101。为了让外部对象1000返回的检测光束101能够被成像模组19接收到，所述底壳127具有开孔1271，所述开孔1271的位置大致位于所述成像模组19的正上方。从而，外部对象1000返回的检测光束101可以穿过保护层11、液晶显示面板124、光学组件125和开孔1271并到达所述成像模组19。所述成像模组19转换接收到的所述检测光束101为相应的电信号。

可选地，所述开孔1271的位置可以具有不同设计，例如在Z轴方向上，所述开孔1271可以正对或部分正对所述成像模组19，或者所述开孔1271和所述成像模组19彼此错开。只要检测光束101穿过开孔1271后能够被所述成像模组19接收，都为本申请实施例所涵盖。

可选地，在其他或变更实施例中，所述底壳127可以使用树脂、塑料等材料制成。

可选地，所述底壳127可以包括对可见光基本透过率较低、对检测光束101透过率较高(例如对检测光束101的透过率大于或等于80％)的材料。可选地，所述底壳127可以包括对可见光和检测光束101均具有较高透过率的材料。

请一并参阅图5，是图4中的液晶显示面板124、光学组件125的进一步的结构示意图。所述液晶显示面板124可以包括由下至上(Z轴方向为上方)依次堆叠设置的第一基板1221、液晶层1223、第二基板1222。检测光束101能够穿过所述第二基板1222、液晶层1223和第一基板1221。所述光学组件125可以包括由下至上依次堆叠设置的反射片1251、导光板1252和光学膜片1253、正对所述导光板1252的一个侧面的发光元件1254。所述发光元件1254发射可见光，所述可见光从所述导光板1252的与所述发光元件1254邻近的侧面进入所述导光板1254，并从所述导光板1254朝向所述液晶显示面板124所在一侧的上表面(未标号)出射。所述反射片1251能够将从导光板1252的底面出射的可见光反射回所述导光板1252。所述光学膜片1253用于增亮和/或扩散从导光板1252的上表面出射的可见光。所述可见光经过所述光学膜片1253增亮和/或扩散后可以面发光地照射到所述液晶显示面板124。所述光学膜片1253可以包括扩散片、增亮片中的一个或多个。可选地，所述光学组件125还可以包括背光电路板1255，所述背光电路板1255电连接所述发光元件1254并为所述发光元件1254提供发光所需的电信号。所述检测光束101能够穿过所述光学膜片1253、导光板1252和所述反射片1251。可选地，所述反射片1251可以具有多层介质膜结构，能够对可见光具有较高的反射率(例如：对可见光反射率大于80％、90％、99％)，且对检测光束101具有较高的透过率(例如对检测光束101透过率大于50％、60％、70％、80％、90％)。本申请实施例中，所述检测光束101可以为红外光或近红外光。示例而非限定地，所述检测光束101可以包括波长范围为780纳米至2000纳米的近红外光。

请参阅图6，是所述成像模组19的部分截面示意图。所述成像模组19包括镜头单元192和位于镜头单元192的下方的图像传感芯片194。所述镜头单元192包括多个间隔设置的透镜1922，所述透镜1922用于会聚外部对象1000返回并透过保护层11和显示模组12的所述检测光束101。如图4所示，相邻的两个透镜1922之间的中心间距为P(可以看作相邻的两个透镜1922的光心之间的距离)。

经所述透镜1922会聚的检测光束101被所述图像传感芯片194接收并转换为相应的电信号。所述图像传感芯片194包括多个像素单元1944，所述多个像素单元1944构成所述图像传感芯片194的光检测阵列。检测光束101能够被所述多个像素单元1944的光电转换元件，比如光电二极管，接收并转换为相应的电信号。本申请中，所述光检测阵列又称为所述图像传感芯片194的感光区域或感光面。所述透镜1922会聚的检测光束101到达所述感光区域上的区域定义为该透镜1922的有效感光区域1942。所述图像传感芯片194包括多个有效感光区域1942，所述多个有效感测区域1942中的每一个包括多个用于感光的像素单元1944。所述多个有效感光区域1942中的每一个对应于一个所述透镜1922，所述有效感光区域1942用于接收其对应的透镜1922所会聚的检测光束101。应当理解，所述多个透镜1922中的部分可以具有对应的有效感光区域1942，也可能存在部分透镜1922没有对应的有效感光区域1942。比如，有些透镜1922可能没有正对所述感光区域，或检测光束101透过这些透镜1922无法被会聚到所述感光区域上。所述多个透镜1922中的至少部分透镜1922分别对应所述检测区域VA的部分区域。

可选地，在一些实施例中，每一所述透镜1922分别正对多个所述像素单元1944，此时所述透镜1922可以为小透镜(Mini-lens)。然，可变更地，在某些实施方式中，所述多个透镜1922也可与所述多个像素单元1944一一正对，此时所述透镜1922可以为微透镜(Micro-lens)。本领域技术人员可以理解，本申请不再赘述。

请同时参阅图7，示出了部分呈正方形网格排列的多个透镜1922以及其所述对应的有效感光区域1942。所述透镜1922在检测区域VA对应的部分区域定义为子检测区域SVA。图5中示出的多个透镜1922的多个子检测区域SVA中，相邻的透镜1922的子检测区域SVA具有交叠区域。在其他或变更实施例中，所述子检测区域SVA之间也可以不交叠或具有间隔。可以理解，在某些实施例中，尽管所述多个子检测区域SVA能够填充所述检测区域VA的大部分，但是仍然可能存在透过检测区域VA的检测光束101没有能够到达某个透镜1922对应的有效感测区域1942。

可以看到，所述多个透镜1922对应的多个有效感测区域1942彼此之间具有间隔。有效感光区域1942具有和所述多个透镜1922同样的正方形网格排列。当然，本申请并不以此为限，其他或变更实施例中，所述多个透镜1922可以具有等边三角形网格、正方形网格、等边六边形网格或其他任意合适的网格排列中的一种或多种排列。

可选地，在一些实施例中，所述镜头单元192还包括设置在所述透镜1922的间隔区域上的挡墙1924，所述挡墙1924能够遮挡第一预设波段的光束，所述第一预设波段包括所述检测光束101的波长。

当然，在一些实施例中，如图4中所示，所述镜头单元192还可以包括覆盖所述挡墙1924的遮光层1926，所述遮光层1926能够遮挡所述第一预设波段光束，所述第一预设波段包括所述检测光束101的波长。所示遮光层1926可以完整覆盖所述透镜1922的间隔区域，使得检测光束101只能够从所述透镜1922透过。其他实施例中，所述遮光层1926也可以只覆盖部分所述透镜1922的间隔区域。

可选地，在一些实施例中，所述多个透镜1922可以呈规则图案排布。然，可变更地，在某些实施方式中，所述多个透镜1922也可呈非规则二维图案排布。可选地，在一些实施例中，所述挡墙1924可以只设置在部分相邻的透镜1922之间，或者，任意相邻的透镜1922之间均设置有所述挡墙1924。

可选地，在一些实施例中，所述镜头单元192还包括位于所述透镜1922和挡墙1924的下方的光学间隔层(图未示)。所述透镜1922和挡墙1924可以通过压印工艺一次成型，所述透镜1922和挡墙1924可以使用透光的树脂、光学胶等材料制成。所述光学间隔层和所述透镜1922、挡墙1924的材料可以相同或部分相同或不相同。所述光学间隔层可以是形成所述透镜1922和挡墙1924时的残留层。当然，所述光学间隔层也可以是在形成所述透镜1922、挡墙1924时根据需要形成为具有一定的厚度。可选地，在一些实施例中，所述透镜1922、挡墙1924、光学间隔层也可以使用其他材料或工艺制成。可选地，在一些实施例中，所述光学间隔层可以省略。

可选地，在一些实施例中，所述透镜1922为包括球面或非球面的入光面(未标号)、以及和所述入光面相对且相连的圆形底面，这种结构的透镜1922称为圆形透镜。可以理解，所述透镜1922的底面可以为矩形、六边形或其他几何形状，对应地，所述透镜1922可以为矩形透镜、六边形透镜等。所述多个透镜1922由透明材料制成。所述透明材料例如但不限于为透明丙烯酸树脂、透明玻璃、UV胶材料等。本申请对此不作限定。当所述透镜1922为圆形透镜时，对应的有效感测区域1942可以为圆形。图3中所示的透镜1922的底面为直径为d的圆形。在一些实施例中，作为便于理解本申请实施例的描述，本领域技术人员可以理解，所述透镜1922的底面可以是实际存在的表面，也可以是假想的表面。

可以理解，如果相邻的透镜1922距离过近，检测光束101透过一个透镜1922后很容易照射到相邻的透镜1922所对应的有效感测区域1942上，这样的话会影响图像传感芯片194的成像质量。为了防止透过相邻的透镜1922的检测光束101发生串扰，通常需要将相邻的透镜1922间隔设置，且相邻的透镜1922的中心间距P大于或等于所述透镜1922的直径d的1倍、1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍时，能够较好的避免串扰发生。所述中心间距P可以为从300微米至500微米的任意数值，例如但不限于，所述中心间距P可以为300微米、350微米、400微米、450微米。可选地，所述透镜1922的直径d可以为从80微米至300微米的任意数值，例如但不限于，所述透镜1922的直径d可以为100微米、120微米、140微米、150微米、200微米等。

可选地，在一些实施例中，有效感光区域1942的面积可以大于、等于或小于所述透镜1922的出光面的面积。

可选地，所述挡墙1924可以在高度上高出所述透镜1922，比如，所述挡墙1924的高度可以看作其相对透镜1922的底面所在平面的最大垂直高度，所述透镜1922的高度可以看作其相对底面所在平面的最大垂直高度。示例性而非限定地，所述挡墙1924可以比所述透镜1922高出0至100微米中的任意数值。进一步可选地，所述挡墙1924可以比所述透镜1922高出5微米至10微米中的任意数值。由于挡墙1924高出所述透镜1922，而所述遮光层1926覆盖所述挡墙1924，来自透镜1922的斜侧方的干扰光束能够被所述遮光层1926遮挡，而不会透过透镜1922后到达相邻的透镜1922所对应的有效感测区域1942，从而有效避免了相邻的透镜1922之间串扰问题。另外，在对镜头单元192从上至下施加压力时，挡墙1924能够承担全部或大部分的压力，所述透镜1922不会因为受到压力作用而产生变形或破损，从而不会影响图像传感芯片194的光学成像。当然，可变更地，在一些实施例中，所述挡墙1924的高度也可以等于或小于所述透镜1922。

可选地，在一些实施例中，所述成像模组19还包括位于所述镜头单元192和图像传感芯片194之间的基板(图未示)。所述镜头单元192设置在所述基板上，所述基板用于承载所述镜头单元192。所述基板可以是玻璃、树脂、或任意合适的透光材料制成的光学薄膜，检测光束101能够透过所述基板。当然，可变更地，所述镜头单元192可以直接形成在所述图像传感芯片194上，即所述图像传感芯片194作为所述镜头单元192的承载基板。所述图像传感芯片194可以是裸片(die)或经封装的芯片。相较于先将镜头单元192制作在基板上，然后将承载有所述镜头单元192的基板与所述图像传感芯片194例如通过胶粘剂等进行固定，将所述镜头单元192直接形成在图像传感芯片194上可以使得成像模组19的整体厚度变得更薄。

可选地，在一些实施例，所述光学检测装置1进一步包括设置过滤层196。所述过滤层196用于透过检测光束101，并过滤掉检测光束101以外的光束，从而减少杂散光对感测精度的干扰。可变更地，在另外一些实施例中，所述过滤层196用于过滤掉第二预设波段的光束，所述遮光层1926用于过滤掉第一预设波段的光束，其中，所述第一预设波段与所述第二预设波段完全不同或完全相同或部分相同，所述第二预设波段不包括检测光束101的波长。当所述第一预设波段与所述第二预设波段部分相同时，所述第一预设波段包括所述第二预设波段。例如，所述第一预设波段包括可见光波段和近红外光波段，所述第二预设波段包括可见光波段。所述过滤层196例如为可见光截止滤光片，能够截止可见光。可选地，在一些实施例中，所述过滤层196可以直接设置在所述图像传感芯片20上。当然，在一些实施例中，所述过滤层196设置在所述镜头单元192的上方，或者在另一些实施例中，所述过滤层196的数量为两个，两个过滤层196可以分别设置在所述镜头单元192的上方和所述图像传感芯片20上(位于镜头单元192和图像传感芯片194之间)。所述过滤层196设置在所述镜头单元192的上方包括和镜头单元192间隔一定间隙设置，或无间隙地覆盖所述镜头单元192的透镜1922和遮光层1926。

在一些实施例中，所述镜头单元192包括基板时，所述基板可以通过胶粘剂连接所述过滤层196。所述胶粘剂可以为DAF(die attach film)、液体胶、固体胶、光学胶等。本申请实施例对此不作限定。

这里的描述中示使用的“过滤”可以理解为对光束的遮挡。所述目标波段可以为波长范围从780纳米至2000纳米。所述检测光束101的波长可以在所述目标波段的范围内。对于显示模组12为液晶显示模组来说，所述检测光束101可以为近红外光，此时，人眼不会看到所述检测光束101，不影响液晶显示模组的正常显示，同时能够较好的实现屏下生物特征检测。

可选地，在一些实施例中，发光单元16提供的检测光束101的至少部分可以从所述非透明部112出射到外部对象1000，并且从外部对象1000返回的检测光束101的至少部分可以从透明部114穿透所述保护层11和显示模组12，然后被所述成像模组19接收并转换为电信号。

可选地，本申请实施例中，所述检测光束101可以为波长750纳米至2000纳米的近红外光束。当然，本申请并不以此为限，其他或变更实施例中，所述检测光束101可以为可见光、近红外光、红外光、电磁波、紫外光、超声波或其他任意合适的信号。

所述中框14用于保护所述显示模组12。所述中框14也可以对所述显示模组12起到支持作用。所述中框14和保护层11共同形成一个收容空间，所述显示模组12、成像模组19和发光单元16位于所述收容空间内。所述中框14包括底部142和侧部144。所述底部142包括大致的平板状结构，所述侧部144从所述底部142的边缘向上(图2中Z轴方向)延伸并连接保护层11的非透明部112。可选地，在一些实施例中，所述发光单元16位于所述中框14的侧部144和显示模组12之间。所述发光单元16可以固定在所述侧部144上。可选地，在一些实施例中，所述成像模组19位于所述显示模组12和中框14的底部142之间。所述成像模组19固定在所述中框14的底部142上，所述成像模组19和所述显示模组12之间具有间隙100。例如但不限于地，所述成像模组19和显示模组12之间具有空气。如此，所述成像模组19和所述显示模组12之间存在间隙100，从而在拆装所述成像模组19不会导致显示模组12受到损坏。并且，在发生一些震荡或碰撞的时候，由于存在间隙1000，所述成像模组19不会接触显示模组12，从而能够保护成像模组19不受损坏。

所述光学检测装置1还可以包括缓冲层17。所述缓冲层17位于所述显示模组12和所述中框14的底部142之间。请同时参阅图8，是图2中所示缓冲层17和成像模组19的俯视示意图。需要说明的是，所述成像模组19可能包括连接到外部电路的电路板，所述电路板用于为图像传感芯片194提供工作所需的电信号，图8中没有示出所述电路板。所述电路板可以为柔性电路板(FPC)，其具有非常薄的厚度，其可以紧贴中框14的底部142的上表面设置，本领域技术人员可以理解。可选地，当所述背光单元12包括底壳127时，所述缓冲层17设置在所述底壳127和底部142之间，所述缓冲层17可以紧贴所述底壳127的下表面和底部142的上表面。

所述缓冲层17可以位于所述成像模组19的周围的至少部分区域。例如但不限于，所述缓冲层17可以围绕所述成像模组19设置。所述缓冲层17可以用于减少进入成像模组19的杂散光。所述杂散光可以是可见光或非可见光(比如检测光束101)在光学检测装置1内部反射、折射等形成的干扰光束，会对成像模组19接收外部对象1000返回的带有生物特征信息的检测光束101并生成生物特征图像造成不良干扰。因此，所述缓冲层17遮挡所述杂散光，使得成像模组19的成像质量较好，进而所述光学检测装置1的生物特征检测效率较高。当然，其他或变更实施例中，所述缓冲层17可以设置在所述成像模组19的至少一侧，或具有其他位置配置，本申请实施例不作具体限定。所述缓冲层17可以使用不透检测光束101的材料制成。示例而非限定地，所述缓冲层17可以包括不透射检测光束101的泡棉，或不透射检测光束101的树脂、橡胶、塑料等。可选地，在一些实施例中，所述缓冲层17可以用于保护显示模组12。例如，在所述光学检测装置1组装好后，所述缓冲层17可以发生应力松弛，可以具有较好的缓冲、减震、防尘、隔音等作用。

目前，现有技术中的屏下光学检测使用的都是大透镜配合图像传感芯片，所述大透镜需要将来自整个检测区域VA的外部对象1000返回的检测光束会聚到图像传感芯片上，以用于成像。应当理解，对于凸透镜来说，透镜的尺寸越大，其焦距越大，对成像时要求的像距和物距的都要较大。本申请成像模组19使用多个透镜1922，所述透镜1922为小透镜，其尺寸和焦距远小于现有技术中常用的大透镜。所述小透镜1922实际上对应接收透过检测区域VA的局部区域的检测光束101。因此，现有技术中的检测区域VA到图像传感芯片的距离要大于本申请实施例中光学检测装置1用于生物特征检测(例如：指纹检测)时的检测区域VA和图像传感芯片194的距离。由此可知，相较于现有技术，本申请的成像模组19具有更紧凑、小巧的体积和尺寸，能够用于对内部空间占用要求更为苛刻的光学检测装置1及电子设备中，例如手机、平板电脑、智能手表等。本申请的成像模组19的整体厚度可以达到0.5毫米以内，例如0.4毫米、0.35毫米或更小，所述成像模组19可以用作超薄的相机，或应用于在所述显示模组12的下方以实现屏下的光学生物特征检测。

此外，由于采用多个透镜1922分别用于透射来自检测区域VA的局部区域的检测光束101，所述成像模组19的实际光通量可能小于现有技术中采用大透镜对来自整个检测区域VA的检测光束101进行会聚时的光通量。因此，本申请实施例中，所述发光单元16包括所述调整元件164，所述调整元件164能够用于增大出射到检测区域VA的上方或上方附近的检测光束101的光强，使得所述图像传感芯片194接收到的检测光束101能量较多，所生成的生物特征图像能够满足生物特征识别需要。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。

应理解，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，本申请实施例的部分或全部结构、功能、方法可以应用在其他或变更实施例中，而不局限于其对应描述的实施例，由此得到的所有实施例属于本申请保护范围。另外，本申请实施例中，光束可以是可见光或不可见光，不可见光例如可以为近红外光。本申请描述中可能出现的“重叠”、“重合”、“交叠”，应理解为具有相同意思并可以相互替换。

在本说明书中对于“一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式”等的任何引用表示结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性被包括在本申请的至少一个实施方式中。在本说明书中不同位置出现的这种短语并不一定全部指相同的实施方式。另外，当结合任何实施方式描述特定的特征或结构时，所主张的是，结合这些实施方式的其它实施方式来实现这种特征或结构在本领域技术人员的技术范围内。

本申请说明书中可能出现的“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“背面”、“正面”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”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实施方式和简化描述，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。相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，“多种”或“多个”的含义是至少两种或两个，除非另有明确具体的限定。本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“安装”、“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，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。

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。权利要求书中所使用的术语不应理解为将实用新型限制于本说明书中所公开的特定实施方式。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 (20)

1.一种光学检测装置，其特征在于，包括：

保护层，包括能够透射可见光的透明部和能够遮挡可见光的非透明部；

显示模组，位于所述保护层的下方，所述显示模组包括液晶显示面板和位于液晶显示面板的下方的背光单元，所述背光单元向所述液晶显示面板所在的一侧提供可见光，所述可见光能够穿过所述液晶显示面板并透过所述保护层的透明部出射到外部以实现图像显示；

中框，用于保护所述显示模组，所述显示模组位于所述保护层和中框之间，所述中框包括底部和侧部，所述侧部从所述底部的边缘向上延伸并连接所述保护层，所述中框和保护层形成一个收容空间，所述显示模组收容于所述收容空间中；

成像模组，位于所述显示模组和中框的底部之间，用于接收透过所述保护层和显示模组的带有外部对象生物特征信息的检测光束，并将接收到的检测光束转换为电信号，所述电信号用于生成外部对象的生物特征图像，所述检测光束能够透过所述液晶显示面板和背光单元，所述成像模组包括镜头单元和位于镜头单元的下方的图像传感芯片，所述镜头单元包括多个间隔设置的透镜，所述透镜用于会聚所述检测光束，经所述透镜会聚的检测光束被所述图像传感芯片接收并转换为相应的电信号，其中，所述图像传感芯片包括多个有效感光区域，所述多个有效感光区域中的每一个包括多个用于感光的像素单元，所述多个有效感光区域中的每一个对应于一个所述透镜，所述有效感光区域用于接收其对应的透镜所会聚的检测光束。

2.如权利要求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缓冲层，所述缓冲层位于所述显示模组和中框的底部之间且位于所述成像模组的周围，所述缓冲层用于减少进入成像模组的杂散光。

3.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述成像模组固定在所述中框的底部上，所述成像模组和所述显示模组之间具有间隙。

4.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述保护层的上表面具有检测区域，从所述检测区域透过保护层和显示模组的检测光束的至少部分能够被所述成像模组接收，所述检测区域的至少部分位于所述保护层的透明部。

5.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述透镜为凸透镜，其包括背对所述图像传感芯片的凸面，检测光束从所述凸面进入所述透镜并被会聚后从所述镜头单元朝向所述图像传感芯片的一侧出射，相邻的两个透镜的中心间距大于或等于所述透镜的直径的1倍或1.5倍或2倍或3倍或4倍或5倍或6倍。

6.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述镜头单元还包括设置在所述透镜的间隔区域上的挡墙，其中：所述挡墙能够遮挡第一预设波段的光束，所述第一预设波段包括所述检测光束的波长，或所述镜头单元还包括覆盖所述挡墙的遮光层，所述遮光层能够过滤所述第一预设波段光束。

7.如权利要求6所述的光学检测装置，其特征在于，所述挡墙在高度上高于所述透镜。

8.如权利要求6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过滤层，所述过滤层形成在所述图像传感芯片上，和/或，所述过滤层位于所述镜头单元的上方；所述过滤层用于透射所述检测光束并过滤第二预设波段的光束，所述第二预设波段不包括所述检测光束的波长，当所述镜头单元包括遮光层时，所述遮光层用于过滤掉第一预设波段的光束，所述第一预设波段与所述第二预设波段完全不同或完全相同或部分相同，当所述第一预设波段与所述第二预设波段部分相同时，所述第一预设波段包括所述第二预设波段。

9.如权利要求8所述的光学检测装置，其特征在于，所述检测光束包括近红外光，所述过滤层为可见光截止滤光片，用于过滤可见光并透射近红外光。

10.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，所述镜头单元还包括基板，所述多个透镜和挡墙设置在所述基板上，所述基板能够透射所述检测光束，当所述过滤层形成在所述图像传感芯片上时，所述过滤层设置在所述基板和图像传感芯片之间。

11.如权利要求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过滤层，所述过滤层位于所述镜头单元和所述图像传感芯片之间，或者所述过滤层形成在所述镜头单元背对所述图像传感芯片的一侧，所述过滤层用于透射近红外光，且过滤掉可见光，所述检测光束包括近红外光。

12.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光学检测装置进一步包括发光单元，其位于所述显示模组和中框的侧部之间，所述发光单元用于发射检测光束，至少部分的所述检测光束直接穿过所述保护层的非透明部到达到位于所述保护层的上方的外部对象上，外部对象反射和/或透射所述检测光束从而形成带有外部对象的生物特征信息的检测光束。

13.如权利要求12所述的光学检测装置，其特征在于，所述发光单元包括发光元件和调整元件，所述发光元件发射所述检测光束，所述调整元件用于调整所述发光元件发射的至少部分检测光束，使得经所述调整元件调整后的检测光束朝向所述保护层的透明部的上方出射。

14.如权利要求13所述的光学检测装置，其特征在于，所述保护层的上表面具有检测区域，从所述检测区域透过保护层和显示模组的检测光束的至少部分能够被所述成像模组接收，经过所述调整元件调整后的检测光束能够出射到所述检测区域的上方或上方附近。

15.如权利要求13所述的光学检测装置，其特征在于，所述检测光束从所述调整元件出射后进入所述保护层时的入射角度大于或等于30度且小于或等于120度。

16.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述多个透镜具有等边三角形网格或正方形网格或等边六边形网格中的一种或多种排列。

17.如权利要求6所述的光学检测装置，其特征在于，所述镜头单元还包括位于所述透镜和挡墙的下方的光学间隔层，所述光学间隔层位于所述图像传感芯片的上方，所述光学间隔层和所述透镜、所述挡墙是一体结构。

18.如权利要求17所述的光学检测装置，其特征在于，所述透镜和所述挡墙通过压印工艺形成，所述光学间隔层为形成所述透镜和挡墙时的残留层，所述透镜、所述挡墙和所述光学间隔层的材料相同或部分相同或不相同。

19.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述背光单元包括光学组件和底壳，所述底壳的至少部分位于所述光学组件的下方，所述底壳用于支撑所述光学组件，所述光学组件用于向所述液晶显示面板出射可见光，所述底壳具有开孔，外部对象返回的检测光束穿过所述保护层、液晶显示面板、光学组件和开孔被所述成像模组接收并转换为电信号。

20.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至19中任意一项所述的光学检测装置，所述电子设备用于根据所述光学检测装置所接收到的检测光束获取外部对象的指纹特征信息。

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