CN218159092U - 光学指纹识别装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及指纹识别技术领域，尤其是涉及一种光学指纹识别装置及电子设备。光学指纹识别装置包括电路板以及通过封装件封装于电路板上并与其电连接的光学传感模块和红外光源，光学传感模块和红外光源的上表面露出封装件；红外光源能够点亮以对光学传感模块提供指纹识别时所需的红外光源；因此，通过红外光源取代屏幕icon作为光信号源，实现光学传感模块与屏幕解耦，解决客户端调试光学传感模块和屏幕icon关联的繁重工作，并避免因屏幕icon高亮引起的老化加速和易烧屏的问题，延长屏幕使用寿命；同时红外光源的亮度和发光稳定性也远高于结构复杂的屏幕icon，使光学传感模块在强光场景下也具有良好的指纹识别性能。

Description

光学指纹识别装置及电子设备

技术领域

本申请涉及指纹识别技术领域，尤其是涉及一种光学指纹识别装置及电子设备。

背景技术

目前的屏下光学光学传感模块在进行指纹识别时，需要屏幕得局部区域被点亮，比如设置于屏幕上的指纹识别图标(icon)被点亮，以作为光学传感模块的光信号源，指纹识别图标的发光亮度通常为高亮模式，这会使该区域的屏幕老化加速，且容易出现烧屏的现象；同时还需要对icon和光学传感模块进行联调，导致终端客户成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学指纹识别装置及电子设备，以实现指纹识别与电子设备的屏幕的解耦。

本实用新型提供了一种光学指纹识别装置，包括电路板、光学传感模块、红外光源和封装件；所述光学传感模块和所述红外光源用于设置于电子设备的屏幕的下方，所述光学传感模块和所述红外光源背离所述屏幕的下表面贴装于所述电路板上并与所述电路板电连接；所述封装件用于将所述光学传感模块和所述红外光源封装于所述电路板上，且所述光学传感模块和所述红外光源的上表面均外露于所述封装件的上表面；所述红外光源用于对所述光学传感模块提供指纹识别时所需的红外光信号。

进一步地，所述红外光源包括至少一个红外led灯。

进一步地，所述红外光源通过基座贴装于所述电路板上，以使所述红外光源的面对屏幕的上表面不低于所述封装件的面对屏幕的上表面，且所述红外光源通过所述基座与所述电路板电连接。

进一步地，所述光学传感模块包括传感器芯片和透镜组件；所述传感器芯片的下表面贴装于所述电路板上并与所述电路板电连接，所述传感器芯片的上表面形成有感光区域；所述透镜组件设置于所述感光区域的上方。

进一步地，所述封装件开设有通光孔，所述通光孔位于所述感光区域的上方，以使所述感光区域外露于所述通光孔；所述透镜组件设置于所述通光孔内。

进一步地，所述通光孔为阶梯孔，包括第一孔部和第二孔部，所述第一孔部的通径大于所述第二孔部，且所述第一孔部和所述第二孔部之间形成阶梯面；所述第二孔部朝向所述传感器芯片，且所述第二孔部与所述感光区域相适配，使得所述感光区域通过所述第二孔部外露于所述通光孔；所述第一孔部与所述透镜组件相适配，以使所述透镜组件能够安装于所述第一孔部内。

进一步地，所述透镜组件的底部搭载于所述阶梯面上。

进一步地，所述第一孔部的通径由靠近所述第二孔部的一端向远离所述第二孔部的一端逐渐增大；所述透镜组件包括沿物方至像方顺序设置的且通径逐渐减小的多个透镜，多个所述透镜的边缘分别与所述第一孔部的侧壁相抵靠。

进一步地，所述光学传感模块还包括第一红外窄带滤波件；所述第一红外窄带滤波件为设置于任意相邻的两个所述透镜之间或者所述透镜组件的下方的红外窄带滤波片；或者，所述第一红外窄带滤波件镀膜于所述传感器芯片的上表面。

进一步地，所述光学传感模块包括传感阵列和光学膜层；所述光学膜层包括阻光层和微透镜阵列；所述传感阵列贴装于所述电路板上，所述阻光层设置于所述传感阵列的上方，且所述阻光层上形成有能够透光的小孔阵列，所述微透镜阵列设置于所述阻光层的上方。

进一步地，所述光学膜层的上表面不高于所述封装件的上表面。

进一步地，所述光学传感模块还包括第二红外窄带滤波件；所述第二红外窄带滤波件为设置于所述光学膜层和所述传感阵列之间的；或者，所述第二红外窄带滤波件设置于所述微透镜阵列与相邻的所述阻光层之间；或者，当所述阻光层形成有多层时，所述第二红外窄带滤波件设置与任意相邻的两个所述阻光层之间。

进一步地，所述的光学指纹识别装置还包括PD和可见光光源；所述PD和所述可见光光源通过所述封装件封装于所述电路板上，且所述PD和所述可见光光源的上表面均外露于所述封装件的上表面；所述PD和所述可见光光源分别与所述电路板电连接，所述可见光光源用于提供红色光源和/或绿色光源，所述PD用于对血压、血氧、心率以及识别对象与所述屏幕的距离进行检测。

本实用新型还提供了一种电子设备，包括上述任一项所述的光学指纹识别装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的光学指纹识别装置包括电路板、光学传感模块、红外光源和封装件，光学传感模块和红外光源均设置于电子设备的屏幕的下方，电路板位于光学传感模块和红外光源背离屏幕一侧的下方，且光学传感模块和红外光源分别贴装于电路板上并与电路板电连接。封装件用于对电路板上的光学传感模块和红外光源进行封装，且光学传感模块和红外光源的上表面均露出封装件4的上表面。屏幕在与光学传感模块相对的区域形成有指纹检测区域，当用户的手指按压于屏幕上的指纹检测区域时，红外光源能够被点亮以用于对光学传感模块提供指纹识别时所需的红外光源；红外光源发出的红外光束能够照射在用户的手指上，并被用户的手指反射形成反射光束照射至光学传感模块，光学传感模块能够根据接收到的光信号对用户的指纹进行识别。

因此，通过设置红外光源以取代屏幕icon作为光学传感模块的光信号源，解除了光学传感模块对屏幕icon的依赖，实现了光学传感模块与屏幕的解耦，解决了客户端调试光学传感模块和屏幕icon关联的繁重工作，并避免了屏幕icon的高亮而引起的老化加速和易烧屏的问题，延长了屏幕的使用寿命；同时红外光源作为单独器件，其亮度和发光稳定性也远高于结构复杂的屏幕icon，使光学传感模块在强光场景下也能够具有良好的指纹识别性能。

本实用新型还提供了一种电子设备，包括所述的光学指纹识别装置，因而所述电子设备也具有光学指纹识别装置的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的光学指纹识别装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光学指纹识别装置的另一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的光学指纹识别装置的又一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的光学指纹识别装置的封装件的结构示意图。

附图标记：

1-电路板，2-光学传感模块，21-传感器芯片，22-透镜组件，23-传感阵列，24-光学膜层，25-第一红外窄带滤波件，3-红外光源，4-封装件，41-第一孔部，42-第二孔部，43-阶梯面，5-PD，6-可见光光源。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

下面参照图1至图4描述根据本申请一些实施例所述的光学指纹识别装置及电子设备。

本申请提供了一种光学指纹识别装置，如图1所示，光学指纹识别装置包括电路板1、光学传感模块2、红外光源3和封装件4，光学传感模块2和红外光源3均设置于电子设备的屏幕的下方，电路板1位于光学传感模块2和红外光源3背离屏幕一侧的下方，光学传感模块2和红外光源3分别贴装于电路板1上并与电路板1电连接；比如使用SMT(Surface MountedTechnology)表面贴装技术将光学传感模块2和红外光源3贴附焊接至电路板1上，以将光学传感模块2和红外光源3分别固定于电路板1上，并实现光学传感模块2和红外光源3分别与电路板1的电连接。光学传感模块2和红外光源3通过封装件4封装于电路板1上，且光学传感模块2和红外光源3的上表面均外露于封装件4的上表面；具体地，光学传感模块2和/或红外光源3的上表面可以与封装件4的上表面相平齐或高于封装件4的上表面，或者光学传感模块2和/或红外光源3的上表面也可以低于封装件4的上表面，并在封装件4的上表面与光学传感模块2和/或红外光源3的上表面相对的位置处开设通孔，以露出光学传感模块2和/或红外光源3的上表面。屏幕在与光学传感模块2相对的区域形成有指纹检测区域，当用户的手指按压于屏幕上的指纹检测区域时，红外光源3能够被点亮以用于对光学传感模块2提供指纹识别时所需的红外光源；红外光源3发出的红外光束能够照射在用户的手指上，并被用户的手指反射以形成反射光束照射至光学传感模块2，光学传感模块2能够根据接收到的光信号对用户的指纹进行识别。

因此，通过设置红外光源3以取代屏幕icon作为光学传感模块2的光信号源，解除了光学传感模块2对屏幕icon的依赖，实现了光学传感模块2与屏幕的解耦，解决了客户端调试光学传感模块2和屏幕icon关联的繁重工作，并避免了屏幕icon的高亮而引起的老化加速和易烧屏的问题，延长了屏幕的使用寿命；同时，选用红外光源3为指纹识别提供光源，其发出的红外光为不可见、隐藏式的，不影响电子设备的外观视觉，并具有较强的穿透性，且红外光源3作为单独器件，其亮度和发光稳定性也远高于结构复杂的屏幕icon，使光学传感模块2在强光场景下也能够具有良好的指纹识别性能。

在本申请的一个实施例中，优选地，红外光源3包括至少一个红外led灯，以通过红外led灯为指纹识别提供所需的红外光信号，并具有良好的发光亮度和发光稳定性。

在该实施例中，优选地，红外光源3与电路板1之间设置有基座(图中未示出)，基座的一端贴附于电路板1上，且基座与电路板1电连接；红外光源3贴附于基座背离电路板1的一端，且红外光源3与基板电连接，从而使红外光源3通过基座与电路板1电连接。

同时，基座具有预定的高度，使得红外光源3相对于电路板1被抬高预定的高度，以使红外光源3面对屏幕的上表面不低于封装件4面对屏幕的上表面，即红外光源3的上表面与封装件4的上表面相平齐或者伸出封装件4的上表面，从而使红外光源3的上端裸露于封装件4外，红外光源3发出的光束能够不被封装件4遮挡而穿过屏幕照射于用户的手指上。

优选地，如图1所示，红外光源3的上表面与封装件4的上表面相平齐，使红外光源3即能够被封装保护于封装件4的内部，同时封装件4也不会对红外光源3发出的照明光束造成遮挡。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图1所示，光学传感模块2可以为采用光学透镜进行成像的光学传感模块，此时光学传感模块2包括传感器芯片和透镜组件22。

传感器芯片21位于电路板1朝向屏幕一侧的上方，且传感器芯片21的下表面贴装于电路板1上并与电路板1电连接。传感器芯片21的面对屏幕的上表面形成有感光区域；透镜组件22设置于传感器芯片21的上方，且透镜组件22与感光区域相对，以通过透镜组件22将红外光源3照射至用户手指形成的反射光束导引至下方的感光区域以被光学传感模块接收。

关于透镜组件22的安装，在该实施例中，优选地，封装件4与感光区域相对的位置处开设有贯通的通光孔，使传感器芯片21的感光区域外露于通光孔内。透镜组件22安装于通光孔内，使得透镜组件22固定于传感器芯片21的上方并与传感器芯片21的感光区域相对。

通过在封装件4与传感器芯片21的感光区域相对的位置处开设通光孔，并将透镜组件22设置于通光孔内，能够使光学传感模块2在进行指纹识别时，封装件4不会对经由用户手指反射回来的光束造成遮挡，使反射光束能够通过通光孔照射至透镜组件22，然后通过透镜组件22将反射光束引导至传感器芯片21的感光区域以被光学传感模块2接收，从而使光学传感模块能够根据接收到的光信号进行指纹识别。

在该实施例中，优选地，如图1和图4所示，通光孔为阶梯孔，阶梯孔沿其轴线方向包括第一孔部41和第二孔部42，且第一孔部41相较于第二孔部42具有较大的通径，第一孔部41和第二孔部42之间形成有阶梯孔的阶梯面43；具有较小通径的第二孔部42朝向传感器芯片21，且第二孔部42与传感器芯片21的感光区域相适配，使得感光区域能够通过第二孔部42外露于通光孔内；具有较大通径的第一孔部41与透镜组件22相适配，使透镜组件22能够安装于第一孔部41内；优选地，透镜组件22的底部搭载于阶梯孔的阶梯面43上。当来自用户手指的反射光束照射至透镜组件22上时，透镜组件22能够对反射光束进行汇聚并将反射光束引导至传感器芯片21，以通过传感器芯片21根据接收到的反射光束对用户指纹进行识别。

优选地，第一孔部41的通径由靠近第二孔部42的一端至远离第二孔部42的一端逐渐增大。透镜组件22包括沿物方至像方顺序设置的多个透镜，比如多个透镜为顺序设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，即在传感器上方由下至上顺次为第三透镜、第二透镜和第一透镜，且第三透镜、第二透镜和第一透镜的通径逐渐增大。三个透镜能够被依次地装入第一孔部内，当三个透镜被分别安装至预定位置时，三个透镜的边缘能够分别与第一孔部41的侧壁相抵靠，从而将三个透镜限位于通光孔内的预定位置处。

在完成每个透镜的安装后，在每个透镜的边缘与第一孔部41的侧壁之间填充密封胶，从而使透镜组件22固定于第一孔部41内，并防止水、汽和灰尘等进入到透镜组件22的内部，提高光学传感模块2的可靠性。

在该实施例中，优选地，如图1所示，光学传感模块2除透镜组件22外还包括第一红外窄带滤波件25，以对到达传感器芯片21的反射光束进行过滤，只允许特定波长的红外光束通过，从而防止阳光对指纹识别的影响，在强光环境下仍能够具有良好的指纹识别性能。

优选地，第一红外窄带滤波件25可以为镀膜的形式形成于传感器芯片21的上表面，或者第一红外窄带滤波件25还可以为红外窄带滤波片，将该红外窄带滤波片设置于透镜组件22和传感器芯片21之间，即红外窄带滤波片位于第三透镜和传感器芯片21之间，且红外窄带滤波片搭载于通光孔的阶梯面上；或者将该外窄带滤波片设置于透镜组件22的任意相邻的两个透镜之间。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图2所述，光学传感模块2除了可以为采用光学透镜进行成像的光学传感模块2之外，光学传感模块2还可以为采用微透镜-小孔进行成像的超薄光学光学传感模块2，此时光学传感模块2包括传感阵列23和光学膜层24，传感阵列23贴装于电路板的上表面，光学膜层24包括阻光层和微透镜阵列，阻光层设置于传感阵列23的上方，阻光层设置有能够透光的阵列小孔，微透镜阵列设置于阻光层的上方。被用户手指反射回来的反射光束能够被微透镜阵列汇聚至小孔阵列，然后通过小孔阵列被引导至下方的传感阵列23，以使传感阵列23能够根据接收到的光信号进行指纹识别；此种光学传感模块2为超薄式的一体结构，能够使电子设备更轻薄。

在该实施例中，优选地，光学膜层24和传感阵列23被一体地封装于封装件4内，且光学膜层24的上表面外露于封装件4的上表面；优选地，光学膜层24的上表面与封装件4的上表面相平齐；或者，光学膜层24的上表面略低于封装件4的上表面，并在封装件4的上表面与光学膜层24相对的位置处开设通孔，使反射光束能够通过该通孔照射至光学膜层24的上表面。

优选地，对于采用微透镜-小孔进行成像的超薄的光学传感模块2还包括第二红外窄带滤波件，第二红外窄带滤波件可以为镀膜的形式形成于传感器芯片21的上表面；或者第二红外窄带滤波件可以为红外窄带滤波片，该红外窄带滤波片可以设置于光学膜层24和传感阵列23之间，或者设置于微透镜阵列与相邻的阻光层之间，或者当阻光层为多层时，该红外窄带滤波片可设置于任意相邻的两层阻光层之间。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图3所示，光学指纹识别装置还包括PD5(Photodiode，光敏二极管)和可见光光源6；PD5和可见光光源6均设置于电子设备的屏幕的下方，且PD5和可见光光源6均通过封装件4封装于电路板1上并与电路板1电连接。PD5和可见光光源6的上表面均外露于封装件4的上表面，可见光光源6用于提供红色光源或者绿色光源，PD5用于接收用户手指反射回来的反射光束，以根据接收到的光信号对识别对象的血压、血氧、心率以及识别对象与屏幕的距离进行检测。比如当需要进行血氧检测时，通过红外光源3对用户手指提供检测所需的红外光源，通过可见光光源6对用户手指提供红色光源和绿色光源；PD5则能够接收反射回来的光束并将接收到的光信号转化为电信号后传输至电子设备的处理器，经处理器计算后即可得到识别对象的血氧数据。其他项目的检测与血氧检测类似，只需通过红外光源3和可见光光源6按照预定的照明要求提供照明光源即可，比如血压只需单色光照即可。

本申请还提供了一种电子设备，包括上述任一实施例的光学指纹识别装置。

在该实施例中，电子设备包括光学指纹识别装置，因此电子设备具有光学指纹识别装置的全部有益效果，在此不再一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种光学指纹识别装置，其特征在于，包括电路板、光学传感模块、红外光源和封装件；

所述光学传感模块和所述红外光源用于设置于电子设备的屏幕的下方，所述光学传感模块和所述红外光源背离所述屏幕的下表面贴装于所述电路板上并与所述电路板电连接；

所述封装件用于将所述光学传感模块和所述红外光源封装于所述电路板上，且所述光学传感模块和所述红外光源的上表面均外露于所述封装件的上表面；

所述红外光源用于对所述光学传感模块提供指纹识别时所需的红外光信号。

2.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述红外光源包括至少一个红外led灯。

3.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述红外光源通过基座贴装于所述电路板上，以使所述红外光源的面对屏幕的上表面不低于所述封装件的面对屏幕的上表面，且所述红外光源通过所述基座与所述电路板电连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学传感模块包括传感器芯片和透镜组件；

所述传感器芯片的下表面贴装于所述电路板上并与所述电路板电连接，所述传感器芯片的上表面形成有感光区域；

所述透镜组件设置于所述感光区域的上方。

5.根据权利要求4所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述封装件开设有通光孔，所述通光孔位于所述感光区域的上方，以使所述感光区域外露于所述通光孔；

所述透镜组件设置于所述通光孔内。

6.根据权利要求5所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述通光孔为阶梯孔，包括第一孔部和第二孔部，所述第一孔部的通径大于所述第二孔部，且所述第一孔部和所述第二孔部之间形成阶梯面；

所述第二孔部朝向所述传感器芯片，且所述第二孔部与所述感光区域相适配，使得所述感光区域通过所述第二孔部外露于所述通光孔；

所述第一孔部与所述透镜组件相适配，以使所述透镜组件能够安装于所述第一孔部内。

7.根据权利要求6所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组件的底部搭载于所述阶梯面上。

8.根据权利要求6所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述第一孔部的通径由靠近所述第二孔部的一端向远离所述第二孔部的一端逐渐增大；

所述透镜组件包括沿物方至像方顺序设置的且通径逐渐减小的多个透镜，多个所述透镜的边缘分别与所述第一孔部的侧壁相抵靠。

9.根据权利要求8所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学传感模块还包括第一红外窄带滤波件；

所述第一红外窄带滤波件为设置于任意相邻的两个所述透镜之间或者所述透镜组件的下方的红外窄带滤波片；

或者，所述第一红外窄带滤波件镀膜于所述传感器芯片的上表面。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学传感模块包括传感阵列和光学膜层；

所述光学膜层包括阻光层和微透镜阵列；

所述传感阵列贴装于所述电路板上，所述阻光层设置于所述传感阵列的上方，且所述阻光层上形成有能够透光的小孔阵列，所述微透镜阵列设置于所述阻光层的上方。

11.根据权利要求10所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学膜层的上表面不高于所述封装件的上表面。

12.根据权利要求10所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学传感模块还包括第二红外窄带滤波件；

所述第二红外窄带滤波件为设置于所述光学膜层和所述传感阵列之间的；或者，

所述第二红外窄带滤波件设置于所述微透镜阵列与相邻的所述阻光层之间；或者，

当所述阻光层形成有多层时，所述第二红外窄带滤波件设置与任意相邻的两层所述阻光层之间。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，还包括PD和可见光光源；

所述PD和所述可见光光源通过所述封装件封装于所述电路板上，且所述PD和所述可见光光源的上表面均外露于所述封装件的上表面；

所述PD和所述可见光光源分别与所述电路板电连接，所述可见光光源用于提供红色光源和/或绿色光源，所述PD用于对血压、血氧、心率以及识别对象与所述屏幕的距离进行检测。

14.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至13中任一项所述的光学指纹识别装置。

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