CN104850839A - 光学采集模组的光控制组件及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明光学采集模组的光控制组件，包括设有LED芯片的导电支架和包覆导电支架的LED芯片基座，该导电支架设有支架引脚，在所述LED芯片设有折射板和部分包覆折射板的外层胶壳，所述折射板内侧区域设有对折射的光能全反射的导光板，所述折射板将LED芯片发出的光折射光能进入导光板全反射传播。由于使LED芯片发出的光通过折射板折射进入导光板内进行全反射传播，当导光板上表面有手指按压时，破坏导光板内的光线全反射，使得导光板内的光路发生改变，通过适当的采集器件将发生改变方向的光进行处理，可以获得高分辨率的指纹图像，该光学采集模块不需要通过透镜就获得高分辨率的指纹图像，结构紧凑，广泛用于安全等级要求高的场所和便携式电子产品。

Description

光学采集模组的光控制组件及成型方法

技术领域

本发明涉及信息采集识别技术领域，特别涉及一种光学采集模组的光控制组件及成型方法。

背景技术

移动终端为了保护用户隐私，通常设有授权开启，现有的授权开启包括两种，一种是通过软件加密通过设置的密码打开，其加密简单，既容易通过破译密码的方式打开，又容易忘记密码。另一种授权开启是利用特定的生物信息，如指纹进行授权验证开启。

目前采集指纹作为授权开启的有两种技术入方案，一是采用纯光学成像技术方式采集指纹信息，虽然采集的指纹图像的分辨率高达1000DPI，安全性高，但该方案需要通过透镜折射来实现，厚度较大，传播光路复杂，无法适应于对体积要求较高的移动电子产品或安装空间有限的场所，如智能手机、平板电脑等。另一种是采用半导体成像技术方式采集，通过接触电感应生成指纹图像，分辨率一般在500DPI左右，虽然其体积可以轻薄化，但其采集图像的分辨率不高，且采集图像成像面积小，容易出现误读误判影响，无法应用在安全级别要求较高的移动终端或场所。

发明内容

    本发明主要解决的技术问题是提供一种光学采集模组的光控制组件及成型方法，该光学采集模组的光控制组件可以实现高分辨率的指纹光学采集模组的小型化。

为了解决上述问题，本发明提供一种光学采集模组的光控制组件。该光学采集模组的光控制组件包括；设有LED芯片的导电支架和部分包覆导电支架的LED芯片基座，该导电支架设有连接LED芯片和外部控制电路的支架引脚，在所述LED芯片设有折射板和部分包覆折射板的外层胶壳，所述折射板内侧区域设有对经过折射板折射的LED芯片发出光能全反射的导光板，所述折射板将LED芯片发出的光折射光能进入导光板全反射传播。

进一步地说，所述LED芯片基座设有多个突起，该突起的上表面大于其底部。

进一步地说，所述外层胶壳内侧设有形成喇叭状的斜面。

进一步地说，所述导光板中间圆弧凸透镜结构。

 本发明还提供一种基于生物信息的光学采集模组的光控制组件成型方法，该光控制组件成型方法包括：

导电支架成型步骤；

LED芯片基座成型步骤；

LED芯片贴装步骤；

折射板成型步骤；

外层胶壳结构成型步骤；

导光板成型步骤。

进一步地说，将导电板材放置在冲压模具内，冲压形成LED芯片的电路的导电支架和向外沿伸的支架引脚。

进一步地说，所述LED芯片基座成型步骤包括：将导电支架放置在专用模具上注塑，在导电支架表面部分地包覆塑胶，形成LED芯片基座，该LED芯片焊接点位置的LED芯片基座设有避空位，在该避空位祼露用于焊接LED芯片的导电支架。

进一步地说，LED芯片贴装步骤包括将LED芯片焊在所述LED芯片基座避空位的导电支架，LED芯片与导电支架形成电连接。

进一步地说，所述LED芯片基座设有多个突起，该突起的上表面大于其底部。

进一步地说，所述支架引脚向下折弯90度角后与导电支架平行。

进一步地说，所述折射板成型步骤包括：将已贴装焊接有LED芯片的LED芯片基座放置在专用的模具内进行注塑，使LED芯片表面包覆有将LED芯片发出的光定向折射传播的折射板。

进一步地说，所述外层胶壳结构成型步骤包括：将包覆LED芯片表面的折射板放置在专用的模具内进行注塑，形成对折射板部分包覆的外层胶壳。

进一步地说，所述导光板成型步骤包括：将部分包覆折射板外层胶壳外放置在专用的模具内进行注塑，形成能使通过折射板折射进入的光全反射传播的导光板。

进一步地说，所述导光板的端面与折射板的端面齐平。

进一步地说，所述光控制组件成型方法还包括将导电支架外部冲压形成的多余部分与导电支架分离的步骤。

进一步地说，所述导光板中间圆弧凸透镜结构。

 本发明光学采集模组的光控制组件，包括设有LED芯片的导电支架和部分包覆导电支架的LED芯片基座，该导电支架设有连接LED芯片和外部控制电路的支架引脚，在所述LED芯片设有折射板和部分包覆折射板的外层胶壳，所述折射板内侧区域设有对经过折射板折射的LED芯片发出光能全反射的导光板，所述折射板将LED芯片发出的光折射光能进入导光板全反射传播。由于使LED芯片发出的光通过折射板折射进入导光板内进行全反射传播，当导光板上表面有手指按压时，破坏导光板内的光线全反射，使得导光板内的光路发生改变，通过适当的采集器件将发生改变方向的光进行处理，可以获得高分辨率的指纹图像，该光学采集模块不需要通过透镜就可以获得理想分辨率的指纹图像，结构紧凑，可以广泛用于安全等级要求较高的场所和便携式电子产品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。

图1 是光控制组件实施例结构示意图。

图2 是光控制组件实施例结构分解示意图。

图3是光控制组件实施例正视结构示意图。

图4 是图2中C部分结构放大示意图。

图5 是图3中沿A-A方向截面结构示意图。

图6是完整的光控制组件实施例A-A方向结构示意图。

图7是光控制组件成型方法流程图。

 下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图5所示，本发明提供一种基于生物信息的光学采集模组的光控制组件实施例。

该基于生物信息的光学采集模组的光控制组件包括；设有LED芯片11的导电支架1和部分包覆导电支架1的LED芯片基座2，该导电支架1设有连接LED芯片11和外部控制电路的支架引脚12，在所述LED芯片11上设有折射板4和部分包覆折射板4的外层胶壳3，所述折射板4内侧区域设有对LED芯片11发出光全反射的导光板5，所述折射板4将LED芯片11发出的光折射光能进入导光板5全反射传播。

具体地说，所述导电支架1采用金属磷青铜料片或其他可导电的材料。所述导光板5上表面与外层胶壳3齐平，其端部最好与折射板4接触，通常情况下导光板5的厚度跟与之接触的折射板端面厚度相同，使光能全部折射入进导光板5全反射传播。本发明不在于导光板5材料的本身，理论上任何可以将实现可见光和非可见光在其内部进行全反射传波的材料都可实现，该导光板5可以为采用透明的PC或其他可以对LED芯片11发出的光进行全反射传播的材料，包括非透明的材料。所述导光板5可以采用中间圆弧凸透镜结构，实现更好地对光进行聚焦，在手指接触导光板5时，使更多的光线折射至CCD或COMS图像传感器上，使得采集的指纹图像更加清晰。

所述LED芯片11是指可以发出可见光，如蓝光的LED芯片，也可以是发出不可见的线外线的LED芯片，还可以是其他可以发光元器件，所述LED芯片仅在于表述一种电致发光的光源，并不是对电致发光光源限定。该LED芯片11的数量可以根据需要设多个，其具体的数量不做特别限定，可以根据用户需要设置，例如导电支架为方形时，可以在相对的两个边上对称设有两个LED芯片11。

所述LED芯片基座2形状根据需要进行设置，通常采用圆形或矩形框式结构，在LED芯片基座2设有多个突起21，该突起1的上表面大于其底部，即突起21有一个侧面是向外倾斜，便于后序工序中注塑折射板3时能与之形成较牢靠的固定结合，避免出现松脱现象造成漏光。

所述外层胶壳3是对导光板5、折射板4等起到保护作用，通常采用不透光材料可以避免出现漏光现象，影响进入导光板5全反射的光强。在所述外层胶壳3内侧设有形成喇叭状的斜面，可以在与接收破坏全反射时光的图像传感器配合时，便于装配。

工作时，LED芯片发出的光经过折射板4折射进入导光板5，使光线能在可进行全反射传播的导光板内传播。由于使LED芯片发出的光可以通过折射板绝大部分光能进入导光板内进行全反射传播，使传播的光的强度较大，该光控制组件与图像传感器配合后，当导光板上表面有手指按压时，破坏导光板内的光线全反射，使得光路发生改变而投射至图像传感器上获得按压手指的高清晰指纹图像，其结构紧凑，可以广泛用于安全等级要求较高的场所和对轻便要求较高的便携式电子产品。

在本实施例中，所述支架引脚12结构不作特别限定，最好将支架引脚12折弯成S或Z形，这样便于将光控制组件固定于PCB板上与控制电路进行连接。所述导光板5与外层胶壳3形成收纳腔6，该收纳腔6可以很好地降低采用光控制组件和CCD或COMS图像传感器组成的光控制模组的厚度。

 如图7本发明还提供一种光学采集模组的光控制组件成型方法，该光控制组件成型方法包括：步骤S10，导电支架成型步骤，具体地说，将导电片如金属磷青铜料片放置在金属冲压模具冲压形成组成LED芯片电路一部分的导电支架和向导电支架外侧沿伸的支架引脚12。如图1所示导电支架1，该导电支架1向外沿伸有与外部控制电路连接的支架引脚12。所述导电支架1的形状不作特别限定，可以根据与光电采集器件匹配，常见的方形结构，以此常见的方形结构为例，在方形结构的导电支架上形成可以焊接发光LED芯片的焊接点；为了提高冲压效率，所述金属磷青铜料片可以采用连续带状，可以实现连续冲压，该冲压过工艺可以采用现有的技术来实现。所述支架引脚12结构不作特别限定，最好将其折弯90度角，这样便于将光控制组件固定于PCB板上与控制电路进行连接。

步骤S11，LED芯片基座成型步骤，具体地说，将步骤S11中冲压形成的导电支架1放置在专用的模具内进行注塑，在该导电支架表面部分地包覆有塑胶，形成如图2中的LED芯片基座2，在成型时先在导电支架1预留有能使LED芯片11与导电支架1焊接的空间，该LED芯片焊接点位置的LED芯片基座设有避空位，在该避空位祼露用于焊接LED芯片的导电支架。

所述LED芯片基座2设有多个突起21，该突起21的上表面大于其底部，也即突起21有一个侧面是向外倾斜，便于后序工序中注塑折射板时能形成较牢靠的固定结合。在所述导电支架1上部分地包覆LED芯片基座2，其重要目的之一就是使导电支架1具有适应的强度，因为作为电路一部分的导电支架1强度小，在后续加工时容易出现变形等现象，影响成型效率和成品率。

步骤S12，LED芯片贴装步骤，具体地说，通过专用的焊接设置将发光LED芯片11焊接在所述LED芯片基座2内的导电支架1上, 即将LED芯片11焊在所述LED芯片基座2避空位的导电支架上与导电支架形成电连接，在导电支架1通电的情况下发光。所述LED芯片11的数量可以根据需要设多个，其具体的数量不做特别限定，可以根据用户需要设置，例如LED芯片基座2为方形时，可以在相对的两个边上对称设有两个LED芯片11。所述LED芯片是指可以发出可见光，如蓝光的LED芯片，也可以是发出不可见的线外线的LED芯片，还可以是其他可以发光元器件，所述LED芯片仅在于表述一种电致发光的光源，并不是对电致发光光源限定。

步骤S13，折射板成型步骤，具体地说，将已贴有LED芯片11的LED芯片基座2放置在专用的模具上注塑，使LED芯片11表面包覆有将LED芯片11发出的光定向折射传播的折射板4，LED芯片11发出的光通过折射板4分布均匀折射传播至导光板5内，同时避免LED芯片11发出的光在不同区域出现不均匀的现象；同时可以将LED芯片11发出的光尽可能多的反射至导光板内进行全反射，提高LED芯片光强输出强度。所述折射板4可以采用对光有折射作用的有机玻璃材料，也可以是其他可以对光有折射作用的材料，本发明不在于折射板材料的本身，理论上任何可以将LED芯片发出的光折射至导光板内材料都能实现。

当采用蓝光LED芯片时，可以在折射板4内均匀设有荧光粉，在折射蓝光时，通过荧光粉可以使蓝光经折射后变为白光进入导光板4全反射传播。

步骤S14，外层胶壳结构成型步骤，具体地说，将与LED芯片基座2配合固定的折射板4放置在专用的模具上进行注塑，形成对折射板4部分包覆的外层胶壳3，使得光能从折射板4能从指定方向传播进入导光板5内传播；该外层胶壳3同时对LED芯片11起到保护的外层胶壳3。由于外层胶壳3限制了LED芯片11发出的光经近折射出光的范围，使光传播的方向控制达到需要的光发面。所述外层胶壳3内侧设有形成喇叭状的斜面，便于图像传感器安装。

步骤S15，导光板成型步骤，具体地说，将上述步骤S14获得的外层胶壳3放置在专用模具上注塑，在外层胶壳3上表面形成可使光线进行全反射的导光板5，该导光板5的端面与折射板4的端面齐平。所述导光板5与外层胶壳3形成一个可以接收图像传感器的收纳腔6，LED芯片11发出的光在折射板4折射下进入导光板11内进行全反射传播。 为了使所述导光板5更好地对光路改变的光进行聚焦，该导光板5中间圆弧凸透镜结构。

本发明不在于导光板5材料的本身，理论上任何可以将实现可见光和非可见光在其内部进行全反射传波的材料都可实现。所述步骤S14与步骤S15可以根据需要不分先后，即也可以先步骤S15，再进行步骤S14操作。

    最后还包括导电支架分离的步骤，即将所述导电支架1外部冲压形成的多余部分与导电支架1分离，形成完整的光控制组件，如图6所示。    就用时，在所述收纳腔6与图像传感器，如CCD或COMS等图像传感器配合，该收纳腔6的深厚在设计时恰好与CCD或COMS图像传感器的厚度相当，罩在CCD或COMS图像传感器上，可以降低其厚度。在光控制组件上的LED芯片11通电后发出的光通过折射板4折射进入导光板5进行全反射传播，当手指接触导光板5时，破坏导光板5全反射，使得接触部位的光方向向位于导光板5下部的CCD或COMS图像传感器传播，通过CCD或COMS图像传感器将处理生存高分辨率的指纹和汗腺图像。现有的CCD或COMS图像传感器技术成熟，使采集的指纹图像高达1000-2000DPI，广泛用于安全等级要求较高的场所，以及对轻便要求较高的便携式电子产品安全认证等。

本实施例中所述LED芯片也可以包括单颗、二颗或多颗光藕接收LED芯片，设置光藕接收LED芯片时，当手指接触导光板5时破坏光线全反射传播，使得光藕接收LED芯片无法接收发射LED芯片发出的光，光藕接收LED芯片无法获得相应的信号，可以将光控制组件此种状态信号作为控制开关使用。

由于光控制组件可以方便地将LED芯片产生的光经折射后投入导光板进行全反射传播，使得LED芯片产生的光足够多地进入导光板，增加光的强度，同时通过折射板折射后LED芯片产生的光分布均匀，该光控制组件的厚度小，结构紧凑，使得高分辨光学采集指纹广泛用于便携式电子产品成为可能。

 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.光学采集模组的光控制组件，包括：

设有LED芯片的导电支架和部分包覆导电支架的LED芯片基座，该导电支架设有连接LED芯片和外部控制电路的支架引脚，所述LED芯片设有折射板和部分包覆折射板的外层胶壳，所述折射板内侧区域设有对光能全反射的导光板，所述折射板将LED芯片发出的光折射光能进入导光板全反射传播。

2.根据权利要求1所述光学采集模组的光控制组件，其特征在于：所述LED芯片基座设有多个突起，该突起的上表面大于其底部。

3.根据权利要求1或2所述光学采集模组的光控制组件，其特征在于，所述外层胶壳内侧设有形成喇叭状的斜面。

4.根据权利要求1所述光学采集模组的光控制组件，其特征在于，所述导光板中间圆弧凸透镜结构。

5.一种光学采集模组的光控制组件成型方法，该方法包括：

导电支架成型步骤；

LED芯片基座成型步骤；

LED芯片贴装步骤；

折射板成型步骤；

外层胶壳结构成型步骤；

导光板成型步骤。

6.根据权利要求5所述光学采集模组的光控制组件成型方法，其特征在于，所述LED芯片基座成型步骤包括：将导电板材放置在冲压模具内，冲压形成LED芯片的电路的导电支架和向外沿伸的支架引脚。

7.根据权利要求5所述光学采集模组的光控制组件成型方法，其特征在于，所述LED芯片基座成型步骤包括：将导电支架放置在专用模具上注塑，在导电支架表面部分地包覆塑胶，形成LED芯片基座，该LED芯片焊接点位置的LED芯片基座设有避空位，在该避空位祼露用于焊接LED芯片的导电支架。

8.根据权利要求7所述光学采集模组的光控制组件成型方法，其特征在于，所述LED芯片基座设有多个突起，该突起的上表面大于其底部。

9.根据权利要求5所述光学采集模组的光控制组件成型方法，其特征在于，LED芯片贴装步骤包括将LED芯片焊在所述LED芯片基座避空位的导电支架，LED芯片与导电支架形成电连接。

10.根据权利要求5所述光学采集模组的光控制组件成型方法，其特征在于，所述折射板成型步骤包括：将已贴装焊接有LED芯片的LED芯片基座放置在专用的模具内进行注塑，使LED芯片表面包覆有将LED芯片发出的光向设定方向可折射传播的折射板。