CN110023956A - 光学图像采集单元、光学图像采集系统和电子设备 - Google Patents

光学图像采集单元、光学图像采集系统和电子设备 Download PDF

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Abstract

一种光学图像采集单元、光学图像采集系统和电子设备，该光学图像采集单元20包括：光学会聚器件21；光阑22，设置在所述光学会聚器件21的后焦平面212上，其中，所述光阑22设置有窗口220；光电感应单元23，设置在所述光阑22的下方；其中，所述光学会聚器件21用于将特定入射角范围的光信号会聚至所述窗口220，所述光信号经由所述窗口220传输至所述光电感应单元23。

Description

光学图像采集单元、光学图像采集系统和电子设备
技术领域
本申请实施例涉及图像采集技术领域，并且更具体地，涉及一种光学图像采集单元、光学图像采集系统和电子设备。
背景技术
随着终端行业的高速发展，生物识别技术越来越受到人们重视，对屏下生物特征识别技术，例如屏下指纹识别技术的性能的要求也越来越高。
目前的屏下指纹识别技术，主要有两种：一种是基于准直孔阵列的指纹识别技术，具体地，准直孔阵列是由周期性分布的准直孔组成，其中，准直孔的孔径直径与孔径深度的比值称为深宽比，基于准直孔阵列的屏下指纹识别装置的光学分辨率由准直孔的周期与深宽比决定，这就导致基于准直孔阵列的屏下指纹识别装置的尺寸较大；第二种是基于小孔成像的屏下指纹识别技术，基于小孔成像原理的屏下指纹识别装置需要采用镜头模组来实现屏下指纹检测，这也导致整个屏下指纹识别装置的厚度较大，无法应用在对厚度和尺寸有要求的电子设备中。
发明内容
本申请实施例提供了一种光学图像采集单元、光学图像采集系统和电子设备，有利于减小采用该光学图像采集系统的指纹识别装置的厚度。
第一方面，提供了一种光学图像采集单元，包括：光学会聚器件；
光阑，设置在所述光学会聚器件的后焦平面上，其中，所述光阑设置有窗口；
光电感应单元，设置在所述光阑的下方；
其中，所述光学会聚器件用于将特定入射角范围的光信号会聚至所述窗口，所述光信号经由所述窗口传输至所述光电感应单元。
在一些可能的实现方式中，所述光学会聚器件的聚焦点位于所述窗口内。
在一些可能的实现方式中，所述窗口不正对所述光学会聚器件的光轴。
在一些可能的实现方式中，所述特定入射角范围为θ±Δθ，其中，所述θ不为零，Δθ根据所述窗口的尺寸确定。
在一些可能的实现方式中，所述光学图像采集单元还包括：
第一介质层，用于传输光信号，设置于所述光学会聚器件下方。
在一些可能的实现方式中，所述光学图像采集单元还包括：
金属层和第二介质层，设置在所述光阑与所述光电感应单元之间，所述金属层和所述第二介质层中包括所述光电感应单元的连接电路。
在一些可能的实现方式中，所述第一介质层设置在所述光学会聚器件和所述光阑之间以及所述窗口内。
在一些可能的实现方式中，所述光学图像采集单元还包括：
第二介质层，设置在所述光学感应单元上方，所述第二介质层中的金属层设置有窗口，所述金属层用作所述光阑。
在一些可能的实现方式中，所述第一介质层设置在所述光学会聚器件和所述第二介质层之间。
在一些可能的实现方式中，所述第一介质层中设置有挡光层，所述挡光层用于遮挡来自相邻的光学图像采集单元的入射光信号。
在一些可能的实现方式中，所述光学图像采集单元还包括：
滤光层，设置于所述光电感应单元上方，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。
在一些可能的实现方式中，所述滤光层设置于所述光学会聚器件和所述光阑之间，或所述滤光层设置在所述光学会聚器件上方。
在一些可能的实现方式中，所述滤光片包括：
第一滤光层，设置在衬底上表面；和/或
第二滤波层，设置在所述衬底下表面。
在一些可能的实现方式中，所述光电感应单元检测的光信号用于形成采集图像的一个像素。
在一些可能的实现方式中，所述光学会聚器件为凸透镜或菲涅尔透镜。
在一些可能的实现方式中，通过设置所述窗口偏离所述光学会聚器件的光轴的距离以使所述特定入射角范围的平行光信号通过所述窗口。
第二方面，提供了一种光学图像采集系统，包括：多个如第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中所述的光学图像采集单元构成的阵列。
在一些可能的实现方式中，所述光学图像采集系统还包括：
挡光层，设置于相邻的光学图像采集单元的光学会聚器件之间，用于遮挡来自相邻的光学图像采集单元中的入射光信号。
在一些可能的实现方式中，所述光学图像采集系统还包括：
支撑结构件，用于支撑所述光学图像采集系统。
在一些可能的实现方式中，所述光学图像采集系统为生物特征识别系统或摄像头系统。
第三方面，提供了一种电子设备，包括：显示屏以及第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的光学图像采集系统，其中，所述光学图像采集系统设置于所述显示屏下方。
在一些可能的实现方式中，所述显示屏为有机发光二极管显示屏，所述显示屏的发光层包括多个有机发光二极管光源，其中，在所述光学图像采集系统为生物特征识别系统时，所述生物特征识别系统采用至少部分有机发光二极管光源作为生物特征识别的激励光源。
附图说明
图1是本申请可以适用的电子设备的平面示意图。
图2是图1所示的电子设备沿A’-A’的部分剖面示意图。
图3是本申请一个实施例的光学图像采集单元的示意图。
图4是本申请一个实施例的光学图像采集系统的示意图。
图5是本申请另一个实施例的光学图像采集系统的示意图。
图6是本申请再一个实施例的光学图像采集系统的示意图。
图7是本申请再一个实施例的光学图像采集系统的示意图。
图8是本申请实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备，例如智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(Automated Teller Machine，ATM)等其他电子设备，但本申请实施例对此并不限定。
本申请实施例的技术方案可以用于屏下光学图像采集，例如，屏下生物特征识别或者屏下隐藏式摄像头功能等，其中，生物特征识别除了指纹识别外，还可以为其他生物特征识别，例如，活体识别等，本申请实施例对此也不限定。为了便于理解本申请实施例的技术方案，下面首先对屏下生物特征识别技术进行介绍。
图1和图2示出了屏下生物特征识别技术可以适用的电子设备10的示意图，其中，图1为电子设备10的正面示意图，图2为图1所示的电子设备10沿A’-A’的部分剖面结构示意图。
如图1和图2所示，所述电子设备10包括显示屏120和生物特征识别装置130，其中，所述生物特征识别装置130设置在所述显示屏120下方的局部区域，例如，显示屏中间区域的下方。所述生物特征识别装置130可以具体为光学生物特征识别模组，比如光学指纹模组，其主要用于采集用户的生物特征信息(比如指纹图像信息)。在本申请实施例中，所述生物特征识别装置130可以至少设置在所述显示屏120下方的局部区域，从而使得所述生物特征识别装置130的生物特征采集区域(或感应区域)103至少部分位于所述显示屏120的显示区域。
作为一种实施例，所述生物特征识别装置130可以包括光学图像采集系统，所述光学图像采集系统可以包括多个光学图像采集单元，更具体地，所述生物特征识别装置130的光学图像采集系统可以包括具有光学感应阵列133的光学图像传感器，比如CMOS图像传感器，CCD图像传感器；所述光学感应阵列包括多个光学感应单元131，一个光学感应单元131对应于上述光学图像采集系统的其中一个光学图像采集单元，所述光学感应单元可以具体包括光电探测器或光电传感器，可选地，所述光电探测器可以包括PN结光电二极管、光电门、雪崩光电二极管、光电晶体管以及光电导探测器等，且所述光学感应阵列的所在区域对应所述生物特征识别装置130的生物特征采集区域103。如图1所示，所述生物特征采集区域103位于所述显示屏120的显示区域之中，因此，用户在需要对所述电子设备10进行解锁或者其他生物特征验证的时候，只需要将手指按压在位于所述显示屏120的生物特征采集区域103，便可以实现生物特征输入操作。由于生物特征采集检测可以在所述显示屏120的显示区域内部实现，采用上述结构的电子设备10无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，因而可以采用全面屏方案。因此，所述显示屏120的显示区域可以基本扩展到所述电子设备10的整个正面。
作为一种可选的实现方式，如图2所示，所述生物特征识别装置130包括光检测部分134和光学组件132，所述光检测部分134包括光学感应阵列以及与所述光学感应阵列电性连接的放大电路、读取电路及其他辅助电路，可以通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)上，比如光学成像芯片或者光学图像传感器，所述感应阵列具体为光探测器(PhotoDetector，PD)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器；所述光学组件132可以设置在所述光检测部分134的感应阵列的上方，其可以具体包括滤光层(Filter)、导光层或光路引导结构以及其他光学元件，所述滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而所述导光层或光路引导结构主要用于将从手指表面反射回来的反射光导引至所述光学感应阵列进行光学检测。
以指纹采集为例，所述生物特征识别装置130为光学指纹装置130，所述生物特征采集区域103为指纹检测区域103，作为一种可选的实施例，所述显示屏120可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。以采用OLED显示屏为例，所述光学指纹装置130可以利用所述OLED显示屏120位于所述指纹检测区域103的显示单元(即OLED光源)来作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在所述指纹检测区域103时，显示屏120向所述指纹检测区域103上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过所述手指140内部散射而形成散射光，在相关专利申请中，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的嵴(ridge)与峪(vally)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹嵴的反射光151和来自指纹峪的发射光152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被光检测部分134中的感应阵列133所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于所述指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在所述电子设备10实现光学指纹识别功能。
在其他实施例中，所述光学指纹装置130也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号。在这种情况下，所述光学指纹装置130可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。以应用在具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏为例，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，所述电子设备10的光学指纹系统还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，所述激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源，其可以设置在所述液晶显示屏的背光模组下方或者设置在所述电子设备10的保护盖板下方的边缘区域，而所述光学指纹装置130可以设置液晶面板或者保护盖板的边缘区域下方并通过光路引导以使得指纹检测光可以到达所述光检测部分134；或者，所述光学指纹装置130也可以设置在所述背光模组下方，且所述背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达所述光检测部分134。在其他替代实现方式中，所述显示屏120也可以采用非自发光的显示屏，比如采用背光的液晶显示屏；在这种情况下，所述光学检测装置130便无法采用所述显示屏120的显示单元作为激励光源，因此需要在所述光学检测装置130内部集成激励光源或者在其外部设置激励光源来实现光学指纹检测，当采用所述光学指纹装置130采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号时，其检测原理与上面描述内容是一致的。
应当理解的是，在具体实现上，所述电子设备10还包括透明保护盖板，所述盖板可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏120的上方并覆盖所述电子设备10的正面。因为，本申请实施例中，所谓的手指按压在所述显示屏120实际上是指按压在所述显示屏120上方的盖板或者覆盖所述盖板的保护层表面。
由于空间以及成像要求等因素，对生物特征识别模组中的光学图像采集系统的设计要求越来越高。本申请实施例提供了一种光学图像采集方案，可以用于生物特征识别以及其他需要光学图像采集的应用中。
图3示出了本申请一个实施例的光学图像采集单元20的示意图。
图3中的光学图像采集单元20可以构成光学图像采集系统的一个像素单元，即所述光学图像采集单元20检测的光信号用于形成采集图像的一个像素。
如图3所示，光学图像采集单元20可以包括：
光学会聚器件21；
光阑22，设置在所述光学会聚器件的后焦平面212上，其中，所述光阑22设置有窗口220；
光电感应单元23，设置在所述光阑22的下方；
其中，所述光学会聚器件21用于将特定入射角范围的光信号28会聚至所述窗口220，所述光信号经由所述窗口220传输至所述光电感应单元23。
可选地，在本申请实施例中，所述光学会聚器件21可以被配置为各种具有光学会聚作用的结构或器件，例如，凸透镜，菲涅尔透镜等，在一个具体实施例中，所述光学会聚器件21可以为平凸透镜。
可选地，在本申请实施例中，所述光阑22可以被配置为各种对光信号起到限制作用的结构或器件，例如，所述光阑22可以被配置为深色光吸收型涂层，例如，黑胶材料形成的涂层，或者，所述光阑22也可以被配置为光反射涂层，例如金属层等。
可选地，在本申请实施例中，光电感应单元23检测的光信号可以用于形成采集图像的一个像素，该像素表示该光学图像采集单元20上方对应区域的特征值。即一个光学图像采集单元20采集的信号形成图像的一个像素，这样，通过多个光学图像采集单元20采集的信号可以得到一副图像。
在本申请实施例中，所述光学会聚器件21可以将特定入射角范围内的光信号会聚到该窗口220，进一步地，所述光信号经由所述窗口220传输至所述光电感应单元23。也就是说，光电感应单元仅能接收到该特定入射角范围内的入射光信号。
可选地，所述光学会聚器件21的聚焦点位于所述窗口220内。
也就是说，所述窗口220用于通过所述光学会聚器件所会聚的光信号。
如图3所示，所述光学会聚器件21的后焦点(或称像方焦点)Fb0为所述光学会聚器件21的主光轴211和后焦平面(或称像方焦面)212的交点，当一束平行光28以与主光轴呈θ角入射时，该平行光28会聚到后焦平面212上的聚焦点Fb1，该聚焦点Fb1位于该窗口220中。由于穿过光学会聚器件21的光心Ob的入射光的传播方向不变，则聚焦点Fb1与后焦点Fb0之间的距离Fb0Fb1与入射角θ可以具有如下关系：
Fb0Fb1＝OFb0·tanθ 公式(1)
其中，OFb0为光心Ob与后焦点Fb0之间的距离，即光学会聚器件21的后焦距。
可选地，若该光学会聚器件为透镜，该透镜的曲率半径为r，该透镜材料的折射率为n，则该公式(1)可以转换为：
由于窗口具有一定的尺寸，则实际上该光学会聚器件能够会聚的光信号的入射角范围为θ±Δθ，其中，该Δθ根据所述窗口的尺寸确定。假设该窗口的宽度为D，则Δθ可以为：
因此，在透镜的参数，以及窗口在光阑中的位置确定的情况下，根据公式(2)和公式(3)可以确定能够通过该窗口的入射角范围。反过来，通过设置该窗口在光阑中的位置，可以控制该窗口只通过某个入射角范围内的光信号。
可选地，所述窗口230为圆柱形，即，在所述光阑22中可以设置小孔。可选地，所述窗口220的直径可以大于特定阈值，例如100nm，以便于透过所需的光以进行成像。并且所述窗口321的直径也要小于某个阈值，以确保所述光阑22能够阻挡不需要的光。也就是说，所述窗口220的参数设置尽可能使得该光学图像采集单元20成像所需的光信号最大化地传输至所述光电感应单元23，而不需要的光被最大化地阻挡。
可选地，在一些实施例中，所述窗口220的参数可以设置为使得该光学图像采集单元20上方倾斜一定角度入射的光信号最大化的传输至所述光电感应单元23，而最大化阻挡其他光信号。
例如，该窗口220的中心可以不正对该光学会聚器件21的光轴211设置，即该聚焦点Fb1与后焦点Fb0为不同点。
或者，在另一些实施例中，所述窗口321的参数可以设置为使得该光学图像采集单元300上方垂直向下入射的光信号最大化的传输至所述光电传感器330，而最大化阻挡其他光信号。
例如，该窗口220的中心可以正对该光学会聚器件21的光轴211设置，即该聚焦点Fb1与后焦点Fb0可以为同一点。
综上，通过光学会聚器件21、光阑22、窗口220和光电感应单元23的设置，来自光学会聚器件21上方的光信号被会聚至窗口220，并通过窗口220传输至光电感应单元23。这样，光电感应单元23可以检测到来自光学会聚器件21上方对应区域的光信号，进而可以根据光信号的光强获取像素值。相对于采用小孔成像原理的成像系统，不需要考虑物距等设置，因而可以直接设置于显示屏下，不需要留出成像所需的距离，从而可以减小产品的厚度。
并且，在本申请实施例中，采用光学会聚器件21只将特定入射角范围的光信号会聚到所述窗口内。相比于其他指纹识别方案，采用光学会聚器件21可以最大限度减小其他角度的入射光的干扰，能够提高成像质量。
在本申请实施例中，光学图像采集系统可以包括多个光学图像采集单元构成的阵列，此情况下，若该光学会聚器件为微透镜，则光学图像采集系统可以包括微透镜阵列，光阑阵列，以及包括多个光电感应单元的光电传感器(或称图像传感器)。
可选地，在本申请实施例中，所述光电传感器为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)，电荷耦合器件(Charge-coupledDevice，CCD)，薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)，光电探测器等，本申请实施例对此不作限定。
以下，结合图4至图7，从光学图像采集系统的角度，描述每个光学图像采集单元的具体结构。
图4是根据本申请一个实施例的光学图像采集系统50的示意性结构图，如图4所示，该光学图像采集系统50包括：
光学会聚器件阵列51，包括多个光学会聚器件510；
光阑阵列52，在所述光阑阵列52中设置有窗口520；
光学图像传感器54，包括多个光学感应单元53。
其中，该光学会聚器件510、窗口520和光学感应单元53可以对应于前文所述的光学会聚器件21、窗口220和光学感应单元23，详细描述请参考前述实施例，这里不再赘述。
可选地，在一些实施例中，该光学图像采集系统50还可以进一步包括：
第一介质层55，用于传输光信号500，设置于所述光学会聚器件阵列51和所述光阑阵列52之间以及所述窗口520内。
即所述第一介质层55可以用于隔开光学会聚器件阵列51和光阑阵列52，同时还用于传输所述光学会聚器件所会聚的光信号。
可选地，在本申请实施例中，所述第一介质层55采用透光材料，例如有机透光材料，作为示例而非限定，该第一介质层可以采用聚二甲基硅氧烷材料。
可选地，在本申请一个实施例中，该第一介质层55中可以设置挡光层57，用于遮挡来自相邻的光学图像采集单元中的入射光信号，从而避免相邻的光学图像采集单元的入射光信号造成的串扰问题。
可选地，作为一个实施例，所述挡光层57可以设置以下中的至少一处：
所述第一介质层55的上方，相邻的光学会聚器件510之间；或所述第一介质层55中且不遮挡所述特定入射角范围的所述光信号500在第一介质层55中的光路。
可选地，在本申请一个实施例中，所述光学图像传感器54还可以包括：
金属层59和第二介质层56。所述第二介质层56设置在所述光阑阵列52与所述光电感应单元阵列53之间，所述金属层59设置在所述第二介质层56中，作为所述光电感应单元53之间的内部连接电路，并且不遮挡所述特定入射角范围的所述光信号500在第二介质层56中的光路。
可选地，在本申请实施例中，所述第二介质层56采用透光材料，例如无机透光材料，作为示例而非限定，该第二介质层56可以采用氧化硅材料。
可选地，作为一个实施例，所述光学图像传感器54的金属层59中的某一层可以直接用作所述光阑阵列52，只需在该金属层开设周期性的窗口即可。此情况下，该金属层和光阑阵列为同一层，图5示出的即为顶层金属层和光阑阵列为同一层的场景，只需在顶层金属层开设周期性的窗口520，就可以用作所述光阑阵列。此情况下，所述第一介质层55设置在所述光学会聚器件阵列51和所述第二介质层56之间，用于将光信号500从所述光学会聚器件阵列51传输至所述第二介质层56。
通过复用光电传感器的金属层作为遮挡光信号的光阑阵列，不必额外设置单独的光阑阵列，有利于降低整个光学图像采集系统的厚度。
可选地，在本申请一个实施例中，所述光学图像采集系统50还可以包括：
滤光片58，设置于所述光学会聚器件阵列51上方，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号(即光学图像采集所需波段的光信号)。
可选地，作为一个实施例，所述滤光片58包括：
第一滤光层581，设置在衬底580上表面；和/或
第二滤波层582，设置在所述衬底580下表面。
可选地，在本申请实施例中，所述衬底580为透明材质，例如，玻璃。
可选地，在一些实施例中，也可以在衬底580的上表面和/或下表面上镀彩色膜，以形成所述滤光片58。
可选地，在一些实施例中，滤光片58对目标波段的光信号的透过率≥80％，对非目标波段的光信号的截止率≥80％。
在该实施例中，可以在光学图像传感器晶圆的基础上，制备所述光阑阵列，以及所述光学会聚器件阵列，从而能够实现各个组件之间很好的对位精度，尤其是光学会聚器件阵列和光阑阵列之间的很好的对位精度，以使得特定入射角范围的光信号通过该光阑阵列中的窗口到达光电感应单元。
图6是根据本申请另一个实施例的光学图像采集系统30的示意性结构图，如图6所示，该光学图像采集系统30包括：
光学会聚器件阵列31，包括多个光学会聚器件310；
光阑阵列32，在所述光阑阵列32中设置有窗口320；
光学图像传感器34，包括多个光学感应单元33。
其中，该光学会聚器件310、窗口320和光学感应单元33可以分别对应于前文所述的光学会聚器件21或51、窗口220或520和光学感应单元23或53，详细描述请参考前述实施例，这里不再赘述。
可选地，在本申请的一些实施例中，所述光学图像传感器34还可以包括：金属层39和第二介质层36，可以分别对应于前文所述的金属层59和第二介质层56，这里不再赘述。
可选地，在本申请一个实施例中，所述光学图像采集系统30还可以包括：
滤光片35，设置于所述光学会聚器件阵列31和所述光电传感器34之间，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。
可选地，作为一个实施例，所述滤光片35包括：
第一滤光层351，设置在衬底350上表面；和/或
第二滤波层352，设置在所述衬底350下表面。
可选地，在本申请实施例中，所述衬底350为透明材质，例如，玻璃。
可选地，在一些实施例中，也可以在衬底350的上表面和/或下表面上镀彩色膜，以形成所述滤光片35。
可选地，在一些实施例中，滤光片35对目标波段的光信号的透过率≥80％，对非目标波段的光信号的截止率≥80％。
应理解，在本实施例中，该衬底350可以为光学会聚器件310的衬底，例如，若该光学会聚器件为微透镜，该衬底350可以为用于制备该微透镜的衬底，具体实现中，可以首先在衬底的表面设置第一滤光层和/或该第二滤光层，或者设置滤光涂层，然后再在滤光片35的上表面上制备微透镜阵列。可选地，作为一个实施例，该光阑阵列32可以设置在该滤光片35的下表面，在一些实施例中，该光阑阵列可以为黑胶材料，那么可以在滤光片35的下表面涂覆黑胶材料，并在该黑胶材料中设置周期性的窗口，以形成所述光阑阵列。
可选地，作为另一个实施例，该光阑阵列32可以与该滤光片35不接触地设置在该滤光片35的下方，即该光阑阵列32为独立的组件。
图7是根据本申请再一个实施例的光学图像采集系统40的示意性结构图，如图7所示，该光学图像采集系统40包括：
光学会聚器件阵列41，包括多个光学会聚器件410；
光阑阵列42，在所述光阑阵列42中设置有窗口420；
光学图像传感器44，包括多个光学感应单元43。
其中，该光学会聚器件410、窗口420和光学感应单元43可以分别对应于前文所述的光学会聚器件21、窗口220和光学感应单元23，详细描述请参考前述实施例，这里不再赘述。
可选地，在本申请的一些实施例中，所述光学图像传感器44还可以包括：金属层49和第二介质层46，可以分别对应于前文所述的金属层59和第二介质层56，这里不再赘述。
可选地，在本申请一个实施例中，所述光学图像采集系统40还可以包括：
滤光片46，设置于所述光学会聚器件阵列41上方，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。
可选地，作为一个实施例，所述滤光片46包括：
第一滤光层461，设置在衬底460上表面；和/或
第二滤波层462，设置在所述衬底460下表面。
应理解，该滤光片46可以对应于前述实施例中的滤光片36，具体描述请参考前述实施例中的相关描述，这里不再赘述。
与图4至图6所示实施例不同的是，在图7所示实施例中，该光阑阵列42为独立的组件，即该光阑阵列42与该光学图像采集系统40中的其他组件不接触。
可选的，独立的光阑阵列42的制备工艺包括但不限于3D打印，纳米压印，通孔刻蚀等。
下面以图5所示的光学图像采集系统为例，说明光学图像采集系统的制备过程。应理解，这仅仅是一种示例，不应理解为对本申请实施例的限定。
首先制备光电感应单元53以及第二介质层56和金属层59，然后在顶层金属层中设置周期性的窗口520，将顶层金属层用作光阑阵列。然后，再在第二介质层56的上方制备第一介质层55。进一步，在第一介质层55上方制备光学会聚器件阵列51，例如，微透镜阵列。另外，还可以在光学会聚器件阵列51上方设置滤光片58。
应理解，在本申请实施例中，所述光学图像采集系统还可以包括用于支撑所述光学图像采集系统的支撑结构件，以及相应的处理芯片等，本申请实施例对此并不限定。
本申请实施例还提供了一种电子设备，如图8所示，该电子设备600可以包括显示屏610以及光学图像采集系统620，其中，所述光学图像采集系统620设置于所述显示屏610下方。
应理解，该光学图像采集系统620可以为多个光学图像采集单元20组成的光学采集系统，或前文所述的光学图像采集系统30，光学图像采集系统40或光学图像采集系统50，具体描述请参考前述实施例，这里不再赘述。
该电子设备600可以为任何具有显示屏的电子设备。该显示屏610可以参考图1或图2关于显示屏120中的相关实现方式，例如OLED显示屏或其他显示屏等，为了简洁，在此不再赘述。
可选地，在本申请一个实施例中，所述显示屏610可以具体为自发光显示屏(比如OLED显示屏)，且其包括多个自发光显示单元(比如OLED像素或者OLED光源)。在所述光学图像采集系统为生物特征识别系统时，所述显示屏中的部分自发光显示单元可以作为所述生物特征识别系统进行生物特征识别的激励光源，用于向所述生物特征检测区域发射光信号，以用于生物特征检测。
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，所揭露的系统、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系统，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(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种光学图像采集单元，其特征在于，包括：
光学会聚器件；
光阑，设置在所述光学会聚器件的后焦平面上，其中，所述光阑设置有窗口；
光电感应单元，设置在所述光阑的下方；
其中，所述光学会聚器件用于将特定入射角范围的光信号会聚至所述窗口，所述光信号经由所述窗口传输至所述光电感应单元。
2.根据权利要求1所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光学会聚器件的聚焦点位于所述窗口内。
3.根据权利要求1或2所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述窗口不正对所述光学会聚器件的光轴。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述特定入射角范围为θ±Δθ，其中，所述θ不为零，Δθ根据所述窗口的尺寸确定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光学图像采集单元还包括：
第一介质层，用于传输光信号，设置于所述光学会聚器件下方。
6.根据权利要求5所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光学图像采集单元还包括：
金属层和第二介质层，设置在所述光阑与所述光电感应单元之间，所述金属层和所述第二介质层中包括所述光电感应单元的连接电路。
7.根据权利要求6所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述第一介质层设置在所述光学会聚器件和所述光阑之间以及所述窗口内。
8.根据权利要求5所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光学图像采集单元还包括：
第二介质层，设置在所述光学感应单元上方，所述第二介质层中的金属层设置有窗口，所述金属层用作所述光阑。
9.根据权利要求8所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述第一介质层设置在所述光学会聚器件和所述第二介质层之间。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述第一介质层中设置有挡光层，所述挡光层用于遮挡来自相邻的光学图像采集单元的入射光信号。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光学图像采集单元还包括：
滤光片，设置于所述光电感应单元上方，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。
12.根据权利要求11所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述滤光片设置于所述光学会聚器件和所述光阑之间，或所述滤光片设置在所述光学会聚器件上方。
13.根据权利要求11或12所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述滤光片包括：
第一滤光层，设置在衬底上表面；和/或
第二滤波层，设置在所述衬底下表面。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光电感应单元检测的光信号用于形成采集图像的一个像素。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光学会聚器件为凸透镜或菲涅尔透镜。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，通过设置所述窗口偏离所述光学会聚器件的光轴的距离以使所述特定入射角范围的平行光信号通过所述窗口。
17.一种光学图像采集系统，其特征在于，包括：
多个如权利要求1至16中任一项所述的光学图像采集单元构成的阵列。
18.根据权利要求17所述的光学图像采集系统，其特征在于，所述光学图像采集系统还包括：
挡光层，设置于相邻的光学图像采集单元的光学会聚器件之间，用于遮挡来自相邻的光学图像采集单元中的入射光信号。
19.根据权利要求17或18所述的光学图像采集系统，其特征在于，所述光学图像采集系统还包括：
支撑结构件，用于支撑所述光学图像采集系统。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的光学图像采集系统，其特征在于，所述光学图像采集系统为生物特征识别系统或摄像头系统。
21.一种电子设备，其特征在于，包括：显示屏以及
根据权利要求17至20中任一项所述的光学图像采集系统，其中，所述光学图像采集系统设置于所述显示屏下方。
22.根据权利要求21所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管显示屏，所述显示屏的发光层包括多个有机发光二极管光源，其中，在所述光学图像采集系统为生物特征识别系统时，所述生物特征识别系统采用至少部分有机发光二极管光源作为生物特征识别的激励光源。
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