CN110135381A - 透镜、指纹识别模组和电子设备 - Google Patents

透镜、指纹识别模组和电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种透镜、指纹识别模组和电子设备。本发明提供的透镜，包括透镜本体以及分别位于所述透镜本体相对两侧的入光部和出光部，所述出光部包括棱镜结构，从所述棱镜结构射出的光线为准直光线或汇聚光线。本发明的透镜、指纹识别模组和电子设备，能够在确保指纹识别功能正常的情况下节约电子设备的功耗。

Description

透镜、指纹识别模组和电子设备
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种透镜、指纹识别模组和电子设备。
背景技术
指纹是手指表皮层上由呈线状排列的凸起(即纹峰)与凹陷(纹谷)所形成的纹路。由于指纹具有终身不变性、唯一性以及便捷性等特点，指纹已经成为生物特征识别的主流之一，广泛应用于安防设施、考勤系统等身份信息认证识别领域。
通常从指纹上反射的光线需要经过透镜传递至光学传感器，而现有技术中的透镜会将部分从指纹上反射的光线发散至光学传感器之外，造成光线的浪费，只能通过发出更强的光才能确保光学传感器用于指纹识别所需的光量，导致电子设备的功耗较高。
发明内容
本发明实施例提供一种透镜、指纹识别模组和电子设备，以解决现有技术中具有指纹识别功能的电子设备功耗较高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供一种透镜，包括透镜本体以及分别位于所述透镜本体相对两侧的入光部和出光部，所述出光部包括棱镜结构，从所述棱镜结构射出的光线为准直光线或汇聚光线。
进一步地，所述入光部背离所述透镜本体的一侧为向远离所述透镜本体方向凸起的弧形面。
进一步地，所述棱镜结构包括多个相互平行的三棱柱，所述三棱柱包括首尾相连的第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述第一侧面与所述透镜本体的表面平行，且相邻两个三棱柱的第一侧面相互连接。
进一步地，所述第二侧面和所述第三侧面之间的夹角大于等于90°且小于等于110°。
第二方面，本发明实施例还提供一种指纹识别模组，包括显示基板、位于所述显示基板非出光侧的感光传感器，以及位于所述感光传感器与所述显示基板之间的如上所述的透镜，所述透镜的入光面朝向所述显示基板。
进一步地，所述感光传感器与所述显示基板之间的距离小于2毫米。
进一步地，所述感光传感器在所述显示基板上的正投影区域位于所述棱镜结构在所述显示基板的正投影区域内。
进一步地，所述显示基板为有机发光二极管显示基板。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的指纹识别模组。
进一步地，所述电子设备的显示屏包括所述显示基板。
本发明提供的技术方案中，由于透镜的出光部包括棱镜结构，棱镜结构能够使进入透镜内的光线发生多次内部反射，使得从棱镜结构射出的光线为准直光线或汇聚光线，避免光线发散造成的损失，提高光线的利用率，进而在透镜应用到指纹识别模组时能够降低光线的强度，节约电子设备的功耗。因此，本发明提供的技术方案能够在确保指纹识别功能正常的情况下节约电子设备的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一种指纹识别模组的结构示意图；
图2为现有技术中另一种指纹识别模组的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的指纹识别模组的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动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。
现有技术中指纹识别模组如图1所示，为常规屏下指纹模组结构，透镜和感光传感器位于显示基板的非出光侧，利用手指指纹反射光源所发的光，根据手指脊线脊部反射率的不同，将通过透镜后的反射光成像在感光传感器上，由于手指反射的光线为发散型，通过透镜后仍有部分光线以发散的角度发射出去而被浪费，使得射向感光传感器上的光强度不够，为达到指纹解锁的目的，需要电子设备提供更高的发光强度，导致电子设备的功耗增加。
其中，现有技术中为了使指纹反射光最大效率的射向感光传感器，在图1的基础上，在从指纹反射的光射入透镜之前增加了准直器，如图2所示，准直器是由深小孔阵列或光纤构成的类准直器，当手指压在显示面板表面时，从指纹反射的光中只有以直角或近似直角反射的光才能透过准直器到达透镜上。但是，图2所示的方案明显增加了指纹模组的厚度。
本发明实施例针对上述问题，提供一种透镜、指纹识别模组和电子设备，以解决现有技术中具有指纹识别功能的电子设备功耗较高的问题。
如图3所示，本发明实施例提供一种透镜300，包括透镜本体310以及分别位于所述透镜本体310相对两侧的入光部320和出光部330，所述出光部330包括棱镜结构，从所述棱镜结构射出的光线为准直光线或汇聚光线。
本发明实施例中，由于透镜的出光部包括棱镜结构，棱镜结构能够使进入透镜内的光线发生多次内部反射，使得从棱镜结构射出的光线为准直光线或汇聚光线，避免光线发散造成的损失，提高光线的利用率，进而在透镜应用到指纹识别模组时能够降低光线的强度，节约电子设备的功耗。因此，本发明提供的技术方案能够在确保指纹识别功能正常的情况下节约电子设备的功耗。
透镜300中按光的传播方向依次设置有入光部320、透镜本体310和出光部330，入光部320、透镜本体310和出光部330由相同透明材质制作而成且一体成型。透镜可以是塑胶透镜或玻璃透镜，其中，透镜300的折射系数大于空气的折射系数。
出光部330包括棱镜结构，棱镜结构的横截面为锯齿状，从透镜本体310传输至棱镜结构的光线中符合预设射出角度条件的第一光线能够从棱镜结构中作为准直光线或汇聚光线射出，其他不符合预设射出角度条件的第二光线会通过全反射回到透镜本体310和入光部320，并在入光部320的入光面上重新全反射回出光部330，往复多次，直至第二光线变成符合预设射出角度条件的第一光线后再从棱镜结构射出。
从棱镜结构射出的光线以准直光线或汇聚光线射向目标位置，从而能够避免因光线发散造成的光线损失，提高了对光线的利用率。
进一步地，所述入光部320背离所述透镜本体310的一侧为向远离所述透镜本体310方向凸起的弧形面。
入光部320设计为凸起的弧形结构，能够从更多的角度收集从外界射入透镜的光线，提高透镜的收光效率，进而提高透镜对光线的利用率。例如：在透镜作为指纹识别模组的收光器时，能够更多角度的收集从手指反射的光线。
进一步地，所述棱镜结构包括多个相互平行的三棱柱，所述三棱柱包括首尾相连的第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述第一侧面与所述透镜本体310的表面平行，且相邻两个三棱柱的第一侧面相互连接。
第一侧面平行于透镜本体310的表面，且设置于与透镜本体310的表面上，多个三棱柱的第一侧面依次相连。
第二侧面和第三侧面可以用于将符合预设射出角度条件的第一光线通过折射的方式射出棱镜结构。第二侧面和第三侧面也可以将不符合预设射出角度条件的第二光线通过全反射反射回入光部320的入光面进行多次全反射，直至第二光线变为符合预设射出角度条件的第一光线。
其中，所述第二侧面和所述第三侧面之间的夹角可以大于等于90°且小于等于110°。确保从棱镜结构射出的光线为准直光线或汇聚光线。
本发明实施例还提供一种指纹识别模组，如图3所示，包括显示基板400、位于所述显示基板非出光侧的感光传感器500，以及位于所述感光传感器500与所述显示基板400之间的如上所述的透镜300，所述透镜300的入光面朝向所述显示基板400。
本发明实施例中，由于透镜的出光部包括棱镜结构，棱镜结构能够使进入透镜内的光线发生多次内部反射，使得从棱镜结构射出的光线为准直光线或汇聚光线，避免光线发散造成的损失，提高光线的利用率，进而在透镜应用到指纹识别模组时能够降低光线的强度，节约电子设备的功耗。因此，本发明提供的技术方案能够在确保指纹识别功能正常的情况下节约电子设备的功耗。
其中，显示基板400作为指纹识别模组的光源，用于提供射向手指的光线，用户的手指从显示基板400的出光侧靠近显示基板400，光线从手指反射至位于显示基板400非出光侧的透镜300，并最终射入感光传感器500。
本发明实施例中，指纹识别模组可以为光学屏下指纹识别模组，通过不同指纹特征发射回感光传感器的光线特征不同，达到指纹识别的效果。
进一步地，所述感光传感器与所述显示基板之间的距离小于2毫米。
本实施例中，相较于图2所示，能够省去准直器所占的空间，达到减薄指纹识别模组厚度的效果。
进一步地，所述感光传感器500在所述显示基板400上的正投影区域位于所述棱镜结构在所述显示基板400的正投影区域内。
进一步地，所述显示基板400为有机发光二极管显示基板。
有机发光二极管为自发光结构，能够确保显示基板400发光亮度的均匀性，确保射向手指的光量，进而确保指纹识别模组能够正常工作。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的指纹识别模组。
所述电子设备可以是显示器、手机、平板电脑、电视机、可穿戴设备、导航显示设备等。
进一步地，所述电子设备的显示屏包括所述显示基板。
即通过电子设备的显示屏作为指纹识别模组的光源，用户在需要进行指纹识别时可以将手指放在屏幕上，屏幕下方的感光传感器即能够接收到手指反射后的光线，从而实现电子设备的指纹识别功能。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种透镜，其特征在于，包括透镜本体以及分别位于所述透镜本体相对两侧的入光部和出光部，所述出光部包括棱镜结构，从所述棱镜结构射出的光线为准直光线或汇聚光线。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述入光部背离所述透镜本体的一侧为向远离所述透镜本体方向凸起的弧形面。
3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述棱镜结构包括多个相互平行的三棱柱，所述三棱柱包括首尾相连的第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述第一侧面与所述透镜本体的表面平行，且相邻两个三棱柱的第一侧面相互连接。
4.根据权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述第二侧面和所述第三侧面之间的夹角大于等于90°且小于等于110°。
5.一种指纹识别模组，其特征在于，包括显示基板、位于所述显示基板非出光侧的感光传感器，以及位于所述感光传感器与所述显示基板之间的如权利要求1-4中任一项所述的透镜，所述透镜的入光面朝向所述显示基板。
6.根据权利要求5所述的指纹识别模组，其特征在于，所述感光传感器与所述显示基板之间的距离小于2毫米。
7.根据权利要求5所述的指纹识别模组，其特征在于，所述感光传感器在所述显示基板上的正投影区域位于所述棱镜结构在所述显示基板的正投影区域内。
8.根据权利要求5所述的指纹识别模组，其特征在于，所述显示基板为有机发光二极管显示基板。
9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求5-8中任一项所述的指纹识别模组。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备的显示屏包括所述显示基板。
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