CN111104928A - 一种光学模组、光学指纹模组和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学模组、光学指纹模组和电子设备，光学模组包括基板、发光模块、第一挡板和反光块，所述发光模块和所述第一挡板设置于所述基板上，所述反光块设置于所述第一挡板上，所述反光块朝向所述发光模块的面为第一面，所述发光模块发射的光线经过所述第一面的反射后，向背离所述第一挡板和所述发光模块的方向射出；所述第一面上的各反光点到所述基板之间的距离，与所述反光点到所述第一挡板之间的距离正相关。本发明提供的光学模组，能够使光线向能被利用的方向射出，从而提高光线的利用率。

Description

一种光学模组、光学指纹模组和电子设备
技术领域
本发明实施例涉及光学领域，尤其涉及一种光学模组、光学指纹模组和电子设备。
背景技术
近年来，光学指纹识别技术在电子设备中得到广泛应用。实际应用中，通常将红外发射器和红外接收器置于电子设备的屏幕下方，红外发射器发射的红外光射向屏外，经过手指反射后被红外接收器接收，根据红外接收器接收到的信号进行指纹识别。其中，红外发射器一般为LED红外灯，由于红外发射器和红外接收器分别位于手指两侧，LED红外灯平行设置于屏幕下方时，垂直射向屏幕的红外光不能被充分利用，导致指纹识别精度不高、能量损耗较大。
为解决上述问题，现有技术将LED灯倾斜胶贴于中框上，使LED发出的光线倾斜一定角度射向手指位置，从而提高红外光的利用率，进而提高指纹识别精度。但是，上述方案会造成以下问题：一方面，倾斜的LED灯占用的空间远大于平放时占用的空间，浪费屏下有限的空间；另一方面，倾斜的LED灯的尖角朝向屏幕，在电子设备摔落时易损伤屏幕，带来安全隐患。
发明内容
本发明实施例提供一种光学模组、光学指纹模组和电子设备，用于解决现有技术中的电子设备的空间利用率低且存在安全隐患的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：第一方面，本发明实施例提供了一种光学模组，包括：
基板；
发光模块，所述发光模块设置于所述基板上；
第一挡板，所述第一挡板设置于所述基板上；
反光块，所述反光块设置于所述第一挡板上，所述反光块具有第一面，所述第一面朝向所述发光模块；
其中，所述发光模块发射的光线经过所述第一面的反射后，向背离所述第一挡板和所述发光模块的方向射出；所述第一面上的各反光点到所述基板之间的距离，与所述反光点到所述第一挡板之间的距离正相关。
可选地，所述第一面与所述发光模块所成的夹角大于45°且小于90°。
可选地，所述第一面与所述发光模块所成的夹角为60°或者75°。
可选地，所述第一面至少部分设有反光层。
可选地，所述光学模组还包括第二挡板，所述第二挡板设置于所述基板上，所述第二挡板与所述第一挡板位于所述发光模块的两侧且相对设置。
可选地，相对于所述基板，所述第二挡板的高度小于所述第一挡板的高度。
可选地，所述第一挡板和所述反光块为一体结构。
可选地，所述光学模组还包括第三挡板和第四挡板，所述第三挡板和所述第四挡板相对设置于所述基板上，且位于所述发光模块的两侧。
第二方面，本发明实施例提供了一种光学指纹模组，包括光学传感器和上述光学模组。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括上述光学模组。
在本发明实施例中，通过在第一挡板上增设反光块，能够改变光线路径，使更多的光线射向能够被利用的方向，进而提高光线的利用率，并提升电子设备的空间利用率和安全性。
附图说明
图1为本发明实施例公开的一种光学模组的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种光学模组内的光路示意图；
图3为本发明实施例公开的另一种光学模组内的光路示意图；
图4为本发明实施例公开的又一种光学模组内的光路示意图；
图5为本发明实施例公开的一种反光块的结构示意图和光路图；
图6为本发明实施例公开的另一种反光块的结构示意图和光路图。
图7为本发明实施例公开的另一种光学模组的结构示意图；
图8为本发明实施例公开的第二挡板的高度低于第一挡板的高度时的光路示意图；
图9为本发明实施例公开的一种光学模组的俯视图。
附图标记说明：
100：基板；200：发光模块；300：第一挡板；310：反光块；311：第一面；400：第二挡板；500：第三挡板；600：第四挡板。
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。
本发明实施例中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或者重要程度。术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。此外，本发明实施例中使用“和/或”表示所连接对象的至少其中之一。
以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种光学模组的结构示意图，该光学模组包括基板100、发光模块200、第一挡板300和反光块310。
其中，发光模块200和第一挡板300安装于基板100上，第一挡板300位于发光模块的一侧，第一挡板300上设置有反光块310，反光块310具有第一面311，第一面311为反光面。
在本发明实施例中，反光块的第一面311朝向发光模块200，第一面311上的各反光点到基板100之间的距离，与该反光点到第一挡板300之间的距离正相关。具体地，第一面上的任意两个点A和B，A点与基板100之间的距离为h1，与第一挡板300之间的距离为l1，B点与基板100之间的距离为h2，与第一挡板300之间的距离为l2，当h1<h2时，l1<l2。发光模块200发射的光线，经过第一面311的反射，光路发生偏折，向背离第一挡板300和发光模块200的方向射出。在实际应用中，在发光模块200上方且远离第一挡板300的位置设置有手指感应位点，光线经过第一面311反射后射向手指感应位点，有利于提高光线的利用率。
本发明实施例提供的光学模组，通过在第一挡板上增设反光块，根据目标对象所在的位置，合理设置反光块与发光模块的相对位置，能够控制发出的光线向目标方向射出，使更多的光线被目标对象接收，进而提高该光学模组发出的光线的利用率，提高电子设备的安全性和空间利用率。
可选地，第一面311与发光模块200所成的夹角大于45°且小于90°。
如图2所示，为本发明实施例的一种光学模组内的光路示意图。其中，平行于发光模块200且由第一挡板300指向发光模块200的方向为x轴正方向，垂直于发光模块200且沿光线射出的方向为y轴正方向，x轴正方向和y轴正方向构成第一象限。第一面311与发光模块200(即图中x轴正方向)的夹角为λ，发光模块200沿y轴正方向射出的光线，经过第一面311的反射，出射方向与x轴正方向的夹角为θ，经过计算可得θ的大小为2λ-90°。在第一面311与发光模块200的夹角(即λ)大于45°且小于90°的情况下，出射光线的方向与x方向(即θ)的范围为0°到90°之间，也即出射方向位于图中坐标系的第一象限内。在实际应用中，由于手指感应位点设置于该坐标系的第一象限内，因而通过设置反光块300，使发光模块200产生的光线向第一象限射出，能够使更多光线射向手指感应位点，提高了光学模组发射的光线的利用率。
可选地，第一面311与发光模块200所成的夹角为60°。如图3所示，为本发明实施例的另一种光学模组内的光路示意图，第一面311与发光模块200所成的夹角为60°。其中，平行于发光模块200且由第一挡板300指向发光模块200的方向为x轴正方向，垂直于发光模块200且沿光线射出的方向为y轴正方向，x轴正方向和y轴正方向构成第一象限。此时，第一面作为反光面，该反光面的法线方向与x轴正方向的夹角为30°，垂直于发光模块200的方向(即图中y轴正方向)射出的光线与法线的夹角为60°，也即光线的入射角为60°，由反射定律可知，反射光线与法线的夹角也为60°。也就是说，经过第一面311的反射，光线在第一象限内沿与x轴正方向成30°角的方向射出。经过进一步计算可知，发光模块200发出的光线中，与x轴正方向所成的角度在60°到120°范围内的光线，经过第一面311的反射，出射方向均在第一象限内。在实际应用中，由于手指感应位点设置于该坐标系的第一象限内，因而通过设置反光块300，使发光模块200产生的光线向第一象限射出，能够使更多光线射向手指感应位点，提高了光学模组发射的光线的利用率。
可选地，第一面311与发光模块200所成的夹角为75°。如图4所示，为本发明实施例的另一种光学模组内的光路示意图，第一面311与发光模块200所成的夹角为75°。其中，平行于发光模块200且由第一挡板300指向发光模块200的方向为x轴正方向，垂直于发光模块200且沿光线射出的方向为y轴正方向，x轴正方向和y轴正方向构成第一象限。此时，第一面作为反光面，该反光面的法线方向与x轴正方向的夹角为15°，垂直于发光模块200的方向(即图中y轴正方向)射出的光线与法线的夹角为75°，也即光线的入射角为75°，由反射定律可知，反射光线与法线的夹角也为75°。也就是说，经过第一面311的反射，光线在第一象限内沿与x轴正方向成60°角的方向射出。经过进一步计算可知，发光模块200发出的光线中，与x轴正方向所成的角度在75°到150°范围内的光线，经过第一面311的反射，出射方向均在第一象限内。在实际应用中，由于手指感应位点设置于该坐标系的第一象限内，因而通过设置反光块300，使发光模块200产生的光线向第一象限射出，能够使更多光线射向手指感应位点，提高了光学模组发射的光线的利用率。
应当说明的是，在实际使用中，可以根据发光模块的尺寸、第一挡板相对于发光模块的高度、目标方向的设置等因素，合理调控反光块310的第一面311与发光模块200所成的夹角，以使发光模块200发射的光线经过第一面311的反射后更多地射向目标方向。应当强调的是，本发明提供的方案包括但不限于本发明实施例所描述的第一面311与第一挡板之间的角度设置，所有能使发光模块射出的光线经过第一面的反射后射向目标方向的角度设置都属于本发明保护的范围。
可选地，反光块310的第一面311至少部分设有反光层。通过设置反光层，能够增加第一面对光线的反射强度，减少反光块对光线的吸收，从而进一步提高光线的利用率。可选地，反光层可以为设置在第一面上的反光膜、反光镜，或者为第一面涂覆的反光涂料。通过在第一面上设置反光层，能够减少反光块对光线的吸收和透射，减少光在反射过程中的能量损失，使更多的光线被反射到目标方向，能够提高光线利用率。
可选地，第一面311为平面、凹面或者凸面中的任意一种。图2～图4展示了第一面311为平面的情况，从图中可以看出，在第一面311为平面的情况下，每一个反光点位置的法线都为垂直于第一面311的方向，平行射向第一面311的光线经过反射后平行射出，垂直于发光模块射出的光线经过第一面311的反射后向背离第一挡板310和发光模块200的方向射出，由于手指感应位点位于该方向上，因而提高了光线的利用率。
如图5所示，为本发明实施例的一种反光块的结构示意图和光路图，第一面311为凹面。其中，平行于发光模块200且由第一挡板300指向发光模块200的方向为x轴正方向，垂直于发光模块200且沿光线射出的方向为y轴正方向，x轴正方向和y轴正方向构成第一象限。以发光模块200发射的垂直向上(即沿y轴正方向)的光线为例，该光线射向第一面上的任意一点，此时反射面为凹面以该点为切点的切平面，经过该切平面的反射后，该光线的出射方向在第一象限内。值得说明的是，凹面上每一点的法线方向不同，发光模块200上不同位置上发射的沿y轴正方向的光线，经过第一面311的反射，向第一象限不同的方向射出。
如图6所示，为本发明实施例的另一种反光块的结构示意图和光路图，第一面311为凸面。其中，平行于发光模块200且由第一挡板300指向发光模块200的方向为x轴正方向，垂直于发光模块200且沿光线射出的方向为y轴正方向，x轴正方向和y轴正方向构成第一象限。以发光模块200发射的垂直向上(即沿y轴正方向)的光线为例，该光线射向第一面上的任意一点，此时反射面为凸面以该点为切点的切平面，经过该切平面的反射后，该光线的出射方向在第一象限内。值得说明的是，凸面上每一点的法线方向不同，发光模块200上不同位置上发射的沿y轴正方向的光线，经过第一面311的反射，向第一象限不同的方向射出。
值得注意的是，由于凹面和凸面上每一个反光点的切平面不同，对光线的反射效果也不同，具体来说，凹面对光线具有汇聚作用，凸面对光线具有发散作用，在实际应用的过程中，可以根据需要选择平面、凹面或者凸面中的任意一种。
可选地，所述第一挡板和所述反光块为一体结构。本发明实施例中，反光块310可以为设置在第一挡板300上的配件，也可以和第一挡板300为一体结构。当反光块和第一挡板为一体结构时，可通过一体成型制备。一方面，通过一体成型制备可以节省安装步骤，简化生产过程；另一方面，一体结构可以有效提升反光块与第一挡板结合的紧密度和安装的稳定性。
可选地，所述光学模组还包括第二挡板400，所述第二挡板400设置于所述基板100上，所述第二挡板400与所述第一挡板300位于所述发光模块的两侧且相对设置。如图7所示，为本发明实施例中的另一种光学模组的结构示意图。第一挡板300和第二挡板400相对设置于发光模块200的两侧。第二挡板400可以阻挡射向其的光线，进一步缩小发光模块200发射的光线的出射范围，使出射光线向目标方向射出，实现对光线发射方向的精确控制，减少对其他模组的干扰。
可选地，第二挡板400相对于基板100的高度，小于第一挡板300相对于基板100的高度。
本发明实施例中，第二挡板400的高度设置为第一挡板300高度的三分之二。如图8所示，为本发明实施例公开的第二挡板的高度低于第一挡板的高度时的光路示意图。其中，虚线部分表示第二挡板400的高度和第一挡板300的高度相同的情况，实线部分表示适当调整第二挡板400的高度，使第二挡板400的高度低于第一挡板300的情况。在第二挡板400的高度小于第一挡板300的高度时，光学模组的光线具有更大的出射范围，应用上更为灵活。
值得注意的是，第二挡板的设置可以进一步控制光学模组产生的光线的出射范围。在实际应用中，可以根据需要具体设置第二挡板的高度，第二挡板的高度在此不做限定，所有第二挡板高度低于第一挡板的设置都属于本发明保护的范围。
可选地，光学模组还包括第三挡板500和第四挡板600，第三挡板500和第四挡板600相对设置于基板100上，且分别位于发光模块200的两侧。
如图9所示，为本发明实施例提供的一种光学模组的俯视图。第三挡板500和第四挡板600设置于发光模块200的相对两侧，且与第一挡板300和第二挡板400位于不同侧。第三挡板500和第四挡板600可以阻挡射向其的光线，进一步缩小发光模块200发出的光线的出射范围，使出射光线向目标方向射出，实现光线发射方向的精确控制，减少对其他模组的干扰。应当说明的是，在实际使用过程中，可根据需要适当调整第三挡板和第四挡板的高度，以达到最佳的阻挡效果。
本发明实施例还提供了一种光学指纹模组，包括上述光学模组和光学传感器。该光学模组包括基板、发光模块、第一挡板和反光块，其中，发光模块和第一挡板设置于基板上，反光块设置于第一挡板上；所述发光模块发射的光线经过所述第一面的反射后，向背离所述第一挡板和所述发光模块的方向射出；所述第一面上的各反光点到所述基板之间的距离，与所述反光点到所述第一挡板之间的距离正相关。
具体地，光学模组发射的光线可以为红外光。当光学模组发射的光线为红外光时，对应的，光学传感器为红外接收器。光学模组和红外接收器对称设置于手指感应位点的两侧，手指感应位点位于光学模组和红外接收器的上方，光学模组发射的光线经过手指的反射，被红外接收器接收，从而进行指纹识别。一种可能的设置方式为，光学模组位于手指感应位点的左侧，红外接收器位于手指感应位点的右侧。也就是说，手指感应位点位于光学模组的右上方。在该光学模组内部，第一挡板位于发光模块的左侧，反光块位于第一挡板上，反光块上具有朝向发光模块的第一面，发光模块射出的垂直向上的红外光，经过第一面的反射，向光学模组的右上方射出。光学模组朝右上方发射红外光，经过手指的反射，被红外接收器接收，从而进行指纹识别。
本发明实施例提供的光学指纹模组，其中光学模组产生的红外光射向手指感应位点，经过手指反射后被光学传感器接收，能够增加射向手指的红外光的强度，提高红外光的利用率，并且能够提高指纹识别的精度。
本发明实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括该光学模组。
本发明实施例中，所述电子设备包括手机、平板电脑等所有需要用到指纹解锁的设备。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
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，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种光学模组，其特征在于，包括：
基板；
发光模块，所述发光模块设置于所述基板上；
第一挡板，所述第一挡板设置于所述基板上；
反光块，所述反光块设置于所述第一挡板上，所述反光块具有第一面，所述第一面朝向所述发光模块；
其中，所述发光模块发射的光线经过所述第一面的反射后，向背离所述第一挡板和所述发光模块的方向射出；所述第一面上的各反光点到所述基板之间的距离，与所述反光点到所述第一挡板之间的距离正相关。
2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述第一面与所述发光模块所成的夹角大于45°且小于90°。
3.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述第一面与所述发光模块所成的夹角为60°或者75°。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的光学模组，其特征在于，所述第一面至少部分设有反光层。
5.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，还包括第二挡板，所述第二挡板设置于所述基板上，所述第二挡板与所述第一挡板分别位于所述发光模块的两侧且相对设置。
6.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，所述第二挡板相对于所述基板的高度，小于所述第一挡板相对于所述基板的高度。
7.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述第一挡板和所述反光块为一体结构。
8.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括第三挡板和第四挡板，所述第三挡板和所述第四挡板相对设置于所述基板上，且分别位于所述发光模块的两侧。
9.一种光学指纹模组，其特征在于，包括光学传感器和如权利要求1至8中任一项所述的光学模组。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的光学模组。
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