CN111936892B - 包括使用菲涅耳透镜的光学传感器的电子设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电子设备。该电子设备包括包含感测表面的外壳、通过感测表面输出光的光发射单元、在从光发射单元输出光后收集从与感测表面接触的外部对象反射的反射光的光接收单元、以及置于光接收单元和感测表面之间的第一菲涅耳透镜。第一菲涅耳透镜的第一表面全反射以垂直于感测表面的方向引入的反射光，并且第一菲涅耳透镜的第二表面折射全反射的光以使其被引入到光接收单元。

Description

包括使用菲涅耳透镜的光学传感器的电子设备
技术领域
本发明一般涉及一种包括使用菲涅耳透镜的光学传感器的电子设备。
背景技术
电子设备(诸如智能电话或平板个人计算机)可以执行各种功能，诸如，通话功能、互联网搜索功能以及卫生保健功能。电子设备可以运行应用以向用户提供各种信息。
并且，电子设备可以配备各种传感器以收集周围环境的信息或者关于用户的信息(例如，生物特征信息)。电子设备可以将收集到的信息应用于应用的运行。如今，配备有用于收集用户的生物特征信息(例如，指纹信息、心跳信息或虹膜信息)的光学传感器的电子设备正在被发行。
发明内容
技术问题
当配备有用于收集用户的生物特征信息的光学传感器时，根据现有技术的电子设备包括光发射单元和光接收单元之间的隔离器。该隔离器可以防止从光发射单元发射的光没有经过外部对象的反射而被引入到光接收单元。当放置了隔离器时，光学传感器的安装空间增加。
并且，当光发射单元生成非定向光子时，输出光子可以不具方向性地被散射，因此造成被引入到光接收单元的光子的数量的减少。这意味着传感器接收光的效率降低。
技术方案
已经做出了本公开以解决至少上述缺点并提供至少下述优点。
根据本公开的一方面，提供一种电子设备。该电子设备可以包括包含感测表面的外壳、通过感测表面输出光的光发射单元、在光从光发射单元被输出后收集从与感测表面接触的外部对象反射的反射光的光接收单元以及置于光接收单元和感测表面之间的第一菲涅耳透镜。第一菲涅耳透镜的第一表面全反射以垂直于感测表面的方向引入的反射光，并且第一菲涅耳透镜的第二表面折射全反射的光以使其被引入到光接收单元。
根据本发明的一方面，提供一种电子设备。该电子设备可以包括包含感测表面的外壳、被配置为通过感测表面输出光的光发射单元、被配置为在光从光发射单元被输出后收集从与感测表面接触的外部对象反射的反射光的光接收单元以及置于光发射单元和感测表面之间的第一菲涅耳透镜。第一菲涅耳透镜的第一表面折射从光发射单元生成的光，并且第一菲涅耳透镜的第二表面全反射折射的光以使其被垂直于感测表面发射。
发明的有益效果
根据本公开的各种实施例的电子设备可以配备有使用不具有光发射单元和光接收单元之间的隔离器的菲涅耳透镜的光学传感器，从而改进光子的传递效率。
根据本公开的各种实施例的电子设备可以在光接收单元配备菲涅耳透镜以全反射和折射入射光，从而改进光子的传递效率。因此，可以改进对象识别的性能。
根据本公开的各种实施例的电子设备可以在光发射单元配备菲涅耳透镜以全反射和折射从光反射单元生成的光，从而改进光子的传递效率。
根据本公开的各种实施例的电子设备可以包括菲涅耳透镜的外围区域的槽口结构，从而防止串扰(crosstalk)。
附图说明
本公开的某些实施例的上述和其他方面、特征以及优点将会从下面结合附图的描述中变得更加清晰，其中：
图1a和图1b是根据实施例的电子设备的示图；
图2a、图2b和图2c是根据实施例的包括菲涅耳透镜的光学传感器的示图；
图3是根据实施例的菲涅耳透镜的锯齿透镜中的光行进的示图；
图4是根据实施例的根据用于光接收的菲涅耳透镜的会聚角(convergent angle)Θ的透镜的透射率的示图；
图5是根据实施例的形成于菲涅耳透镜中的槽口的结构的示图；
图6是根据实施例的加强材料被插入槽口中的示例的示图；
图7是根据实施例的包括一个光发射单元和多个光接收单元的光学传感器的布局的示图；
图8是根据实施例的在光发射单元和光接收单元中的每一个处包括菲涅耳透镜的光学传感器的示图；
图9是根据实施例的包括一个光发射单元和一个光接收单元的光学传感器的示图；
图10是根据实施例的在多个光发射单元中的每一个处包括菲涅耳透镜的光学传感器的示图；
图11是根据实施例的菲涅耳透镜面向感测表面的示例的示图；并且
图12是根据实施例的网络环境中的电子设备的示图。
具体实施方式
在下文中，将会参考附图描述本公开的各种实施例。因此，本领域的普通技术人员将会认识到可以对这里描述的各种实施例做各种修改、等效、和/或替代而不脱离本公开的范围。关于附图的描述，相似的组件可以通过相似的参考标号标记。
在这里所披露的本公开中，这里使用的表达方式“具有”、“可以具有”、“包括”和“包含”或者“可以包括”和“可以包含”指示相应的特征(例如，诸如数值、功能、操作、或组件的元素)的存在，但是不排除额外的特征的存在。
在这里披露的本公开中，这里使用的表达方式“A或B”、“A或/和B中的至少一个”、或者“A或/和B中的一个或多个”等等可以包括相关联的列出的项目中的一个或多个的任何和全部组合。例如，术语“A或B”、“A和B中的至少一个”、或者“A或B中的至少一个”可以指的是以下情况中的全部：至少一个A被包括的情况(1)；至少一个B被包括的情况(2)；或者至少一个A和至少一个B两者都被包括的情况(3)。
这里使用的诸如“第一”、“第二”等等的术语可以指的是本公开的各种实施例的各种元素，但是不限制所述元素。例如，这些术语仅被用于区分一元素与另一元素并且不限制元素的顺序和/或优先级。例如，第一用户设备和第二用户设备可以不管顺序或重要性而代表不同的用户设备。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元素可以被称为第二元素，并且相似地，第二元素可以被称为第一元素。
将理解，当一个元素(例如，第一元素)被称为“(可操作地或者可通信地)与另一元素(例如，第二元素)耦合/耦合到另一元素(例如，第二元素)”或者“连接到”另一元素(例如，第二元素)时，它可以直接与所述另一元素耦合/耦合到所述另一元素，或者可以存在插入其间的元素(例如，第三元素)。相反，当一个元素(例如，第一元素)被称为“直接与另一元素(例如，第二元素)耦合/耦合到另一元素(例如，第二元素)”或者“直接连接到”另一元素(例如，第二元素)时，应该理解，不存在插入其间的元素(例如，第三元素)。
根据情形，这里使用的表达方式“被配置为”可以用作，例如，表达方式“适于”、“具有...的能力”、“被设计为”、“被适配为”、“被使得”或者“能够”。术语“被配置为(或被设定为)”并不一定意味着仅仅在硬件中“被专门设计为”。相反，表达方式“被配置为...的设备”可以意味着该设备“能够”与另一设备或者其它组件一起操作。以CPU为例，“被配置为(或者被设定为)执行A、B、和C的处理器”可以意味着用于执行相应的操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)或者可以通过运行存储在存储器设备中的一个或多个软件程序来执行相应的操作的通用处理器(例如，中央处理单元(CPU)或者应用处理器)。
在本说明书中使用的术语被用来描述本公开的指定实施例，并且不意图限制本公开的范围。单数形式的术语可以包括复数形式，除非另作说明。除非在这里另外定义，否则这里使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，可以具有与本领域技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，在本公开的各种实施例中，在字典中定义的以及通常使用的术语也应该按照相关技术中惯常的那样来解释，并且不应该以理想化或者过于形式的意义来解释，除非在这里明确地这样定义。在一些情况下，即使术语是在说明书中定义的术语，它们也可以不被解释为排除本公开的实施例。
根据本公开的各种实施例的电子设备可以包括以下各项中的至少一个：智能电话、平板个人计算机(PC)、移动电话、视频电话、电子书阅读器、桌上型PC、膝上型PC、上网本计算机、工作站、服务器、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、移动医疗设备、相机和可穿戴设备。根据本公开的各种实施例，可穿戴设备可以包括配件(例如，手表、戒指、手链、脚链、眼镜、接触式镜片、或头戴式设备(HMD))、织物集成类型(例如，电子衣服)、身体附接类型(例如，护皮垫或者纹身)或者可植入类型(例如，可植入电路)。
在本公开的一些实施例中，电子设备可以是家电中的一种。所述家电可以包括，例如，以下各项中的至少一个：数字视频盘(DVD)播放器、音频、冰箱、空调、清洁器、烤箱、微波炉、洗衣机、空气净化器、机顶盒、家庭自动化控制面板、安全控制面板、TV盒(例如，三星HomeSyncTM、苹果TVTM或者谷歌TVTM)、游戏机(例如，XboxTM或者PlayStationTM)、电子词典、电子钥匙、摄录像机或电子面板。
在本公开的另一实施例中，电子设备可以包括以下各项中的至少一个：医疗设备(例如，各种便携式医学测量设备(例如，血糖仪、心率测量设备、血压测量设备和体温测量设备)、磁共振血管造影(MRA)、磁共振成像(MRI)设备、计算机断层扫描(CT)设备、摄影设备和超声设备)、导航系统、全球导航卫星系统(GNSS)、事件数据记录器(EDR)、飞行数据记录器(FDR)、车辆信息娱乐设备、船用电子设备(例如，船用导航设备和回转罗盘)、航空电子设备、安全设备、车辆头部单元、工业或者家用机器人、金融公司的自动取款机(ATM)、商店的销售点(POS)或者物联网(例如，灯泡、各种传感器、电表或燃气表、喷淋降温设备、火灾警报设备、恒温器、电极、烤面包器、运动装备、热水箱、加热器和锅炉)。
根据本公开的一些实施例，电子设备可以包括以下各项中的至少一个：建筑/结构的家具或者部分、电子板、电子签名接收设备、投影仪或者各种测量设备(例如，水服务、电、燃气或者电波测量设备)。在本公开的各种实施例中，电子设备可以是如前所述的设备之一或者它们的组合。根据本公开的一些实施例的电子设备可以是柔性电子设备。另外，根据本公开的实施例的电子设备不限于如前所述的设备，而是可以包括由于技术的发展而产生的新的电子设备。
在下文中，将会参考附图描述根据本公开的实施例的电子设备。这里使用的术语“用户”可以指代使用电子设备的人或者可以指代使用电子设备的设备(例如，人工智能电子设备)。
图1a和图1b是根据实施例的电子设备的示图。
虽然在图1a和图1b中电子设备101和电子设备102被示出为智能电话和智能手表，但是本公开不限于此。电子设备101可以是平板个人计算机(PC)或膝上型PC。电子设备102可以是可穿戴设备(例如，智能手环、智能项链或智能眼镜)。
参考图1a，电子设备101包括显示器110和外壳(或主体)120。
显示器110可以输出诸如文本或图像的内容。当运行卫生保健(或管理)应用时，显示器110可以显示与应用相关联的用户界面。并且，显示器110可以显示用户的心跳信息或者血压信息。
外壳(或主体)120可以固定显示器110并且可以保护包括在外壳120中的各种组件。外壳120可以包括驱动电子设备101所必需的光学传感器130、处理器140、存储器145以及通信电路。
光学传感器130可以包括光发射单元和光接收单元。光发射部分可以向外输出光。光接收单元可以接收被外部对象反射的光并且可以将接收的光转换成电信号。光接收单元可以向处理器140提供收集的信号。光学传感器130可以被安装在电子设备101的后表面125上。当用户在光学传感器130上触摸他/她的手指时，光学传感器可以向用户的手指发射光并且可以收集用户的生物特征信息。
光学传感器130可以在光发射单元或光接收单元处包括支持垂直于感测表面(或传感器窗口或覆盖构件)入射的光的全反射的菲涅耳透镜。当菲涅耳透镜被置于光发射单元处时，被发射到外界的光可以是以准直光的形式。当菲涅耳透镜被置于光接收单元处时，光集中度可以变得更高。
处理器140可以处理以驱动电子设备101为目的的各种数据处理和操作。处理器140可以运行应用并且在显示器110中显示与应用相关联的运行屏幕。
处理器140可以接收通过光学传感器130收集的信息。处理器140可以分析收集的信息以向用户提供各种信息。处理器140可以运行卫生保健应用以显示经由光学传感器130测量的用户的心跳信息或者血压信息。处理器140可以基于用户的生物特征信息提供锻炼信息或者饮食信息。
存储器145可以存储在驱动电子设备101的过程中生成的各种数据。存储器145可以存储通过光学传感器130收集的用户的生物特征信息。
参考图1b，电子设备102包括显示器160，外壳(或主体)170，以及带子171。
显示器160可以输出诸如文本或者图像的内容。当运行卫生保健应用时，显示器160可以显示与应用相关的用户界面。并且，显示器160可以显示用户的心跳信息或者血压信息。
外壳(或主体)170可以固定显示器160并且可以保护包括在外壳170中的各种组件。外壳170可以包括驱动电子设备102所必需的光学传感器180、处理器190、存储器195以及通信电路。外壳170可以包括可与带子171连接的结构。
光学传感器180、处理器190以及存储器195的操作与光学传感器130、处理器140以及存储器145的操作相同或完全相同。
光学传感器180可以被安装在电子设备102的后表面175。当用户在他/她的手腕上穿戴电子设备102时，光学传感器180可以向用户的手腕发射光并且收集用户的生物特征信息。
带子171(或者固定部分或者紧固部分)171可以将电子设备102固定到用户的身体的一部分(例如，手腕)105。带子171可以包括具有与彼此相对应的紧固结构的第一部分和第二部分。带子171可以被连接到外壳170。
图2a到图2c是根据实施例的包括菲涅耳透镜的光学传感器的示图。
参考图2a，光学传感器201(例如，图1a的光学传感器130或图1b的光学传感器180)包括光发射单元210、光接收单元220以及用于光接收的菲涅耳透镜250。光发射单元210可以生成红外光。光发射单元210可以输出准直光。从光发射单元210生成的光可以通过感测表面130a被发射到外界。
光接收单元220可以收集从外界入射的光并且可以将收集的光转换为电信号。光接收单元220可以收集在从光发射单元210被发射后被外部对象(例如，用户的身体)反射的光(在下文中被称为“反射光”)，并且可以将收集的光转换成电信号。光接收单元220可以向电子设备101或102中的处理器140或190提供收集的信号。
光发射单元210和光接收单元220可以被置于相同的平面上。在另一实施例中，光发射单元210和光接收单元220可以分别被置于不同的平面上。光发射单元210可以在面向感测表面130a的方向上比光接收单元220突出更多。
用于光接收的菲涅耳透镜250可以被置于光接收单元220上面(例如，在感测表面130a和光接收单元220之间)。用于光接收的菲涅耳透镜250可以全反射和折射被外部对象(例如，用户的身体)反射的反射光以使其被引导到光接收单元220。用于光接收的菲涅耳透镜250可以防止穿过感测表面130a的光被散射到电子设备中的外围区域，因此改进光传递效率和对象识别效率。用于光接收的菲涅耳透镜250可以与光接收单元220相比吸收更宽的区域中的光子以使其被传递到光接收单元220。这可以允许窄区域的光接收单元220在相对宽的范围中收集光子。用于光接收的菲涅耳透镜250可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯醛基或玻璃材料形成。
用于光接收的菲涅耳透镜250可以包括中心透镜251和锯齿透镜252。中心透镜251可以被置于用于光接收的菲涅耳透镜250的中心区域。中心透镜251在形状上可以与一般凸透镜类似。中心透镜251的中心点和光接收单元220的中心点可以在垂直于感测表面130a的法线上对齐。
锯齿透镜252可以被置于中心透镜251周围。锯齿透镜252可以是围绕中心透镜251的圆弧的形式。随着与中心透镜251的距离的增加，锯齿透镜252的圆弧可以变得更大。锯齿透镜252可以包括多个锯齿透镜，并且可以相对于中心透镜251的中心点对称。锯齿透镜252可以向光接收单元220突出。
通过全反射和折射，锯齿透镜252可以将垂直于感测表面130a入射的反射光引导到光接收单元220。
用于光接收的菲涅耳透镜250可以包括槽口255。槽口255可以是在用于光接收的菲涅耳透镜250的面向光接收单元220的表面上形成的凹槽的形式。槽口255可以防止从光发射单元210输出的光在没有被外部对象反射的情况下直接被引入到光接收单元220(串扰)。
用于光接收的菲涅耳透镜的延伸258可以被置于光发射单元210和感测表面130a之间。延伸258可以与用于光接收的菲涅耳透镜250整体形成。菲涅耳透镜250可以传输从光发射单元210生成的光。
参考图2b，光学传感器202(例如，图1a的光学传感器130或图1b的光学传感器180)包括光发射单元210、光接收单元220、以及用于光发射的菲涅耳透镜260。
用于光发射的菲涅耳透镜260可以被置于光发射单元210的上面(例如，在感测表面130和光发射单元210之间)。用于光发射的菲涅耳透镜260可以全反射和折射由光发射单元210生成的光以使其被垂直地入射到感测表面130a。
一般的菲涅耳透镜可以将输出光的方向改变最大可达45度。相反，支持全反射的用于光发射的菲涅耳透镜260可以将输出光的方向改变最大可达大约90度。因而，准直光(或平行光)可以被垂直地入射到感测表面130a。当准直光(或平行光)被输出时，可以容易地通过用于测量的对象来测量散射。当光的传播被改变为以直线行进时，由于人体的组成的吸收和散射的程度可以更容易地被光接收单元220测量。并且，当用于光发射的菲涅耳透镜260被应用于距离传感器(例如，飞行时间(ToF)传感器)的光发射单元时，用于光发射的菲涅耳透镜260可以被用于测量与对象之间的距离，因此改进拍摄的性能。
用于光发射的菲涅耳透镜260可以包括中心透镜261和锯齿透镜262。中心透镜261可以置于用于光发射的菲涅耳透镜260的中心区域。中心透镜261在形状上可以与一般的凸透镜类似。在实施例中，中心透镜261的中心点和光发射单元210的中心点可以在垂直于感测表面130a的法线上对齐。
锯齿透镜262可以以围绕中心透镜261的圆弧的形式放置。随着与中心透镜261的距离的增加，锯齿透镜的262的圆弧可以变得更大。锯齿透镜262可以包括多个锯齿透镜，并且可以相对于中心透镜251的中心点对称。锯齿透镜262可以向光发射单元210突出。
通过折射和全反射，锯齿透镜262可以将光发射单元210生成的光转换成垂直于感测表面130a的光。在一个锯齿透镜262中，当输出光在第一表面(内表面)被折射并且在第二表面(外表面)被全反射时，输出光可以被转换成垂直于感测表面130a的光。
用于光发射的菲涅耳透镜160可以包括槽口266。槽口266可以是在用于光发射的菲涅耳透镜260的面向光发射单元210的表面上形成的凹槽的形式。槽口266可以防止从光发射单元210输出的光在没有被外部对象反射的情况下被直接引入到光接收单元220(串扰)。
用于光发射的菲涅耳透镜260的延伸268可以置于光接收单元220和感测表面130a之间。延伸268可以与用于光发射的菲涅耳透镜整体形成。菲涅耳透镜260可以传输从外界引入的反射光。
光发射单元210和光接收单元220可以分别置于不同的平面。光接收单元220可以进一步向面向感测表面130a的方向突出。单独的支撑构件221可以置于光接收单元220的下面。当光接收单元220进一步向面向感测表面130a的方向突出时，可以改进光传递效率。
参考图2c，光学传感器203(例如，图1a中的光学传感器130或图1b中的光学传感器180)包括光发射单元210、光接收单元220以及多个菲涅耳透镜270(包括用于光接收的菲涅耳透镜250和用于光发射的菲涅耳透镜260)。
图2c示出当用于光接收的菲涅耳透镜250和用于光发射的菲涅耳透镜260被整体形成的情况，但是本公开不限于此。用于光接收的菲涅耳透镜250和用于光发射的菲涅耳透镜260可以被分开地形成和放置。
光发射单元210、光接收单元220、用于光接收的菲涅耳透镜250以及用于光发射的菲涅耳透镜260的功能或操作可以与图2a或图2b的相应的组件的功能或操作相同或类似。
当用于光发射的菲涅耳透镜260和用于光接收的菲涅耳透镜250被分别地应用于光发射单元210和光接收单元220时，信噪比可以比图2a的光学传感器201或图2b的光学传感器202的信噪比更高。
用于光发射的菲涅耳透镜260和用于光接收的菲涅耳透镜250可以向相同的方向突出。用于光发射的透镜260和用于光接收的250两者都可以在面向远离感测表面130a的方向突出。
图2a到图2c示出当感测表面130a与菲涅耳透镜250和260分开的情况，但是本公开不限于此。感测表面130a与菲涅耳透镜250和260可以与彼此相接触。
图3是根据实施例的在菲涅耳透镜的锯齿透镜中行进的光的示图。虽然图3示出入射到光接收单元的反射光，本公开也可以应用于从光发射单元生成的光。在光发射单元和用于光发射的菲涅耳透镜中，光的行进路径可以与图3所示的行进路径相反。
参考图3，用于光接收的菲涅耳透镜250可以被置于光接收单元220的上面(例如，在感测表面130a和光接收单元220之间)。用于光接收的菲涅耳透镜250可以全反射和折射被外部对象(例如，用户的身体)反射的反射光L1，以使其被引导到光接收单元220。用于光接收的菲涅耳透镜250的中心点“0”和光接收单元220的中心点可以在垂直于感测表面130a的法线上对齐。
用于光接收的菲涅耳透镜250可以包括一个或多个锯齿透镜252。锯齿透镜252可以包括相对靠近用于光接收的菲涅耳透镜250的中心点“0”的内表面252a和相对远离中心点“0”的外表面252b。
内表面252a可以与感测表面130a形成第一角度。外表面252b可以与感测表面130a形成第二角度。第一角度可以大于第二角度。
垂直入射到感测表面130a的入射光L1(具有入射角i1)可以在外表面252b处被全反射。当使用由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料形成的用于光接收的菲涅耳透镜250时，锯齿透镜252的折射率大约是1.49。因为空气的折射率是“1”，垂直于感测表面130a的入射光L1的入射角i1比大约42度更大，全反射可以在外表面252b处发生。
外表面252b的放置角、长度或曲率可以基于用于光接收的菲涅耳透镜250的材料特性(例如，折射率)和锯齿透镜252与中心点“0”之间的距离Rn来确定。
当反射光L1在外表面252b处被全反射时，入射光L1可以被朝向内表面252a引导而不被输出到锯齿透镜252的外面。
内表面252a可以(以折射角α)折射在外表面252b处被全反射的光L2(具有入射角i2)以使其被引导到光接收单元220。内表面252a的放置角、长度或曲率可以基于用于光接收的菲涅耳透镜250的材料特性(例如，折射率)和锯齿透镜252与中心点“0”之间的距离Rn来确定。
折射光L3可以被引入到光接收单元220并且可以接下来被转换成电信号。
感测表面130a的法线130a1与通过内表面252a折射的光L3之间的会聚角Θ的值可以随着入射角i1变化。通过会聚角Θ，全反射入射光L1的锯齿透镜252的内表面252a和外表面252b之间的角度也可以被确定。
入射角和反射角之间的关系可以通过下面的方程式1和方程式2来确定：
Figure BDA0002709232330000111
Figure BDA0002709232330000112
当第一入射角i1是大约42度时，用于光接收的菲涅耳透镜250的会聚角Θ可以是大约54.59度，并且第二入射角i2可以是大约22.95。这里，tan(Θ)可以由锯齿透镜252的外表面252b与用于光接收的菲涅耳透镜250的中心点“0”之间的距离Rn和用于光接收的菲涅耳透镜250的焦距“F”来确定(tan(Θ)＝Rn/F)。
当第一入射角i1比大约42度更大时，全反射可以在由PMMA材料形成的用于光接收的菲涅耳透镜250的外表面252b处发生。在由PMMA材料形成的用于光接收的菲涅耳透镜250中，锯齿透镜252的内表面252a和外表面252b之间的角度或内表面252a和外表面252b的形状可以通过使用当第一入射角i1比大约42度更大时计算出的会聚角Θ来确定。
当使用由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料形成的用于光接收的菲涅耳透镜250时，当tan(Θ)>1.4时，全反射可以在外表面252b处发生。
图4是根据实施例的根据用于光接收的菲涅耳透镜的会聚角Θ的透镜的透射率的示图。
参考图4，一般的菲涅耳透镜410的光透射率和支持全反射的菲涅耳透镜420的光透射率可以随着会聚角Θ变化。当会聚角Θ不大于大约30度时，一般菲涅耳透镜410的光透射率可以大于支持全反射的菲涅耳透镜420的光透射率。相反，当会聚角Θ不小于大约30度时，支持全反射的菲涅耳透镜420的光透射率可以大于一般菲涅耳透镜410的光透射率。当在会聚角Θ不小于约30度的安装环境中使用支持全反射的菲涅耳透镜420时，光传递效率可以增加。
图5是根据实施例的在菲涅耳透镜中形成的槽口的结构的示图。在图5中，将会给出针对用于光接收的菲涅耳透镜250的描述，但该描述也可以被应用于用于光发射的菲涅耳透镜260。
参考图5，用于光接收的菲涅耳透镜250包括槽口255，该槽口255防止从光发射单元210输出的光在没有被外部对象反射的情况下被直接引入到光接收单元220(串扰)。
槽口255可以被置于用于光接收的菲涅耳透镜250的中心区域250a和外围区域250b之间。槽口255可以是围绕中心区域250a的圆或圆弧的形式。槽口255可以是在用于光接收的菲涅耳透镜250的面向光接收单元220的表面上形成的凹槽的形式。
菲涅耳透镜250可以包括支撑结构258(或者槽口255的没有形成凹槽的部分)。支撑结构258可以分离槽口255。支撑结构258可以防止用于光接收的菲涅耳透镜250在形成槽口255时被损坏。支撑结构258可以平行于用于光接收的菲涅耳透镜250的面向光接收单元220的表面形成。支撑结构258可以是没有形成槽口255并且中心区域250a和外围区域250b平坦连接的部分。
图6是根据实施例的加强材料被插入到槽口中的示例的示图。
参考图6，光学传感器601(例如，图1a的光学传感器130或图1b的光学传感器180)包括光发射单元210、光接收单元220以及多个菲涅耳透镜270(包括用于光接收的菲涅耳透镜250和用于光发射的菲涅耳透镜260)。
用于光发射的菲涅耳透镜260和用于光接收的菲涅耳透镜250可以被整体形成。
用于光发射的菲涅耳透镜260和用于光接收的菲涅耳透镜250分别包括槽口266和槽口255。在用于光发射的菲涅耳透镜260和用于光接收的菲涅耳透镜250中形成的槽口266和255可以被集成以形成一个凹槽。
槽口255和266可防止从光发射单元210输出的光在没有被外部对象反射的情况下被直接引入到光接收单元220(串扰)。
槽口255和266可以填充具有良好的光吸收率的加强材料255a和266a。槽口255和266可以全部或部分地填充加强材料255a和266a。
图7是根据实施例的包括一个光发射单元和多个光接收单元的光学传感器的布局的示图。
参考图7，光学传感器701(例如，图1a中的光学传感器130或图1b中的光学传感器180)包括一个光发射单元210,、用于光发射的菲涅耳透镜260以及多个光接收单元220(例如，检测器)。
光发射单元210可以置于光学传感器701的中心部分。光发射单元210可以是多个小光源被组合的形式。用于光发射的菲涅耳透镜260可以置于光发射单元210(或者光发射单元210的表面，光从该表面被输出或者该表面面向感测表面)的上面。
用于光发射的菲涅耳透镜260包括槽口266。槽口266可以被置于光发射单元210和光接收单元220中的每一个之间。
多个光接收单元220可以将在从光接收单元220生成后被外部对象反射的反射光转换成电信号。多个光接收单元220可以基于光接收单元220被放置的位置收集不同的反射光。处理器可以通过比较每一个光接收单元220收集的信息和每一个光接收单元220的位置信息并分析比较结果来收集用户的生物特征信息。
用于光隔离的单独的隔离器不可以被置于光发射单元210和多个光接收单元220之间。以直线行进的光的特性可以通过用于光发射的菲涅耳透镜260而被改进，因此减小直接被引入到与其邻近的光接收单元220的概率。并且，槽口266可以使光隔离容易，并且因此，可以减少光的串扰。
光发射单元210和多个光接收单元220之间的距离可以比放置隔离器时更短，并且安装光学传感器701的空间可以被减小。
菲涅耳透镜260中可以形成一个或多个铟锡氧化物(ITO)电极。作为透明薄膜的铟锡氧化物(ITO)电极可以透射光。ITO电极可以通过导线被连接到接触传感器、心电图(ECG)传感器或体脂质量/骨骼肌质量(或生物电阻抗分析(BIA))传感器中的至少一个。当提供多个ITO电极时，ITO电极之间可以形成电容。接触传感器、ECG传感器或体脂质量/骨骼肌质量(或BIA)传感器可以感测ITO电极之间的电容的变化以识别是否通过用户的身体的一部分做出了触摸。各种感测信息被收集。ECG传感器或体脂质量/骨骼肌质量(或BIA)传感器可以将一个ITO电极连接到电源的(+)端子并且将另一电极连接到电源的(-)端子以测量心电图(ECG)或体脂质量/骨骼肌质量。
图8是根据实施例的在光发射单元和光接收单元中的每一个处包括菲涅耳透镜的光学传感器的示图。
参考图8，不像图7的光学传感器701，光学传感器801(例如，图1a中的光学传感器130或图1b中的光学传感器180)包括用于光接收的菲涅耳透镜250，该菲涅耳透镜250对应于多个光接收单元220。每个用于光接收的菲涅耳透镜250可以包括槽口255。
当菲涅耳透镜被应用于光发射单元210和光接收单元220中的每一个时，可以改进光传递效率。对应于光发射单元210的用于光发射的菲涅耳透镜260可以将从光发射单元210生成的光改变成准直光以最大地被引导到感测表面。光接收单元220的用于光接收的菲涅耳透镜260可以将被外部对象反射的光集中到光接收单元220，因此使光接收单元220的光收集容易。这意味着信噪比被最大化。
图9是根据实施例的包括一个光发射单元和一个光接收单元的光学传感器的示图。
根据图9，光学传感器901(例如，图1a的光学传感器130或图1b的光学传感器180)一个光发射单元210、用于光发射的菲涅耳透镜260、一个光接收单元220以及用于光接收的菲涅耳透镜250。用于光发射的菲涅耳透镜260和用于光接收的菲涅耳透镜250可以分别包括槽口266和槽口255。
光学传感器901包括一个光发射单元210和一个光接收单元220并且可以被安装在比图7和图8的光学传感器701和801更小的空间中。光发射单元210和光接收单元220可以在没有单独的隔离器的情况下安装，并且因此，可以改进安装效率。光学传感器201可以被安装在具有相对较小的安装空间的可穿戴设备(诸如智能项链或智能戒指)中。
图10是根据实施例的在多个光发射单元中的每一个处包括菲涅耳透镜的光学传感器的示图。
参考图10，多个光发射单元210可以以指定的形状(例如，以四角的或三角的形状)排列。用于光发射的菲涅耳透镜260可以被置于多个光发射单元210中的每一个处。
通过用于光发射的菲涅耳透镜260从多个光发射单元210发射的光可以被外部对象反射并且可以被传递到与其邻近的多个光接收单元220。多个光接收单元220中的每一个可以接收从与其邻近的光发射单元210生成的光作为最高强度的反射光。
图11是根据实施例的菲涅耳透镜的图案表面面向感测表面的示例的示图。
参考图11，光学传感器1101(例如，图1a的光学传感器130或图1b的光学传感器180)包括光发射单元1110、光接收单元1120以及多个菲涅耳透镜1130(包括用于光发射的菲涅耳透镜1131和用于光接收的菲涅耳透镜1132)。
光发射单元1110可以生成红外光。光发射单元1110可以输出准直光。从光发射单元1110生成的光可以通过感测表面130a被发射到外界。
光接收单元1120可以收集从外界入射的光并且将收集的光转换成电信号。光接收单元1120可以收集在从光发射单元1110被发射后被外部对象(例如，用户的身体)反射的反射光，并且可以将收集的光转换成电信号。
用于光发射的菲涅耳透镜1131可以置于光发射单元1110的上面(例如，感测表面130a和光发射单元1110之间)。用于光发射的菲涅耳透镜1131的锯齿形的图案表面可以被放置以面向感测表面130a。用于光发射的菲涅耳透镜1131可以全反射和折射由光发射单元1110生成的光以使其被入射到感测表面130a。
用于光发射的菲涅耳透镜1131可以支持全反射以将从光发射单元210输出的光的方向改变最大高达大约90度。因而，在光发射单元1110中，平行于用于光发射的菲涅耳透镜1131的入射光可以被集中到感测表面130a的第一点“A”中。
用于光接收的菲涅耳透镜1132可以置于光接收单元1120的上面(例如，在感测表面130a和光接收单元1120之间)。用于光接收的菲涅耳透镜1132的齿形图案表面可以被放置以面向感测表面130a。用于光接收的菲涅耳透镜1132可以折射和全反射被外部对象(例如，用户的身体)反射的反射光以使其被引导到光接收单元1120。用于光接收的菲涅耳透镜1132可以允许从感测表面130a的第二点“B”反射的光被扩散到光接收单元1120的整个区域上。
图11中示出当用于光发射的菲涅耳透镜1131和用于光接收的菲涅耳透镜1132两者都面向感测表面130a时的情况，但是本公开不限于此。用于光发射的菲涅耳透镜1131和用于光接收的菲涅耳透镜1132中的一个可以被放置以面向感测表面130a，并且其中的另一个可以被放置以面向光发射单元210或光接收单元220。
图12示出根据各种实施例的网络环境2000中的电子设备2001的框图。根据本公开的各种实施例的电子设备可以包括各种形式的设备。例如，电子设备可以包括以下中的至少一个，例如，便携通信设备(例如智能电话)、计算机设备(例如，个人数字助理(PDA)、平板个人计算机(PC)、膝上型PC、桌上型PC、工作站或服务器)、便携式多媒体设备(例如，电子书阅读器或运动图像专家组(MPEG-1或MPEG-2)音频层3(MP3)播放器)、便携式医疗设备(例如，心跳测量设备、血糖监测设备、血压测量设备以及体温测量设备)、相机或可穿戴设备。可穿戴设备可以包括配件类型(例如，手表、戒指、手链、脚链、项链、眼镜、接触式镜片或头戴式设备(HMD))、织物或服装集成类型(例如，电子衣服)、身体附接类型(例如，护皮垫或纹身)或生物可植入类型(例如，可植入电路)中的至少一个。根据各种实施例，电子设备可以包括以下中的至少一个，例如，电视机(TV)、数字多功能盘(DVD)播放器、音频、音频配件设备(例如，扬声器、耳机、头戴式耳机)、冰箱、空调、清洁器、烤箱、微波炉、洗衣机、空气净化器、机顶盒、家庭自动化控制面板、安全控制面板、游戏机、电子词典、电子钥匙、摄录像机或电子相框。
在另一实施例中，电子设备可以包括导航设备、卫星导航系统(例如，全球导航卫星系统(GNSS))、事件数据记录器(EDR)(例如，用于汽车、轮船或飞机的黑盒子)、车辆信息娱乐系统(例如，用于车辆的平视显示器)、工业或家用机器人、无人机、自动取款机(ATM)、销售点(POS)、测量仪器(例如，水表、电表或燃气表)或者物联网(例如，灯泡、喷淋设备、火灾报警器、恒温器或路灯)中的至少一个。根据本公开的实施例的电子设备可以不限于上述的设备，并且可以提供多个设备的功能，像具有个人生物特征信息(例如，心率或者血糖)的测量功能的智能电话。在本公开中，术语“用户”可以指代使用电子设备的人或者可以指代使用电子设备的设备(例如，人工智能电子设备)。
参考图12，在网络环境2000下，电子设备2001(例如，电子设备101)可以通过本地无线通信2098与电子设备2002通信或者通过网络2099与电子设备2004或服务器2008通信。根据实施例，电子设备2001可以通过服务器2008与电子设备2004通信。
根据实施例，电子设备2001可以包括总线2010、处理器2020、存储器2030、输入设备2050(例如，麦克风或鼠标)、显示设备2060、音频模块2070、传感器模块2076、接口2077、触觉模块2079、相机模块2080、电力管理模块2088、电池2089、通信模块2090和用户识别模块2096。根据实施例，电子设备2001可以不包括上述元件中的至少一个(例如，显示设备2060或相机模块2080)或者可以进一步包括(多个)其他元件。
总线2010可以相互连接上述元件2020到2090并且可以包括用于在上述元件之间传送信号(例如，控制信息或数据)的电路。处理器2020可以包括中央处理单元(CPU)、应用处理器(AP)、图形处理单元(GPU)、相机的图像信号处理器(ISP)或通信处理器(CP)中的一个或多个。根据实施例，处理器2020可以用片上系统(SoC)或者系统级封装(SiP)来实现。例如，处理器2020可以驱动操作系统(OS)或应用以控制连接到处理器2020的另一元素(例如，硬件或软件元素)中的至少一个并且可以处理和计算各种数据。处理器2020可以将从其他元素(例如，通信模块2090)中的至少一个接收的命令或数据加载到易失性存储器2032中以处理命令或数据并且可以将结果数据存储到非易失性存储器2034中。
存储器2030可以包括，例如，易失性存储器2032或非易失性存储器2034。易失性存储器2032可以包括，例如，随机存取存储器(RAM)(例如，动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM))或同步DRAM(SDRAM)。非易失性存储器2034可以包括，例如，一次可编程只读存储器(OTPROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦PROM(EPROM)、电EPROM(EEPROM)、掩模ROM、闪存ROM、闪存、硬盘驱动器(HDD)或者固态驱动器(SSD)。此外，根据与电子设备2001的连接，非易失性存储器2034可以被配置为内部存储器2036的形式或外部存储器2038的形式，外部存储器2038的形式只在必要时通过连接可用。外部存储器2038可以进一步包括闪存驱动器，诸如紧凑式闪存(CF)、安全数字(SD)、微型安全数字(Micro-SD)、迷你安全数字(Mini-SD)、极限数字(xD)、多媒体卡(MMC)或记忆棒。外部存储器2038可以是以有线的方式(例如，电缆或通用串行总线(USB))或无线的(例如，蓝牙)的方式可操作地或物理地与电子设备2001相连接。
例如，存储器2030可以存储，例如，至少一个不同的软件元素，诸如电子设备2001的与程序2040相关联的命令或数据。程序2040可以包括，例如，内核2041、库2043、应用框架2045或应用程序(可互换地，“应用”)2047。
输入设备2050可以包括麦克风、鼠标或键盘。根据实施例，键盘可以包括物理连接的键盘或通过显示器2060显示的虚拟键盘。
显示器2060可以包括显示器、全息设备或投影仪以及控制相关设备的控制电路。显示器可以包括，例如，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机LED(OLED)显示器、微机电系统(MEMS)显示器或电子纸显示器。根据实施例，显示器可以柔性地、透明地或可穿戴地实现。显示器可以包括能够检测用户的输入(诸如手势输入、接近输入或悬停输入)的触摸电路，或能够测量触摸的压力的强度的压力传感器(可互换地，力传感器)。触摸电路或压力传感器可以与显示器整体实现或者可以独立于显示器利用至少一个传感器实现。全息设备可以使用光的干涉显示空间中的立体图像。投影仪可以在屏幕上投射光以显示图像。屏幕可以位于电子设备2001的内部或外部。
音频模块2070可以转换信号，例如，从声音到电信号或者从电信号到声音。根据实施例，音频模块2070可以通过输入设备2050(例如，麦克风)获取声音或者可以通过包括在电子设备2001、外部电子设备(例如，电子设备2002(例如，无线扬声器或无线耳机))或与电子设备2001相连接的电子设备2006(例如，有线扬声器或有线耳机)中的输出设备(未示出)(例如，扬声器或接收器)输出声音。
传感器模块2076可以测量或检测，例如，电子设备2001的内部操作状态(例如，功率或温度)或外部环境状态(例如，海拔、湿度和亮度)以生成对应于测量的状态或检测的状态的信息的电信号或数据值。传感器模块2076可以包括，例如，手势传感器、陀螺仪传感器、气压传感器、磁传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、色彩传感器(例如，红、绿、蓝(RGB)传感器)、红外传感器、生物特征传感器(例如，虹膜传感器、指纹传感器、心率监测(HRM)传感器、电子鼻传感器、肌电描记术(EMG)传感器、脑电图(EEG)传感器、心电图(ECG)传感器)、温度传感器、湿度传感器、照度传感器或UV传感器中的至少一个。传感器模块2076可以进一步包括用于控制其中包括的至少一个或更多个传感器的控制电路。根据实施例，传感器模块2076可以通过使用处理器2020或独立于处理器2020的处理器(例如，传感器中枢)来控制。在使用独立的处理器(例如，传感器中枢)的情况下，在处理器2020处于睡眠状态中的同时，独立的处理器可以在不唤醒处理器2020的情况下操作，以控制传感器模块2076的操作或状态的至少一部分。
根据实施例，接口2077可以包括高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)、光学接口、推荐标准232(RS-232)、D-超小型元件(D-sub)、移动高清链接(MHL)接口、SD卡/MMC(多媒体卡)接口或音频接口。连接器2078可以物理连接电子设备2001和电子设备2006。根据实施例，连接器2078可以包括，例如，USB连接器、SD卡/MMC连接器或者音频连接器(例如，耳机连接器)。
触觉模块2079可以将电信号转换成机械刺激(例如，震动或运动)或电刺激。例如，触觉模块2079可以向用户施加触觉的或动觉的刺激。触觉模块2079可以包括，例如，马达、压电元件或电刺激器。
相机模块2080可以捕捉，例如，静态图像和运动图像。根据实施例，相机模块2080可以包括至少一个镜头(例如，广角镜头和长焦镜头或前镜头和后镜头)、图像传感器、图像信号处理器或闪光灯(例如，发光二极管或氙气灯)。
用于管理电子设备2001的电力的电力管理模块2088可以构成电力管理集成电路(PMIC)的至少一部分。
电池2089可以包括初级单元、次级单元或燃料单元并且可以通过外部电源再次充电以向电子设备2001的至少一个元件供应电力。
通信模块2090可以建立电子设备2001和外部设备(例如，第一外部电子设备2002、第二电子设备2004或服务器2008)之间的通信信道。通信模块2090可以通过建立的通信信道支持有线通信和无线通信。根据实施例，通信模块2090可以包括无线通信模块2092或有线通信模块2094。通信模块2090可以通过无线通信模块2092或有线通信模块2094中的相关模块通过第一网络2098(例如，诸如蓝牙或红外数据协会(IrDA)的无线局域网络)或第二网络2099(例如，诸如蜂窝网络的无线广域网络)与外部设备(例如，第一外部电子设备2002、第二外部电子设备2004或服务器2008)通信。
无线通信模块2092可以支持，例如，蜂窝通信、本地无线通信、全球导航卫星系统(GNSS)通信。蜂窝通信可以包括，例如，长期演进(LTE)、先进的LTE(LTE-A)、码分多址(CMA)，宽带CDMA(WCDMA)、通用移动通信系统(UMTS)、无线宽带(WiBro)或用于移动通信的全球系统(GSM)。本地无线通信可以包括无线保真(Wi-Fi)、WiFi直连、光保真(Li-Fi)、蓝牙、蓝牙低功耗(BLE)、紫蜂、近场通信(NFC)、磁安全传输(MST)、射频(RF)或体域网(BAN)。GNSS可以包括全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(Glonass)、北斗导航卫星系统(Beidou)、欧洲全球卫星导航系统(伽利略)等等。在本公开中，“GPS”和“GNSS”可以互换地使用。
根据实施例，当无线通信模块2092支持蜂窝通信时，无线通信模块2092可以，例如，使用用户识别模块(例如，SIM卡)2096识别或验证在通信网络中的电子设备2001。根据实施例，无线通信模块2092可以包括独立于处理器2020(例如，应用处理器(AP))的通信处理器(CP)。在这种情况下，通信处理器可以当处理器2020在未激活(睡眠)状态中时代替处理器2020执行与电子设备2001的元件2010到2096中的至少一个相关联的功能的至少一部分，以及当处理器2020在激活状态中时与处理器2020一起执行与电子设备2001的元件2010到2096中的至少一个相关联的功能的至少一部分。根据实施例，无线通信模块2092可以包括多个通信模块，每个通信模块仅支持蜂窝通信、本地无线通信或GNSS通信中的相关通信方案。
有线通信模块2094可以包括，例如，包括局域网(LAN)服务、电力线通信或普通老式电话服务(POTS)。
例如，第一网络2098可以采用，例如，用于在电子设备2001和第一外部电子设备2002之间通过无线直接连接发送或接收命令或数据的WiFi直连或蓝牙。第二网络2099可以包括用于在电子设备2001和第二电子设备2004之间发送或接收命令或数据的电信网络(例如，诸如LAN或WAN的计算机网络、互联网或电话网络)。
根据各种实施例，可以通过与第二网络2099相连接的服务器2008在电子设备2001和第二外部电子设备2004之间发送或接收命令或数据。第一外部电子设备2002和第二外部电子设备2004中的每一个可以是与电子设备2001的类型不同或相同的类型的电子设备。根据各种实施例，电子设备2001将会执行的操作的全部或一部分可以被另一个或多个电子设备(例如，电子设备2002和2004或服务器2008)运行。根据实施例，在电子设备2001自动或响应于请求而运行任何功能或服务的情况下，电子设备2001可以不内部执行功能或服务，而是可以替代地或额外地向任何其他电子设备(例如，电子设备2002或2004或服务器2008)发送对与电子设备2001相关联的功能的至少一部分的请求。所述其他电子设备(例如，电子设备2002或2004或服务器2008)可以运行被请求的功能或额外的功能并且可以向电子设备2001发送运行结果。电子设备2001可以使用接收到的结果提供被请求的功能或服务或者可以额外地处理接收到的结果以提供被请求的功能或服务。为此目的，例如，可以使用云计算、分布式计算或者客户端-服务器计算。
根据各种实施例，电子设备(例如，图1a的电子设备101或图1b的102)包括包含感测表面的外壳、被配置为通过感测表面向外界输出光的光发射单元、被配置为收集在从光发射单元被输出后从与感测表面接触的外部对象反射的反射光的光接收单元；以及被置于光接收单元和感测表面之间的第一菲涅耳透镜，其中第一菲涅耳透镜的第一表面全反射以垂直于感测表面的方向引入的反射光，并且第一菲涅耳透镜的第二表面折射全反射的光以使其被引入到光接收单元。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜包括在对应于光发射单元的点和对应于光接收单元的点之间的槽口。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜还包括被配置以分离槽口的支撑构件。
根据各种实施例，满足指定的光吸收率的加强材料被填充到槽口中。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯醛基和玻璃材料中的一种。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜的至少一部分包括锯齿形状，并且该锯齿形状向光接收单元突出。
根据各种实施例，锯齿形状允许垂直于感测表面入射的光在距第一菲涅耳透镜的中心第一距离的第一表面处被全反射，并且允许全反射的光在距比第一距离更短的第二距离处被以指定的角度折射。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜的至少一部分包括锯齿形状，并且锯齿形状向感测表面突出。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜包括在与光接收单元对齐的中心区域中的凸透镜形状。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜在光发射单元和感测表面之间被拉长。
根据各种实施例，电子设备还包括置于光发射单元和感测表面之间的第二菲涅耳透镜。
根据各种实施例，电子设备还包括在第一菲涅耳透镜和第二菲涅耳透镜之间的槽口。
根据各种实施例，电子设备(例如，图1a中的电子设备101或图1b中的102)包括包含感测表面的外壳、被配置为通过感测表面向外界输出光的光发射单元、被配置为收集在从光发射单元被输出后从与感测表面接触的外部对象反射的反射光的光接收单元；以及置于光发射单元和感测表面之间的第一菲涅耳透镜，其中，第一菲涅耳透镜的第一表面折射从光发射单元生成的光，并且第一菲涅耳透镜的第二表面全反射折射的光以使其被垂直于感测表面发射。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜包括在对应于光发射单元的点和对应于光接收单元的点之间的槽口。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜还包括被配置为分离槽口的支撑构件。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜的至少一部分包括锯齿形状，并且该锯齿形状向光发射单元突出。
根据各种实施例，锯齿形状允许从光发射单元输出的光在距第一菲涅耳透镜的中心第一距离的第一表面处被折射并且允许在第一表面处被折射的光在比第一距离更长的第二距离的第二表面处被全反射。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜的至少一部分包括锯齿形状，并且锯齿形状向感测表面突出。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜包括在与光发射单元对齐的中心区域中的凸透镜形状。
根据各种实施例，第一菲涅耳透镜在光接收单元和感测表面之间被拉长。
虽然已经参考本公开的各种实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以在这里做出各种形式和细节上的改变，而不脱离如所附权利要求及其等同物定义的本公开的范围。

Claims (13)

1.一种电子设备，包括：
包括感测表面的外壳；
光发射单元，被配置为通过所述感测表面输出光；
光接收单元，被配置为在光从所述光发射单元被输出后，收集从与所述感测表面接触的外部对象反射的反射光；以及
第一菲涅耳透镜，被置于所述光接收单元和所述感测表面之间，
其中，所述第一菲涅耳透镜的第一表面全反射在垂直于所述感测表面的方向上引入的反射光，并且所述第一菲涅耳透镜的第二表面折射全反射的光以使其被引入到所述光接收单元，
其中，所述光发射单元和所述光接收单元之间未放置用于光隔离的单独的隔离器，并且
其中，所述第一菲涅耳透镜包括在对应于所述光发射单元的点和对应于所述光接收单元的点之间的槽口，所述槽口是以圆弧的形式，
其中，所述槽口被填充有满足指定的光吸收率的加强材料。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一菲涅耳透镜还包括被配置为分离所述槽口的支撑构件。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一菲涅耳透镜包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯醛基和玻璃材料中的一种。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一菲涅耳透镜的至少一部分包括锯齿形状，并且
其中所述锯齿形状向所述光接收单元突出。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述锯齿形状允许垂直于所述感测表面入射的光在距所述第一菲涅耳透镜的中心第一距离的第一表面处被全反射，并且允许全反射的光在距比所述第一距离更短的第二距离的第二表面处以指定的角度被折射。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一菲涅耳透镜的至少一部分包括锯齿形状，并且
其中，所述锯齿形状向所述感测表面突出。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一菲涅耳透镜包括在与所述光接收单元对齐的中心区域中的凸透镜形状。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一菲涅耳透镜在所述光发射单元和所述感测表面之间被拉长。
9.根据权利要求1所述的电子设备，还包括被置于所述光发射单元和所述感测表面之间的第二菲涅耳透镜。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述槽口被置于所述第一菲涅耳透镜和所述第二菲涅耳透镜之间。
11.一种电子设备，包括：
包括感测表面的外壳；
光发射单元，被配置为通过所述感测表面输出光；
光接收单元，被配置为在光从所述光发射单元被输出后，收集从与所述感测表面接触的外部对象反射的反射光；以及
第一菲涅耳透镜，被置于所述光发射单元和所述感测表面之间，
其中，所述第一菲涅耳透镜的第一表面折射从所述光发射单元输出的光，并且所述第一菲涅耳透镜的第二表面全反射折射的光以使其被垂直于所述感测表面发射，
其中，所述光发射单元和所述光接收单元之间未放置用于光隔离的单独的隔离器，并且
其中，所述第一菲涅耳透镜包括在对应于所述光发射单元的点和对应于所述光接收单元的点之间的槽口，所述槽口是以圆弧的形式，
其中，所述槽口被填充有满足指定的光吸收率的加强材料。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述第一菲涅耳透镜的至少一部分包括锯齿形状，并且
其中所述锯齿形状向所述光发射单元突出。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述锯齿形状允许从所述光发射单元输出的光在距所述第一菲涅耳透镜的中心第一距离的第一表面处被折射，并且允许在所述第一表面处被折射的光在距比所述第一距离更长的第二距离的第二表面处被全反射。
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