CN111947774A - 屏下环境光传感器组件及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种屏下环境光传感器组件及电子设备。该屏下环境光传感器组件包括传感器和聚光模块，聚光模块用于聚集透过显示屏的光线并将所聚集的光线引导至传感器的感光区域，传感器用于根据感光区域接收到的光通量确定环境光的强度。本方案中，由于包括聚光模块且聚光模块的入光面在光线入射方向上的投影面积大于传感器的感光区域的面积，因此相比于透过显示屏的光线直接照射于传感器的感光区域而言，通过聚光模块对透过显示屏照射于聚光模块的入光面上的光线进行聚集并将聚集的光线引导至传感器的感光区域，可以增加传感器的感光区域的光通量，提高传感器接收到的光线的强度，进而可以增强传感器的检测灵敏度，提高传感器的检测精度。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种屏下环境光传感器组件及电子设备。
背景技术
随着电子设备的发展，环境光传感器逐渐成为电子设备的标配传感器，通过环境光传感器可以检测环境光强度，利用环境光强度可以实现多种用途，例如可以根据环境光强度自动调节电子设备的屏幕亮度。
相关技术中，环境光传感器通常安装于电子设备的显示屏上方，放置于电子设备的盖板玻璃的下方。随着全面屏电子设备的发展和普及，安装于显示屏下方的环境光传感器需求日益强烈，然而，由于显示屏的光透过率有限，环境光通过显示屏后存在一定程度上的衰减，这导致安装于显示屏下方的环境光传感器检测到的环境光的强度降低，从而造成环境光传感器的灵敏度降低，检测精度下降。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种屏下环境光传感器组件和电子设备，用以克服上述全部或者部分缺陷。
第一方面，本申请实施例提供一种屏下环境光传感器组件，其包括：传感器和聚光模块，所述聚光模块用于聚集透过显示屏的光线并将所聚集的光线引导至所述传感器的感光区域，所述传感器用于根据所述感光区域接收到的光通量确定环境光的强度，其中，所述聚光模块的入光面在光线入射方向上的投影面积大于所述传感器的感光区域的面积。
第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，其包括显示屏和如第一方面所述的屏下环境光传感器组件。
本申请实施例中，屏下环境光传感器组件包括传感器和聚光模块，聚光模块用于聚集透过显示屏的光线并将所聚集的光线引导至传感器的感光区域，传感器用于根据感光区域接收到的光通量确定环境光的强度。由于包括聚光模块且聚光模块的入光面在光线入射方向上的投影面积大于传感器的感光区域的面积，因此相比于透过显示屏的光线直接照射于传感器的感光区域而言，通过聚光模块对透过显示屏照射于聚光模块的入光面上的光线进行聚集并将聚集的光线引导至传感器的感光区域，可以增加传感器的感光区域的光通量，提高传感器接收到的光线的强度，进而可以增强传感器的检测灵敏度，提高传感器的检测精度。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：
图1示出了相关技术中的一种屏下环境光传感器组件的剖面图；
图2示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的结构示意图；
图3示出了根据本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件中光线传播方向示意图；
图4示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的剖面图；
图5示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的剖面图；
图6示出了根据本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件中光线传播方向示意图；
图7示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的剖面图；
图8示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的剖面图；
图9示出了根据本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件中光线传播方向示意图；
图10a和图10b分别示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的剖面图和俯视图；
图11示出了根据本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件中光线传播方向示意图；
图12a和图12b分别示出了本申请实施例提供的再一种屏下环境光传感器组件的剖面图和俯视图；
图13a和图13b分别示出了本申请实施例提供的再一种屏下环境光传感器组件的剖面图和俯视图；
图14示出了根据本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件中光线传播方向示意图；
图15示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的剖面图；
图16示出了根据本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件中光线传播方向示意图；
图17示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的剖面图；
图18a和图18b示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的剖面图和俯视图；
图19示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
图1示出了相关技术中的设置于显示屏下方的屏下环境光传感器的剖面图。如图1所示，该屏下环境光传感器12直接设置于显示屏11的下方，显示屏11具有一定的光透过率，透过显示屏11的光线直接照射在传感器12的感光区域121。由于显示屏11的光透光率有限，例如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏的光透过率的范围通常为1％～8％，环境光通过显示屏11后存在一定程度上的衰减，这导致安装于显示屏11下方的环境光传感器12检测到的环境光的强度降低，造成环境光传感器12的灵敏度降低，检测精度下降。例如，按照光透过率为2％考虑，一般需要检测的环境光最低需要到10lux以下，10lux的环境光经过显示屏的屏幕后，光线的强度变为0.2lux。由于0.2lux相对于原来的10lux小得多，这可能无法被环境光传感器12检测，导致检测精度下降。
本申请实施例提供的屏下环境光传感器组件中，由于包括传感器和聚光模块，并且聚光模块的入光面在光线入射方向上的投影面积大于传感器的感光区域的面积，因此相比于透过显示屏的光线直接照射于传感器的感光区域而言，通过聚光模块对透过显示屏照射于聚光模块的入光面上的光线进行聚集并将聚集的光线引导至传感器的感光区域，可以增加传感器的感光区域的光通量，提高传感器接收到的光线的强度，进而可以增强传感器的检测灵敏度，提高传感器的检测精度。
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
图2示出了本申请实施例提供的一种屏下环境光传感器组件的结构示意图。如图2所示，该屏下环境光传感器组件包括聚光模块23和传感器22，聚光模块23用于聚集透过显示屏的光线并将所聚集的光线引导至传感器22的感光区域221，传感器22用于根据感光区域221接收到的光通量确定环境光的强度，其中，聚光模块23的入光面在光线入射方向上的投影面积大于传感器22的感光区域221的面积。
本实施例中，聚光模块23和传感器22均设置于显示屏下方，环境光透过显示屏照射于聚光模块23的入光面，聚光模块23聚集照射于其入光面上的光线，并将所述光线引导至传感器22的感光区域221。由于聚光模块的入光面在光线入射方向上的投影面积大于传感器22的感光区域221的面积，因此，相比于透过显示屏的光线直接照射于传感器22的感光区域而言，通过聚光模块23对透过显示屏照射于聚光模块23的入光面上的光线进行聚集并将聚集的光线引导至传感器22的感光区域221，可以增加传感器的感光区域的光通量，提高传感器接收到的光线的强度，进而可以增强传感器的检测灵敏度，提高传感器的检测精度。
需要说明的是，在本实施例中，显示屏是具有一定光透过率的显示屏，例如OLED显示屏。
实施例二
在图2所示实施例的基础上，本实施例提供了一种示例性屏下环境光传感器组件。如图3所示，在本实施例中，传感器22设置于显示屏21的下方且与显示屏21平行，聚光模块23包括第一透镜33，第一透镜33位于显示屏21与传感器22之间，并且第一透镜33与传感器22之间的距离被设置成使得第一透镜33的出射光线会聚至传感器22的感光区域221。其中，第一透镜33的通光面积大于传感器22的感光区域221的面积。
本实施例中，传感器22设置于显示屏21的下方且与显示屏21平行，第一透镜33位于显示屏21与传感器22之间，例如，第一透镜33可以以其焦平面与显示屏21和传感器22平行的方式设置于显示屏21与传感器22之间，并且第一透镜33的主光轴可以与传感器22的感光区域221的中心对准。当环境光透过显示屏21照射于第一透镜33的入光面，通过适当设置第一透镜33与传感器22之间的距离，第一透镜33可以聚集照射于其入光面上的光线并将所聚集的光线引导至传感器22的感光区域221。由于第一透镜33的通光面积大于传感器22的感光区域221的面积，通过第一透镜33聚集照射于其入光面上的光线并将聚集的光线引导至传感器22的感光区域221，可以增加传感器22的感光区域221的光通量，提高传感器22接收到的光线的强度，进而可以增强传感器22的检测灵敏度，提高传感器22的检测精度。
可选地，在本实施例中，第一透镜33可以是凸透镜，也可以是菲涅尔透镜，并且第一透镜33与传感器22之间的距离可以根据第一透镜33的焦距和传感器22的感光区域221的大小来设置。为了便于理解，下面结合图4和图5通过两个具体实现方式对本实施例提供的屏下环境光传感器进行详细说明。
如图4所示，在第一种具体实现方式中，第一透镜33是凸透镜331。凸透镜331对光线起会聚作用，平行于凸透镜331的主光轴的光线经过凸透镜331后会聚于凸透镜331的主光轴上的一点，即凸透镜331的焦点。凸透镜331可以具有两个焦点，即分别位于凸透镜331的入光侧和出光侧的两个焦点。为了便于描述，在下文中，可以将位于凸透镜331的出光侧的焦点所在的位置称为凸透镜331的后焦点位置，将位于凸透镜331的入光侧的焦点所在的位置称为凸透镜331的前焦点位置。具体地，如图4所示，传感器22设置于显示屏21的下方且与显示屏21平行，凸透镜331位于显示屏21与传感器22之间，并且传感器22设置于凸透镜331与凸透镜331的后焦点位置之间，并且距离凸透镜331的后焦点位置小于或等于第一预设距离的位置，其中，该第一预设距离可以根据凸透镜331的焦距和传感器22的感光区域221的大小来设置。此外，凸透镜331的通光面积大于传感器22的感光区域221的面积。
在本实施例中，由于凸透镜331具有聚光作用，凸透镜331的通光面积大于传感器22的感光区域221的面积，通过将传感器22设置于距离凸透镜331的后焦点位置小于或等于第一预设距离的位置，凸透镜331可以聚集照射于其入光面上的光线并将聚集的光线引导至传感器22的感光区域221，增加传感器22的感光区域221的光通量，提高传感器22接收到的光线的强度，进而可以增强传感器22的检测灵敏度，提高传感器22的检测精度。例如，在凸透镜331的通光面积为B，传感器22的感光区域221的面积为A，适当设置传感器22与凸透镜331之间的距离，使得凸透镜331的出射光线恰好覆盖感光区域221的面积A时，传感器22接收到的光线强度近似为P2＝P1*B/A＝P0*Tr*B/A，其中，P2为传感器22的接收到的光线强度，P1为透过显示屏的光线的强度，P0为环境光的光线强度，Tr为显示屏的光透过率。由于凸透镜331的通光面积B大于感光区域的面积A，因此P2大于P1，即将传感器22接收到的光线的强度近似提高B/A倍，假设B/A＝25，则可以将传感器22接收到的光线的强度近似提高25倍，这能够大幅抵消显示屏对环境光的衰减，增强传感器22的检测灵敏度，提高传感器22的检测精度。
如图5所示，在第二种具体的实现方式中，第一透镜33是菲涅尔透镜332。与凸透镜331类似，菲涅尔透镜332对光线起会聚作用，平行于菲涅尔透镜332的主光轴的光线经过菲涅尔透镜332后会聚于菲涅尔透镜332的焦点。菲涅尔透镜332也具有两个焦点，即分别位于菲涅尔透镜332的入光侧和出光侧的两个焦点。因此，可以将位于菲涅尔透镜332的出光侧的焦点所在的位置称为菲涅尔透镜332的后焦点位置，将位于菲涅尔透镜332的入光侧的焦点所在的位置称为菲涅尔透镜332的前焦点位置。
在本实现方式中，采用菲涅尔透镜332作为第一透镜33的工作原理与采用凸透镜331作为第一透镜33的工作原理相同，此处不再赘述。菲涅尔透镜332的聚光效果与凸透镜331的聚光效果相当，然而，由于菲涅尔透镜332相比于凸透镜331具有更薄的厚度和更低廉的成本，使用菲涅尔透镜332作为第一透镜33，可以减少屏下环境光传感器组件的厚度和成本，进而可以减小屏下环境光传感器组件的尺寸和成本。
需要说明的是，在本实施例中，在第一透镜33采用凸透镜331时，凸透镜331不限于图4所示的第一实现方式中的双凸透镜，也可以是一面为平面，另一面为凸面的平凸透镜。
另外，需要说明的是，在本实施例中，除了将传感器22设置于第一透镜33(例如，凸透镜或菲涅尔透镜)与第一透镜33的后焦点位置之间并且距第一透镜33的后焦点位置的距离小于第一预设距离之外，还可以将传感器22可以设置于第一透镜33的后焦点位置，或者将传感器22设置于第一透镜33的后焦点位置与传感器22之间并且距第一透镜33的后焦点位置的距离小于第一预设距离，即传感器22可以设置于第一透镜33的后焦点位置或者距离第一透镜33的后焦点位置小于或等于第一预设距离的位置。然而，当传感器22设置于第一透镜33与第一透镜33的后焦点位置之间并且距第一透镜33的后焦点位置的距离小于第一预设距离时，传感器22与第一透镜33之间的距离相对较近，有利于减少屏下环境光传感器组件的厚度，进而有利于减少屏下环境光传感器组件的厚度。
实施例三
在本申请实施例二的基础上，本申请实施例提供了一种屏下光传感器组件。如图6所示，在实施例中，除了第一透镜33之外，还包括第二透镜34，第二透镜34位于第一透镜33与传感器22之间，并且第二透镜34与第一透镜33之间的距离被设置成使得第一透镜33的出射光线经由第二透镜34转化为与第二透镜34的主光轴平行光线，其中，第二透镜34的通光面积小于第一透镜33的通光面积。
本实施例中，由于第二透镜34位于第一透镜33与传感器22之间，第二透镜34可以将第一透镜33的出射光线转换为与第二透镜34的主光轴平行的光线，这使得透过显示屏21的光线经由第一透镜33会聚并且经由第二透镜34修正后，可以垂直入射至传感器22的感光区域。由于垂直入射的光线的接收效率高于斜入射的光线的接收效率，因此，与实施例二提供的屏下环境光传感器组件相比，本实施例提供的屏下环境光传感器组件可以具有较高的光线接收效率，这进一步提高了传感器接收到的光线的强度，进而可以增强传感器的检测灵敏度，提高传感器的检测精度。
需要指出的是，在本实施例中，可以在第二透镜34与第一透镜33之间的适当位置设置光阑层，并且在光阑层上设置用于使第一透镜33的出射光线中的至少一部分的窗口，以用于抑制杂散光线，约束第二透镜34接收光线的角度。
需要指出的是，在本实施例中，第二透镜34的焦平面可以与第一透镜33的焦平面平行，并且第二透镜34的主光轴可以与第一透镜33的主光轴对准，由此使得第二透镜34的主光轴与传感器的感光区域的中心对准。
可选地，在本实施例中，第二透镜34可以为凸透镜，也可以为凹透镜，并且第一透镜33与第二透镜34之间的距离可以根据第一透镜33和第二透镜34的类型和焦距等来设置。为了便于理解，下面结合图7和图8，通过两个具体实现方式来对本实施例提供的屏下环境光传感器组件进行详细说明。需要说明的是，在图7和图8的实现方式中以第一透镜33为凸透镜331为例进行说明，然而，应该理解，第一透镜33也可是菲涅尔透镜332，本实施例对此不做限定。
如图7所示，在第一种实现方式中，第二透镜34为凸透镜341，凸透镜341的前焦点位置与凸透镜331的后焦点位置重合。与凸透镜331类似，凸透镜341的前焦点位置为凸透镜341的入光侧的焦点所在的位置，凸透镜341的后焦点位置为凸透镜341的出光侧的焦点所在的位置。因此，凸透镜341的前焦点位置与凸透镜331的后焦点位置重合，可以理解为凸透镜341的入光侧的焦点与凸透镜331的出光侧的焦点重合。
具体地，如图7所示，传感器22设置于显示屏21的下方且与显示屏21平行，凸透镜341位于凸透镜331与传感器22之间，并且凸透镜341的前焦点位置与凸透镜331的后焦点位置重合。其中，凸透镜341的通光面积小于凸透镜331的通光面积。
根据凸透镜的工作原理，凸透镜对入射的光线有会聚作用，平行于凸透镜的主光轴的平行光线经凸透镜折射后将会聚于凸透镜的焦点上，而根据光路的可逆性，过凸透镜的焦点的光线经过凸透镜折射后将平行于凸透镜的主光轴射出，即在凸透镜的出光侧可以得到一束平行的光线。因此，在本实现方式中，由于作为第一透镜33的凸透镜331的会聚作用，透过显示屏21的光线经由凸透镜331折射后会聚于凸透镜331的后焦点，而由于作为第二透镜34的凸透镜341的前焦点位置与作为第一透镜33的凸透镜331的后焦点位置重合，会聚于凸透镜331的后焦点的光线必然过凸透镜341的前焦点，因此，在凸透镜341的出光侧可以得到与凸透镜341的主光轴平行的光线。
如图7所示，在作为第一透镜33的凸透镜331的通光面积为B，焦距为F1，作为第二透镜34的凸透镜341的通过面积为A，焦距为F2时，由于凸透镜331的通光面积B大于凸透镜341的通光面积A，传感器22接收到的光线的强度近似提高B/A倍，此外，由于凸透镜341的前焦点位置与凸透镜331的后焦点位置重合，使得与凸透镜341的主光轴平行的光线垂直入射至传感器22的感光区域221，提高了传感器的光线接收效率，进一步提高了传感器接收到的光线的强度，进而可以进一步增强传感器的检测灵敏度，提高传感器的检测精度。
需要说明的是，在图7中，第二透镜34为凸透镜341，应理解，在其他实现方式中，第二透镜34可以为菲涅尔透镜，本实施例对此不做限定。需要说明的是，在第二透镜34为凸透镜时，其可以是如图7所示的两面均为凸面的双凸透镜，也可以是一面为平面，另一面为凸面的平凸透镜。
需要说明的是，在本实施方式中，可以在作为第二透镜34的凸透镜341与作为第一透镜33的凸透镜331之间的适当位置设置光阑层70，并且在光阑层70上设置用于使凸透镜331的出射光线中的至少一部分的窗口，以用于抑制杂散光线，约束凸透镜341接收光线的角度。
如图8所示，在第二种可能的实现方式中，第二透镜34为凹透镜342，第二透镜34的后焦点位置与作为第一透镜33的凸透镜331的后焦点位置重合。在该实施例中，与前面所示实施例类似，第二透镜34的前焦点位置为作为第二透镜34的凹透镜342的入光侧的虚焦点所在的位置，第二透镜34的后焦点位置为作为第二透镜34的凹透镜342的出光侧的虚焦点所在的位置。因此，第二透镜34的后焦点位置与第一透镜33的后焦点位置重合，可以理解为第二透镜34的出光侧的焦点与第一透镜33的出光侧的焦点重合。
具体地，如图8所示，传感器22设置于显示屏21的下方且与显示屏21平行，作为第二透镜34的凹透镜342位于作为第一透镜33的凸透镜331与传感器22之间，并且凹透镜342的后焦点位置与凸透镜331的后焦点位置重合。其中，作为第二透镜34的凹透镜342的通光面积小于作为第一透镜33的凸透镜331的通光面积。
根据凹透镜的工作原理，凹透镜对入射的光线有发散作用，平行于凹透镜的主光轴的平行光线经凹透镜折射后的发散光的反向延长线相交于一点，即凹透镜的虚焦点，根据光路的可逆性，若入射至凹透镜的光线的延长线相交于凹透镜的虚焦点，则入射至凹透镜的光线经凹透镜折射后将平行于凹透镜的主光轴射出，即在凹透镜的出光侧可以得到一束平行的光线。因此，本实现方式中，由于透过显示屏21的光线经由凸透镜331折射后将会聚于凸透镜331的后焦点，通过使凹透镜342的后焦点位置与凸透镜331的后焦点位置重合，则入射至凹透镜342的光线的延长线必然相交于凹透镜342的后焦点，因此，在凹透镜342的出光侧可以得到与凹透镜342的主光轴平行的光线。
在本实现方式中，采用凹透镜342作为第二透镜34的工作原理与采用凸透镜341作为第二透镜34的工作原理和效果类似，此处不再赘述。然而，由于在图7所示的实现方式中，凸透镜341的前焦点位置与凸透镜331的后焦点位置重合，使得最小光路厚度为F1+F2，不利于厚度敏感场合的应用。而在本实现方式中，由于凸透镜342的后焦点位置与凸透镜331的后焦点位置重合，最小光路厚度为F1-F2，该最小光路厚度明显缩短，因此采用凹透镜342作为第二透镜34可以减少屏下环境光传感器组件的厚度，适用于厚度敏感的场合。
需要说明的是，第二透镜34可以是两面均为凹面的双凹透镜，也可以是一面为平面另一面为凹面的平凹透镜。
需要指出的是，在本实施方式中，可以在作为凹透镜342的第二透镜34与作为第一透镜33的凸透镜331之间的适当位置设置光阑层80，并且在光阑层80上设置用于使凸透镜331的出射光线中的至少一部分通过的窗口，以用于抑制杂散光线，约束凹透镜342接收光线的角度。
实施例四
在图2所示实施例的基础上，本申请实施例提供了一种屏下环境光传感器组件。参照图9，在本实施例中，传感器22设置于显示屏21的下方，且与显示屏21垂直，聚光模块23包括第三透镜35和平面反射镜36，平面反射镜36相对于显示屏21成预设角度设置，用于将透过显示屏21的光线反射至第三透镜35，第三透镜35设置于平面反射镜36与传感器22之间，并且第三透镜35与传感器22之间的距离被设置成使得第三透镜35的出射光线会聚至传感器22的感光区域221，其中，第三透镜35的通光面积大于传感器22的感光区域221的面积。
本实施例中，平面反射镜36相对于显示屏21倾斜预设角度，使得平面反射镜36能够将透过显示屏21照射在其反射面上的光线反射至传感器22所在的方向。其中，该预设角度可以根据传感器22的位置等进行设置。例如，该预设角度可以为45度，由此平面反射镜36可以垂直于显示屏21(即平行于传感器22)入射的光线改变成平行于显示屏21(即垂直于传感器22)传播的光线。
可选的，在本实施例中，传感器22的感光区域221的形状为长方形，传感器22的感光区域221的长边与第三透镜35的长轴平行，传感器22的感光区域221的短边与第三透镜35的短边平行。由此，为了减小屏下环境光传感器组件的厚度，可以在保持感光区域的面积不变的情况下，尽可能地缩短传感器22的感光区域221的宽度，增加传感器22的感光区域221的长度。此外，第三透镜35可以采用椭圆形透镜，以匹配传感器22的长方形的感光区域，由于椭圆形透镜竖直放置，有效地减小屏下环境光传感器组件的厚度，进而可以有效地减小屏下环境光传感器组件的尺寸。
可选的，在本实施例中，第三透镜35可以为凸透镜或菲涅尔透镜，并且反射镜为平面反射镜36，第三透镜35的通光面积大于传感器22的感光区域221的面积。平面反射镜36将透过显示屏21的光线反射至第三透镜35，通过适当设置第三透镜35与传感器22之间的距离，第三透镜35可以将经由平面反射镜36反射的光线全部会聚至传感器22的感光区域221。
本实施例中，第三透镜35与传感器22之间的距离可以根据第三透镜35的焦距和传感器22的位置等来设置。可选的，如图10a和图10b所示，在一种可能的实现方式中，第三透镜35为凸透镜，传感器22设置于凸透镜的后焦点位置或者距离凸透镜的后焦点位置的距离小于第二预设距离的位置。其中，该第二预设距离可以根据凸透镜的聚光能力和传感器22的感光区域221的面积等来确定。
在本实现方式中，通过适当设置第二预设距离，并将传感器22直接设置于凸透镜的后焦点位置或者距离凸透镜35的后焦点位置的距离小于第二预设距离的位置，可以使得透过显示屏的光线经由平面反射镜的反射和凸透镜的折射能够全部照射于传感器22的感光区域221。由于凸透镜的通光面积大于传感器的感光区域的面积，通过平面反射镜和凸透镜将透过显示屏的光线引导至传感器的感光区域，可以增加传感器的感光区域的光通量，提高传感器接收到的光线的强度，进而可以增强传感器的检测灵敏度，提高传感器的检测精度。
此外，由于垂直入射的光线的接收效率高于斜入射的光线的接收效率，为了提高传感器的光线接收效率，以进一步传感器接收到的光线的强度。可选的聚光模块还包括第四透镜37，第四透镜37位于第三透镜35与传感器22之间，并且第四透镜37与第三透镜35之间的距离被设置成使得第三透镜35的出射光线经由第四透镜37转化为与所述第四透镜37的主光轴平行的光线。由于平面反射镜反射的光线可以经由第四透镜37修正为平行光线，进而可以垂直入射至传感器的感光区域，因此可以提高传感器的光线接收效率。为了便于理解，下面结合图12a、图12b、图13a和图13b，通过两个具体实现方式来对本实施例提供的屏下环境光传感器组件进行详细说明。需要说明的是，在图12a至图13b的实现方式中以第三透镜35为凸透镜为例进行说明，然而，应该理解，第三透镜33也可是菲涅尔透镜，本实施例对此不做限定。
可选的，如图12a和图12b所示，在一种具体的实现方式中，第四透镜37为凸透镜或菲涅尔透镜371，第四透镜37的前焦点位置与第三透镜35的后焦点位置重合。如前所述，凸透镜和菲涅尔透镜通常具有两个焦点，第四透镜37的前焦点位置是指位于第四透镜37的入光侧的焦点所在的位置，第四透镜37的后焦点位置是指位于第四透镜37的出光侧的焦点所在的位置。第四透镜37的前焦点位置与第三透镜35的后焦点位置重合，可以理解为第四透镜37的入光侧的焦点与第三透镜35的出光侧的焦点重合。
在本实现方式中，由于第四透镜37的入光侧的焦点与第三透镜35的出光侧的焦点重合，这使得透过显示屏入射在平面反射镜1031的反射面上的光线，经由第三透镜35的折射而会聚于第四透镜37的入光侧的焦点上，然后经由第四透镜37转化为与第四透镜37的主光轴平行的光线，以垂直照射于传感器的感光区域，提高了传感器的光线接收效率。
由于在第四透镜37为凸透镜371时，为了使第四透镜37能够将第三透镜35的出射光线转化为平行光线，需要第四透镜37的前焦点位置与第三透镜35的后焦点位置重合。若第三透镜35的焦距为F3，第四透镜37的焦距为F4，则最小光路厚度为F3+F4，不利于厚度敏感场合的应用。
为此，如图13a和图13b所示，在另一具体的实现方式中，第四透镜37为凹透镜372，第四透镜37的后焦点位置与第三透镜35的后焦点位置重合。如前所示，凹透镜通常具有两个焦点，第四透镜37的前焦点位置可以是指位于第四透镜37的入光侧的虚焦点所在的位置，第四透镜37的后焦点位置可以是指位于第四透镜37的出光侧的虚焦点所在的位置。相应地，第四透镜37的前焦点位置与第三透镜35的后焦点位置重合，可以理解为第四透镜37的出光侧的虚焦点与第三透镜35的入光侧的焦点重合。
本实现方式中，当第四透镜37的后焦点位置与第三透镜的后焦点位置重合时，第四透镜37即可将第三透镜35出射的光线转化为平行光线。若第三透镜35的焦距为F3，第四透镜37的焦距为F4，此时最小光路厚度为F3-F4，这与采用凸透镜作为第四透镜37的方案相比，明显缩短了最小光路厚度，利于厚度敏感的场合。
需要说明的是，在第四透镜37采用凸透镜371时，该第四透镜可以是两面均为凸面的双凸透镜，也可以是一面为平面且另一面为凸面的平凸透镜。在第四透镜采用凹透镜372时，该第四透镜37可以是两面均为凹面的双凹透镜，也可以是一面为平面且另一面为凹面的平凹透镜。
需要说明的是，在本实施例中，还可以在第四透镜与第三透镜之间的适当位置设置光阑层，并且在光阑层上设置用于使第三透镜出射的光线中的至少一部分通过的窗口，以用于抑制杂散光线，约束第四透镜接收光线的角度。
实施例五
在图2所示实施例的基础上，本申请实施例提供了一种屏下环境光传感器组件。参照图15和图16，在本实施例中，传感器22设置于显示屏21的下方，且与显示屏21垂直，聚光模块23包括凹面反射镜38，凹面反射镜38相对于显示屏21成预设角度设置，并且凹面反射镜38与传感器22之间的距离被设置成使得凹面反射镜38的反射光线能够会聚至传感器22的感光区域221，其中，凹面反射镜38的反射面在光线入射方向上的投影面积大于传感器22的感光区域221的面积。
凹面反射镜38也可以被称为聚焦反射镜，其对光线具有会聚作用。凹面反射镜38的反射面为凹面，并且凹面反射镜38具有位于其主光轴上的焦点。该焦点是照射凹面反射镜38的反射面的平行光线的会聚点，属于虚焦点。当平行光线照射于凹面反射镜38的反射面时，由于反射面的反射而将会聚于凹面反射镜38的焦点上。
在本实施例中，凹面反射镜38相对于显示屏21倾斜的预设角度可以根据基于凹面反射镜38的曲率和传感器22的设置位置等来确定，并且凹面反射镜38与传感器22之间的距离可以根据凹面反射镜38的焦距、传感器22的感光区域221的面积等来确定，只要凹面反射镜38能够将透过显示屏21的光线反射至传感器22的感光区域221即可。
可选地，如图16所示，在一种可能的实现方式中，传感器22设置于凹面反射镜38的焦点位置或者距离凹面反射镜38的焦点位置小于或等于第三预设距离的位置。其中，第三预设距离根据凹面反射镜38的焦距、传感器22的感光区域221的面积等来确定。
在本实现方式中，通过适当设置第三预设距离，并将传感器22直接设置于凹面反射镜的焦点位置或者距离凹面反射镜38的焦点位置小于或等于第三预设距离的位置，可以使得透过显示屏21的光线经由凹面反射镜38反射可以全部照射于传感器22的感光区域。由于凹面反射镜38的反射面在光线入射方向上的投影面积大于传感器22的感光区域的面积，通过凹面反射镜38聚集透过显示屏21的光线并将聚集的光线引导至传感器22的感光区域，可以增加传感器22的感光区域的光通量，由此可以提高传感器22接收到的光线的强度，进而可以增强传感器的检测灵敏度，提高传感器的检测精度。
进一步地，由于凹面反射镜38在功能上相当于平面反射镜和凸透镜的组合，相比于采用平面反射镜和凸透镜二者的方案，采用凹面反射镜可以实现相同效果，同时可以简化聚光模块的结构并且节省一个凸透镜，由此不仅可以简化屏下环境光传感器组件的结构，还可以降低屏下环境光传感器组件的成本。
此外，由于垂直入射的光线的接收效率高于斜入射的光线的接收效率，为了提高传感器的光线接收效率，以进一步传感器接收到的光线的强度。可选的，如图16所示，在一种可能的实现方式中，聚光模块23还包括第五透镜39，第五透镜39位于凹面反射镜38与传感器11之间，并且凹面反射镜38与第五透镜39之间的距离被设置成使得凹面反射镜38反射的光线经由第五透镜39转化为平行光线。由于凹面反射镜反射的光线可以经由第五透镜39修正为平行光线，进而可以垂直入射至传感器的感光区域，因此可以提高传感器的光线接收效率。
可选的，如图17所示，在一种具体的实现方式中，第五透镜39为凸透镜391或菲涅尔透镜，第五透镜39的前焦点位置与凹面反射镜38的焦点位置重合。如前所述，凸透镜和菲涅尔透镜通常具有两个焦点，第五透镜39的前焦点位置是指位于第五透镜39的入光侧的焦点所在的位置，第五透镜39的后焦点位置是指位于第五透镜39的出光侧的焦点所在的位置。第五透镜39的前焦点位置与凹面反射镜38的焦点位置重合，可以理解为第五透镜39的入光侧的焦点与凹面反射镜38的焦点重合。
本实现方式中，由于第五透镜39的入光侧的焦点与凹面反射镜的焦点重合，这使得透过显示屏入射在凹面反射镜的反射面上的光线，经由凹面反射镜的反射而会聚于第五透镜39的入光侧的焦点上，然后经由第五透镜39转化为与第五透镜39的主光轴平行的光线，以垂直照射于传感器的感光区域，提高了传感器的光线接收效率。
由于在第五透镜39为凸透镜391时，为了使第五透镜39能够将凹面反射镜38反射的光线转化为平行光线，需要第五透镜39的前焦点位置与凹面反射镜38的焦点位置重合。若凹面反射镜38的焦距为F5，第五透镜39的焦距为F6，则最小光路厚度为F5+F6，不利于厚度敏感场合的应用。
为此，如图18a和图18b所示，在另一种具体的实现方式中，第五透镜39为凹透镜392，第五透镜39的后焦点位置与凹面反射镜38的焦点位置重合。如前所述，凹透镜通常具有两个虚焦点，第五透镜39的前焦点位置是指位于第五透镜39的入光侧的虚焦点所在的位置，第五透镜39的后焦点位置是指位于第五透镜39的出光侧的虚焦点所在的位置。第五透镜39的前焦点位置与凹面反射镜38的焦点位置重合，可以理解为第五透镜39的出光侧的虚焦点与凹面反射镜38的焦点重合。
本实现方式中，当第五透镜39的出光侧的虚焦点与凹面反射镜38的焦点重合时，第五透镜39即可将凹面反射镜38反射的光线转化为平行光线。若凹面反射镜38的焦距为F5，第五透镜39的焦距为F6，此时最小光路厚度为F5-F6，这与采用凸透镜391作为第五透镜39的方案相比，明显缩短了最小光路厚度，利于厚度敏感的场合。
需要说明的是，在第五透镜39采用凸透镜391时，该第五透镜39可以是两面均为凸面的双凸透镜，也可以是一面为平面且另一面为凸面的平凸透镜。在第五透镜39采用凹透镜392时，该第五透镜39可以是两面均为凹面的双凹透镜，也可以是一面为平面且另一面为凹面的平凹透镜。
需要说明的是，在本实施例中，还可以在第五透镜39与凹面反射镜38之间的适当位置设置光阑层，并且在光阑层上设置用于使凹面反射镜38反射的光线中的至少一部分通过的窗口，以用于抑制杂散光线，约束第五透镜39接收光线的角度。
需要说明的是，在本实施例中，传感器的感光区域的形状为长方形，传感器的感光区域的长边与第五透镜39的长轴平行，传感器的感光区域的短边与第五透镜39的短边平行。由此，为了减小屏下环境光传感器组件的厚度，可以在保持感光区域的面积不变的情况下，尽可能地缩短传感器的感光区域的宽度，增加传感器的感光区域的长度。此外，第五透镜39可以采用椭圆形透镜，以匹配传感器的长方形的感光区域，由于椭圆形透镜竖直放置，可以有效地减小屏下环境光传感器组件的厚度，利于厚度敏感的场合。
实施例六
本申请实施例还提供了一种电子设备，如图19所示，该电子设备包括显示屏191和屏下环境光传感器组件192。该屏下环境光传感器组件192可以为前述实施例中的屏下环境光传感器组件，其可以实现前述实施例中的屏下环境光传感器组件的相应操作。为了简洁，在此不再赘述。其中，该电子设备例如可以是智能手机、笔记、本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，也可以是电子数据库、银行自动柜员机等其他电子设备，本申请实施例对此并不限定。
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及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所公开的系统、装置和方法，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。另一点，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，可以是电性，机械或其它的形式。
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，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能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-Only Memory)、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，可轻易想到变化或替换，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所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (21)
1.一种屏下环境光传感器组件，其特征在于，包括：传感器和聚光模块，所述聚光模块用于聚集透过显示屏的光线并将所聚集的光线引导至所述传感器的感光区域，所述传感器用于根据所述感光区域接收到的光通量确定环境光的强度，其中，所述聚光模块的入光面在光线入射方向上的投影面积大于所述传感器的感光区域的面积。
2.根据权利要求1所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述传感器设置于所述显示屏的下方且与所述显示屏平行，所述聚光模块包括第一透镜，所述第一透镜位于所述显示屏与所述传感器之间，并且所述第一透镜与所述传感器之间的距离被设置成使得所述第一透镜的出射光线会聚至所述传感器的感光区域，其中，所述第一透镜的通光面积大于所述传感器的感光区域的面积。
3.根据权利要求2所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述第一透镜为凸透镜或菲涅尔透镜。
4.根据权利要求3所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述传感器设置于所述第一透镜的后焦点位置或者距离所述第一透镜的后焦点位置小于或等于第一预设距离的位置。
5.根据权利要求3所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述聚光模块还包括第二透镜，所述第二透镜位于所述第一透镜与所述传感器之间，并且所述第二透镜与第一透镜之间的距离被设置成使得所述第一透镜的出射光线经由所述第二透镜转化为与所述第二透镜的主光轴平行的光线，其中，所述第二透镜的通光面积小于所述第一透镜的通光面积。
6.根据权利要求5所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述第二透镜为凸透镜或菲涅尔透镜，所述第二透镜的前焦点位置与所述第一透镜的后焦点位置重合。
7.根据权利要求5所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述第二透镜为凹透镜，所述第二透镜的后焦点位置与所述第一透镜的后焦点位置重合。
8.根据权利要求5所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述聚光模块还包括光阑层，所述光阑层位于所述第一透镜与所述第二透镜之间并且所述光阑层上设置有窗口，用于使所述第一透镜光的出射光线中的至少一部分通过。
9.根据权利要求1所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述传感器设置于所述显示屏的下方，且与所述显示屏垂直，所述聚光模块包括第三透镜和平面反射镜，所述平面反射镜相对于所述显示屏成预设角度设置，用于将透过所述显示屏的光线反射至所述第三透镜，所述第三透镜设置于所述平面反射镜与所述传感器之间，并且所述第三透镜与所述传感器之间的距离被设置成使得所述第三透镜的出射光线会聚至所述传感器的感光区域，所述第三透镜的通光面积大于所述传感器的感光区域的面积。
10.根据权利要求9所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述第三透镜为凸透镜或菲涅尔透镜。
11.根据权利要求10所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述传感器设置于所述第三透镜的后焦点位置或者距离所述第三透镜的后焦点位置小于或等于第二预设距离的位置。
12.根据权利要求10所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述聚光模块还包括第四透镜，所述第四透镜位于所述第三透镜与所述传感器之间，并且所述第四透镜与第三透镜之间的距离被设置成使得所述第三透镜的出射光线经由所述第四透镜转化为与所述第四透镜的主光轴平行的光线，其中，所述第四透镜的通光面积小于所述第三透镜的通光面积。
13.根据权利要求12所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述第四透镜为凸透镜或菲涅尔透镜，所述第四透镜的前焦点位置与所述第三透镜的后焦点位置重合。
14.根据权利要求12所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述第四透镜为凹透镜，所述第四透镜的后焦点位置与所述第三透镜的后焦点位置重合。
15.根据权利要求12所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述传感器的感光区域的形状为长方形，所述传感器的长边与所述第三透镜和所述第四透镜的长轴平行，所述传感器的短边与所述第三透镜和所述第四透镜的短边平行。
16.根据权利要求1所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述传感器设置于所述显示屏的下方，且与所述显示屏垂直，所述聚光模块包括凹面反射镜，所述凹面反射镜相对于所述显示屏成预设角度设置，所述凹面反射镜与所述传感器之间的距离被设置成使得所述凹面反射镜的反射光线能够会聚至所述传感器的感光区域，其中，所述凹面反射镜的反射面在光线入射方向上的投影面积大于所述传感器的感光区域的面积。
17.根据权利要求16所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述传感器设置于所述凹面反射镜的焦点位置或者距离所述凹面反射镜的焦点位置小于或等于第三预设距离的位置。
18.根据权利要求16所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述聚光模块还包括第五透镜，所述第五透镜位于所述凹面反射镜与所述传感器之间，并且所述凹面反射镜与所述第五透镜之间的距离被设置成使得所述凹面反射镜反射的光线经由所述第五透镜转化为与所述第五透镜的主光轴平行的光线。
19.根据权利要求18所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述第五透镜为凸透镜或菲涅尔透镜，所述第五透镜的前焦点位置与所述凹面反射镜的焦点位置重合。
20.根据权利要求18所述的屏下环境光传感器组件，其特征在于，所述第五透镜为凹透镜，所述第五透镜的后焦点位置与所述凹面反射镜的焦点位置重合。
21.一种电子设备，其特征在于，包括显示屏，以及如权利要求1-20中任一项所述的屏下环境光传感器组件。
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