CN114485934A - 一种光线检测组件、屏幕组件及电子终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光线检测组件、屏幕组件及电子终端，该光线检测组件沿入射光的光路方向依次包括：光栅，配置成将有效角度范围内的入射光通过；微透镜阵列，配置成将通过光栅的入射光折射，折射后不同波长的单色光单独分布在不同的区域并形成折射条纹；单色光传感器，设置有对应不同波段的感测区域，配置成通过所述感测区域接收微透镜阵列折射后形成的折射条纹，以实现对所述入射光的感测。该方案可以实现折射分光和单色光条纹检测，对光线损失小。

Description

一种光线检测组件、屏幕组件及电子终端

技术领域

本发明一般涉及光学技术领域，具体涉及一种光线检测组件、屏幕组件及电子终端。

背景技术

相关技术中，终端的屏下光学传感器由于放置于发光的屏幕下，许多光学特性受限于屏幕的影响无法使用或使用效果不佳。比如屏幕本身具有的低透过率，显示时光线泄漏干扰等原因，对屏下光学传感器的使用形成很大的影响。

现有技术中，通过采用彩色滤光片(Color Filter，CF)过滤相应的颜色，透过需要的颜色波段的光波实现颜色的筛选。

但是，采用CF滤光片仅透过需要的光波波段，而将其他波段光波全部过滤掉，能量损失严重。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种光线检测组件、屏幕组件及电子终端。

第一方面，本发明提供了一种光线检测组件，光线检测组件沿入射光的光路方向依次包括：

光栅，配置成将有效角度范围内的入射光通过；

微透镜阵列，配置成将通过光栅的入射光折射，折射后不同波长的单色光单独分布在不同的区域并形成折射条纹；

单色光传感器，设置有对应不同波段的感测区域，单色光传感器配置成通过感测区域接收微透镜阵列折射后形成的折射条纹，以实现对入射光的感测。

在其中一个实施例中，微透镜阵列为由若干微透镜排列构成的阵列，微透镜阵列呈直角三棱柱状。

在其中一个实施例中，微透镜阵列的其中一个直角侧面与单色光传感器的第一面粘结。

在其中一个实施例中，光栅远离微透镜阵列的一侧用于与显示屏模组粘结。

在其中一个实施例中，粘结方式为通过透光胶粘结。

在其中一个实施例中，透光胶的透光率大于93％。

在其中一个实施例中，微透镜阵列的所述直角侧面与单色光传感器的第一面的尺寸一致。

在其中一个实施例中，光栅的尺寸与单色光传感器的覆盖区域相对应。

在其中一个实施例中，微透镜阵列与光栅之间留有间隙。

第二方面，本发明提供了一种屏幕组件，屏幕组件包括如第一方面的光线检测组件；

显示屏模组，显示屏模组与光线检测组件中光栅远离微透镜阵列的一侧粘结，入射光透光显示屏模组入射至光栅。

第三方面，本发明提供了一种电子终端，电子终端包括如第二方面的屏幕组件。

本申请实施例提供了一种光线检测组件、屏幕组件及电子终端，该光线检测组件中光栅将有效角度范围内的光线通过，微透镜阵列将射入其范围内的光线折射，折射后形成的折射条纹，刚好落在相应的单色光传感器的不同波段的感测区域，可以实现折射分光和单色光条纹检测，折射后将环境光分成单色光，各个光分量的能量不会减少，而采用CF滤波片时是对光波段的过滤，能量损失严重，因此，采用本方案实施例，对光线损失小。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的光线检测组件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的光线检测组件的光路图；

图3为本发明实施例提供的RGB单色光传感器与光折射后的折射条纹的关系的俯视图；

图4为本发明实施例提供的屏幕组件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的电子终端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上部”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下部”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

相关技术中，为了解决终端的屏下光学传感器的光学特性受限于屏幕的影响无法使用或使用时效果不佳的问题，采用将不同颜色的CF滤波片覆盖于对应的RGB传感器上，不同CF滤波片透过对应的颜色波段的光波，实现对应颜色的筛选。

但是，每个CF滤波片只能透过对应的颜色波段的光波，而其他颜色波段的光波被过滤掉，导致能量损失严重。

因此，本申请希望提出一种光线检测组件，可以减少对环境光光线的能量损失。

参照图1，其示出了根据本申请一个实施例描述的光线检测组件10的结构示意图。

如图1所示，光线检测组件10沿入射光的光路方向依次包括：

光栅11，配置成将有效角度范围内的入射光通过；

微透镜阵列12，配置成将通过光栅11的入射光折射，折射后不同波长的单色光单独分布在不同的区域并形成折射条纹；

单色光传感器13，设置有对应不同波段的感测区域，单色光传感器13配置成通过所述感测区域接收微透镜阵列12折射后形成的折射条纹，以实现入射光的感测。

具体的，光栅11是在薄片上刻出大量等宽等间距的平行刻痕制成的，刻痕部分为不透光部分，相邻两刻痕之间的光滑狭缝部分为可透光部分。光栅11可以采用准直光栅11。准直光栅11允许一部分角度和相位的有效光线通过，不符合角度和相位的光线被屏蔽掉。准直光栅11的有效角度范围是指允许光线通过的范围。准直光栅有效角度范围内的入射光可以通过(如图2中所示有效光线)准直光栅11，而有效角度范围外的入射光不可以通过准直光栅11，即会被准直光栅11屏蔽掉(如图2中所示屏蔽光线)。需要说明的是，随着准直光栅11的工艺发展，可以将准直光栅11的特定的角度及透过光线的相位的精度提高，有效角度范围外的入射光可以被矫正，矫正后入射光也可以通过准直光栅11，这样可以提高入射光的使用率。

本申请实施例中，所采用的准直光栅11的厚度为纳米级或十分之一微米级。

单色光传感器13可以采用RGB单色光传感器13。

可选的，微透镜阵列12为由若干微透镜排列构成的阵列，微透镜阵列12呈直角三棱柱状，微透镜阵列12的其中一个直角侧面与RGB单色光传感器13的第一面粘结。其中，微透镜阵列12与RGB单色光传感器13可以通过透光胶14粘结。为了使得透光效果好，透过的光线的衰减较小，透光胶可以采用高透光胶，高透光胶的透光率可以大于93％，优选的，高透光胶的透光率可以大于95％。

微透镜阵列12是具有不同折射角度和折射率的透镜，可以将射入其范围内的光线折射。

由于射入显示屏模组20的环境光是各种波长的光线混合而成的，因此经过微透镜阵列12折射后，不同波长的单色光可以单独分布在不同的区域，形成折射条纹。可以对形成的折射条纹光路设计，使得折射条纹正好落在相应的RGB单色光传感器13的不同波段的感测区域(如图3所示为RGB单色光传感器13与光折射后的折射条纹的关系的俯视图)。

具体的光路设计可以为：根据微透镜阵列12的折射角度，确定微透镜阵列12与准直光栅11之间的位置关系，以及计算准直光栅11可以透过光线的有效角度范围，根据计算得到的准直光栅11可透过光线的有效角度范围选择合适的准直光栅11。

环境光入射准直光栅11，准直光栅11将有效角度范围内的光线通过(有效角度范围外的光线可以被矫正光路后与有效角度范围内的光线混合射入微透镜阵列12)，微透镜阵列12将射入其范围内的光线折射，折射后形成的折射条纹，刚好落在相应的RGB单色光传感器的不同波段的感测区域，可以实现折射分光和单色光条纹检测。折射后将环境光分成单色光，各个光分量的能量不会减少，而采用CF滤波片时是对光波段的过滤，能量损失严重，因此，本申请实施例采用微透镜阵列12将射入光线折射，对光线损失较小。

可选的，微透镜阵列12的厚度为微米级，极薄，相比于CF滤波片的厚度减少。

本申请实施例中所采用的微透镜阵列12实现折射效果时光路短，可以实现超薄折射光路，将光线检测组件应用于终端等其他设备中，可以降低终端等设备的厚度。

在一个实施例中，准直光栅11远离微透镜阵列12的一侧用于与显示屏模组20粘结。

其中，准直光栅11与显示屏模组20可以通过透光胶粘结。为了使得透光效果好，透过的光线的衰减较小，透光胶可以采用高透光胶，高透光胶的透光率可以大于93％，优选的，高透光胶的透光率可以大于95％。

在本实施例中，环境光首先入射显示屏模组20，然后透过透光胶入射准直光栅11。

准直光栅11可以与显示屏模组20的尺寸一致(尺寸一致包括大小和形状分别相等)，但是为了节约材料，节约成本，可选的，准直光栅11的尺寸可以与RGB单色光传感器13的覆盖区域相对应(图4所示的屏幕组件中以准直光栅11的尺寸与RGB单色光传感器的覆盖区域相对应为例示出)，即通过准直光栅11的环境光可以满足：RGB单色光传感器13的不同波段的感测区域可以收集到，全部环境光通过准直光栅11后经过微透镜阵列12折射后的折射条纹。

微透镜阵列12的长度也可以与显示屏模组20的长度相等，但是为了节约材料，节约成本，可选的，微透镜阵列的其中一个直角侧面与RGB单色光传感器的第一面的尺寸一致(尺寸一致包括大小和形状分别相等)，其中，微透镜阵列的其中一个直角侧面与RGB单色光传感器的第一面粘结。

可选的，微透镜阵列12与准直光栅11之间留有间隙。可以理解的，微透镜阵列12靠近准直光栅11的棱边也可以与微透镜阵列12之间无间隙或粘结，只要准直光栅11与微透镜阵列12之间满足光路设计的条件即可。

参照图4，其示出了根据本申请一个实施例描述的屏幕组件的结构示意图。如图4所示，屏幕组件可以包括上述任一实施例中的光线检测组件10，及显示屏模组20，显示屏模组20与光线检测组件10中准直光栅11远离微透镜阵列12的一侧粘结，入射光透过显示屏模组20入射至准直光栅11。

本申请实施例中光线检测组件10可以设置于显示屏模组20屏下，而CF滤波片只能设置于终端的边框位置，因此，本申请实施例中的终端可以有更好的整机窄边效果。并且采用CF滤波片需要在终端开孔进行设置，而本申请实施例中光线检测组件10无需整机结构开孔。

参照图5，其示出了根据本申请一个实施例描述的电子终端200的结构示意图。电子终端200包括上述实施例中的屏幕组件。

除此之外，该电子终端200还包括微处理器201和存储器202，其中微处理器201可以包括一个或多个处理核心，比如4核心微处理器、8核心微处理器等。微处理器201可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。

微处理器201也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。

另外，微处理器201可以集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于对显示屏所需要显示的内容进行渲染和绘制。在一些实施例中，微处理器201还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器202可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器202还可以包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。

在一些实施例中，电子终端200还可以包括外围设备接口203和至少一个外围设备。微处理器201、存储器202和外围设备接口203之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口203相连。

具体地，外围设备包括但不限于射频电路204、传感器205和电源206。外围设备接口203可以被用于将输入/输出(Input/Output，I/O)相关的至少一个外围设备连接到微处理器201和存储器202。在一些实施例中，微处理器201、存储器202和外围设备接口203被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，微处理器201、存储器202和外围设备接口203中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本申请实施例对此不进行限定。

射频电路204用于接收和发射射频(Radio Frequency，RF)信号，也称电磁信号。射频电路204通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路204将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路204包括天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等。射频电路4014可以通过至少一种无线通信协议来与其它设备进行通信。该无线通信协议包括但不限于城域网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或无线保真(Wireless Fidelity，WiFi)网络。在一些实施例中，射频电路204还可以包括近距离无线通信(Near Field Communication，NFC)有关的电路。

传感器205包括一个或多个传感器，用于为电子终端200提供各个方面的状态评估。其中，传感器205包括加速度传感器。比如，传感器205可以检测到电子终端200的打开/关闭状态，还可以检测电子终端200的位置改变，用户与电子终端200接触的存在或不存在，电子终端200方位或加速/减速和电子终端200的温度变化。传感器205可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器205还可以包括光学传感器，比如互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)感光成像元件，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器205还可以包括压力传感器，陀螺仪传感器和磁传感器。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对电子终端200的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。

需要说明的是，本申请实施例中所涉及的电子终端200可以包括但不限于个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、平板电脑(Tablet Computer)、无线手持设备和手机等。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (11)

1.一种光线检测组件，其特征在于，所述光线检测组件沿入射光的光路方向依次包括：

光栅，配置成将有效角度范围内的入射光通过；

微透镜阵列，配置成将通过所述光栅的入射光折射，折射后不同波长的单色光单独分布在不同的区域并形成折射条纹；

单色光传感器，设置有对应不同波段的感测区域，所述单色光传感器配置成通过所述感测区域接收所述微透镜阵列折射后形成的折射条纹，以实现对所述入射光的感测。

2.根据权利要求1所述的光线检测组件，其特征在于，所述微透镜阵列为由若干微透镜排列构成的阵列，所述微透镜阵列呈直角三棱柱状。

3.根据权利要求2所述的光线检测组件，其特征在于，所述微透镜阵列的其中一个直角侧面与所述单色光传感器的第一面粘结。

4.根据权利要求1所述的光线检测组件，其特征在于，所述光栅远离所述微透镜阵列的一侧用于与显示屏模组粘结。

5.根据权利要求3或4所述的光线检测组件，其特征在于，所述粘结方式为通过透光胶粘结。

6.根据权利要求5所述的光线检测组件，其特征在于，所述透光胶的透光率大于93％。

7.根据权利要求3所述的光线检测组件，其特征在于，所述微透镜阵列的所述直角侧面与所述单色光传感器的第一面的尺寸一致。

8.根据权利要求1所述的光线检测组件，其特征在于，所述光栅的尺寸与所述单色光传感器的覆盖区域相对应。

9.根据权利要求1所述的光线检测组件，其特征在于，所述微透镜阵列与所述光栅之间留有间隙。

10.一种屏幕组件，其特征在于，所述屏幕组件包括如权利要求1-9中任一项所述的光线检测组件；

显示屏模组，所述显示屏模组与所述光线检测组件中光栅远离微透镜阵列的一侧粘结，入射光透过所述显示屏模组入射至所述光栅。

11.一种电子终端，其特征在于，所述电子终端包括权利要求10所述的屏幕组件。

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