CN208546807U - 一种设置于光学影像模组的照明配光结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种设置于光学影像模组的照明配光结构，包括微型背光照明系统和装设于微型背光照明系统内的成像系统，装设于微型背光照明系统上方的屏幕构件，所述屏幕构件包括玻璃盖板，设置于玻璃盖板下方的显示屏，设置于显示屏下方的用于照明显示屏的导光板，所述导光板中间开设有导光区域，所述微型背光照明系统包括导光构件和用于发光的发光构件，所述导光构件包括“M”形自由曲面，所述成像系统包括用于成像的成像透镜，装设于成像透镜下方的用于接收图像的图像传感器。本实用新型结构简单，成本低、寿命高、以及可靠性好，其同时可以消除由于导光板开孔形成的显示屏上局部亮度不足造成的黑点，可以用于普通的LCD触摸显示屏。

Description

一种设置于光学影像模组的照明配光结构

技术领域

本实用新型涉及一种指纹识别模组，更具体地说，是涉及一种设置于光学影像模组的照明配光结构。

背景技术

现有市面上流行的用于手机的指纹识别模组，大部分是电容式指纹传感器组件，其利用硅晶元微阵列与导电的皮下电解液形成电场，指纹的高低起伏会导致二者之间的压差出现不同的变化，借此可实现准确的指纹测定。但是由于传感器表面是使用硅材料容易损坏，导致使用寿命降低。以及通过指纹的沟壑和山脊之间的凹凸来形成指纹图像的，因而对脏手指或湿手指等识别困难，手指辨别率较低。

另外申请号为US9570002的美国专利申请公开了一种采用微型LED传感技术的触摸显示屏指纹识别技术，如下图1所示，这项技术在微型LED显示器上配备了微小的红外线发射器和传感器阵列，从而取代现在主流的电容式指纹传感器组件。该设计可使触摸面板和指纹传感器集成于一体。其优点为：其非常美观和实用，隐藏于显示屏下方，非常隐秘不易被发觉，与显示屏浑然一体，其主要用于下一代智能手机的无边框屏幕设计、“消失”的HOME键和Touch ID指纹传感器。但是该技术只能用于OLED的显示屏上，其主要原因为：OLED(有机发光LED)，是全透自发光的，显示屏不需要背光照明，因此指纹识别成像的区域也不用背光开孔。如果采用普通的LCD显示屏，那么由于照明显示屏用的背光模组的导光板(其下底面有些微结构)会对下方的指纹识别模组产生挡光，因此导光板在指纹识别光学成像模组的正上方的位置需要开一个孔，让指纹下表皮的光线可以穿过背光模组、并通过下方的成像透镜进行成像识别。那么由于导光板开孔位置不能对正上方的LCD屏进行照明，显示屏上会出现一个明显的黑点。

上述发明采用微型LED传感技术的触摸显示屏技术，所述OLED屏最大的技术问题是有机材料的寿命有限。由于产生蓝光的OLED材料比其他颜色的材料降解得更快，因此蓝光输出会比其他颜色的光少。另外水可以瞬间损坏显示器的有机材料，因此，改进的密封工艺对实际生产具有重要意义。OLED屏在显示具有白色背景的图像时(比如文档或是网站)，会非常耗电。还有一个缺点是烧屏问题：由于各像素在屏幕上显示的差异，每个位置的老化速度就有了差异。这种面板的生产难度非常高，而且价格昂贵。

发明内容

为克服现有技术中的上述缺陷，本实用新型以手机应用为例，提供一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其成本低、寿命高、以及可靠性好，其同时可以消除由于导光板开孔造成的显示屏上的黑点，可以用于普通的LCD触摸显示屏。

为实现上述目的，本实用新型提供一种设置于光学影像模组的照明配光结构，包括屏幕构件，装设在屏幕构件下方的微型背光照明系统和装设于微型背光照明系统内的成像系统，所述微型背光照明系统包括用于调整光线的导光构件和用于产生光线的发光构件，所述成像系统包括用于成像的成像透镜，装设于成像透镜上方的光阑片，装设于成像透镜下方的红外滤波片，装设于红外滤波片下方的用于接收图像的图像传感器，所述光阑片开设有通孔，所述导光构件包括设置于发光构件上方的“M”形自由曲面，所述“M”形自由曲面装设于导光构件顶部，所述发光构件装设于“M”形自由曲面下方，所述发光构件装设于导光构件下方或内部，所述“M”形自由曲面的内凹位置正对发光构件的中心上方，所述“M”形的自由曲面的出光表面为光滑曲面或带有混光效果的微结构混合曲面，所述屏幕构件包括玻璃盖板，设置于玻璃盖板下方的显示屏，设置于显示屏下方的用于照明显示屏的导光板，所述导光板中间开设有导光区域，所述导光板设置于导光构件上方。

作为优选的，所述导光构件顶部开设有与通孔相对应的第一喇叭口。

作为优选的，所述导光构件底部开设有凹槽，所述发光构件设置于凹槽内，所述凹槽包括设置于发光构件上方的曲面。

作为优选的，所述导光构件的数量与发光构件的数量一致，每一个导光构件对应一个发光构件，所述导光构件分别设置于与其相对应的发光构件的顶部。

作为优选的，所述发光构件与水平方向成倾斜角度设置。

作为优选的，所述微型背光照明系统还包括连接件，所述导光构件与发光构件通过连接件固定连接。

作为优选的，所述微型背光照明系统还包括装设于成像系统外侧用于反射光线的反射罩。

作为优选的，所述反射罩顶部开设有与通孔相对应的第二喇叭口。

作为优选的，所述成像透镜为光学成像透镜，所述光学成像透镜为菲涅尔曲面透镜，其也可以为非球面光学透镜或衍射光学曲面透镜。

为作为优选的，所述成像透镜的数量为一个，其也可以设置两个或两个以上。

作为优选的，所述导光构件为圆形，当然，根据实际需要也可以设置为椭圆形，方形，二角形，多边形或不规则图形。

作为优选的，所述显示屏为LCD液晶显示屏，其也可以为OLED显示屏或微LED阵列显示屏。

作为优选的，所述导光区域为开设在导光板上的导光通孔，其也可以为设置在导光板上的透明平面或曲面。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型包括微型背光照明系统和装设于微型背光照明系统内的成像系统，装设于微型背光照明系统上方的屏幕构件，所述屏幕构件包括玻璃盖板，设置于玻璃盖板下方的显示屏，设置于显示屏下方的用于照明显示屏的导光板，所述导光板中间开设有导光区域，所述导光板设置于导光构件上方，所述微型背光照明系统包括导光构件和用于发光的发光构件，所述导光构件包括“M”形自由曲面，所述成像系统包括用于成像的成像透镜，装设于成像透镜下方的用于接收图像的图像传感器。本实用新型结构简单，成本低、寿命高、以及可靠性好，其同时可以消除由于导光板开孔形成的显示所上局部亮度不足造成的黑点，可以用于普通的LCD触摸显示屏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是申请号为US9570002的美国专利申请公开的一种采用微型LED传感技术的触摸显示屏指纹识别技术的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种设置于光学影像模组的照明配光结构与屏幕构件配合的结构示意图。

图3是本实用新型实施例二提供的一种设置于光学影像模组的照明配光结构与屏幕构件配合的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，部属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施例提供一种设置于光学影像模组的照明配光结构。

实施例一

请参考图2，本实用新型提供一种设置于光学影像模组的照明配光结构，包括微型背光照明系统和装设于微型背光照明系统内的成像系统，装设于微型背光照明系统上方的屏幕构件，所述屏幕构件包括玻璃盖板2210，设置于玻璃盖板2210下方的显示屏2220，设置于显示屏2220下方的用于照明显示屏2220的导光板2230，所述导光板2230中间开设有导光区域2231，所述微型背光照明系统包括用于调整光线的装设于导光板2230下方的导光构件2240，装设于导光构件2240下方的用于产生光线的发光构件2290，所述成像系统包括用于成像的成像透镜2260，装设于成像透镜2260上方的光阑片2250，装设于成像透镜2260下方的红外滤波片2270，装设于红外滤波片2270下方的用于接收图像的图像传感器2280，所述光阑片2250开设有通孔，所述导光构件2240包括设置于发光构件2290上方的“M”形自由曲面2242，所述“M”形自由曲面2242装设于导光构件2240顶部，所述发光构件2290装设于“M”形自由曲面2242下方，所述“M”形自由曲面2242的内凹位置正对发光构件2290的中心上方，所述“M”形的自由曲面2242的出光表面为光滑曲面或带有混光效果的微结构混合曲面，所述导光构件2240底部开设有凹槽，所述发光构件2290设置于凹槽内，所述凹槽包括设置于发光构件2290上方的曲面2241。

所述导光构件2240顶部开设有与通孔相对应的第一喇叭口，所述喇叭口与光阑片的通孔连通，成为成像透镜2260的孔径光阑，孔径光阑允许指纹下表皮的成像光线穿过成像透镜2260成像到其下方的图像传感器2280中，并挡住视场角之外的光线进入到成像透镜2260中。

所述发光构件2290为两个或两个以上的LED光源，本实施例中采用两个LED光源，所述LED光源的数量也可以选择两个以上的其他数量。

所述曲面2241将下方发光构件2290发出的光线进行第一次角度扩展。所述设置于导光构件2240顶部的“M”形自由曲面2242将从曲面2241入射的光线进行第二次角度扩展，扩散后输出的光束与光轴Z₁Z₂之间的夹角角度大于150°，由于角度很大，其光斑可以覆盖玻璃盖板2110上表面2111位置一个较大的范围。虽然很多光线会被显示屏2220所阻挡和浪费，但至少保证指纹下表皮位置约5mm直径的范围可以得到均匀照明，之后光线进入成像透镜2260内，所述成像透镜2260将指纹表皮的沟壑纹理结构成像到位于成像透镜2260下方的图像传感器2280上，形成一个清晰的像，以便进行图像处理。

所述导光构件为圆形，当然，根据实际需要也可以设置为椭圆形，方形，三角形，多边形或不规则图形。

所述成像透镜2260为光学成像透镜，本实施例中，所述光学成像透镜优选为菲涅尔曲面透镜，在其他实施例中，其也可以为非球面光学透镜或衍射光学曲面透镜。

本实施例中所述成像透镜2260的数量优选为一个，在其他实施例中，其也可以设置为两个或两个以上。

本实施例中所述显示屏2220为LCD液晶显示屏，在其他实施例中，其也可以设置为OLED显示屏或微LED阵列显示屏。

本实施例中所述导光区域2231为开设在导光板1430上的导光通孔，在其他实施例中，其也可以为设置在导光板1430上的透明平面或曲面。

本实施例中，所述成像透镜2260为光学成像透镜，所述光学成像透镜优选为菲涅尔曲面透镜，其也可以为非球面光学透镜，衍射光学曲面透镜，本实施例中优选一片菲涅尔曲面透镜，当然，其数量也可以为两片及以上。

实施例二

请参考图3，本实用新型提供一种设置于光学影像模组的照明配光结构，包括微型背光照明系统和装设于微型背光照明系统内的成像系统，装设于微型背光照明系统上方的屏幕构件，所述屏幕构件包括玻璃盖板2310，设置于玻璃盖板2310下方的显示屏2320，设置于显示屏2320下方的用于照明显示屏2320的导光板2330，所述导光板2330中间开设有导光区域2331，所述微型背光照明系统包括用于调整光线的装设于导光板2330下方的导光构件2392，装设于导光构件2392下方的用于产生光线的发光构件2390和装设于成像系统外侧用于反射光线的反射罩2340。所述成像系统包括用于成像的成像透镜2360，装设于成像透镜2360上方的光阑片2350，装设于成像透镜2360下方的红外滤波片2370，装设于红外滤波片2370下方的用于接收图像的图像传感器2380，所述光阑片2350开设有通孔，所述导光构件2392包括设置于发光构件2390上方的“M”形自由曲面，所述“M”形自由曲面装设于导光构件2392顶部，所述发光构件2390装设于“M”形自由曲面下方，所述“M”形自由曲面的内凹位置正对发光构件2390的中心上方，所述“M”形的自由曲面的出光表面为光滑曲面或带有混光效果的微结构混合曲面。实施例二与实施例一的区别为：所述导光构件2392的数量与发光构件2390的数量一致，每一个导光构件2392对应一个发光构件2390，所述导光构件2392分别设置于与其相对应的发光构件2390的顶部，所述发光构件2390与水平方向成倾斜角度设置，所述发光构件的与光轴Z₁Z₂形成的发光角度为120°，所述微型背光照明系统还包括连接件2391，所述导光构件2392与发光构件2390通过连接件2391固定连接。导光构件2392将倾斜放置发光构件2390发出的光线分配到触摸所玻璃盖板上表面2311的位置，均匀照亮手指纹的下表皮的范围，之后光线在成像系统中的成像过程以及其他设置与实施例一中相同，此处不再赘述。

所述反射罩2340顶部开设有与通孔相对应的第二喇叭口，所述喇叭口与光阑片的通孔连通，成为成像透镜2360的孔径光阑，孔径光阑允许指纹下表皮的成像光线穿过成像透镜2360成像到其下方的图像传感器2380中，并挡住视场角之外的光线进入到成像透镜2360中。

所述反射罩2340将入射到成像系统方向的光线进行反射，同时保护成像模组不受杂光的影响，使发光构件2390射出的光线不直接射入到成像系统中。

本实施例中，连接件2391优选为硅胶，在其他实施例中，其也可以为其他可透光的连接件。

综上所述，本实用新型结构简单，其成本低、寿命高、以及可靠性好，其同时可以消除由于导光板开孔造成的显示所上局部亮度不足形成的黑点，可以用于普通的LCD触摸显示屏。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种设置于光学影像模组的照明配光结构，包括屏幕构件，装设于屏幕构件下方的微型背光照明系统和装设于微型背光照明系统内的成像系统，其特征在于：所述微型背光照明系统包括用于调整光线的导光构件和用于产生光线的发光构件，所述导光构件包括设置于发光构件上方的“M”形自由曲面，所述“M”形自由曲面装设于导光构件顶部，所述发光构件装设于“M”形自由曲面下方，所述发光构件装设于导光构件下方或内部。

2.根据权利要求1所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述“M”形自由曲面的内凹位置正对发光构件的中心上方。

3.根据权利要求2所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述“M”形的自由曲面的出光表面为光滑曲面或带有混光效果的微结构混合曲面。

4.根据权利要求3所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述成像系统包括用于成像的成像透镜，装设于成像透镜上方的光阑片，装设于成像透镜下方的红外滤波片，装设于红外滤波片下方的用于接收图像的图像传感器，所述光阑片开设有通孔。

5.根据权利要求4所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述导光构件顶部开设有与通孔相对应的第一喇叭口。

6.根据权利要求5所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述导光构件底部开设有凹槽，所述发光构件设置于凹槽内，所述凹槽包括设置于发光构件上方的曲面。

7.根据权利要求4所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述导光构件的数量与发光构件的数量一致，每一个导光构件对应一个发光构件，所述导光构件分别设置于与其相对应的发光构件的顶部。

8.根据权利要求7所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述发光构件与水平方向成倾斜角度设置。

9.根据权利要求8所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述微型背光照明系统还包括连接件，所述导光构件与发光构件通过连接件固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述微型背光照明系统还包括装设于成像系统外侧用于反射光线的反射罩。

11.根据权利要求10所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述反射罩顶部开设有与通孔相对应的第二喇叭口。

12.根据权利要求3所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述导光构件为圆形，椭圆形，方形，三角形，多边形或不规则图形。

13.根据权利要求4所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述成像透镜为光学成像透镜，所述光学成像透镜为菲涅尔曲面透镜、非球面光学透镜或衍射光学曲面透镜。

14.根据权利要求4所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述成像透镜的数量为一个，两个或两个以上。

15.根据权利要求1～14任一项所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述屏幕构件包括玻璃盖板，设置于玻璃盖板下方的显示屏，设置于显示屏下方的用于照明显示屏的导光板，所述导光板中间开设有导光区域，所述导光板设置于导光构件上方。

16.根据权利要求15所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述显示屏为LCD液晶显示屏，OLED显示屏或微LED阵列显示屏。

17.根据权利要求15所述的一种设置于光学影像模组的照明配光结构，其特征在于：所述导光区域为开设在导光板上的导光通孔或设置在导光板上的透明平面或曲面。