CN209992991U - 光学检测装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光学检测装置,包括保护层、显示模组、中框、发射模组和导光单元。保护层包括透明区域和位于透明区域周围的非透明区域。显示模组位于保护层的下方,透过透明区域出射可见光以实现信息显示。中框位于显示模组的下方,具有位于非透明区域的下方的第一开口。发射模组位于中框的下方,用于发射用于生物特征检测的检测光束。导光单元设置在非透明区域的下方,其包括邻近所述发射模组的入光面和邻近保护层的出光面,发射模组发射的检测光束能够从所述入光面进入所述导光单元并在导光单元内部经过反射后从出光面离开所述导光单元,离开导光单元的检测光束能够穿过保护层出射到所述保护层的上方。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电技术领域,尤其涉及一种利用光学成像实现生物特征检测的光学检测装置和电子设备。
背景技术
随着技术进步和人们生活水平提高,对于手机、平板电脑、相机等电子产品,用户要求具有更多功能和时尚外观。目前,手机等电子产品的发展趋势是具有较高的屏占比同时具有指纹检测或其他生物特征检测功能。为了实现全面屏或接近全面屏效果,使得电子产品具有高的屏占比,屏下的生物特征检测技术应运而生。对于液晶显示器(LCD)等非自发光类显示器,实现屏下的生物特征检测需要提供主动发光的光源,利用光源发射检测光束到外部对象,然后接收从外部对象返回的带有外部对象生物特征信息的检测光束。液晶显示器包括用于提供可见光的背光单元和利用可见光实现信息显示的显示面板,为了不影响液晶显示器的信息显示,通常需要额外设置用于提供不可见光的光源,不可见光用作生物特征信息的检测光束。由于电子产品的内部空间狭小,如何设置上述光源并实现屏下的生物特征检测是现有技术需要解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型提供一种能够解决现有技术问题的光学检测装置和电子设备。
本实用新型的一个方面提供一种光学检测装置,包括:
保护层,包括透明区域和位于所述透明区域周围的非透明区域;
显示模组,位于保护层的下方,能够透过所述透明区域出射可见光以实现信息显示;
中框,位于所述显示模组的下方,所述中框具有位于非透明区域的下方的第一开口,所述中框用于支撑所述显示模组;
发射模组,至少部分位于所述中框的下方或至少部分位于所述第一开口内,所述发射模组用于发射用于生物特征检测的检测光束,所述检测光束为不可见光;
导光单元,至少部分位于所述非透明区域的下方,所述导光单元包括邻近所述发射模组的入光面和邻近所述保护层的出光面,所述发射模组发射的检测光束能够从所述入光面进入所述导光单元并在所述导光单元内部经过反射后从所述出光面离开所述导光单元,离开所述导光单元的检测光束能够穿过所述保护层出射到所述保护层的上方。
某些实施例中,所述出光面位于所述中框的上方且位于所述非透明区域的下方,所述出光面邻近所述保护层,所述入光面的至少部分正对所述发射模组,所述导光单元还包括反射面,所述反射面是所述导光单元除开所述入光面和出光面以外的部分或全部表面,所述反射面用于反射进入所述导光单元的检测光束。
某些实施例中,当所述发射模组的至少部分位于所述中框的下方时,所述入光面的至少部分位于所述中框的下方;当所述发射模组的至少部分位于所述第一开口内时,所述入光面的至少部分位于所述第一开口内。
某些实施例中,所述保护层包括相对设置的上表面和下表面,所述上表面包括所述透明区域的上表面和非透明区域的上表面,所述下表面包括所述透明区域的下表面和非透明区域的下表面,所述保护层的上表面具有外部对象可直接触摸的检测区域,外部对象接触检测区域时,出射到保护层的上方的检测光束能够进入外部对象的内部再透射出来,透射出来的检测光束能够从检测区域进入保护层, 所述发射模组在保护层的上表面的正投影位于所述导光单元在上表面的正投影和所述检测区域之间。
某些实施例中,离开导光单元的检测光束从所述保护层的上表面出射的区域为出射区域,所述出射区域和检测区域不交叠或部分交叠。
某些实施例中,所述导光单元包括邻近发射模组的第一导光部和邻近保护层的第二导光部,所述第一导光部包括所述入光面,所述第二导光部包括所述出光面,所述第一导光部的全部位于所述保护层的非透明区域的下方、或所述第一导光部的部分位于所述非透明区域的下方且部分位于所述透明区域的下方、或所述第一导光部的全部位于所述透明区域的下方;所述第二导光部的至少部分位于所述非透明区域的下方。
某些实施例中,所述发射模组的部分或全部位于所述保护层的透明区域的下方,或所述发射模组的部分或全部位于所述保护层的非透明区域的下方。
某些实施例中,所述发射模组包括用于发射检测光束的发光单元,所述发光单元包括供检测光束出射的发光面,所述发光面正对所述入光面。
某些实施例中,所述导光单元包括邻近发射模组的第一导光部和邻近保护层的第二导光部,所述第二导光部和所述第一导光部相连,所述第二导光部具有和所述第一导光部相连的连接部分,所述第二导光部从所述连接部分向上延伸至邻近所述非透明区域的下表面的位置,所述第二导光部的至少部分位于所述第一开口的上方。
某些实施例中,当所述发射模组的至少部分位于所述中框的下方时,所述第一导光部的至少部分位于所述中框的下方;当所述发射模组的至少部分位于所述第一开口内时,所述第一导光部的至少部分位于所述第一开口内。
某些实施例中,所述第二导光部的厚度小于所述发射模组的高度,所述第二导光部的厚度为所述第二导光部在沿保护层的长度方向上的长度,所述发射模组的高度为所述发射模组沿所述保护层的厚度方向上的长度。
某些实施例中,所述发射模组包括用于发射检测光束的发光单元,所述发光单元和第一导光部的入光面邻近设置,所述第一导光部的高度大于或等于所述发光单元的高度,所述第一导光部的高度为所述第一导光部在沿所述保护层的厚度方向上的长度,所述发光单元的高度为所述发光单元沿所述保护层的厚度方向上的长度。
某些实施例中,所述第一导光部的端面为所述入光面,所述第二导光部的端面为所述出光面,所述第一导光部和第二导光部除开所述入光面和出光面以外的其余部分或全部表面为反射面,检测光束能够从入光面进入导光单元,在所述导光单元内被所述反射面反射后从所述出光面离开所述导光单元,所述检测光束通过在所述反射面上发生反射在导光单元内部传输。
某些实施例中,所述反射面包括倒角面,所述倒角面是第一导光部和第二导光部连接处的倒角斜面。
某些实施例中,所述导光单元包括主体和反光材料,所述反光材料覆盖所述主体的至少部分表面形成所述反射面,所述反光材料能够反射所述检测光束;或所述导光单元使用能够让所述检测光束在其内部全反射传输的材料制成,所述检测光束在导光单元内部发生全反射。
某些实施例中,所述保护层具有相对设置的上表面和下表面,所述显示模组邻近所述保护层的下表面设置,所述保护层的上表面包括供外部对象触摸的检测区域,检测光束能够进入外部对象后透射出来,并能够从所述检测区域进入保护层,所述出光面相对所述保护层的上表面倾斜设置,以所述出光面的任意一点作为参考点,从所述参考点作垂直于所述出光面的法线,所述法线和所述上表面具有交点,所述交点位于所述参考点在所述上表面的正投影和所述检测区域之间。
某些实施例中,所述导光单元包括第一导光部和第二导光部,所述第一导光部和第二导光部相连,所述第一导光部邻近所述发射模组,所述第二导光部从与第一导光部相连接处向上延伸至保护层的下方附近,所述第一导光部包括所述入光面,所述发射模组包括发光单元,所述发光单元包括用于出射检测光束的发光面,所述第一导光部的入光面的至少部分正对所述发光单元的发光面,所述第二导光部包括所述出光面,所述第一导光部和第二导光部还包括反射面,所述反射面是所述导光单元除开所述入光面和所述出光面以外的部分或全部表面,所述发光单元发出的检测光束能够从入光面进入导光单元,在导光单元内部经所述反射面反射后从出光面离开导光单元。
某些实施例中,所述保护层包括相对设置的上表面和下表面,所述第二导光部还包括第一子反射面和第二子反射面,所述第一子反射面和第二子反射面是所述反射面的至少部分,所述出光面和第二子反射面相连且邻近保护层的下表面设置,所述第一子反射面位于出光面的下方,所述第一子反射面部分或全部位于所述第二子反射面的下方,所述第二子射面和所述出光面均相对所述上表面倾斜设置,或所述第二子反射面相对所述上表面垂直且所述出光面相对所述上表面倾斜设置,或所述第二子反射面相对所述上表面倾斜且所述出光面相对所述保护层的上表面垂直设置。
某些实施例中,所述保护层的上表面包括供外部对象触摸的检测区域,检测光束能够进入外部对象后透射出来,并能够从所述检测区域进入保护层,当所述第二子射面和所述出光面均相对所述上表面倾斜设置时,所述出光面在保护层的上表面的正投影相比所述第二子反射面在上表面的正投影更靠近所述保护层的透明区域的上表面,定义从第二子反射面和出光面的交线处沿厚度方向垂直于上表面的平面为第一参考面,所述第二子反射面和所述第一参考面之间具有第二夹角,定义包括所述检测区域的中心点的垂直于上表面且平行于第一参考面的平面为第二参考面,第一参考面和第二参考面之间的垂直距离为第一参考距离,所述第一参考距离为12毫米至16毫米,所述第二夹角为27度至35度。
某些实施例中,所述出光面和所述第二子反射面在平行于保护层的宽度方向且垂直于保护层的上表面的平面内的投影高度相等,所述投影高度为0.3毫米至0.5毫米,所述第二导光部沿保护层的长度方向的厚度为小于0.3毫米。
某些实施例中,所述发射模组包括发光单元和第二电路基板,所述发光单元设置在所述第二电路基板上,所述发光单元用于发射检测光束,所述发光单元和第二电路基板电性连接,所述第二电路基板用于给所述发光单元提供电信号,所述第二电路基板包括翼缘部和腹板部,所述翼缘部包括第一翼缘部、第二翼缘部和中间部,所述第一翼缘部和第二翼缘部沿所述翼缘部自身的长度方向相对设置,所述中间部连接所述第一翼缘部和第二翼缘部,所述腹板部连接所述翼缘部的中间部,所述第一翼缘部、第二翼缘部连接所述发光单元,所述中间部的宽度小于所述第一翼缘部的宽度且所述中间部的宽度小于所述第二翼缘部的宽度。
某些实施例中,所述光学检测装置还包括检测模组,所述检测模组的至少部分位于所述中框的下方,所述中框具有对应所述检测模组的第二开口,出射到保护层的上方的检测光束能够进入外部对象并从外部对象透射出来,然后透射出来的检测光束能够依次透过所述保护层、显示模组、第二开口到达所述检测模组,所述检测模组接收外部对象透射出来的所述检测光束并转换为电信号,从而获取外部对象的生物特征信息,所述检测模组的至少部分位于所述透明区域的下方或所述非透明区域的下方。
某些实施例中,所述检测光束为近红外光,所述显示模组为液晶显示模组或OLED显示模组,所述光学检测装置能够用于检测指纹、掌纹、脚趾、生物纹路。
本实用新型的一个方面提供一种电子设备,包括上述的光学检测装置。
本实用新型的有益效果在于,本实用新型光学检测装置在中框的下方或第一开口附近设置发射检测光束的发射模组,并通过导光单元将检测光束引导至保护层的下表面附近,使得检测光束能够从保护层出射到位于保护层的上方的外部对象上。本实用新型利用中框的下方或第一开口附近的空间设置发射模组,不影响其他元件的设置。另外,检测光束通过导光单元出射到保护层的上方,避免了检测光束从显示模组透过而产生损耗,检测光束的利用率较好。
附图说明
图1是本实用新型的光学检测装置的一个实施例的示意图;
图2是图1所示光学检测装置的部分俯视示意图;
图3是图1所示光学检测装置的部分截面示意图;
图4是图1所示光学检测装置的部分立体结构示意图;
图5是图1所示导光单元的部分侧面示意图;
图6是图5所示导光单元的一个变更实施例的侧面示意图;
图7是图6所示导光单元的部分示意图;
图8A至图8B是包括图6所示导光单元的光学检测装置的变更实施例的示意图;
图9是上述导光单元的光路示意图。
具体实施方式
在对本实用新型实施例的具体描述中,应当理解,当基板、片、层或图案被称为在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案“上”或“下”时,它可以“直接地”或“间接地”在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案上,或者还可以存在一个或多个中间层。为了清楚的目的,可以夸大、省略或者示意性地表示说明书附图中的每一个层的厚度和大小。此外,附图中元件的大小并非完全反映实际大小。
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,所描述的实施例仅仅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,都属于本实用新型保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。进一步地,所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
在下文的描述中,提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施方式。然而,本领域技术人员应意识到,即使没有所述特定细节中的一个或更多,或者采用其它的结构、组元等,也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。
请参阅图1,是根据本实用新型的一个实施例的光学检测装置1的部分立体示意图。所述光学检测装置1包括由上至下依次设置的保护层11、显示模组12、中框13和后盖14。
所述保护层11包括非透明区域110和透明区域112,所述非透明区域110位于所述透明区域112的周围或边缘。所述透明区域112能够透射可见光和不可见光。所述非透明区域110能够遮挡可见光和透射不可见光。所述不可见光可以为用于检测外部对象的生物特征信息的检测光束。
所述保护层11包括相对设置的上表面111和下表面(未标号),所述上表面111包括所述透明区域112的上表面和非透明区域110的上表面。所述下表面包括所述透明区域112的下表面和非透明区域110的下表面。所述上表面111为所述光学检测装置1的最外面,或所述上表面111为包括所述光学检测装置1的电子设备的最外面。
示例性的,所述保护层11可以包括透明材料,例如但不限于,透明玻璃、透明聚合物材料、其他任意透明材料等。所述保护层11可以是单层结构,或者多层结构。所述保护层11大致为具有预定长度、宽度、厚度的薄板。所述保护层11具有和Y轴对应的长度方向、和X轴对应的宽度方向、和Z轴对应的厚度方向。
可选的,在一些实施例中,所述保护层11可以包括透明基板(图未示)和光学油墨层(图未示),所述透明基板能够透射可见光和不可见光,所述光学油墨层设置在所述保护层11的非透明区域110的下表面。所述透明基材例如但不限于为玻璃、塑料、树脂或其他任意透明材料。所述光学油墨层例如但不限于为能够透射近红外光且遮挡可见光的红外油墨,光学检测装置1可以采用近红外光作为检测光束实现外部对象的生物特征检测。
可以理解,所述保护层11可以包括实际使用时用户贴附的塑料膜、钢化膜、或其他膜等,保护层11的上表面111为进行生物特征检测时,外部对象直接接触的表面。所述上表面111是所述光学检测装置1的最外面,或所述上表面111是包括所述光学检测装置1的电子设备的最外面。在这里,例如但不限于,外部对象可以为手指,生物特征检测为指纹检测或指纹特征检测。
所述显示模组12位于所述保护层11的下方并能够透过所述保护层11出射可见光实现信息显示,例如但不限于图像显示、文字显示。所述保护层11用于保护显示模组12不受到外部环境的影响。所述显示模组12例如但不限于为液晶显示模组。所述中框13用于支撑所述显示模组12。
所述后盖14位于所述中框13的下方,所述后盖14可以用于收纳所述中框13和后盖14之间的组件,所述组件例如但不限于:印刷电路板、电池等。可选的,所述后盖14可以位于电池的下方并至少部分地围绕所述电池。可选的,所述中框13和后盖14可以使用例如但不限于金属、塑料或玻璃的各种材料制成。所述后盖14可以和所述中框13固定连接。
请同时参阅图2,是所述光学检测装置1的一个实施例中部分俯视示意图,示出了中框13、发射模组16、导光单元15的部分俯视示意图。请同时参阅图3,是图2中光学检测装置1沿A-A线的部分截面示意图。所述中框13位于所述显示模组12的下方。所述中框13具有第一开口131和第二开口132。所述第一开口131位于所述保护层11的非透明区域110的下方,所述第二开口132位于所述保护层11的透明区域112的下方。可选的,所述第一开口131的横截面为圆形或矩形,所述第二开口132的横截面为圆形或矩形。可选的,所述中框13的厚度可以为0.5毫米左右,那么,第一开口131、第二开口132的内侧壁高度可以为0.5毫米。
所述光学检测装置1还包括导光单元15、发射模组16和检测模组19。所述导光单元15的至少部分可以设置在所述保护层11的非透明区域110的下方。所述导光单元15位于所述保护层11和后盖14之间。可选的,所述导光单元15贯穿所述第一开口131且包括位于第一开口131的上方和下方的部分。可选的,在一些实施例中,所述导光单元15的部分位于所述第一开口131内且部分位于第一开口131的上方。可选的,在一些实施例中,所述导光单元15和中框13是不同的元件或组件。在另一些实施例中,导光单元15和中框13也可以是一体的,例如所述导光单元15和所述中框13一体成型。
可选的,所述发射模组16的部分或全部位于所述中框13的下方。所述发射模组16发射的检测光束101可以进入所述导光单元15的内部,并在所述导光单元15的内部通过多次反射被引导至保护层11的下表面的附近。所述检测光束101在邻近所述保护层11的下表面的位置离开所述导光单元15,所述检测光束101离开所述导光单元15后从所述保护层11的下表面进入所述保护层11并穿过所述保护层11到达所述保护层11的上方。因此,所述导光单元15能够将检测光束101从所述中框13下方邻近发射模组16的位置引导至邻近所述保护层11的下表面的位置。
可选的,在一些实施例中,所述检测光束101在所述导光单元15内发生全反射,所述导光单元15使用能够让检测光束101在其内部全反射传输的材料制成,例如但不限于,所述导光单元15可以为光纤。
可选的,在一些实施例中,所述导光单元15贯穿所述第一开口131,第一开口131具有内侧壁,所述导光单元15至少和所述第一开口131的内侧壁固定连接。可以理解的是,在其他实施例中,所述导光单元15也可以不与所述第一开口131的内侧壁连接。
可选的,在一些实施例中,所述发射模组16可以位于所述中框13的下方,或所述发射模组16可以位于所述第一开口131内,或所述发射模组16可以部分位于第一开口131内且部分位于第一开口131的下方,或所述发射模组16可以贯穿所述第一开口131且包括位于第一开口131的上方和下方的部分。
可选的,在一些实施例中,所述发射模组16的部分或全部可以位于所述保护层11的透明区域112的下方,或所述发射模组16的部分或全部可以位于所述保护层11的非透明区域110的下方。换句话说,所述发射模组16在保护层11的上表面111的正投影的至少部分位于所述保护层11的透明区域111或位于所述保护层11的非透明区域112。
可选的,在其他或变更实施例中,所述发射模组16的部分或全部位于所述第一开口131的上方。
可选的,在一些实施例中,所述发射模组16包括多个发光单元161,所述发光单元161能够发射检测光束101。所述发光单元161可以是LED(light emitting diode)、LD(laser diode)、VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)、Mini-LED、Micro-LED、OLED(organic light emitting diode)、QLED(quantum dot light emitting diode)中的一种或多种。
可选的,在一些实施例中,所述保护层11的上表面111具有相互垂直的长边和短边,所述上表面111具有与长边或短边平行的参考线,所述发光单元161在保护层11的上表面111的正投影可以关于所述参考线对称或位于所述参考线上。
可选的,在一些实施例中,所述检测模组19可以位于所述中框13的下方。可选的,在另一些实施例中,所述检测模组19可以位于所述第二开口132的下方。或者,在一些实施例中,所述检测模组19的一部分可以位于所述第二开口132内,另一部分可以位于所述第二开口132的下方。当然,在一些实施例中,所述检测模组19可以和所述第二开口132错开。例如但不限于,在光学检测装置1的一些采用潜望式成像结构的变更或可选实施例中,所述检测模组19可以不必正对所述第二开口132,甚至,所述检测模组19可以位于任意合适的位置。本申请实施例中对此不作限定。
可选的,在一些实施例中,所述检测模组19包括图像传感器,例如但不限于:指纹图像传感器,所述检测模组19能够用于接收外部对象1000透射出来的检测光束101并转换为电信号,所述电信号可以是用于生成外部对象1000的生物特征图像的图像信号。
所述光学检测装置1还包括和显示模组12连接的第一电路基板122。所述第一电路基板122和显示模组12电性连接,并且可用于传输与显示模组12的驱动相关联的电信号。例如但不限于,与显示模组12的驱动相关联的芯片(IC)可以安装在第一电路基板122上,例如但不限于,显示模组12包括显示面板(图未示)和为显示面板提供可见光的背光单元(图未示),所述第一电路基板122可以电性连接显示面板和/或背光单元。此外,在一些可选实施例中,所述检测模组19的芯片部分也可以电性连接所述第一电路基板122。图3中示意的第一电路基板122可以从显示模组12上弯折延伸后位于显示模组12和中框13之间,但在其他一些实施例中,所述第一电路基板122也可以从显示模组12上弯折延伸后位于中框13和后盖14之间,例如第一电路基板122穿过第一开口131连接至中框13和后盖14之间。本申请对此不作限定。可选的,所述第一电路基板122可以包括或为柔性电路板。
可选的,在一些实施例中,所述第一电路基板122和导光单元15之间可以具有间隔,所述间隔大小可以为0至1毫米,例如为0.5毫米。
图2中示出了两个导光单元15,并且每个发射单元15对应三个发光单元161。所述导光单元15用于引导所述检测光束101,使得所述检测光束101能够透过所述保护层11到达位于所述保护层11的上方的外部对象上。上述关于导光单元15和发光单元161的数量仅为示例性描述,发光单元161的数量可以为一个或多个。可选的,所述导光单元15的数量可以为一个或多个,每个导光单元15和一些发光单元161相对应,每个导光单元15用于引导对应的发光单元161发射的检测光束101。可变更地,所述光学检测装置1的一个变更实施例中,所述导光单元15可以沿X轴方向设置在所述非透明区域110的下方的中间位置,导光单元15的数量为1个,发光单元161的数量为4个,所述导光单元15通过将所述4个发光单元161发射的检测光束101在导光单元15内部反射传输到邻近保护层11的下表面的位置。当然,在其他或变更实施例中,所述导光单元15和发光单元161的数量、位置可以根据需要具有不同配置,均属于本申请保护范围。
所述发射模组16用于发射检测光束101。所述导光单元15用于引导所述发射模组16发射的检测光束101,经过所述导光单元15引导后的检测光束101能够穿过所述保护层11并进入位于保护层11的上方的外部对象1000的内部。进入外部对象1000内的检测光束101能够从外部对象1000透射出来,并依次透过所述保护层11、显示模组12、第二开口132到达检测模组19。可选的,所述检测光束101可以为不可见光。进一步的,所述检测光束101可以为近红外光,例如但不限于,所述检测光束101可以为波长范围为800纳米至1200纳米的近红外光。在某些实施例中,所述检测光束101可以为波长等于850纳米或940纳米的近红外光。
可选的,在一些实施例中,所述检测模组19可以位于所述检测区域VA的正下方或其他合适的位置。可选的,所述检测光束101进入保护层11从所述保护层11的上表面111出射的区域为出射区域PA,所述检测区域VA和出射区域PA可以不相交叠。这样的话,可以避免检测光束101从保护层11的上表面111出射时在上表面111发生反射的部分检测光束101被检测模组19接收,进而避免对检测模组19采集从外部对象1000透射出来的检测光束101造成不良影响。当然,可变更地,所述检测区域VA和出射区域PA可以具有部分交叠。
可选的,在一些实施例中,所述检测区域VA位于所述保护层11的透明区域112内。所述出射区域PA的至少部分位于所述保护层11的非透明区域110内。所述保护层11的上表面111位于所述检测模组19视场角范围内的区域定义为所述检测模组19在保护层11的上表面111的视场区域。可选的,所述检测区域VA可以是所述视场区域的一部分。或者,所述检测区域VA为所述视场区域。或者,所述检测区域VA包括所述视场区域的至少一部分。所述检测模组19可以包括图像传感器和镜头,外部对象1000透射出来的检测光束101从检测区域VA透过所述保护层11、显示模组12、第二开口132后被镜头会聚到图像传感器上,用于生成外部对象1000的生物特征图像。
请一并参阅图4,是图1中光学检测装置1的部分立体结构示意图,示出了导光单元15。请一并参阅图5,是图1中导光单元15的部分侧面示意图。所述导光单元15包括入光面151、出光面152和反射面153。所述发光单元161包括用于出射检测光束101的发光面1611。所述入光面151朝向所述发光单元161的发光面1611。所述出光面152邻近所述保护层11的下表面。例如但不限于,所述反射面153可以为所述导光单元15除开所述入光面151和出光面152之外的其余表面。可选的,所述入光面151可以位于所述中框13的下方、或位于所述第一开口131内、或部分位于第一开口131内且部分位于第一开口131的下方、或所述入光面151贯穿所述第一开口131且包括位于第一开口131的上方和下方的部分。可选的,在一些实施例中,所述入光面151和所述发光面1611可以正对设置,所述入光面151和所述发光面1611之间可以紧贴或间隔设置。
所述入光面151用于让所述发射模组16发射的检测光束101从所述入光面151进入导光单元15的内部。所述出光面152用于让进入所述导光单元15的检测光束101从所述出光面152离开。所述反射面153用于反射进入导光单元15的内部的检测光束101。所述检测光束101从入光面151进入导光单元15后,通过在所述反射面153发生反射在所述导光单元15的内部传输,其中的至少部分检测光束101能够从所述出光面152出射,从而离开所述导光单元15。
可选的,在一些实施例中,所述导光单元15包括主体和反光材料,所述主体为能够透射检测光束101的材料制成。所述主体大致具有L型结构,所述反光材料覆盖所述主体的侧面形成所述反射面153,所述主体的L型结构的两个端面分别为所述入光面151和出光面152。所述反光材料用于反射检测光束101,使得检测光束101能够在主体内部传输。部分检测光束101能够从入光面151进入导光单元15,经反射传输至出光面152并离开导光单元15。可选的,在一些实施例中,所述主体可以是玻璃或树脂。所述反光材料可以是镀膜形成在所述主体表面。在另外一些实施例中,所述反光材料可以是能够反射检测光束101的反射膜,所述反射膜可以粘贴在所述主体表面上。通常来说,采用在主体表面镀膜的方式形成反射面151,相对来说,不需要额外的粘胶物,导光单元15的厚度可以比较小。相对地,使用光学胶或其他任意粘胶连接反射膜和主体形成以反射面151的方式,会因为粘胶物和反射膜的厚度使得导光单元15的在沿保护层11的长度方向(Y轴方向)的厚度略微较大。当然,因为主体本身的厚度可以做到非常薄,所述导光单元15的厚度可以非常小,例如可以小于发光模组16的高度。
可选的,在一些实施例中,所述发射模组16还包括第二电路基板162,所述发光单元161和导光单元15设置在所述第二电路基板162上。所述发光单元161和第二电路基板162电性连接,所述第二电路基板162用于给所述发光单元161提供电信号。
可选的,在一些实施例中,所述第二电路基板162包括翼缘部1621和腹板部1622。所述腹板部1622连接所述翼缘部1621的中间的部分。所述翼缘部1621和腹板部1622大致形成一个T型结构。可选的,在一些实施例中,所述翼缘部1621为长条状薄板,其自身具有大致垂直的长度方向和宽度方向,所述腹板部1622大致沿翼缘部1621的宽度方向连接至所述翼缘部1621。所述翼缘部1621包括第一翼缘部(未标号)、第二翼缘部(未标号)和中间部(未标号)。所述第一翼缘部和第二翼缘部沿所述翼缘部1621自身的长度方向相对设置,所述中间部连接所述第一翼缘部和第二翼缘部。所述腹板部1622连接所述翼缘部1621的中间部,所述第一翼缘部、第二翼缘部连接所述发光单元161。其中,所述第一翼缘部和第二翼缘部沿宽度方向的尺寸大于所述中间部,所述第一翼缘部、第二翼缘部和中间部在与腹板部1622相连的一侧边缘保持平齐,而所述第一翼缘部和第二翼缘部在背向腹板部一侧分别形成相对于中间部突出的部分。可选的,所述第二电路基板162安装在所述光学检测装置1时,所述翼缘部1621的宽度方向大致平行于所述保护层11的宽度轴X,所述腹板部1622大致沿着所述保护层11的长度轴Y延展。所述翼缘部1621和腹板部1622占用空间较小,能够较好的适用于所述导光单元15和发光单元161。在保证线路连接和信号驱动的情况下,所述第二电路基板162的这种结构占用空间较小。另外,将两个导光单元15设置在第一翼缘部和第二翼缘部上,两个导光单元15之间具有一定间隔,所述中框13可以在位于两个导光单元15之间的部分开设USB接口(图未示)。可以理解,两个导光单元15位于非透明区域110的下方,这部分的非透明区域110可以看作光学检测装置1的底部,所述USB接口大致位于所述底部的外侧的中间,所述USB接口可以设置在中框13向下延伸的部分上。外部设备可以通过USB插线插入所述USB接口,进而外部设备和所述光学检测装置1可以实现电性连接或数据通信。本申请实施例中的第二电路基板162通过采用翼缘部1621和腹板部1622的结构设计,不会影响光学检测装置1在底部中间位置设置USB接口。
可选的,在一些实施例中,所述发光单元161和翼缘部1621之间通过导电焊料或其他导电介质电性连接。所述导光单元15和翼缘部1621的之间通过胶水或其他粘胶物连接。图4示出了两个导光单元15分别连接所述第一翼缘部和第二翼缘部。每个导光单元15对应3个发光单元161,所述导光单元15用于将所述3个发光单元161发出的检测光束101进行引导。那么,所述第一翼缘部和第二翼缘部上均设置有三个发光单元161。其他或变更实施例中,所述导光单元15可以对应不同数量的发光单元161。
可选的,在一些实施例中,所述腹板部1622可以电性连接外部的驱动电路,所述外部驱动电路用于驱动所述发光单元161。可选的,在一些实施例中,所述腹板部1622可以电性连接所述检测模组19。
可选的,在一些实施例中,所述第二电路基板162可以为柔性电路板。
可选的,在一些实施例中,所述光学检测装置1还包括设置在所述第二电路基板162的下方的补强板17。所述补强板17可以设置在所述第二电路基板162的翼缘部1621的下方,用于提高所述第二电路基板162和发光单元161、导光单元15连接处的强度。示例性的,在一些实施例中,所述补强板17可以是金属、树脂、塑料等材料制成。
可选的,在一些实施例中,所述导光单元15可以设置在所述第二电路基板162的翼缘部1621上,具体地,不同的导光单元15可以分别连接第一翼缘部和第二翼缘部。然而,可变更地,在一些实施例中,所述导光单元15也可以直接连接所述补强板17,此时第二电路基板162的翼缘部1621仅与所述发光单元161连接。
可选的,在一些实施例中,所述导光单元15包括相连的第一导光部1501和第二导光部1502。所述第一导光部1501邻近发射模组16,所述第二导光部1502邻近保护层11。所述第二导光部1502的至少部分位于所述保护层11的非透明区域110的下方。所述第一导光部1501位于所述保护层11的非透明区域110的下方、或所述第一导光部1501的部分位于所述非透明区域110的下方且部分位于所述透明区域112的下方、或所述第一导光部1501位于所述透明区域112的下方。
可选的,在一些实施例中,当所述第一导光部1501的全部位于所述非透明区域110的下方时,此时所述第二导光部1502的至少部分可以位于所述非透明区域110的下方。
可选的,在一些实施例中,所述第一导光部1501位于所述非透明区域110的下方时,所述发射模组16可以位于所述非透明区域110的下方、或所述发射模组16可以位于所述透明区域112的下方、或所述发射模组16可以部分位于所述透明区域112的下方且部分位于所述非透明区域110的下方。此时,所述第二导光部1502的至少部分可以位于非透明区域110的下方。
可选的,在一些实施例中,所述第一导光部1501的全部位于所述透明区域112的下方时,所述发射模组16可以位于透明区域112的下方,此时所述第二导光部1502可以从透明区域112的下方向靠近保护层11的方向延伸至非透明区域110的下方。进一步可选的,在一些实施例中,所述第一导光部1501的部分位于所述非透明区域110的下方且部分位于所述透明区域112的下方时,所述发射模组16可以位于透明区域112的下方,此时所述第二导光部1502的至少部分可以位于所述非透明区域110的下方。
可选的,在一些实施例中,所述第一导光部1501和第二导光部1502都位于所述非透明区域110的下方,所述第二导光部1502在上表面111的正投影相比所述第一导光部1501在上表面111的正投影可以更靠近所述透明区域112的上表面。
可选的,在一些实施例中,所述第二导光部1502在不同位置可以具有不同的厚度(所述第二导光部1502的厚度可以理解为第二导光部1502在保护层11的长度方向上的长度)。例如但不限于,所述第二导光部1502可以具有上小下大的厚度。所述第二导光部1502在中框13附近的厚度可以较大,所述第二导光部1502在中框13附近的部分可以位于透明区域112的下方。所述第二导光部1502在保护层11的下表面附近的厚度则较小,所述第二导光部1502在保护层11的下表面附近的部分则位于非透明区域110的下方。当然,在其他或变更实施例中,所述第二导光部1502的不同位置也可以具有一致的厚度。
可选的,在一些实施例中,所述导光单元15可以具有大致的L型结构。检测光束101可以从L型结构的导光单元15的第一导光部1501进入导光单元15,在所述导光单元15内部经过反射传输后,从第二导光部1502离开导光单元15。导光单元15将检测光束101从中框13的下方邻近发射模组16的位置导向保护层11的下表面附近。
可选的,在一些实施例中,所述第一导光部1501包括所述入光面151。所述第二导光部1502包括所述出光面152。所述第一导光部1501的至少部分位于所述第一开口131内或所述第一导光部1501的至少部分位于所述第一开口131的下方。所述第二导光部1502和所述第一导光部1501相连,所述第二导光部1502具有和所述第一导光部1501相连的连接部分,所述第二导光部1502从所述连接部分向上延伸至邻近所述保护层11的非透明区域110的下表面的位置,所述第二导光部1502的至少部分位于所述第一开口131的上方。所述第一导光部1501和所述第二电路基板162相连。所述第一导光部1501和第二导光部1502形成L型的导光单元15。可选的,所述入光面151可以看作所述第一导光部1501的端面,所述出光面152可以看作所述第二导光部1502的端面,所述反射面153可以看作所述第一导光部1501和第二导光部1502的至少部分侧面。可选的,所述第一导光部1501在上表面111的正投影和透明区域112的间距小于所述第二导光部1502在上表面111的正投影和透明区域112的间距。
可选的,所述导光单元15的反射面153包括倒角面154,所述倒角面154可以是第一导光部1501和第二导光部1502连接处的倒角斜面。所述倒角面154能够较好的将进入导光单元15的检测光束101向出光面152所在位置反射。此外,所述后盖14可以在所述导光单元15的倒角处具有弧形结构,从而具有使得光学检测装置1整体上具有较好的握持感和视觉效果。
可选的,在一些实施例中,如图5所示,所述第一导光部1501沿Z轴的高度为H1,所述发光单元161沿Z轴的高度为H2。所述第一导光部1501的高度H1大于或等于发光单元161的高度H1。由于检测光束101从发光面1611出射时具有一定的发散角,在入光面151和发光面1611正对时,第一导光部1501的高度H1大于或等于发光单元161的高度H2可以让较多的检测光束101进入导光单元15。所述发光单元161的高度H2可以为所述发光单元161沿所述保护层11的厚度方向(Z轴)上的长度。所述第一导光部1501的高度可以为所述第一导光部1501沿所述保护层11的厚度方向(Z轴)上的长度。
进一步可选的,所述高度H1可以是第一导光部1501的入光面151在垂直于保护层11的上表面111的方向上的长度,所述高度H2可以是发光单元161的发光面1611在垂直于保护层11的上表面111的方向上的长度。
通常的,由于用户手持和使用习惯,导光单元15、发光单元161在光学检测装置1的位置称为光学检测装置1的底部,保护层11的与所述导光单元15、第一开口131等对应的非透明区域110俗称为“下巴”。为了保证生物特征检测效果,较好的做法是检测光束101从保护层11的下表面附近直接进入保护层11然后出射到外部对象1000上。可以理解,由于邻近保护层11的下表面的空间有限,而显示模组12和保护层11的透明区域112相对设置。如果发射模组16直接设置在保护层11的下表面的附近的话,只能设置在保护层11的非透明区域110的下方。而为了保证组装,发射模组16和第一电路基板122之间需要保持公差间隔。并且,发射模组16还包括发光单元161和第二电路基板162,元件数量较多、线路较复杂。如果将发射模组16紧挨保护层11的下表面设置在非透明区域110的下方的话,会导致保护层11的非透明区域110的宽度增大,也就是“下巴”较宽,影响用户体验。
本申请实施例中,非透明区域110的下表面附近仅设置导光单元15的第二导光部1502。所述第二导光部1502位于所述保护层11的非透明区域110的下方。所述第二导光部1502的厚度T越小,所述保护层11的非透明区域110的宽度可以越小。而对于光学检测装置1或包括所述光学检测装置1的电子设备来说,保护层11的非透明区域的宽度越小。从外观上看,光学检测装置1的“下巴”越窄。可选的,所述厚度T可以为第二导光部1502沿保护层11的长度方向(Y轴方向)的长度,当所述第二导光部1502的厚度T越小,所述保护层11的“下巴”越窄。在本申请的一些实施例中,所述第二导光部1502的厚度T小于发射模组16的高度。因此,本申请光学检测装置1可以具有更窄的下巴。可选的,在一些实施例中,所述发射模组16的高度可以为所述发射模组16沿保护层11的厚度方向(X轴)上的长度。所述第二导光部1502的厚度T可以为所述第二导光部1502沿所述保护层11的长度方向(Y轴)上的长度。例如但不限于,所述发射模组16的高度可以大致为发光单元161的高度H2加上第二电路基板162的高度(未标示)。
可选的,在一些实施例中,所述厚度T可以看作所述第二导光部1502位于反射面153之间的部分的厚度。在一些实施例中,发光单元161的高度H2可以为0.3毫米至0.5毫米,第二电路基板162沿Z轴方向的高度可以为0.1毫米,第二导光部1502的厚度T可以为小于0.3毫米。例如但不限于,所述第二导光部1502的厚度T可以为0.25毫米。
本申请实施例中,发射模组16设置在中框13的下方,相对于保护层11的非透明区域110的下方附近,中框13的下方具有较大的空间以容纳所述发射模组16,并且发射模组16不一定需要位于非透明区域110的正下方。同时,通过导光单元15将发射模组16发射的检测光束101引导至保护层11的下表面附近. 这样的话,相较于将发射模组16直接设置在所述保护层11的下表面附近的位于中框13的上方的位置,本申请实施例的光学检测装置1以及包括光学检测装置1的电子设备能够实现“窄下巴”,从而具有较好的用户体验。
可选的,所述出光面152相对所述保护层11的上表面111倾斜设置。进一步的,从所述出光面152上任意选择一参考点作垂直于所述出光面152的法线,所述法线和所述上表面111具有交点,所述交点位于所述参考点在所述上表面111的正投影和所述检测区域VA之间。可以理解,在进行生物特征检测时,外部对象1000可以直接接触检测区域VA。由于导光单元15具有上述相对上表面111倾斜配置的出光面152,所述出光面152邻近所述保护层11的下表面。检测光束101离开导光单元15、穿过所述保护层11后,可以有更多的检测光束101能够进入到位于保护层11的上方的外部对象1000,从而提高检测光束101的利用率。进入外部对象1000的检测光束101能够从外部对象1000透射出来,并从检测区域VA进入保护层11。
请参阅图6,图6示出的导光单元15a是图5中导光单元15的一个可变更实施例的侧面示意图。所述导光单元15a和导光单元15具有基本相同的结构。所述导光单元15a包括第一导光部1501和第二导光部1502a,第一导光部1501和第二导光部1502a相连,第二导光部1502a从与第一导光部1501相连接处向上延伸至保护层11的下方附近。第一导光部1501邻近发射模组16的发射单元161。第一导光部1501包括入光面151,所述入光面151正对发光单元161的发光面1611。所述第二导光部1502a包括出光面152a。所述第一导光部1501和第二导光部1502还包括反射面153。所述反射面153可以是所述导光单元15a除开入光面151和出光面152a以外的部分或全部表面。所述发光单元161发出的检测光束101能够从入光面151进入导光单元15a,在导光单元15a内部经反射面153反射后从出光面152a离开导光单元15a。
所述第二导光部1502a还包第一子反射面1531和第二子反射面1532。所述第一子反射面1531和第二子反射面1532是反射面153的至少部分。所述出光面152a和第二子反射面1532相连且邻近保护层11的下表面设置。所述第一子反射面1531大致垂直于所述保护层11的上表面111。所述第二子射面1532相对上表面111倾斜设置,所述出光面152a相对上表面111倾斜设置。所述第一子反射面1531可以和所述第二子反射面1532相连。所述第一子反射面1531位于所述出光面152a的下方。所述第一子反射面153的部分或全部位于所述第二子反射面1532的下方。所述第二子反射面1532和所述出光面152a相连并形成一个面向保护层11的凸起结构。例如但不限于,所述凸起结构为尖角型凸起结构。
可选的,在一些实施例中,第一子反射面1531和第二子反射面1532可以垂直于所述上表面111,所述第二子反射面1532连接所述出光面152a,所述出光面152a相对上表面111倾斜。可选的,在一些实施例中,所述第一子反射面1531可以垂直于所述上表面111,所述第二子反射面1532相对上表面111倾斜设置,所述第二子反射面1532连接所述出光面152a,所述出光面152a相对上表面111垂直。
可选的,在上述实施例中,所述第二子反射面1532和出光面152a可以包括平面和/或曲面。本申请实施例对此不作限定。
示例性的,所述第二导光部1502a在沿保护层11的长度方向(Y轴方向)上的长度为所述第二导光部1502a的厚度T,所述厚度T小于所述发光单元161的高度H2(参见图5)。所述第二子反射面1532在平行于保护层11的厚度方向(Z轴方向)且垂直于上表面111的平面内的正投影的高度H3可以为0.3毫米至0.5毫米,例如但不限于,所述第二子反射面1532在沿保护层11的厚度方向(Z轴方向)上的高度H3可以大约为0.4毫米。所述出光面152a和第二子反射面1532在且垂直于上表面111的平面内的正投影的高度大致相等。所述第二导光部1502a的厚度T可以为小于0.3毫米,例如但不限于,所述第二导光部1502a的厚度T可以大约为0.2毫米。
请一并参阅图7,是图6中出光面152a和第二子反射面1532的放大示意图。可选的,在一些实施例,当所述第二子射面1532和所述出光面152a均相对所述上表面111倾斜设置时,所述出光面152a在保护层11的上表面111的正投影相比所述第二子反射面1532在上表面111的正投影更靠近所述保护层11的透明区域112的上表面。
可选的,在一些实施例中,定义从第二子反射面1532和出光面152a的交线处沿厚度(Z轴)方向作垂直于上表面111得到的平面为第一参考面K1。检测区域VA的中心点为C,定义包括所述检测区域VA的中心点C的垂直于上表面111且平行于第一参考面K1的平面为第二参考面K2。第一参考面K1和第二参考面K2之间沿长度轴(Y轴)的垂直距离为第一参考距离L1。所述第一参考距离L1大致对应所述导光单元15a和检测区域VA的中心之间的水平距离(此时,将X-Y平面看作水平面)。所述出光面152a和所述第一参考面K1之间具有第一夹角α1,所述第二子反射面1532和所述第一参考面K1之间具有第二夹角α2。所述第一夹角α1和第二夹角α2满足:0度<α1<α2<90度。例如但不限于,第一夹角α1可以为0度至10度,第二夹角α2可以为10度至40度。此时,所述检测光束101从上表面111出射后能够较好的照射到位于检测区域VA的上方的外部对象1000上。当然,可选的,在一些实施例中,所述出光面152a可以垂直于所述上表面111。
请一并参阅图8A,是包括导光单元15a的光学检测装置1的一个变更实施例的沿Z轴向下的方向的部分俯视示意图,图8A示出了第一参考面K1、第二参考面K2、检测区域VA、检测区域VA的中心点C、以及导光单元15a。请一并参阅图8B,是包括导光单元15a的光学检测装置1的另一个变更实施例的沿Z轴向下的方向的部分俯视示意图,图8B中实施例和图8A中实施例的结构基本相同,主要区别在于,图8B中所示实施例仅包括一个导光单元15a,所述导光单元15a位于非透明区域110的下方,且所述导光单元15a在上表面111的正投影位于所述上表面111的平行于保护层11的长度方向(Y轴)的中线113上。而图8A中所示实施例则包括两个导光单元15a,分别位于所述中线113的两侧。所述导光单元15a可以具有不同数量、位置,均属于本申请保护层范围。
在所述第二参考面K2上,定义距离上表面111高度为H4、且和中心点C距离为±W1/2的区域为探测区,如图8所示,所述探测区在沿X轴方向的长度为W1,且探测区在X轴方向上的两侧边缘和检测区域VA的中心点C的距离均为W1/2。
在进行生物特征检测时,外部对象1000一般位于检测区域VA的上方或直接接触检测区域。为方便理解,所述探测区可以用来模拟外部对象1000位于检测区域VA上方时的受光区域,因此,如果检测光束101离开导光单元15并从保护层11出射后能够较多的照射到上述探测区上,则可以认为检测光束101从保护层11出射后能够较多的照射到外部对象1000上,从而能够进入外部对象1000,然后从外部对象1000透射出来。
例如但不限于,第一参考距离L1可以为12毫米至16毫米,检测区域VA可以为直径5毫米至10毫米的圆形或边长5毫米至10毫米的矩形,探测区的长度W1可以大约为10毫米、高度H4可以大约为8毫米时,所述第二夹角α2可以大约为27度至35度。此时,检测光束101从保护层11出射后能够较多的照射到探测区上(照射到探测区的检测光束101的比例大约占从保护层11出射的检测光束101的10%至13%),也就是说,包括导光单元15a的光学检测装置能够具有较好的光学成像质量和较好的生物特征检测效果。
可选的,在一些实施例中,所述第一参考距离L1可以为12毫米,所述第二夹角α2可为27度时;或者所述第一参考距离L1可以为16毫米,所述第二夹角α2可以为35度时;或者所述第一参考距离L1可以为12毫米至16毫米,所述第二夹角α2可以为27度至35度。在这些实施例中,当外部对象1000接触检测区域VA时,从保护层11出射的所有检测光束101中,大约可以有10%至13%的检测光束101能够照射到位于检测区域VA的外部对象1000上。
请参阅图9,示出了导光单元15和导光单元15a出射检测光束101的光路示意图。所述导光单元15a在第二导光部1502a的出光面152a处设置和出光面152a相连且倾斜于保护层11的上表面111的第二子反射面1532。可以理解,由于所述第二子反射面1532相对上表面111倾斜设置,检测光束101通过第二子反射面1532上反射后可以以较大的入射角进入保护层11和以较大的出射角从保护层11的上表面111出射。这样的话,检测光束101在上表面111的出射区域PA能够较为靠近检测区域VA。而且,检测光束101能够出射到检测区域VA上方较为靠近上表面111的位置,也就是外部对象1000所处的位置。那么,从保护层11的上表面111出射的检测光束101中,能够达到并进入外部对象1000的检测光束101的量较多。当进行生物特征检测时,外部对象1000触摸检测区域VA,导光单元15a能够更好的使得检测光束101到达外部对象。
当然,相对于现有技术来说,导光单元15、导光单元15a或其变更实施例都能够将发射模组16发出的检测光束101引导至保护层11的下表面附近,光学检测装置1及其变更实施例中能够实现窄下巴的技术效果,具有较好的用户体验。
以外部对象1000为手指为例,由于手指的指纹具有凹凸纹路(例如:指纹的谷和脊),导致手指和上表面111接触时,指纹的脊紧贴上表面111,指纹的谷则和上表面111之间间隔有空气。检测光束101从脊、谷透射出来时,脊和第一表面111直接接触,检测光束101可以直接从脊折射透过第一表面111,例如但不限于,透过所述上表面111进入保护层11。谷和上表面111之间间隔空气,检测光束101需要先从谷折射进入空气,然后才通过空气折射透过上表面111。由于手指和空气的折射率不同、检测光束101经过空气时产生损耗等原因,从指纹的脊和谷处透过上表面111的检测光束101具有和指纹的脊和谷对应的不同的强度。图4以外部对象1000为手指为例进行描述,本领域技术人员可以理解,外部对象1000可以为手掌、脚掌、皮肤等。由上述可知,从外部对象1000透射出来的检测光束101带有外部对象1000的生物特征信息,所述生物特征可以为指纹、趾纹、掌纹、皮肤纹路、血管等。
所述光学检测装置1的发射模组16作为发射检测光束101的光源,其位于中框13的下方,同时,由于中框具有第一开口131,导光单元15贯穿所述第一开口131且包括位于第一开口131的上方和下方的部分,将检测光束101从中框13的下方引导至保护层11的下表面附近,检测光束101离开导光单元15后能够穿过所述保护层11进入外部对象1000的内部。当然,其他实施例中,所述发射模组16也可以位于所述第一开口131内,或部分位于所述第一开口131内、部分位于所述第一开口131的下方。中框13和后盖14之间通常可以用来设置电池、电路板、芯片等。和中框13的上方的狭窄空间相比,中框13的下方空间相对较大,发射模组16可以设置在中框13的下方、第一开口131的内部、第一开口131的上方或下方附近,不会影响显示装置10的其他元件或组件的设置。另外,检测光束101在导光单元15内部传输后直接在保护层11的下表面附近离开光单元15,避免了检测光束101从显示模组11透过而产生损耗。
本申请实施例中,所述显示模组12可以包括显示面板和位于显示面板下方的背光单元。所述显示模组12可以为液晶显示模组。所述显示面板可以为液晶显示面板,所述显示面板可以包括相对的两个基板和位于两个基板之间的液晶层。所述背光单元用于给所述显示面板提供可见光。所述背光单元包括由下至上依次堆叠的反射片、导光板、和光学膜层。所述背光单元还包括邻近所述导光板的一个侧面设置的背光灯。背光灯发射可见光,可见光从导光板邻近所述背光灯的侧面进入导光板,经过导光板导光后透过所述光学膜层出射到显示面板。反射片用于将从导光板的底面出射的可见光反射回到导光板。光学膜层用于增亮和/或扩散透过其的可见光。所述显示模组12能够透射所述检测光束101。
需要说明的是,本申请并不以此为限,所述显示模组12可以是其他适当的显示模组、显示组件或显示器。可选的,在一些实施例中,所述显示模组12可以为自发光型显示器件,所述显示模组12和保护层11共同构成一个自发光的显示装置。可选的,其他或变更实施例中,所述显示模组12包括二相对的基板和位于所述基板之间的显示层,所述显示层可以是有机发光二极管(OLED)层,或者是液晶层。
本申请的上述实施例或变更实施例及相应变更设置中关于保护层、显示模组、发射模组、导光单元、中框、发光单元、出射区域、检测区域等的结构、位置也可以应用在本实用新型公开的其他实施例中,由此得到实施例及其替换、变形、组合、拆分、扩展、省略等均属于本实用新型保护范围。
需要说明的是,本申请描述中可能出现的上表面、下表面、出光面、入光面、发光面等,可以是实际存在的实体表面,也可以是假想表面,不影响本申请实用新型创造的技术方案实现,均属于本申请保护范围。另外,本申请描述中可能出现的“重叠”、“重合”、“交叠”,应理解为具有相同意思并可以相互替换。
需要说明的是,本领域技术人员可以理解,在不付出创造性劳动的前提下,本实用新型实施例的部分或全部,以及对于实施例的部分或全部的变形、替换、变更、拆分、组合、扩展等均应认为被本实用新型的实用新型创造思想所涵盖,属于本实用新型的保护范围。
在本申请中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的任何引用表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书中不同位置出现的这种短语并不一定全部指相同的实施例。另外,当结合任何实施例描述特定的特征或结构时,所主张的是,结合这些实施例的其它实施例来实现这种特征或结构在本领域技术人员的技术范围内。
本实用新型说明书中可能出现的“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“背面”、“正面”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。相似的标号和字母在附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本实用新型的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中,“多种”或“多个”的含义是至少两种或两个,除非另有明确具体的限定。本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。权利要求书中所使用的术语不应理解为将实用新型限制于本说明书中所公开的特定实施例。因此,本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (24)
1.一种光学检测装置,其特征在于,包括:
保护层,包括透明区域和位于所述透明区域周围的非透明区域;
显示模组,位于保护层的下方,能够透过所述透明区域出射可见光以实现信息显示;
中框,位于所述显示模组的下方,所述中框具有位于非透明区域的下方的第一开口,所述中框用于支撑所述显示模组;
发射模组,至少部分位于所述中框的下方或至少部分位于所述第一开口内,所述发射模组用于发射用于生物特征检测的检测光束,所述检测光束为不可见光;
导光单元,至少部分位于所述非透明区域的下方,所述导光单元包括邻近所述发射模组的入光面和邻近所述保护层的出光面,所述发射模组发射的检测光束能够从所述入光面进入所述导光单元并在所述导光单元内部经过反射后从所述出光面离开所述导光单元,离开所述导光单元的检测光束能够穿过所述保护层出射到所述保护层的上方。
2.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述出光面位于所述中框的上方且位于所述非透明区域的下方,所述出光面邻近所述保护层,所述入光面的至少部分正对所述发射模组,所述导光单元还包括反射面,所述反射面是所述导光单元除开所述入光面和出光面以外的部分或全部表面,所述反射面用于反射进入所述导光单元的检测光束。
3.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,当所述发射模组的至少部分位于所述中框的下方时,所述入光面的至少部分位于所述中框的下方;当所述发射模组的至少部分位于所述第一开口内时,所述入光面的至少部分位于所述第一开口内。
4.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述保护层包括相对设置的上表面和下表面,所述上表面包括所述透明区域的上表面和非透明区域的上表面,所述下表面包括所述透明区域的下表面和非透明区域的下表面,所述保护层的上表面具有外部对象可直接触摸的检测区域,外部对象接触检测区域时,出射到保护层的上方的检测光束能够进入外部对象的内部再透射出来,透射出来的检测光束能够从检测区域进入保护层, 所述发射模组在保护层的上表面的正投影位于所述导光单元在上表面的正投影和所述检测区域之间。
5.如权利要求4所述的光学检测装置,其特征在于,离开导光单元的检测光束从所述保护层的上表面出射的区域为出射区域,所述出射区域和检测区域不交叠或部分交叠。
6.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述导光单元包括邻近发射模组的第一导光部和邻近保护层的第二导光部,所述第一导光部包括所述入光面,所述第二导光部包括所述出光面,所述第一导光部的全部位于所述保护层的非透明区域的下方、或所述第一导光部的部分位于所述非透明区域的下方且部分位于所述透明区域的下方、或所述第一导光部的全部位于所述透明区域的下方;
所述第二导光部的至少部分位于所述非透明区域的下方。
7.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述发射模组的部分或全部位于所述保护层的透明区域的下方,或所述发射模组的部分或全部位于所述保护层的非透明区域的下方。
8.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述发射模组包括用于发射检测光束的发光单元,所述发光单元包括供检测光束出射的发光面,所述发光面正对所述入光面。
9.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述导光单元包括邻近发射模组的第一导光部和邻近保护层的第二导光部,所述第二导光部和所述第一导光部相连,所述第二导光部具有和所述第一导光部相连的连接部分,所述第二导光部从所述连接部分向上延伸至邻近所述非透明区域的下表面的位置,所述第二导光部的至少部分位于所述第一开口的上方。
10.如权利要求9所述的光学检测装置,其特征在于,当所述发射模组的至少部分位于所述中框的下方时,所述第一导光部的至少部分位于所述中框的下方;当所述发射模组的至少部分位于所述第一开口内时,所述第一导光部的至少部分位于所述第一开口内。
11.如权利要求9所述的光学检测装置,其特征在于,所述第二导光部的厚度小于所述发射模组的高度,所述第二导光部的厚度为所述第二导光部在沿保护层的长度方向上的长度,所述发射模组的高度为所述发射模组沿所述保护层的厚度方向上的长度。
12.如权利要求9所述的光学检测装置,其特征在于,所述发射模组包括用于发射检测光束的发光单元,所述发光单元和第一导光部的入光面邻近设置,所述第一导光部的高度大于或等于所述发光单元的高度,所述第一导光部的高度为所述第一导光部在沿所述保护层的厚度方向上的长度,所述发光单元的高度为所述发光单元沿所述保护层的厚度方向上的长度。
13.如权利要求9所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一导光部的端面为所述入光面,所述第二导光部的端面为所述出光面,所述第一导光部和第二导光部除开所述入光面和出光面以外的其余部分或全部表面为反射面,检测光束能够从入光面进入导光单元,在所述导光单元内被所述反射面反射后从所述出光面离开所述导光单元,所述检测光束通过在所述反射面上发生反射在导光单元内部传输。
14.如权利要求13所述的光学检测装置,其特征在于,所述反射面包括倒角面,所述倒角面是第一导光部和第二导光部连接处的倒角斜面。
15.如权利要求13所述的光学检测装置,其特征在于,所述导光单元包括主体和反光材料,所述反光材料覆盖所述主体的至少部分表面形成所述反射面,所述反光材料能够反射所述检测光束;或所述导光单元使用能够让所述检测光束在其内部全反射传输的材料制成,所述检测光束在导光单元内部发生全反射。
16.如权利要求13所述的光学检测装置,其特征在于,所述保护层具有相对设置的上表面和下表面,所述显示模组邻近所述保护层的下表面设置,所述保护层的上表面包括供外部对象触摸的检测区域,检测光束能够进入外部对象后透射出来,并能够从所述检测区域进入保护层,所述出光面相对所述保护层的上表面倾斜设置,以所述出光面的任意一点作为参考点,从所述参考点作垂直于所述出光面的法线,所述法线和所述上表面具有交点,所述交点位于所述参考点在所述上表面的正投影和所述检测区域之间。
17.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述导光单元包括第一导光部和第二导光部,所述第一导光部和第二导光部相连,所述第一导光部邻近所述发射模组,所述第二导光部从与第一导光部相连接处向上延伸至保护层的下方附近,所述第一导光部包括所述入光面,所述发射模组包括发光单元,所述发光单元包括用于出射检测光束的发光面,所述第一导光部的入光面的至少部分正对所述发光单元的发光面,所述第二导光部包括所述出光面,所述第一导光部和第二导光部还包括反射面,所述反射面是所述导光单元除开所述入光面和所述出光面以外的部分或全部表面,所述发光单元发出的检测光束能够从入光面进入导光单元,在导光单元内部经所述反射面反射后从出光面离开导光单元。
18.如权利要求17所述的光学检测装置,其特征在于,所述保护层包括相对设置的上表面和下表面,所述第二导光部还包括第一子反射面和第二子反射面,所述第一子反射面和第二子反射面是所述反射面的至少部分,所述出光面和第二子反射面相连且邻近保护层的下表面设置,所述第一子反射面位于出光面的下方,所述第一子反射面部分或全部位于所述第二子反射面的下方,所述第二子射面和所述出光面均相对所述上表面倾斜设置,或所述第二子反射面相对所述上表面垂直且所述出光面相对所述上表面倾斜设置,或所述第二子反射面相对所述上表面倾斜且所述出光面相对所述保护层的上表面垂直设置。
19.如权利要求18所述的光学检测装置,其特征在于,所述保护层的上表面包括供外部对象触摸的检测区域,检测光束能够进入外部对象后透射出来,并能够从所述检测区域进入保护层,当所述第二子射面和所述出光面均相对所述上表面倾斜设置时,所述出光面在保护层的上表面的正投影相比所述第二子反射面在上表面的正投影更靠近所述保护层的透明区域的上表面,定义从第二子反射面和出光面的交线处沿厚度方向垂直于上表面的平面为第一参考面,所述第二子反射面和所述第一参考面之间具有第二夹角,定义包括所述检测区域的中心点的垂直于上表面且平行于第一参考面的平面为第二参考面,第一参考面和第二参考面之间的垂直距离为第一参考距离,所述第一参考距离为12毫米至16毫米,所述第二夹角为27度至35度。
20.如权利要求19所述的光学检测装置,其特征在于,所述出光面和所述第二子反射面在平行于保护层的宽度方向且垂直于保护层的上表面的平面内的投影高度相等,所述投影高度为0.3毫米至0.5毫米,所述第二导光部沿保护层的长度方向的厚度为小于0.3毫米。
21.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述发射模组包括发光单元和第二电路基板,所述发光单元设置在所述第二电路基板上,所述发光单元用于发射检测光束,所述发光单元和第二电路基板电性连接,所述第二电路基板用于给所述发光单元提供电信号,所述第二电路基板包括翼缘部和腹板部,所述翼缘部包括第一翼缘部、第二翼缘部和中间部,所述第一翼缘部和第二翼缘部沿所述翼缘部自身的长度方向相对设置,所述中间部连接所述第一翼缘部和第二翼缘部,所述腹板部连接所述翼缘部的中间部,所述第一翼缘部、第二翼缘部连接所述发光单元,所述中间部的宽度小于所述第一翼缘部的宽度且所述中间部的宽度小于所述第二翼缘部的宽度。
22.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述光学检测装置还包括检测模组,所述检测模组的至少部分位于所述中框的下方,所述中框具有对应所述检测模组的第二开口,出射到保护层的上方的检测光束能够进入外部对象并从外部对象透射出来,然后透射出来的检测光束能够依次透过所述保护层、显示模组、第二开口到达所述检测模组,所述检测模组接收外部对象透射出来的所述检测光束并转换为电信号,从而获取外部对象的生物特征信息,所述检测模组的至少部分位于所述透明区域的下方或所述非透明区域的下方。
23.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述检测光束为近红外光,所述显示模组为液晶显示模组或OLED显示模组,所述光学检测装置能够用于检测指纹、掌纹、脚趾、生物纹路。
24.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1-23中任意一项所述的光学检测装置。
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