CN210863098U - 一种光学检测装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学检测装置及电子设备，其包括：保护层，包括第一表面及与所述第一表面相对的第二表面；显示模组，位于所述保护层的下方，用于透过至少部分保护层出射可见光束以实现画面显示；检测光源，用于发出检测光束至保护层以外的外部对象；反射结构，至少部分位于所述第二表面的下方，用于将所述检测光束的至少一部分反射后透过保护层投射至所述外部对象；及检测模组，位于所述第二表面的下方，所述检测模组在所述第一表面具有视场区域，当所述视场区域上有外部对象接触时，所述检测模组能够接收经由所述外部对象返回而透过所述保护层及至少部分显示模组的检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号。

Description

一种光学检测装置及电子设备

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指纹检测或其他检测的光学检测装置及电子设备。

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、相机等电子设备，用户要求具有更多功能和时尚外观。目前，手机等电子设备的发展趋势是具有较高的屏占比同时具有指纹检测等功能。为了实现全面屏或接近全面屏效果，使得电子设备具有高的屏占比，屏下的指纹检测技术应运而生。然而，对于液晶显示屏等非自发光类显示器，现有技术还没有较好的屏下检测方案。

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，其包括：保护层，包括第一表面及与所述第一表面相对的第二表面；显示模组，位于所述保护层的下方，用于透过至少部分保护层出射可见光束以实现画面显示；检测光源，用于发出检测光束至保护层以外的外部对象；反射结构，至少部分位于所述第二表面的下方，用于将所述检测光束的至少一部分反射后透过保护层投射至所述外部对象；及检测模组，位于所述第二表面的下方，所述检测模组在所述第一表面具有视场区域，当所述视场区域上有外部对象接触时，所述检测模组能够接收经由所述外部对象返回而透过所述保护层及至少部分显示模组的检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号。

在某些实施方式中，经由所述外部对象返回的检测光束为所述外部对象反射回来的检测光束。

在某些实施方式中，定义所述检测光束从所述保护层的第一表面透射出保护层以外的区域为预设区域，所述预设区域与所述视场区域完全重合；或者所述预设区域的面积小于所述视场区域的面积，所述预设区域位于所述视场区域之中；或者所述预设区域与所述视场区域部分交叠，定义两者交叠的部分为交叠区域，两者未交叠的部分为非交叠区域，所述非交叠区域的至少部分或全部较交叠部分更靠近所述检测光源，所述交叠区域的面积不小于所述视场区域面积的40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。

在某些实施方式中，定义所述检测光束照射到所述第一表面时与所述第一表面之间的夹角为照射倾斜角，所述照射倾斜角度的范围为30度至60度。

在某些实施方式中，经由所述外部对象返回的检测光束为从保护层射出后进入所述外部对象内部，再从外部对象内部透射出去而返回的检测光束。

在某些实施方式中，定义所述检测光束从所述保护层的第一表面透射出保护层以外的区域为预设区域，所述预设区域P也可以与所述视场区域V部分交叠，定义两者交叠的部分为交叠区域，所述交叠区域的面积不大于所述视场区域V 面积的30％。

在某些实施方式中，所述反射结构包括用于反射所述检测光束的反射面，所述反射面垂直于所述第一表面；或者，所述反射面倾斜于所述第一表面，并朝向所述视场区域所在的一侧；或者，所述反射面与所述第一表面平行地相对设置；或者，所述反射面为内凹曲面，并朝向所述视场区域所在的一侧。

在某些实施方式中，所述反射结构可以为反射膜层、反射片、反射棱镜中的任意一种或多种的组合。

在某些实施方式中，所述保护层具有相连的非透明区域和透明区域，所述非透明区域位于所述透明区域的周围或边缘，所述透明区域用于透过可见光，所述非透明区域用于遮挡可见光，所述视场区域位于透明区域内，所述反射结构位于所述保护层的非透明区域下发，所述检测光源位于所述保护层的非透明区域下方；或者所述检测光源位于显示模组在透明区域内的部分下方，并朝向所述反射结构发出检测光束。

在某些实施方式中，所述显示模组还包括显示单元及位于显示单元下方的背光单元，所述背光单元用于向所述显示单元提供可见光的背光光束，所述显示单元用于利用所述背光光束显示图像，所述背光单元包括导光板、背光光源及电路板，所述背光光源和检测光源均设置在所述电路板上，所述背光光源用于发出背光光束，所述背光光束进入导光板内混合后向所述显示单元射出，所述检测光源位于所述背光光源背向导光板的一侧，所述检测光源朝向反射结构发出所述检测光束。

在某些实施方式中，所述检测光源具有发出所述检测光束的发光面，所述检测光源的发光面垂直于所述第一表面；或者，所述检测光源的发光面与所述第一表面之间所形成的角度为锐角，并朝向所述反射结构；或者，所述检测光源的发光面与所述第一表面之间所形成的角度为锐角，并朝向所述视场区域；或者，所述检测光源的发光面平行于所述第一表面。

在某些实施方式中，还包括中框，所述中框用于收容和承载所述保护层、检测光源、检测模组及反射结构，所述中框包括底部与侧壁，所述底部与所述第二表面相对，所述侧壁从底部的边缘延伸而出并包围所述保护层的周缘，所述侧壁包括内表面，定义所述检测光束从所述保护层的第一表面透射出保护层以外的区域为预设区域，所述内表面邻近所述预设区域的部分定义为功能区域。

在某些实施方式中，所述检测光源设置在中框的底部；或者所述检测光源设置在所述功能区域上，所述反射结构设置在与所述保护层的第二表面相对的部分底部上，所述检测光源发出的检测光束的至少一部分经过反射结构反射至所述第二表面。

在某些实施方式中，所述反射结构设置在所述功能区域上以将所述检测光源发出的至少一部分检测光束反射至所述保护层的第二表面。

在某些实施方式中，所述功能区域为倾斜于所述第一表面的平面，所述平面与第一表面之间形成的角度为锐角；或者，所述功能区域与所述第一表面垂直；或者，所述功能区域为内凹的曲面。

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，所述保护层的第一表面为所述电子设备的外表面。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型所提供的光学检测装置通过反射结构14将所述检测光源所发出的检测光束反射进入导光单元，使得所述检测光源可以不局限于设置在导光单元的下表面邻近电子设备底部边缘的部分，有效缓解了所述导光单元的下表面在邻近电子设备底部边缘附近紧张的空间资源。同时，因为所述检测光源不必紧贴或邻近导光单元设置，所述检测光源工作时产生的热量较少传递到导光单元的上表面，从而解决了长时间使用可能会产生的烫手问题。而且，所述检测光源与所述导光单元之间的空气也有利于提高所述检测光源的散热效率。

附图说明

图1是本实用新型光学检测装置的一个实施方式的正面示意图；

图2是图1所示光学检测装置的部分截面示意图；

图3是图1所示光学检测装置的变更实施方式的部分截面示意图；

图4是图1所示光学检测装置的变更实施方式的部分截面示意图；

图5是本实用新型光学检测装置的一个实施方式的部分截面示意图；

图6是本实用新型光学检测装置的一个实施方式的部分截面示意图；

图7是本实用新型光学检测装置的一个实施方式的部分截面示意图；

图8是本实用新型光学检测装置的一个实施方式的部分截面示意图；

图9是本实用新型光学检测装置的一个实施方式的部分截面示意图；

具体实施方式

在对本实用新型实施方式的具体描述中，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方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

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实用新型的实施方式。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，也可以实践本实用新型的技术方案。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实用新型之重点。

请同时参阅图1至图2，图1是本实用新型一个实施方式提供的光学检测装置1的示意图，图2是图1中所述光学检测装置1沿II-II线的部分截面示意图。所述光学检测装置1用于检测外部对象的特征，例如用户手指上的指纹等。但是所述光学检测装置1并不限于指纹的检测，所述光学检测装置1的检测对象可以是能够被成像的任何外部对象。本实用新型的光学检测装置1以检测手指指纹为例进行说明，可以理解的是，手掌、脚趾、以及其他部位的皮肤表面纹路也可以作为本实用新型的光学检测装置1的检测对象或者所要检测的外部对象的特征。

所述光学检测装置1包括保护层10、显示模组12、反射结构14、检测光源16 及检测模组18。所述检测模组18至少部分位于所述保护层10的下方。所述检测光源16位于所述保护层10的下方，用于发出检测光束160至保护层10以外的外部对象上。所述反射结构14至少部分位于所述保护层10的下方。所述检测光源16 发出的检测光束的至少一部分经所述反射结构14反射后透过保护层10投射至位于保护层以外的外部对象上。经由所述外部对象返回的检测光束160透过所述保护层10及至少部分所述显示模组12后由所述检测模组18接收。

所述保护层10包括第一表面101和第二表面102，所述第一表面101和第二表面102为所述保护层10的不同表面。在本实施方式中，所述第一表面101为所述保护层10的上表面，所述第二表面102为所述保护层10的下表面，所述上表面和下表面相对设置。所述检测光源16位于至少一部分所述第二表面102的下方，所述检测光源16发出的检测光束160通过保护层10的第二表面102进入保护层10内部，并投射至所述保护层10第一表面101的至少一个预设区域P，再从所述预设区域P透射出保护层10外。所述预设区域P定义为所述检测光束160从第一表面 101透射出保护层10的区域。为描述方便，所述预设区域P也可以看作所述检测光束160直接照射第一表面101的区域。

可选的，其他或变更实施方式中，所述保护层10包括相对设置的上表面及下表面。所述第一表面101为所述保护层10的上表面。所述第二表面102可以为所述保护层10的斜面或侧面，所述斜面或侧面位于所述上表面与下表面之间。可选的，所述第一表面101为平面，或，所述第一表面101的主体为平面，位于所述主体的边缘部分为曲面。

本实施方式中，所述检测光束160可以为非准直光束或非平行光束。非准直光的所述检测光束160包括若干条检测光线，且至少两条检测光线的夹角不小于 10度、15度、20度、25度。所述检测光束160为不可见光，包括但不限于近红外光。所述近红外光例如为波长范围750nm～2000nm(纳米)的光束。例如，但不限于，所述检测光束160为波长800nm～1200nm的近红外光。可以理解的是，在其他或替代实施方式中，所述检测光束160也可以为准直光束或平行光束，例如可以通过在检测光源16的出光侧设置准直元件来获取准直的检测光束160，本实用新型对此不做具体限制。

所述检测模组18用于接收经由所述外部对象返回的检测光束，并转换为电信号以实现对外部对象的检测。所述检测模组18在所述保护层10的第一表面101 上具有视场区域V。所述视场区域V为指纹检测时用户手指在第一表面101的放置区域，同时也是所述第一表面101位于所述检测模组18能够接收光束的最大范围的部分。所述保护层10的第一表面101为指纹检测时用户手指直接接触的表面，通常为所述光学检测装置1或包括所述光学检测装置1的电子设备的位于最外侧的表面。

在进行指纹检测时，所述视场区域V为供用户放置手指以进行检测的区域。所述检测模组18位于所述保护层10的下方或所述检测模组18的至少部分位于所述显示模组12的下方。当然，在其他或变更实施方式中，在指纹检测时，通常可以通过一光源在所述保护层10的第一表面与所述视场区域V对应的位置出射可见光或利用可见光显示图像，以此提示用户在此处放置手指进行检测。在满足指纹成像前提下，所述保护层10的第一表面101供用户放置手指的区域可以和所述视场区域V部分重叠，或所述放置手指进行检测的区域包括所述视场区域V 等，本实用新型对此不作限定。本领域技术人员可以理解，只要所述视场区域 V或其至少部分为放置手指进行检测的区域，均属于本实用新型保护范围。

如图2所示，经由所述外部对象返回的检测光束160可以是所述外部对象反射回来的检测光束。在此情形下，所述检测光束160透射出保护层10的预设区域 P可以为所述检测模组18在第一表面101上的视场区域V，即所述预设区域P与所述视场区域V完全重合。在其他或变更实施方式中，所述预设区域P的面积小于所述视场区域V的面积，所述预设区域P位于所述视场区域V之中。或者，所述预设区域P与所述视场区域V部分交叠，定义两者交叠的部分为交叠区域Q，两者未交叠的部分为非交叠区域(未标示)，所述非交叠区域的至少部分或全部较交叠区域Q更靠近所述检测光源16。所述交叠区域Q的面积不小于所述视场区域 V面积的40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。由此可以使得所述检测光束160的至少一部分能够从所述检测模组18在第一表面101的视场区域V内透射出去，进而经所述外部对象在所述视场区域V内反射回来被所述检测模组18接收。

以所述外部对象为手指指纹8举例进行说明，所述指纹8包括指纹脊80和指纹谷81，所述手指放置在第一表面101上进行检测时，所述指纹脊80接触所述保护层10的第一表面101，所述指纹谷81不接触所述保护层10的第一表面101，在所述指纹谷81与第一表面101之间具有间隔物，例如：空气、油脂、污垢、水等。因所述检测光源16并不正对所述视场区域V，在进行指纹感测时所述检测光束 160以倾斜于第一表面101预设角度的方向透射保护层10以照射所述指纹8，照射至所述指纹脊80的检测光束160大部分能够被反射回来由所述检测模组18接收，而位于指纹脊80之间的指纹谷81会被位于来光方向的指纹脊80阻挡而无法被照射到，所以所述检测模组18接收指纹8反射回来的检测光束160能够分别对应上述指纹脊80和指纹谷81的位置形成高对比度的明暗纹路图案，最亮处(指纹脊80 图像)和最暗处(指纹谷81图像)之间的亮度差异大于30％，有利于后续的指纹比对识别。定义所述检测光束160照射到所述第一表面101时与所述第一表面101之间的夹角为照射倾斜角θ1，可以理解的是，所述照射倾斜角θ1越小，上述效果越明显。可选的，在本实施方式中，所述照射倾斜角度θ1的范围为30度至60度。

如图3所示，在其他或变更实施方式中，经由所述外部对象返回的检测光束 160可以是从保护层10透射出来后进入所述外部对象内部，再从所述外部对象内部透射出去而返回的检测光束。在此情形下，所述检测光束160透射出保护层10 的预设区域P可以与所述检测模组18在第一表面101上的视场区域V不交叠，所述预设区域P较视场区域V更靠近所述检测光源16。或者，所述预设区域P也可以与所述视场区域V部分交叠，所述交叠区域(未标示)的面积不大于所述视场区域V面积的30％。以所述外部对象为手指指纹举例，所述检测光束从所述预设区域P射出所述保护层后进入手指内部，使得所述手指可视为发光体。所述检测光束在手指内部传播并从手指指纹与第一表面101接触的位置射出手指，之后再透过所述保护层10与至少部分显示模组12而被所述检测模组18接收。

可选的，在一些实施方式中，所述光学检测装置1应用在一电子设备中，所述电子设备包括从其顶端到其底端的中线，所述视场区域V的中心位于所述中线上或靠近所述中线设置。所述预设区域P的中心位于所述中线上或靠近所述中线设置。所述预设区域P相较于所述视场区域V更靠近该电子设备的底部边缘。所述视场区域V与该电子设备的底部边缘之间的间隔为3至20毫米、或3至15毫米、或3至10毫米。所述检测光源16较所述检测模组18更邻近所述电子设备的底部边缘，所述检测模组18和所述检测光源16的水平距离为10至15毫米。

所述检测模组18位于所述保护层10的第二表面102下方。所述检测模组18用于接收从所述保护层10的第二表面102出射的检测光束160，并转换接收到的检测光束160为相应的电信号以获取指纹信息。所述电信号能够用于指纹8的光学成像或指纹检测。

所述检测模组18在所述第一表面101的垂直投影的面积小于所述视场区域V 的面积，或所述检测模组18在所述第一表面101的垂直投影位于所述视场区域V 内。所述光学检测装置1通过采集经所述指纹8返回的检测光束160进行成像，从而实现指纹检测和识别。经由所述指纹8返回的检测光束160可以为非准直光束或非平行光束，以不同的入射角进入所述检测模组18。

所述反射结构14的至少一部分位于所述保护层10的第二表面102下方。所述反射结构14包括反射面140，用于将至少部分从所述检测光源16发出的检测光束 160反射至所述第二表面102，以使得所述检测光束160可以透过第二表面102和第一表面101射出保护层10。所述反射结构14可以为但不限于反射膜层、反射片、及反射棱镜。所述反射面140例如可以垂直或大致垂直于所述第一表面101。

如图2所示，所述检测光源16具有发出所述检测光束160的发光面162，所述检测光源16的发光面162可以倾斜于所述第一表面101，例如：所述发光面162与所述第一表面101之间所成的角为锐角。所述发光面162倾斜地朝向所述视场区域V所在的一侧。所述检测光源16发出的检测光束160为非准直光束，具有预设的发光角度范围。所述发光角度范围可以为但不限于25度至140度，或者50度至 140度。所述检测光源16发出的检测光束160的一部分可以直接照射至所述第二表面102，另一部分经过所述反射结构14的反射面140反射至所述第二表面102。

可选的，如图3所示，所述检测光源16的发光面162也可以平行或大致平行于所述第一表面101，所发出的检测光束160一部分可以直接照射至所述第二表面102，另一部分经过所述反射结构14的反射面140反射至所述第二表面102。

可选的，如图4所示，在其他变更实施方式中，所述发光面162还可以倾斜地朝向所述反射结构14所在的一侧。所述检测光源16的发出的检测光束160可以全部经由反射面140反射至所述第二表面102。

可选的，如图6所示，所述检测光源16的发光面162也可以垂直于或大致垂直于所述保护层10的第一表面101，并且所述检测光源16朝向所述反射结构14发出检测光束160。所述反射结构14的反射面140倾斜于所述保护层10的第一表面 101，并朝向所述视场区域V所在的一侧。所述检测光束160的至少一部分经反射面140反射至所述保护层10的第二表面102上。可以理解的是，所述检测光源 16的发光面162也可以倾斜于所述保护层10的第一表面101，只要所述发光面162 是朝向所述反射结构14且发出的检测光线能够经反射结构14反射至保护层10的第二表面102即可。

可选的，如图9所示，所述检测光源16的发光面162也可以垂直于或大致垂直于所述保护层10的第一表面101，并且所述检测光源16的发光面162朝向所述视场区域V所在的一侧发射检测光束160。所述反射结构14位于所述检测光源16 与所述视场区域V之间。所述反射结构14的反射面140与所述保护层10的第一表面101平行或大致平行地相对设置。所述检测光源16发出的检测光束160中向上发散的一部分可以直接照射至所述保护层10的第二表面102，向下发散的一部分经过所述反射结构14的反射面140反射至所述保护层10的第二表面102。

请参阅图5，是本实用新型提供的所述光学检测装置1一种实施方式的部分截面示意图。所述光学检测装置1还包括支撑框架15。所述支撑框架15用于收容和承载所述保护层10、检测光源16、检测模组18及反射结构14。所述保护层10、检测光源16、检测模组18及反射结构14都可以通过胶水、双面胶、粘接物、螺栓、支架、卡扣、卡槽、焊接等方式和所述支撑框架15固定连接或可拆卸连接。例如，所述支撑框架可以为手机的中框。所述支撑框架15包括底部150及侧壁 152。所述底部150与所述保护层的第二表面102相对设置，所述侧壁152从底部 150的边缘延伸而出并包围所述保护层10的周缘。所述侧壁152包括内表面154，所述内表面154邻近所述保护层上的预设区域P的部分定义为功能区域156。在本实施方式中，所述内表面154的功能区域156为垂直于或大致垂直于所述第一表面101的平面。所述反射结构14为镀在所述内表面154的功能区域156上的反射膜层。所述检测光源16位于所述反射结构14与所述视场区域V之间，所述检测光源16的发光面162倾斜于所述第一表面101且朝向所述视场区域V。所述检测光源16发出的检测光束160中的一部分或全部经由设置在所述功能区域156上的反射结构14反射至所述第二表面102。

可选的，设置在所述内表面154的功能区域156上的反射结构14还可以为反射片。所述反射片由能够反射检测光束160的材料制成。所述反射片可通过贴合的方式设置在所述内表面154的功能区域156上。

可选的，如图6所示，在其他变更实施方式中，为了适配所述检测光束160 的不同发射方向，所述内表面154的功能区域156还可以为倾斜于所述第一表面 101的平面。所述内表面154的功能区域156与所述第一表面101之间所成的角为锐角。所述反射结构14可以为镀在所述功能区域156上的反射膜层或者设置在所述功能区域156上的反射片。可以理解的是，所述功能区域156的倾斜角度可以根据检测光束160的发射方向及反射后所要照射到的第一表面101上预设区域P的位置进行调整，本实用新型在此不做具体限制。所述检测光源16的发光面162例如可以垂直于或大致垂直于所述第一表面101，并朝向所述反射结构14发出检测光束160。

可选的，如图7所示，在其他变更实施方式中，所述内表面154的功能区域 156还可以为非平面。例如，所述功能区域156为内凹曲面。所述内凹曲面朝向所述视场区域V所在的一侧。所述反射结构14为镀在所述内凹曲面上的反射膜层或者为设置在所述内凹曲面上的反射片。

可选的，如图8所示，所述内表面154的功能区域156为垂直于或大致垂直于所述第一表面101的平面。所述反射结构14为设置在所述功能区域156上的反射棱镜。所述反射棱镜28包括反射面140，所述反射面140倾斜于所述保护层10的第一表面101，并朝向所述视场区域V所在的一侧。所述反射面140与所述保护层10的第一表面101之间所成的角为锐角。所述反射棱镜例如可以为直角棱镜，包括相互垂直相交的第一直角面和第二直角面、以及连接所述第一直角面和第二直角面的倾斜面。所述第一直角面与第二直角面分别抵靠在所述内侧面154的功能区域156以及与功能区域156相邻接的支撑框架15底部150表面上，所述倾斜面作为所述反射面140。所述检测光源16位于透明区域120内的背光单元124下方，所述检测光源16的发光面162朝向所述反射结构14发出检测光束160。所述检测光束160的至少一部分经反射结构14的反射面140反射至所述保护层10的第二表面102。

可选的，如图9所示，所述内表面154的功能区域156为垂直于或大致垂直于所述保护层10第一表面的平面，所述检测光源16设置在所述功能区域156上。所述检测光源16的发光面162260垂直于或大致垂直于所述保护层10的第一表面，并朝向所述视场区域V所在的一侧发出检测光束160。所述反射结构14设置在所述支撑框架15底部250邻近所述功能区域156的位置。所述发射结构位于所述检测光源与所述视场区域之间。所述反射结构14包括反射面140，所述反射面140 平行或大致平行于所述保护层10的第一表面101。所述检测光源16发出的检测光束160中向上发散的一部分可以直接照射至所述保护层的第二表面，向下发散的一部分经过所述反射结构14的反射面140反射至所述保护层10的第二表面102。可以理解的是，所述检测光源16的发光面162还可以有多种不同的发光朝向，比如：所述发光面162斜向下朝着反射结构1428发出检测光束160。只要使得反射后的检测光束160可以投射到所述第一表面101上的预设位置，例如：所述预设区域P。

请参阅图6，是本实用新型的一个实施方式的部分截面示意图。所述保护层 10和显示模组12共同构成显示装置。所述显示模组12位于所述保护层10的下方，所述显示模组12用于透过所述保护层10发射可见光束以实现图像显示。所述保护层10具有相连的非透明区域110和透明区域120。所述非透明区域110位于所述透明区域120的周围或边缘。所述透明区域120用于透过可见光。所述非透明区域110用于遮挡可见光。所述显示模组12发出的可见光束通过所述透明区域120 出射到光学检测装置2的外部，以实现图像显示。所述非透明区域110用于遮挡所述显示模组12发出的可见光束以及环境光中的可见光束，从而，使得用户在所述非透明区域110看不到光学检测装置2内部的元件。

通常，定义所述显示模组12显示图像的区域为显示区(未标示)，而所述显示区周围无法显示图像的区域为非显示区(未标示)。所述透明区域120正对所述显示区，且所述透明区域120在所述显示区的垂直投影位于所述显示区之中或与所述显示区完全重合。所述非透明区域110覆盖所述非显示区，且沿着背离所述非显示区的方向超出所述非显示区。即，所述非透明区域110的面积大于所述非显示区的面积。当用户使用光学检测装置2时，用户在所述光学检测装置2的正面实际能看到的显示区域与所述透明区域120大小相同。

可选的，在一些实施方式中，所述视场区域V位于所述显示区的局部区域的正上方。进一步可选的，所述检测模组18包括图像传感器以及位于图像传感器上方的超微距镜头，其中，所述超微距镜头用于将检测光束160会聚至所述图像传感器上，所述图像传感器用于转换检测光束160为相应的电信号，所述超微距镜头与所述图像传感器在所述保护层10的第一表面101的垂直投影位于所述视场区域V之内，且所述垂直投影的面积小于所述视场区域V的面积。

所述非透明区域110包括相对设置的上表面(未标示)与下表面(未标示)。所述透明区域120包括相对设置的上表面(未标示)和下表面(未标示)。所述保护层 10的第一表面101包括所述非透明区域110的上表面和所述透明区域120的上表面。所述保护层10的第二表面102包括所述非透明区域110的下表面和所述透明区域 120的下表面。

所述非透明区域110用于透过所述检测光束160且遮挡可见光束。在本实用新型的实施方式中，所述非透明区域110对所述检测光束160的透过率大于预设值。所述预设值为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、或90％。当所述非透明区域110对所述检测光束160的透过率越大时，所述检测光束160在穿透所述保护层10之后的强度越大。

另外，所述非透明区域110对可见光束进行遮挡是指：所述非透明区域110 对可见光束的透过率小于预设的阈值，例如：10％、5％、1％、0％。所述非透明区域110例如但不局限为通过吸收和/或反射所述可见光束，从而实现遮挡所述可见光束。

在本实施方式中，所述显示模组12位于所述保护层10的透明区域120下方。所述显示模组12可以为但不限于液晶显示模组、电子纸显示模组、微显示投影机模组等。所述显示模组12可以包括位于所述保护层10下方的显示单元122和位于所述显示单元122下方的背光单元124。所述背光单元124用于向所述显示单元 122提供可见光的背光光束，所述显示单元122用于利用所述背光光束显示图像。所述显示单元122和背光单元124能够透射在视场区域V内经由手指指纹返回后从所述保护层10第二表面102出射的所述检测光束160。所述检测光源16位于所述显示模组12的下方，也即位于所述保护层10的透明区域120下方。具体地，所述检测光源16位于所述背光单元124的下方。邻近所述光线检测装置1底部边缘的部分侧壁152的内表面154作为所述功能区域156，所述功能区域156为倾斜于所述保护层10第一表面101的平面，并朝向所述视场区域V所在的一侧。所述功能区域156与所述第一表面101之间所成的角为锐角。所述反射结构14为镀在所述功能区域156上的反射膜层，位于所述保护层10的非透明区域110下方，且邻近使用该光学检测装置2的电子设备底部边缘。所述检测光源16的发光面162可以垂直于或大致垂直于所述保护层10的第一表面101，并且所述检测光源16朝向所述反射结构14发出检测光束160。所述检测光束160经反射结构14反射至所述保护层10的第二表面102上，并穿过所述第二表面102及第一表面101从所述保护层10透射出去。可以理解的是，所述检测光源16的发光面162也可以倾斜于所述保护层10的第一表面101，只要所述发光面162是朝向所述反射结构14且发出的检测光线能够经反射结构14反射至保护层10的第二表面102即可。

所述检测模组18位于所述显示模组12的下方。可选的，所述检测模组18至少部分位于所述背光单元124下方；或者，所述检测模组18位于所述显示单元 122内部；或者，所述检测模组18位于所述背光单元124内部；或者，所述检测单元29位于所述显示单元122和背光单元124之间。

可选的，如图7所示，在其他或变更实施方式中，所述背光单元124包括导光板115、背光光源116及电路板118。所述导光板115位于显示单元122下方，所述导光板115包括入射面1150、出射面1152及底面1154。所述出射面1152与底面 1154相对设置。所述入射面1150位于导光板115的其中一侧并连接所述出射面 1152及底面1154。所述背光光源116朝向所述入射面2150发出背光光束，所述背光光束从入射面2150进入导光板115内混合后从出射面2152向所述显示单元122 射出。所述检测光源16位于所述显示模组12的非显示区或所述保护层10的非透明区域110的下方。所述检测光源16和背光光源116均设置在所述电路板118上。所述检测光源16位于所述背光光源116背向导光板115的一侧。所述检测光源16 的发光面162垂直于或大致垂直于所述保护层10的第一表面101，并朝着背向所述背光光源116和导光板115所在一侧的方向发出检测光束160至反射结构14。所述支撑框架15内表面154上的功能区域156为内凹曲面。所述内凹曲面位于所述保护层10的非透明区域110下方，并朝向所述视场区域V所在的一侧。所述反射结构14为镀在所述内凹曲面上的反射膜层。所述检测光源16发出的检测光束160 经所述反射结构14反射至所述保护层10的第二表面102。所述电路板118可以为但不限于软性电路板，所述电路板118用于为所述检测光源16和背光光源116提供发射光束所需的电信号，所述电信号例如但不限于电流、电压等。所述电路板118的其中一端固定在所述底面1154与入射面1150相邻接的边缘部分。可以理解的是，所述电路板118也可以通过胶水、双面胶、粘接物、螺栓、支架、卡扣、卡槽、焊接和所述支撑框架15的侧壁152和/或底部150固定连接或可拆卸连接。

可选的，所述检测光源16的数量可以为一个或多个，多个所述检测光源16 可以具有不同的发光方向，并分别设置在不同位置。例如，所述检测光源16还可以设置在所述显示单元122上。只要使得所述检测光源16所发出的光束能够透过所述保护层10投射至外部对象进行感测即可。

可选的，所述检测光源16例如为但不限于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，或者包括LED、LD、VCSEL、Mini-LED、 Micro-LED、OLED、QLED中的一种或多种组成的发光阵列。

如图8所示，在本实用新型的一个实施方式中，所述光学检测装置1进一步包括光学胶13，所述光学胶13的上表面紧贴所述保护层10的第二表面102设置。所述保护层10的第二表面102包括所述光学胶13的至少部分下表面。

所述保护层10包括透明基板104和遮光膜106。所述透明基板104包括相对的上表面与下表面。所述遮光膜106设置在所述透明基板104的下表面的边缘区域上，位于所述非透明区域110内。所述透明基板104的下表面面对所述显示模组 12，所述透明基板104的上表面背对所述显示模组12。所述非透明区域110包括所述遮光膜106和所述透明基板104正对所述遮光膜106的部分。所述透明基板 104的折射率大于空气的折射率。所述透明基板104可以为单层结构或多层结构。所述透明基板104包括软性结构或/和硬性结构。所述透明基板104例如由树脂、玻璃、蓝宝石等材料中的一种或几种制成。

所述遮光膜106对检测光束160的透过率大于对可见光束的透过率。所述遮光膜106为单层结构或多层结构。所述遮光膜106例如为红外油墨。然，所述遮光膜106也可为其它合适的结构，例如为多层膜结构，能够对所述检测光束160 进行透射对可见光进行遮挡。可选的，所述遮光膜106至少覆盖所述透明基板 104下表面位于非透明区域110的部分。所述光学胶13位于所述保护层10的下方。所述显示模组12位于所述光学胶13的下方。所述光学胶13用于连接所述显示模组12和所述保护层10。所述光学胶13覆盖位于透明区域120的至少部分保护层10。可选的，在一些实施方式中，所述光学胶13覆盖位于非透明区域110的至少部分保护层10。所述光学胶13采用透明材料制成，所述光学胶13的折射率小于或等于所述保护层10的折射率。当然，本实用新型对此不作限定。在一些实施方式中，所述光学胶13或其的一部分的折射率也可以大于所述保护层10的折射率。

在本实施方式中，所述保护层10和光学胶13的折射率基本相同，为方便描述，称为所述保护层10的折射率。所述保护层10的折射率大于空气的折射率。可选的，在一些实施方式中，所述保护层10的折射率大于或等于所述光学胶13 的折射率。

在本实施方式中，所述支撑框架15内表面154的功能区域156为垂直于或大致垂直于所述保护层10第一表面101的平面。所述反射结构14为设置在所述功能区域156上的反射棱镜。所述反射棱镜包括反射面140，所述反射面140倾斜于所述保护层10的第一表面101，并朝向所述视场区域V所在的一侧。所述反射面 140与所述保护层10的第一表面101之间所成的角为锐角。所述反射棱镜28例如为直角棱镜，包括垂直相交的第一直角面与第二直角面、以及连接所述第一直角面和第二直角面的倾斜面。其中，所述第一直角面与第二直角面分别抵靠在所述内侧面154的功能区域156以及与功能区域156相邻接的支撑框架15底部150 的表面上。所述倾斜面作为反射面140，倾斜地朝向视场区域V所在的一侧。所述检测光源16位于透明区域120内的所述背光单元124下方，所述检测光源16的发光面162朝向所述反射结构14发出检测光束160。所述检测光束160的至少一部分经反射结构14的反射面140反射至所述保护层10的第二表面102。

如图9所示，在本实用新型的一个实施方式中，所述显示单元122为液晶显示面板，所述背光单元124位于显示单元122的下方。所述保护层10、显示单元122和背光单元124一起构成一个显示装置。

在本实施方式中，所述支撑框架15内表面154的功能区域156为垂直于或大致垂直于所述保护层10的第一表面101的平面，所述检测光源16设置在所述功能区域156上，位于所述保护层10的非透明区域110下方。所述检测光源16的发光面162垂直于或大致垂直于所述保护层10的第一表面101，并朝向所述视场区域 V所在的一侧发出检测光束160。所述反射结构14位于所述检测光源28与所述视场区域V之间。具体地，所述反射结构14设置在所述支撑框架15底部150邻近所述功能区域156的位置且位于所述保护层10的非透明区域110的下方。所述反射结构14包括反射面140，所述反射面140平行或大致平行于所述保护层10的第一表面101，并朝向所述保护层10设置。所述检测光源16发出的检测光束160中向上发散的一部分可以直接照射至所述保护层10的第二表面102，向下发散的一部分经过所述反射结构14的反射面140反射至所述保护层10的第二表面102。

可选的，在一些实施方式中，所述检测模组18还可以包括处理器和存储器，所述处理器能够根据接收的检测光束160获得用户的指纹信息，例如但不限于包括脊/谷明暗对比的指纹图像。所述存储器预先存储生物特征信息数据，所述处理器能够将获得的指纹信息和预先存储的指纹信息数据进行比对，从而实现指纹检测和识别。通过对指纹进行检测和识别，本实用新型光学检测装置5可用于电子设备的锁定或解锁，在线支付业务验证，金融系统或公安系统的身份验证，门禁系统的通行验证等多种产品和应用场景。

本实用新型中，所述光学检测装置1可以是手机，平板电脑，智能手表，增强现实/虚拟现实装置，人体动作检测装置，自动驾驶汽车，智能家居设备，安防设备，智能机器人，或上述之组件。

需要说明的是，本实用新型说明书和权利要求书的描述中出现的紧贴可以表示例如但不限于：通过层压结合在一起，或者紧紧的贴近或靠近且具有缝隙，或者通过光学介质紧密连接。本实用新型对此不作限定。

本实用新型的光学检测装置1通过设置反射结构14将检测光源所发出的检测光束160反射后透过保护层再投射至待检测的外部对象上，使得所述检测光源16 可以不局限于设置在保护层10的下表面邻近电子设备底部边缘的部分，有效缓解了所述保护层10的下表面在邻近电子设备底部边缘附近紧张的空间资源。同时，因为所述检测光源16不必紧贴或邻近保护层10设置，所述检测光源16工作时产生的热量较少传递到位于最外侧的保护层，从而解决了长时间使用可能会产生的烫手问题。而且，所述检测光源16与所述保护层10之间的空气也有利于提高所述检测光源16的散热效率。

本实用新型的上述实施方式或变更实施方式及相应变更设置中关于保护层 10、显示模组12、检测光源16、反射结构14、预设区域P、视场区域V等的结构、位置也可以应用在本实用新型公开的其他实施方式中，由此得到实施方式及其替换、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，本实用新型描述中可能出现的出光面、入光面等，可以是实际存在的实体表面，也可以是假想表面，不影响本实用新型技术方案实现，均属于本实用新型范围。另外，本实用新型描述中可能出现的“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，本实用新型实施方式的部分或全部，以及对于实施方式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。

在本说明书中对于“一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式”等的任何引用表示结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性被包括在本实用新型的至少一个实施方式中。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方式。另外，当结合任何实施方式描述特定的特征或结构时，所主张的是，结合这些实施方式的其它实施方式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方式和简化描述，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方式。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 (16)

1.一种光学检测装置，其特征在于，包括：

保护层，包括第一表面及与所述第一表面相对的第二表面；

显示模组，位于所述第二表面的下方，用于透过至少部分保护层出射可见光束以实现画面显示；

检测光源，用于发出检测光束至保护层以外的外部对象；

反射结构，至少部分位于所述第二表面的下方，用于将所述检测光束的至少一部分反射后透过保护层投射至所述外部对象；及

检测模组，位于所述第二表面的下方，所述检测模组在所述第一表面具有视场区域，当所述视场区域上有外部对象接触时，所述检测模组能够接收经由所述外部对象返回而透过所述保护层及至少部分显示模组的检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号。

2.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，经由所述外部对象返回的检测光束为所述外部对象反射回来的检测光束。

3.如权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于，定义所述检测光束从所述保护层的第一表面透射出保护层以外的区域为预设区域，所述预设区域与所述视场区域完全重合；或者

所述预设区域的面积小于所述视场区域的面积，所述预设区域位于所述视场区域之中；或者

所述预设区域与所述视场区域部分交叠，定义两者交叠的部分为交叠区域，两者未交叠的部分为非交叠区域，所述非交叠区域的至少部分或全部较交叠部分更靠近所述检测光源，所述交叠区域的面积不小于所述视场区域面积的40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。

4.如权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于，定义所述检测光束照射到所述第一表面时与所述第一表面之间的夹角为照射倾斜角，所述照射倾斜角度的范围为30度至60度。

5.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，经由所述外部对象返回的检测光束为从保护层射出后进入所述外部对象内部，再从外部对象内部透射出去而返回的检测光束。

6.如权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于，定义所述检测光束从所述保护层的第一表面透射出保护层以外的区域为预设区域，所述预设区域也可以与所述视场区域部分交叠，定义两者交叠的部分为交叠区域，所述交叠区域的面积不大于所述视场区域面积的30％。

7.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述反射结构包括用于反射所述检测光束的反射面，所述反射面垂直于所述第一表面；或者，所述反射面倾斜于所述第一表面，并朝向所述视场区域所在的一侧；或者，所述反射面与所述第一表面平行地相对设置；或者，所述反射面为内凹曲面，并朝向所述视场区域所在的一侧。

8.如权利要求1或7所述的光学检测装置，其特征在于，所述反射结构可以为反射膜层、反射片、反射棱镜中的任意一种或多种的组合。

9.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述保护层具有相连的非透明区域和透明区域，所述非透明区域位于所述透明区域的周围或边缘，所述透明区域用于透过可见光，所述非透明区域用于遮挡可见光，所述视场区域位于透明区域内，所述反射结构位于所述保护层的非透明区域下发，所述检测光源位于所述保护层的非透明区域下方；或者

所述检测光源位于显示模组在透明区域内的部分下方，并朝向所述反射结构发出检测光束。

10.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述显示模组还包括显示单元及位于显示单元下方的背光单元，所述背光单元用于向所述显示单元提供可见光的背光光束，所述显示单元用于利用所述背光光束显示图像，所述背光单元包括导光板、背光光源及电路板，所述背光光源和检测光源均设置在所述电路板上，所述背光光源用于发出背光光束，所述背光光束进入导光板内混合后向所述显示单元射出，所述检测光源位于所述背光光源背向导光板的一侧，所述检测光源朝向反射结构发出所述检测光束。

11.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述检测光源具有发出所述检测光束的发光面，所述检测光源的发光面垂直于所述第一表面；或者，所述检测光源的发光面与所述第一表面之间所形成的角度为锐角，并朝向所述反射结构；或者，所述检测光源的发光面与所述第一表面之间所形成的角度为锐角，并朝向所述视场区域；或者，所述检测光源的发光面平行于所述第一表面。

12.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，还包括中框，所述中框用于收容和承载所述保护层、检测光源、检测模组及反射结构，所述中框包括底部与侧壁，所述底部与所述第二表面相对，所述侧壁从底部的边缘延伸而出并包围所述保护层的周缘，所述侧壁包括内表面，定义所述检测光束从所述保护层的第一表面透射出保护层以外的区域为预设区域，所述内表面邻近所述预设区域的部分定义为功能区域。

13.如权利要求12所述的光学检测装置，其特征在于，所述检测光源设置在中框的底部；或者

所述检测光源设置在所述功能区域上，所述反射结构设置在与所述保护层的第二表面相对的部分底部上，所述检测光源发出的检测光束的至少一部分经过反射结构反射至所述第二表面。

14.如权利要求12所述的光学检测装置，其特征在于，所述反射结构设置在所述功能区域上以将所述检测光源发出的至少一部分检测光束反射至所述保护层的第二表面。

15.如权利要求14所述的光学检测装置，其特征在于，所述功能区域为倾斜于所述第一表面的平面，所述平面与第一表面之间形成的角度为锐角；或者，所述功能区域与所述第一表面垂直；或者，所述功能区域为内凹的曲面。

16.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-15中任意一项所述的光学检测装置，所述保护层的第一表面为所述电子设备的外表面。

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