CN211604143U - 微透镜组件、指纹识别模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微透镜组件、指纹识别模组及电子设备。一种微透镜组件，包括透明基底，具有相对的第一表面和第二表面；微透镜阵列，包括若干个设于透明基底的第一表面且阵列排列的微透镜，相邻微透镜之间有间隔；微透镜具有与透明基底的第一表面贴合的贴合面；以及第一遮光层，设于透明基底的第二表面；第一遮光层具有若干个与微透镜一一对应的镂空结构；在垂直于第一表面的方向，镂空结构的中心轴与对应的微透镜的中心轴重合；镂空结构在微透镜的贴合面上的投影完全落在贴合面上，且与贴合面的边缘有间隔。上述微透镜组件，可以遮挡入射角较大的杂光，从而提高形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜聚光效率，即提高成像效果。

Description

微透镜组件、指纹识别模组及电子设备

技术领域

本实用新型涉及微透镜领域，特别是涉及一种微透镜组件、指纹识别模组及电子设备。

背景技术

微透镜阵列是指若干个呈阵列状排布的微纳尺度的透镜。它不仅具有传统透镜的聚焦、成像等基本功能，而且具有单元尺寸小、集成度高的特点，使得它能够完成传统光学元件无法完成的功能，并能构成许多新型的光学系统。然而，光透过微透镜后形成的图像的清晰度不一致，影响成像效果。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种可以提高成像效果的微透镜组件。

一种微透镜组件，包括：

透明基底，具有相对的第一表面和第二表面；

微透镜阵列，包括若干个设于所述第一表面且阵列排列的微透镜，相邻所述微透镜之间有间隔；所述微透镜具有与所述第一表面贴合的贴合面；以及

第一遮光层，设于所述第二表面；所述第一遮光层具有若干个与所述微透镜一一对应的镂空结构；在垂直于所述第一表面的方向，所述镂空结构的中心轴与对应的所述微透镜中心轴重合；所述镂空结构在所述贴合面上的投影完全落在所述贴合面上，且与所述贴合面的边缘有间隔。

上述微透镜组件，通过第一遮光层可以遮挡入射角较大的杂光，从而提高入射光透过微透镜后形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜聚光效率，即提高成像效果。

在其中一个实施例中，所述第一遮光层的厚度为0.8μm～3μm。从而使得第一遮光层可较好地吸收入射角较大的杂光，且避免因第一遮光层的设置而过多的增加微透镜组件的厚度。

在其中一个实施例中，所述第一遮光层为钛层、铬层、硅层、二氧化硅层或碳化硅层。钛层、铬层、硅层、二氧化硅层和碳化硅层均为吸光性较好的黑色遮光层，可实现较好的遮光效果。

在其中一个实施例中，还包括设于所述第一表面的第二遮光层，所述第二遮光层覆盖所述透明基底的未被所述微透镜覆盖的部分。第一遮光层和第二遮光层共同作用，可以更好的遮挡透过透明基底的入射角较大的杂光。从而进一步提高入射光透过微透镜后形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜的聚光效率，即提高成像效果。

在其中一个实施例中，所述第二遮光层的厚度为0.8μm～3μm。从而使得第二遮光层可较好地吸收入射角较大的杂光，且避免因第二遮光层的设置而过多的增加微透镜组件的厚度。

在其中一个实施例中，所述第二遮光层为钛层、铬层、硅层、二氧化硅层或碳化硅层。钛层、铬层、硅层、二氧化硅层和碳化硅层均为吸光性较好的黑色遮光层，可实现较好的遮光效果。

在其中一个实施例中，所述第一表面或第二表面设有若干个与所述微透镜一一对应的环形槽；在垂直于所述第一表面的方向，所述环形槽的中心轴与对应的所述微透镜的中心轴重合；所述环形槽的内圈在所述贴合面上的投影完全落在所述贴合面上，且与所述贴合面的边缘有间隔；所述镂空结构在所述微透镜的贴合面上的投影，与所述环形槽的内圈在所述微透镜的贴合面上的投影有间隔；所述微透镜组件还包括填充于所述环形槽的环柱状遮光结构。第一遮光层和环柱状遮光结构共同作用，可以更好的提高微透镜的聚光效率，提高成像效果。

在其中一个实施例中，所述环柱状遮光结构为环氧树脂结构。环氧树脂遮光结构具有较好的吸光效果。

在其中一个实施例中，所述环形槽的内圈呈圆形或方形,以便于开槽工艺的实现。

在其中一个实施例中，所述微透镜为球面微透镜。结构简单，易成型。

本实用新型还提供一种指纹识别模组，其包括本实用新型提供的微透镜组件。

上述指纹识别模组，通过第一遮光层可以遮挡入射角较大的杂光，从而提高入射光透过微透镜后形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜聚光效率，即提高成像效果。

本实用新型还提供一种电子设备，其包括本实用新型提供的指纹识别模组。

上述电子设备，通过第一遮光层可以遮挡入射角较大的杂光，从而提高入射光透过微透镜后形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜聚光效率，即提高成像效果。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的微透镜组件的俯视图。

图2为图1中微透镜组件的M-M向剖视图。

图3为图1中微透镜组件的仰视图。

图4为本实用新型另一实施例提供的微透镜组件的剖视图。

图5为本实用新型另一实施例提供的微透镜组件的剖视图。

图6为图5中透明基底和环柱状遮光结构的仰视图。

图7为本实用新型另一实施例提供的微透镜组件的剖视图。

图8为本实用新型另一实施例提供的微透镜组件的剖视图。

100/200/300/400/500、微透镜组件；110、透明基底；111、第一表面；113、第二表面；115、环形槽；130、微透镜；131、贴合面；150、第一遮光层；170、环柱状遮光结构；190、第二遮光层；191、镂空结构。

具体实施方式

发明人经研究发现：一般地，照射到微透镜组件上的入射光包括垂直光和非垂直光。垂直光透过微透镜和微透镜阵列后光强减弱很小，从而使得形成的图像的清晰度较高。而非垂直光通过微透镜组件时因发生折射，而导致非垂直光通过微透镜组件后光强减弱较多，从而使得形成的图像的清晰度较低。当垂直光和非垂直光同时存在，且非垂直光的入射至微透镜或透明基底时的入射角的范围较大时，将导致入射光透过微透镜组件后形成的图像的清晰度的一致性较弱，从而使得微透镜聚光效率较低，影响成像效果。

基于此，本实用新型提出一种微透镜组件，其特征在于，包括：

透明基底，具有相对的第一表面和第二表面；

微透镜阵列，包括若干个设于所述透明基底的第一表面且阵列排列的微透镜，相邻所述微透镜之间有间隔；所述微透镜具有与所述透明基底的第一表面贴合的贴合面；以及

第一遮光层，设于所述透明基底的第二表面；所述第一遮光层具有若干个与所述微透镜一一对应的镂空结构；在垂直于所述第一表面的方向，所述镂空结构的中心轴与对应的所述微透镜的中心轴重合；所述镂空结构在所述微透镜的贴合面上的投影完全落在所述贴合面上，且与所述贴合面的边缘有间隔。

上述微透镜组件，通过第一遮光层可以遮挡入射角较大的杂光，从而提高入射光透过微透镜后形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜聚光效率，即提高成像效果。

需要说明的是，垂直光指与微透镜的入射面垂直的光，否则便为非垂直光。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示，本实用新型一实施例提供的微透镜组件100，包括透明基底110、微透镜阵列以及第一遮光层190。其中，透明基底110具有相对的第一表面111和第二表面113。微透镜阵列包括若干个设于透明基底110的第一表面111且阵列排列的微透镜130，相邻微透镜130之间有间隔。微透镜130具有与透明基底110的第一表面111贴合的贴合面131。

第一遮光层190设于透明基底110的第二表面113。第一遮光层190具有若干个与微透镜130一一对应的镂空结构191。在垂直于第一表面111的方向，镂空结构191的中心轴与对应的微透镜130的中心轴重合，参图2中虚线m所示。镂空结构191在微透镜130的贴合面131上的投影完全落在贴合面131上，且与贴合面131的边缘有间隔。

本实施例中，微透镜130为球面微透镜。镂空结构191的外径小于微透镜 130的直径，以使得镂空结构191在微透镜130的贴合面131上的投影完全落在贴合面131上，且与贴合面131的边缘有间隔。

上述微透镜组件100，通过第一遮光层190可以遮挡入射角较大的杂光，从而提高入射光透过微透镜130后形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜130 聚光效率，即提高成像效果。

另外，经透明基底110、或依次经微透镜130和透明基底110，传递至镂空结构191之外的区域光射在第一遮光层190上，并被可以较大程度的被第一遮光层190遮挡，从而避免相邻微透镜聚光位置之间的区域，即杂区，形成模糊图像的现象，也即避免杂区模糊的成像影响微透镜组件100的整体成像效果。

具体的，参图2所示，L1为垂直光，L2和L3均为非垂直光。其中，L2的入射角为a，L3的入射角为b。显然的，入射角b的大小大于入射角a的大小，即L3的入射角大于L2的入射角。换言之，越靠近微透镜130的边缘，入射光的入射角越大。相应的，越靠近微透镜的边缘，入射光射入微透镜后的折射损耗越大。本实施例中，L3为可射入微透镜130的入射角最大的光，即第一遮光层190可遮挡入射角大于b的杂光，即遮挡入射成像后清晰度较低的光，而入射角小于b的入射光入射成像的清晰度均大于等于入射光L3的入射成像的清晰度，从而提高微透镜130形成的图像清晰度的一致性，提高微透镜的聚光效率，即提高成型效果。

可选地，第一遮光层190的厚度为0.8μm～3μm。从而使得第一遮光层 190可较好地吸收入射角较大的杂光，且避免因第一遮光层190的设置而过多的增加微透镜组件400的厚度。具体地，第一遮光层190的厚度可以为0.8μm、 0.9μm、1.0μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm、2.0μm、2.2μm、2.4μ m、2.5μm、2.6μm、2.8μm、2.9μm或3μm。

可选地，第一遮光层190为钛层、铬层、硅层、二氧化硅层或碳化硅层。钛层、铬层、硅层、二氧化硅层和碳化硅层均为吸光性较好的黑色遮光层。第一遮光层190可通过蒸镀或涂覆光刻胶等方式形成。

当然，可以理解的是，在另外可行的实施例中，第一遮光层190不限于钛层、铬层、硅层、二氧化硅层或碳化硅层，还可以是环氧树脂层等黑色遮光层。同样的，第一遮光层190的厚度也不限于0.8μm～3μm，能达到较好的吸收光的性能即可。一般地，第一遮光层190的吸收光的能力达到93％以上的光密度，即可获得较好的成像效果。

本实施例中，微透镜130为球面微透镜，结构简单，易成型。可以理解的是，在另外可行的实施例中，微透镜130不限于球面微透镜，还可以是椭球面微透镜等。

如图4所示，本实用新型另一实施例提供的微透镜组件200，与微透镜组件 100不同的是，微透镜组件200还包括设于透明基底110的第一表面111的第二遮光层150。第二遮光层150覆盖透明基底110的未被微透镜130覆盖的部分。

第二遮光层150的设置，一方面可以首先较大程度的遮挡入射角较大的杂光，另一方面可以首先较大程度的遮挡射在相邻两个微透镜130之间的光。进一步地，通过与第一遮光层190再次遮挡经透明基底110射入杂区的光。从而避免杂区形成模糊图像的现象，也即避免杂区模糊的成像影响微透镜组件200 的整体成像效果。故，第一遮光层190和第二遮光层150共同作用，可以更好的提高微透镜130的聚光效率，提高成像效果。

具体地，参图4，L4射入微透镜后再射至第一遮光层190上，被第一遮光层190遮挡。L4的入射角大于第一遮光层190可遮挡的入射角最小的入射光的入射角。大于L4的入射角的入射光，依次被第二遮光层150和第一遮光层190 遮挡，从而能够更好的遮挡入射角较大的杂光。从而进一步提高微透镜130形成的图像清晰度的一致性，提高微透镜的聚光效率，即提高成型效果。

再者，本实施例中，第二遮光层150遮挡入射角较大的杂光，可以有效缓解入射角较大的杂光折射至其它微透镜130的聚光位置，进而使得不同微透镜 130之间的取样不会产生串扰，从而避免形成的图像出现视差现象。

可选地，第二遮光层150的厚度为0.8μm～3μm，从而使得第二遮光层150 可较好地吸收入射角较大的杂光，且避免因第二遮光层150的设置而过多的增加微透镜组件100的厚度。具体地，第二遮光层150的厚度可以为0.8μm、0.9 μm、1.0μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm、2.0μm、2.2μm、2.4μm、 2.5μm、2.6μm、2.8μm、2.9μm或3μm。

可选地，第二遮光层150为钛层、铬层、硅层、二氧化硅层或碳化硅层。钛层、铬层、硅层、二氧化硅层和碳化硅层均为吸光性较好的黑色遮光层。第二遮光层150可通过蒸镀或涂覆光刻胶等方式形成。

当然，可以理解的是，在另外可行的实施例中，第二遮光层150不限于钛层、铬层、硅层、二氧化硅层或碳化硅层，还可以是环氧树脂等黑色遮光层。同样的，第二遮光层150的厚度也不限于0.8μm～3μm，能达到较好的吸收光的性能即可。一般地，第二遮光层150的吸收光的形成达到93％以上的光密度，即可获得较好的成像效果。

可以理解的是，第二遮光层150和第一遮光层190的厚度可以相同，也可以不同，同样地，形成第二遮光层150的材料和形成第一遮光层190的材料可相同，也可以不同。

如图5和图6所示，本实用新型另一实施例提供的微透镜组件300，与微透镜组件100不同的是，透明基底110的第二表面113设有若干个与微透镜130 一一对应的环形槽115。在垂直于第一表面111的方向，环形槽115的内圈的中心轴与对应的微透镜130的中心轴重合，参图5中虚线m所示。环形槽115的内圈在微透镜130的贴合面131上的投影完全落在贴合面131上，且与贴合面 131的边缘有间隔。镂空结构191在微透镜130的贴合面131上的投影，与环形槽115的内圈在微透镜130的贴合面131上的投影有间隔。微透镜组件300还包括填充于环形槽115的环柱状遮光结构170。

本实施例中，微透镜130为球面微透镜。环形槽115的内圈的外径小于微透镜130的直径，以使得环形槽115的内圈在微透镜130的贴合面131上的投影完全落在贴合面131上，且与贴合面131的边缘有间隔。环形槽115的内圈的内径大于镂空结构191的外径，以使得镂空结构191在微透镜130的贴合面 131上的投影，与环形槽115的内圈在微透镜130的贴合面131上的投影有间隔。

环柱状遮光结构170的设置，一方面可首先较大程度的遮挡射入透明基底 110内的入射角较大的杂光；另一方面可首先较大程度的遮挡经相邻微透镜130 之间的透明基底110射至环柱状遮光结构170上的光。进一步地，通过与第一遮光层190再次遮挡经透明基底110射入杂区的光。从而避免杂区形成模糊图像的现象，也即避免杂区模糊的成像影响微透镜组件200的整体成像效果。故，第一遮光层190和环柱状遮光结构170共同作用，可以更好的提高微透镜130 的聚光效率，提高成像效果。

具体地，参图5，L5射入微透镜后再射至第一遮光层190上，被第一遮光层190遮挡。L5的入射角大于第一遮光层190可遮挡的入射角最小的入射光的入射角。大于L5的入射角的入射光，依次被嵌入式遮光结构160和第一遮光层 190遮挡，从而能够更好的遮挡入射角较大的杂光。从而进一步提高微透镜130 形成的图像清晰度的一致性，提高微透镜的聚光效率，即提高成型效果。

可选地，环柱状遮光结构170为环氧树脂遮光结构。环氧树脂遮光结构具有较好的吸光效果。可以理解的是，在另外可行的实施例中，环柱状遮光结构 170不限于环氧树脂遮光结构，还可以是钛结构、铬结构、硅结构、二氧化硅结构或碳化硅结构等黑色遮光结构。

本实施例中，环形槽115呈正方形环柱状，便于开槽工艺的实现。且使得填充至环形槽115内的环柱状遮光结构170也呈正方形环柱状，即使得环形槽 115的内圈呈规则且对称的结构，从使得环形槽115内的环柱状遮光结构170内侧面也呈规则且对称的结构，从而可以对称吸收微透镜130的成像位置周围的入射角较大的杂光，避免透过微透镜130以及透明基底110生成的图像出现局部边缘模糊的现象。

可选地，在另外可行的实施例中，环形槽不限于呈正方形环柱状，还可以呈圆环柱状等环柱状结构。

如图7所示，本实用新型另一实施例提供的微透镜组件400，其与微透镜组件300不同的是,环形槽115设于透明基底110的第一表面111。同样地，环柱状遮光结构170填充在环形槽115内。第一遮光层190和环柱状遮光结构170 共同作用，同样可以更好的提高微透镜130的聚光效率，提高成像效果。

如图8所示，本实用新型另一实施例提供的微透镜组件500，其与微透镜组件300不同的是，微透镜组件500还包括设于透明基底110的第一表面111的第二遮光层150。第二遮光层150覆盖透明基底110的未被微透镜130覆盖的部分。

第二遮光层150、第一遮光层190和环柱状遮光结构170共同作用，可以更好的遮挡入射角较大的杂光。从而进一步提高入射光透过微透镜130后形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜130的聚光效率，即提高成像效果。

具体地，参图8，入射角大于L5的入射角的入射光，依次被环柱状遮光结构170和第一遮光层190遮挡，入射角大于L4的入射角的入射光，依次被第二遮光层150、环柱状遮光结构170和第一遮光层190遮挡，从而能够更好的遮挡入射角较大的杂光。从而进一步提高微透镜130形成的图像清晰度的一致性，提高微透镜的聚光效率，即提高成型效果。

具体第二遮光层150的设置参考微透镜组件200中关于第二遮光层150的设置，此处不再赘述。

本实用新型一实施例还提供一种指纹识别模组，其包括本实用新型提供的微透镜组件。

上述镜头模组，通过第一遮光层可以遮挡入射角较大的杂光，从而提高入射光透过微透镜后形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜聚光效率，即提高成像效果。

本实用新型一实施例还提供一种电子设备，其包括本实用新型提供的指纹识别模组。

上述电子设备，通过第一遮光层可以遮挡入射角较大的杂光，从而提高入射光透过微透镜后形成的图像的清晰度的一致性，提高微透镜聚光效率，即提高成像效果。

具体的，电子设备可以是手机、相机或平板电脑等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种微透镜组件，其特征在于，包括：

透明基底，具有相对的第一表面和第二表面；

微透镜阵列，包括若干个设于所述第一表面且阵列排列的微透镜，相邻所述微透镜之间有间隔；所述微透镜具有与所述第一表面贴合的贴合面；以及

第一遮光层，设于所述第二表面；所述第一遮光层具有若干个与所述微透镜一一对应的镂空结构；在垂直于所述第一表面的方向，所述镂空结构的中心轴与对应的所述微透镜中心轴重合；所述镂空结构在所述贴合面上的投影完全落在所述贴合面上，且与所述贴合面的边缘有间隔。

2.根据权利要求1所述的微透镜组件，其特征在于，所述第一遮光层的厚度为0.8μm～3μm。

3.根据权利要求1所述的微透镜组件，其特征在于，所述第一遮光层为钛层、铬层、硅层、二氧化硅层或碳化硅层。

4.根据权利要求1所述的微透镜组件，其特征在于，还包括设于所述第一表面的第二遮光层，所述第二遮光层覆盖所述透明基底的未被所述微透镜覆盖的部分。

5.根据权利要求4所述的微透镜组件，其特征在于，所述第二遮光层的厚度为0.8μm～3μm。

6.根据权利要求4所述的微透镜组件，其特征在于，所述第二遮光层为钛层、铬层、硅层、二氧化硅层或碳化硅层。

7.根据权利要求1至6任一项所述的微透镜组件，其特征在于，所述第一表面或第二表面设有若干个与所述微透镜一一对应的环形槽；在垂直于所述第一表面的方向，所述环形槽的中心轴与对应的所述微透镜中心轴重合；所述环形槽的内圈在所述贴合面上的投影完全落在所述贴合面上，且与所述贴合面的边缘有间隔；所述镂空结构在所述贴合面上的投影，与所述环形槽的内圈在所述贴合面上的投影有间隔；所述微透镜组件还包括填充于所述环形槽的环柱状遮光结构。

8.根据权利要求7所述的微透镜组件，其特征在于，所述环柱状遮光结构为环氧树脂结构。

9.根据权利要求7所述的微透镜组件，其特征在于，所述环形槽的内圈呈圆形或方形。

10.根据权利要求1所述的微透镜组件，其特征在于，所述微透镜为球面微透镜。

11.一种指纹识别模组，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的微透镜组件。

12.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求11所述的指纹识别模组。

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