CN211698975U - 一种光学检测装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光学检测装置,其包括:保护层,包括相对设置的上表面及下表面;检测模组,位于所述下表面的下方,所述接收模组在上表面具有视场区域;及位于部分所述下表面下方的第一检测光源、第二检测光源,用于分别在不同时段沿不同方向投射检测光线至与视场区域接触的外部对象;所述检测模组用于分别在不同时段接收经由外部对象在视场区域内返回的检测光线以获取相应的检测信息用于所述外部对象的识别。本申请还公开了一种包括该光学检测装置的电子设备。
Description
技术领域
本申请涉及光电技术领域,尤其涉及一种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,本申请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。
本申请的一个方面一种光学检测装置,其包括:
保护层,包括相对设置的上表面及下表面;
显示模组,位于所述保护层的下方,用于显示画面;
检测模组,位于所述下表面的下方,所述检测模组具有预设的视场角,所述保护层上表面位于所述检测模组视场角范围内的部分定义为所述检测模组的视场区域;及
检测光源,位于所述下表面的下方,用于透过保护层沿不同方向分别投射检测光线至与所述视场区域接触的外部对象;
其中,所述检测光源包括分别位于视场区域的不同方位处的第一检测光源和第二检测光源,所述检测光线包括投射方向不同的第一检测光线和第二检测光线,所述第一检测光源用于在第一时段投射第一检测光线至外部对象,所述第二检测光源用于在第二时段投射第二检测光线至外部对象,所述第一时段与所述第二时段分别为不同的时段,所述检测模组用于在第一时段接收经由外部对象在视场区域内返回的第一检测光线以获取相应的第一检测信息,所述检测模组用于在第二时段接收经由外部对象在视场区域内返回的第二检测光线以获取相应的第二检测信息,所述第一检测信息或/和第二检测信息用于所述外部对象的识别。
在某些实施方式中,还包括分别与第一检测光源和第二检测光源相连接的第一驱动电路、与检测模组相连接的第二驱动电路、及分别与所述第一驱动电路和第二驱动电路相连接的控制器,所述第一驱动电路在控制器的控制下用于在第一时段驱动所述第一检测光源投射第一检测光线至所述外部对象,所述第一驱动电路在控制器的控制下用于在第二时段驱动所述第二检测光源投射第二检测光线至所述外部对象,所述第二驱动电路在控制器的控制下用于在第一时段驱动所述检测模组接收经由外部对象返回的第一检测光线,以获取相应的第一检测信息,所述第二驱动电路在控制器的控制下用于在第二时段驱动所述检测模组接收经由外部对象返回的第二检测光线,以获取相应的第二检测信息。
在某些实施方式中,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与所述视场区域的中心之间形成有第一连线,所述第二检测光源在保护层上表面的正投影与所述视场区域中心之间形成有第二连线,所述第一连线与第二连线之间形成的夹角的角度范围为45度至95度、60度至115度、或者80度至120度。
在某些实施方式中,所述第一连线的长度与所述第二连线的长度相等。
在某些实施方式中,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与第二检测光源在保护层上表面的正投影之间的间距的取值范围为10mm至25mm。
在某些实施方式中,所述光学检测装置应用于一电子设备中,所述电子设备具有沿自身长度方向的长度轴以及沿自身宽度方向的宽度轴,所述保护层的上表面包括沿电子设备1的长度轴相对设置的顶端边缘与底端边缘,定义所述顶端边缘的中点与所述底端边缘的中点之间的连线为所述上表面的长轴线,所述视场区域的中心点位于所述长轴线上或靠近所述长轴线设置,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与所述第二检测光源在保护层上表面的正投影关于所述长轴线呈对称分布。
在某些实施方式中,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与第二检测光源在保护层上表面的正投影之间形成有第三连线,所述视场区域的中心与所述第三连线的中点之间的距离的取值范围为10mm至20mm。
在某些实施方式中,所述第一检测光源包括一个或多个第一发光单元,所述第二检测光源包括一个或多个第二发光单元,多个所述第一发光单元沿着所述电子设备的宽度轴间隔排布,多个所述第二发光单元沿着所述电子设备的宽度轴间隔排布,相邻的第一发光单元与第二发光单元之间的间距的取值范围为 10mm至25mm。
在某些实施方式中,所述检测光源还包括第三检测光源,所述第三检测光源位于所述第一检测光源与第二检测光源之间,所述第一检测光源、第二检测光源、及第三检测光源沿着电子设备的宽度轴间隔排布,所述第三检测光源用于透过保护层投射第三检测光线至与所述视场区域接触的外部对象,所述第三检测光线的投射方向分别不同于所述第一检测光线和第二检测光线。
在某些实施方式中,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与第二检测光源在保护层上表面的正投影之间形成有所述第三连线,所述第三检测光源在保护层上表面的投影位于所述第三连线的中间位置。
在某些实施方式中,所述第一检测光源包括一个或多个第一发光单元,所述第二检测光源包括一个或多个第二发光单元,所述第三检测光源包括一个或多个第三发光单元,相邻的第一发光单元之间具有相等的第一间隔,相邻的第一发光单元与第三发光单元之间具有第二间隔,所述第二间隔大于所述第一间隔,相邻的第三发光单元之间具有相等的第三间隔,相邻的第二发光单元之间具有相等的第四间隔,相邻的第二发光单元与第三发光单元之间具有第五间隔,所述第五间隔大于所述第四间隔。
在某些实施方式中,所述第一间隔、第三间隔、及第四间隔的取值范围为 0.5mm至2mm,所述第二间隔和第五间隔的取值范围为8mm至12mm。
在某些实施方式中,所述检测光源还包括第三检测光源,所述第三检测光源位于所述第一检测光源与第二检测光源之间,所述第一驱动电路在控制器的控制下用于在第一时段驱动所述第一检测光源和第三检测光源分别投射第一检测光线和第三检测光线至所述外部对象,所述第二驱动电路在控制器的控制下用于在第一时段驱动所述检测模组接收经由外部对象返回的第一检测光线和第三检测光线,以获取所述外部对象在第一检测光线和第三检测光线照射下相应的第一检测信息,所述第一驱动电路在控制器的控制下用于在第二时段驱动所述第二检测光源和第三检测光源分别投射第二检测光线和第三检测光线至外部对象,所述第二驱动电路在控制器的控制下用于在第二时段驱动所述检测模组接收经由外部对象返回的第二检测光线和第三检测光线,以获取所述外部对象在第二检测光线和第三检测光线照射下相应的第二检测信息。
在某些实施方式中,所述保护层具有相连的透明区域和非透明区域,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并透过所述检测光线,所述检测光源位于所述保护层非透明区域的下方,所述显示模组位于所述保护层的透明区域的下方。
在某些实施方式中,所述显示模组为被动发光式显示模组,包括显示面板及位于所述显示面板下方的背光模组,所述背光模组用于提供背光光束给显示面板,所述背光光束为可见光光束,所述显示面板利用所述背光光束显示画面。
在某些实施方式中,还包括支撑框架,所述支撑框架用于承载所述保护层、显示模组、检测光源、或/和检测模组,所述支撑框架包括底板及侧壁,所述底板平行于所述保护层的上表面,所述侧壁从底板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,所述检测光源固定连接或可拆卸连接在所述内表面上。
在某些实施方式中,所述外部对象为手指,所述检测光线透过保护层后先进入手指内部传播,再从手指具有指纹纹路的表面透射出来而返回至检测模组,经由所述手指返回的检测光线带有手指的指纹特征信息,所述检测光线经检测模组转换所获取的第一检测信息和第二检测信息分别为第一指纹图像和第二指纹图像。
本申请的一个方面提供一种电子设备,包括上述任意一实施方式中的屏下指纹识别装置,所述保护层的上表面为所述电子设备的外表面。
本申请的有益效果在于,本申请所提供的光学检测装置在相较于视场区域的不同方位分别设置检测光源,分别从不同方向照射与视场区域接触的外部对象,相应获取的不同检测信息中清晰部分和模糊部分能够相互补充,从而有利于提高对外部对象的识别效率。
附图说明
图1是本申请第一实施方式提供的光学检测装置应用于电子设备上的正面示意图;
图2是图1中所述光学检测装置沿II-II线的部分截面示意图;
图3是图1中所述光学检测装置的检测光源的一种发光单元排布示意图;
图4是图1中所述光学检测装置的检测光源的一种发光单元排布示意图;
图5a-图5b是图1中所述光学检测装置的检测光源从不同方向照射简化指纹纹路时所形成的指纹阴影情况;
图6是图1中所述光学检测装置的检测光源的控制电路示意图。
图7是本申请第二实施方式提供的光学检测装置应用于电子设备上的正面示意图;
图8是图7中所述光学检测装置的检测光源的控制电路示意图。
具体实施方式
在对本申请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。
下面将结合本申请实施方式中的附图,对本申请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申请一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式,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,都属于本申请保护的范围。
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。
请同时参阅图1至图2,图1是本申请第一实施方式提供的光学检测装置10应用于电子设备1上的正面示意图,图2是图1中所述光学检测装置10沿II-II线的部分截面示意图。所述电子设备1具有沿自身长度方向Y的长度轴、沿自身宽度方向X的宽度轴以及沿自身厚度方向Z的厚度轴。所述电子设备1包括沿自身长度方向Y相对设置的顶部13与底部14。所述电子设备1例如为手机,其可以包括听筒130、前置摄像头132、及声音传感器140。所述听筒130和前置摄像头132可以设置在所述电子设备1靠近顶部13的位置。所述声音传感器140,例如:麦克风,可以设置在所述电子设备1靠近底部14的位置。所述电子设备1还包括沿宽度轴 X相对设置的第一侧边17及第二侧边18。从电子设备1经常使用的主视面来看,所述第一侧边17为电子设备1的左侧边,所述第二侧边18为电子设备1的右侧边。
所述光学检测装置10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10并不限于指纹的检测,所述光学检测装置10的检测对象可以是能够被成像的任何外部对象。在本申请中,所述光学检测装置10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申请的光学检测装置10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10包括显示装置12、检测光源16及检测模组19。所述显示装置12包括保护层100和显示模组104。所述保护层100包括相对设置的上表面 101及下表面102。所述显示模组104用于显示画面,所述显示模组104位于所述保护层100下表面102的下方,所述保护层100用于保护显示模组104免受外部环境的影响。所述检测光源16位于部分所述保护层100的下方,所述检测光源16用于透过所述保护层100发出检测光线11至外部对象。所述检测光线11包括分别从不同方位向外部对象投射的第一检测光线110和第二检测光线112,所述第一检测光线110的投射方向不同于所述第二检测光线112的投射方向。所述检测模组 19位于所述保护层100的下表面102的下方,所述检测模组19用于透过所述保护层100和至少部分显示模组104接收经由外部对象返回的检测光线11,经由外部对象返回的检测光线11带有外部对象的生物特征信息。所述检测模组19接收经由外部对象返回的第一检测光线110以获取外部对象相应的第一检测信息。所述检测模组19接收经由外部对象返回的第二检测光线112以获取外部对象相应的第二检测信息。所述第一检测信息或/和第二检测信息可用于所述外部对象的识别。
可选地,在一些实施方式中,所述上表面101或/和下表面102为平面;或者,所述上表面101或/和下表面102的主体为平面,位于所述主体的边缘部分为曲面。
可选地,在一些实施方式中,所述保护层100具有相连的非透明区域210和透明区域220,所述非透明区域210位于所述透明区域220的周围或边缘。所述透明区域220用于透过可见光,所述非透明区域210用于遮挡可见光并透过所述检测光线11。所述显示模组104发出的可见光束通过所述透明区域220出射至显示装置12的外部以实现图像显示。所述非透明区域210用于遮挡可见光以使得用户在所述非透明区域210看不到所述显示装置12内部的元件。在本申请的实施方式中,所述非透明区域210对可见光的透过率小于预设的阈值,例如:10%、5%、 1%、0%。当然,可变更地,所述非透明区域210对可见光束的透过率也并不局限于小于10%,只要从所述保护层100的外部透过所述非透明区域210看不到内部元件即可。可以理解的是,所述保护层100的主体为透明基板(未标示),所述保护层100可以通过在透明基板位于非透明区域210的部分下表面102设置光学膜层122来实现所述非透明区域210遮挡可见光的功能,所述保护层100的非透明区域210包括所述光学膜层122和透明基板正对光学膜层122的部分,所述保护层 100的透明区域220包括透明基板不与光学膜层122正对的部分。所述透明基板的材料例如为但不限于透明玻璃、透明聚合物材料、或者其他透明材料等。所述保护层100可以是单层结构或者多层结构。所述保护层100大致为具有预定长度、宽度、厚度的薄板,所述保护层100的长度方向为附图2中所述电子设备1的长度轴Y方向,宽度方向为附图2中所述电子设备1的宽度轴X方向,厚度方向为附图 2中所述电子设备1的厚度轴Z方向。
可以理解的是,所述保护层100可以包括实际使用时用户贴附的塑料膜、钢化膜、和/或其他各种膜层等,所述保护层100的上表面101为进行生物特征检测时外部对象直接接触的表面。所述保护层100的上表面101是所述光学检测装置10位于最外侧的表面,或所述上表面101是包括所述光学检测装置10的电子设备1的最外侧表面。在本申请中,所述外部对象例如为但不限于手指,生物特征检测为指纹特征检测,所述光学检测装置10可以为一种屏下指纹识别装置。
所述显示模组104位于所述保护层100下方与所述透明区域220正对的位置。可选地,在一些实施方式中,所述显示模组104例如但不限于为液晶显示模组或电子纸显示模组等被动发光式显示模组,所述显示装置12相应地例如但不限于为液晶显示装置或液晶显示屏。所述显示模组104包括显示面板105和背光模组 106。所述显示面板105位于所述保护层100下方与所述透明区域220正对的位置。所述背光模组106位于显示面板105的下方。所述背光模组106用于提供背光光束给所述显示面板105,所述背光光束为可见光光束。所述显示面板105利用所述背光光束显示文字信息或图像信息等画面。
通常,定义所述显示面板105用于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)。在本申请中,所述透明区域220正对所述显示区,且所述透明区域220在所述显示区的正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210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210的面积大于所述非显示区的面积。当用户使用所述显示装置12时,用户在所述显示装置12的正面实际能看到的显示区域与所述透明区域220大小相同。
可选地,在一些实施方式中,所述保护层100的上表面101包括沿电子设备 1的长度轴Y相对设置的顶端边缘107与底端边缘108,所述顶端边缘107和底端边缘108分别与所述电子设备1的顶部13和底部14对应设置。定义所述顶端边缘 107的中点与所述底端边缘108的中点之间的连线为所述上表面101的长轴线L,所述长轴线L平行于所述电子设备1的长度轴Y。所述非透明区域210至少包括位于所述电子设备1底部14的第一非透明区域2100,所述第一非透明区域2100为一自身长度方向沿电子设备1的宽度轴X延展的狭长区域,所述第一非透明区域 2100由所述保护层100的底端边缘108朝向所述顶端边缘107延伸而形成。在本实施方式中,所述检测光源16位于所述保护层100的第一非透明区域2100的下方,同时也位于所述显示模组104的侧方。
所述检测模组19具有视场角(Filed Of View,FOV),经由外部对象在所述视场角内返回的检测光线11可以被所述检测模组19接收并转换为电信号以获取相应的检测信息,所述检测信息包括但不限于指纹图像。例如,在本实施方式中,所述第一检测信息可以为所述手指指纹在第一检测光线110照射下形成的第一指纹图像。对应地,所述第二检测信息可以为所述手指指纹在第二检测光线112 照射下形成的第二指纹图像。
所述保护层100的上表面101位于所述检测模组19的视场角范围内的部分为视场区域VA。可选地,在一些实施方式中,所述检测模组19包括镜头模组(图未示)和图像传感器(图未示),所述检测光线11经过镜头模组后被图像传感器转换为电信号。所述镜头模组具有光学中心,以所述光学中心为顶点的视场角例如为但不限于:100度-140度,或者120度-130度。可选地,所述检测模组19的厚度例如为但不限于1至2毫米、或者2至3毫米、或者3至4毫米。
需要说明的是,在没有特别限定的情况下,本申请描述的检测模组19的视场角可以是XZ平面的视场角、YZ平面的视场角、或者所述检测模组19成像光路内其他可能的平面或方向的视场角。可以理解的是,所述检测模组19的视场角在空间中具有对应的视场角范围,所述检测模组19的视场角范围可以为圆锥体的至少部分,或者其他可能的立体形状。
可选地,在一些实施方式中,所述视场区域VA的中心点位于所述长轴线L 上或靠近所述长轴线L设置。所述视场区域VA靠近所述上表面101的底部边缘 108,所述视场区域VA的中心与所述保护层100上表面101的底部边缘108之间的间隔的取值范围为10至20毫米(mm)、或15至25mm、或20至30mm。
在本实施方式中,所述检测模组19设置在所述背光模组106下方,且位于所述保护层100的透明区域220以及所述显示面板105的显示区的下方。所述检测模组19在所述上表面101的正投影位于所述视场区域VA之内,且所述正投影的面积小于所述视场区域VA的面积。经由所述外部对象返回的检测光线11透过所述保护层100、显示面板105、背光模组106被所述检测模组19接收。
可选地,在一些实施方式中,所述检测模组19设置在所述显示面板105内部。例如:所述检测模组19可以为设置在显示面板105的显示像素(图未示)内的感光元件(图未示),经由所述外部对象返回的检测光线11透过所述保护层100及部分显示面板105后由所述感光元件接收以实现相应的感测。可以理解的是,所述检测模组19也可以设置在所述光学感测装置10的其他合适位置,本申请对此不做限定。
所述检测光源16用于发出检测光线11至所述外部对象,经由所述外部对象返回的检测光线11带有外部对象的生物特征信息,这些经由外部对象返回的检测光线11透过所述保护层100及至少部分显示模组104被所述检测模组19接收。所述检测光线11经由外部对象返回的方式包括但不限于所述检测光线11先进入外部对象内部再透射出来而返回;或者,所述检测光线11在保护层100内全反射传播,并在外部对象与保护层100接触的位置漫反射而返回;或者,所述检测光线11透射出保护层100后被外部对象反射而返回。在本实施方式中,所述外部对象为用户的手指,经由所述手指返回的检测光线11带有手指的指纹特征信息。所述检测光线11透过保护层100后先进入手指内部传播,再从手指具有指纹纹路的表面透射出去而返回至所述检测模组19进行接收。
可选地,在一些实施方式中,所述检测光源16较所述检测模组19更邻近所述电子设备1的底部14,所述检测模组19与所述检测光源16之间的水平距离为 10mm至20mm。
可选地,在一些实施方式中,所述检测光线11为不可见光,例如但不限于为近红外光。所述近红外光的波长范围为750纳米(nm)~2000nm。例如,所述检测光线11为波长800nm~1200nm的近红外光。
可选地,在一些实施方式中,所述检测光源16包括第一检测光源161及第二检测光源162。所述第一检测光源161和第二检测光源162沿所述电子设备1的宽度轴X间隔排布,且分别位于视场区域VA的不同方位处。其中,所述第一检测光源161较靠近电子设备1的左侧边17,所述第二检测光源162较靠近电子设备1 的右侧边18。所述第一检测光源161用于投射所述第一检测光线110。所述第二检测光源162用于投射所述第二检测光线112。所述第一检测光源161在保护层 100上表面101的正投影与所述第二检测光源162在保护层100上表面101的正投影关于所述保护层100上表面101的长轴线L呈轴对称分布。所述第一检测光源161 在保护层100上表面101的正投影与第二检测光源162在保护层100上表面101的正投影之间的间距的取值范围为10mm至25mm,所述第一检测光源161在保护层 100上表面101的正投影与第二检测光源162在保护层100上表面101的正投影之间的间距例如为:10mm、12mm、16mm、20mm、或25mm。在一些实施方式中,两个正投影之间的间距定义为两个正投影各自边界上彼此最靠近的点之间的连线距离。可以理解的是,在其他或变更实施方式中,两个正投影之间的间距也可以有其他定义,例如为两个正投影各自边界上彼此最靠近的点之间的水平距离,只要在评价同一类位置关系时所使用的定义前后保持一致即可。
在本实施方式中,所述第一检测光源161和第二检测光源162均位于所述保护层100的第一非透明区域2100的下方。所述第一检测光源161和第二检测光源 162均位于与所述保护层100上表面101大致平行的相同水平面上,所以第一检测光源161与第二检测光源162之间的间距的取值范围也为10毫米(mm)至25mm,所述第一检测光源161与第二检测光源162之间的间距例如为:10mm、12mm、 16mm、20mm、或25mm。
所述第一检测光源161在保护层100上表面101的正投影与所述视场区域VA 的中心之间形成有第一连线61,所述第二检测光源162在保护层100上表面101的正投影与所述视场区域VA的中心之间形成有第二连线62,所述第一连线61与第二连线62之间形成的夹角的角度范围为45度至95度、60度至115度、或者80度至 120度。所述第一连线61与第二连线62之间形成的夹角的角度例如为:50度、60 度、75度、90度、或105度。所述第一连线61与所述第二连线62可以相等,也可以不相等。在一些实施方式中,所述正投影与视场区域VA的中心之间的连线定义为所述正投影边界上距离视场区域VA中心最近的点与所述视场区域VA中心之间的连线。可以理解的是,在其他或变更实施方式中,所述正投影与视场区域VA中心之间的连线也可以有其他的合理定义,只要在评价同一类位置关系时所使用的定义前后保持一致即可,例如但不限于:若所述第一检测光源161和所述第二检测光源162在保护层100上表面的正投影为规则图形,则所述正投影具有中心点,所述正投影与视场区域VA的中心之间的连线也可以定义为所述正投影的中心点与所述视场区域VA的中心之间的连线。
所述第一检测光源161在保护层100上表面101的正投影与第二检测光源162 在保护层100上表面101的正投影之间形成有第三连线63,所述第三连线63的中点也位于所述保护层100上表面101的长轴线L上或者靠近所述长轴线L设置。可选地,在一些实施方式中,所述视场区域VA的中心与所述第三连线63的中点之间的距离的取值范围为10mm至20mm。所述视场区域VA的中心与所述第三连线 63的中点之间的距离例如为10mm、12mm、14mm、18mm、或20mm。在一些实施方式中,两个正投影之间的连线定义为两个正投影各自边界上彼此最靠近的点之间的连线。可以理解的是,在其他或变更实施方式中,两个正投影之间的连线也可以有其他的合理定义,只要在评价同一类位置关系时所使用的定义前后保持一致即可。
可选地,在一些实施方式中,所述第一检测光源161的发光面和第二检测光源162的发光面均平行或大致平行于所述保护层100的上表面101。所述第一检测光源161和第二检测光源162的发光面可以紧贴所述保护层100的下表面102或者设置在所述下表面102上的光学膜层122。所述第一检测光源161和第二检测光源162的发光面也可以与所述保护层100的下表面102或者设置在所述下表面102 上的光学膜层122间隔设置,此时所述第一检测光源161和第二检测光源162的发光面与所述保护层100的下表面102或所述光学膜层122之间的间隔的取值范围为 2mm-10mm。
可选地,在其他或变更实施方式中,所述第一检测光源161和第二检测光源162的发光面也可以倾斜于所述保护层100的上表面101,并朝向所述视场区域 VA所在的一侧。
可选地,如图3和图4所示,在一些实施方式中,所述第一检测光源161包括一个或多个第一发光单元1601。所述第二检测光源162包括一个或多个第二发光单元1602。所述第一发光单元1601用于投射所述第一检测光线110。所述第二发光单元1602用于投射所述第二检测光线112。若所述第一检测光源161包括多个第一发光单元1601,所述第一检测光源161的正投影为多个所述第一发光单元 1601在上表面101的正投影之和,或者为能够覆盖多个所述第一发光单元1601的全部正投影的一个区域。若所述第二检测光源162包括多个第二发光单元1602,所述第二检测光源162的正投影为多个所述第二发光单元1602在上表面101的正投影之和,或者为能够覆盖多个所述第二发光单元1602的全部正投影的一个区域。前述的第一检测光源161与第二检测光源162的间距即为相邻的第一发光单元1601与第二发光单元1602之间的间距。若所述第一检测光源161和第二检测光源162分别包括多个第一发光单元1601和第二发光单元1602,则对每一个第一发光单元1601和第二发光单元1602的功率要求可以适当降低,所述第一发光单元 1601和第二发光单元1602可以更薄,更容易满足苛刻的空间要求。
所述第一发光单元1601和第二发光单元1602具有预设的发光角度,所述发光角度为所述第一发光单元1601和第二发光单元1602能够发出检测光线11的最大角度范围。可选地,在一些实施方式中,所述第一发光单元1601和第二发光单元1602的发光角度的变化范围为90度至160度。所述第一发光单元1601和第二发光单元1602的发光角度例如可以为90度、120度、或140度。
所述检测光源16所能照射到的保护层100上表面101区域定义为所述检测光源16的照射区域P,所述检测光源16发出的检测光线11从上表面101的所述照射区域P射出至所述外部对象。可以理解的是,所述第一检测光源161的照射区域 P为所包括的一个或多个第一发光单元1601的照射区域P的总和,所述第二检测光源162的照射区域P为所包括的一个或多个第二发光单元1602的照射区域P的总和。
可选地,在一些实施方式中,所述照射区域P与所述视场区域VA之间不交叠。具体地,所述照射区域P的部分边界可以与所述视场区域VA的部分边界重合,即所述照射区域P与视场区域VA相互之间呈外切状态。可选地,在其他或变更实施方式中,所述照射区域P还可以与所述视场区域VA相互间隔设置。
所述检测光源16发出的检测光线11在向上照射至外部对象前所透过的各层结构,包括但不限于所述保护层100,会把一部分检测光线11向下反射,这一部分检测光线11为未经外部对象返回的杂散光。所述杂散光不带有外部对象的生物特征信息,若被所述检测模组19接收后会形成背景噪音,从而对检测造成干扰。若所述照射区域P与所述视场区域VA之间有交叠区域,则在所述交叠区域内就会存在所述杂散光被反射回检测模组19。所以,在本实施方式中,所述照射区域P与所述视场区域VA之间设置为不交叠可有效减少所述检测光线11在照射外部对象过程中产生的杂散光,有利于提高所述光学检测装置10的信噪比。
在其他或变更实施方式中,在可允许的背景噪声范围内,所述照射区域P 也可以与所述视场区域VA部分交叠,定义二者交叠的部分为交叠区域。为了控制因照射区域P与视场区域VA交叠所产生的背景噪声,应尽量减少所述交叠区域的比例。例如:所述交叠区域S的面积不大于所述视场区域VA的面积的5%、 10%、20%、或30%。
可选地,在一些实施方式中,所述第一发光单元1601和第二发光单元1602 例如为但不限于LED(light emitting diode)、LD(laser diode)、VCSEL (vertical cavitysurface emitting laser)、Mini-LED、Micro-LED、OLED (organic light emittingdiode)、QLED(quantum dot light emitting diode)中的一种或多种的组合。
可选地,在一些实施方式中,多个所述第一发光单元1601沿着所述电子设备1的宽度轴X等间隔排布,相邻的第一发光单元1601之间具有相等间隔,取值范围为0.5mm至1.5mm。多个所述第二发光单元1602沿着所述电子设备1的宽度轴X等间隔排布,相邻的第一发光单元1601之间具有相等间隔,取值范围为 0.5mm至1.5mm。相邻的第二发光单元1602之间的间隔可以等于相邻的第一发光单元1601之间的间隔,相邻的第二发光单元1602之间的间隔也可以不等于相邻的第一发光单元1601之间的间隔。相邻的第一发光单元1601之间的间隔和相邻的第二发光单元1602之间的间隔均远小于所述第一发光光源161与第二发光光源162之间的间距。
可以理解的是,在其他或变更实施方式中,相邻的第一发光单元1601之间的间隔可以不相等。或者,相邻的第二发光单元1602之间的间隔也可以不相等。
可选地,如图3所示,在一些实施方式中,所述第一检测光源161包括三个第一发光单元1601,所述第二检测光源162包括三个第二发光单元1602。所述第一检测光源161与第二检测光源之间的间距例如为:12mm。当所述第一检测光源161和第二检测光源162所包括的发光单元1601、1602的数量较多时,比如:数量为3个或3个以上,所述第一检测光源161和第二检测光源162所发出的检测光线11的强度会增加而且所能照射到的区域范围也会相应增大。因此,对应手指在进行检测时的不同按压姿态,比如像图3中所示的手指沿电子设备1的宽度轴X横向按压视场区域VA,都有足够的检测光线11能够经由手指再返回至检测模组19以实现有效的检测。
可选地,如图4所示,在一些实施方式中,所述第一检测光源161包括两个第一发光单元1601,所述第二检测光源162包括两个第二发光单元1602。所述第一检测光源161与第二检测光源162之间具有的间距例如为:10mm。
可以理解的是,若所述第一检测光源161和第二检测光源162各自所包括的发光单元1601、1602的数量越多,则所述第一检测光源161与第二检测光源162 之间的间距也可以相对越大。
如图2所示,所述手指指纹1000具有脊1100和谷1200。在进行指纹检测时,用户用手指触摸所述保护层100的上表面101,所述脊1100与所述上表面101相接触,所述谷1200不接触所述上表面101。所述检测光线11从所述上表面101的照射区域P射出后投射进入手指,并在手指内部朝向所述视场区域VA传播,并从所述指纹1000与上表面101的视场区域VA接触的部分透射出手指而返回至所述检测模组19。
在手指内部沿着所述检测光线11的投射方向看,所述脊1100与保护层100上表面101贴合,所述谷1200呈凸起状,当所述检测光线11从某一方向投射过来时,凸起的谷1200会在位于背光侧的脊1100处形成阴影,所述阴影可以增强所获取的指纹图像中与脊1100、谷1200对应的明暗条纹的对比度,有利于获取清晰的指纹细节,提高所获取的指纹图像用于指纹识别的辨识率。但利用上述阴影成像原理仅能获取最靠近来光方向的一小块指纹纹路区域内的清晰指纹图像,所述指纹图像的细节虽然清晰但数量通常会比较少,为此需要从不同方位分别投射检测光线11以获取手指其他部分纹路的清晰指纹图像。
请一并参阅图1、图2、图5a-图5b,为了简要清楚地说明分别从不同方位向手指投射检测光线11时所获取的指纹图像中的阴影成像情况,图5a-图5b中将手指与所述视场区域VA接触所形成的指纹纹路2000简化为纹路走向相互垂直的第一指纹纹路2100和第二指纹纹路2200。所述指纹纹路2000中的暗纹对应未与保护层100上表面101接触的谷1100,位于相邻暗纹之间的亮纹对应与所述保护层 100上表面101接触的脊1200。
所述谷1200对于从不同方位投射过来的检测光线11所形成的阴影也会不一样,比如:检测光线11的投射方向垂直于指纹纹路2000的走向时所述谷1200形成的阴影较明显,所获取的指纹图像中对应的指纹纹路2000具有较高的明暗对比度。检测光线11的投射方向平行于指纹纹路2000的走向时所述谷1200无法形成阴影,此时对应部分的指纹纹路2000所成的指纹图像因明暗对比度太低而无法用于识别。对于投射方向与指纹纹路2000走向之间的关系介于垂直与平行之间的检测光线11,其投射方向与指纹纹路2000走向之间的夹角越大时所述谷 1200对应形成的阴影也越明显,所获取的指纹图像中对应指纹纹路2000的对比度越高。
可选地,在一些实施方式中,所述指纹图像中脊1100、谷1200对应形成的明暗条纹的亮度差异超过4%的部分具有较清晰的细节,用于指纹识别时的识别率相对较高。所述指纹图像中脊1100、谷1200对应形成的明暗条纹的亮度差异小于或等于4%的部分细节较为模糊,用于指纹识别时的识别率相对较低。
图5a为靠近电子设备1左侧边17的第一检测光源161朝向所述指纹纹路2000 投射第一检测光线110,而靠近电子设备1右侧边18的第二检测光源162不发光时所述指纹纹路2000的阴影成像情况。所述第一检测光源161发出的第一检测光线 110进入手指内部后的主要部分沿着大致垂直于所述第一指纹纹路2100的方向照射所述第一指纹纹路2100,因此会在所述第一指纹纹路2100的背光侧形成有明显阴影。而所述第一检测光线110进入手指内部后的主要部分沿着大致平行于所述第二指纹纹路2200的方向照射所述第二指纹纹路2200,因此所述第二组指纹纹路2200没有形成阴影或者形成的阴影不明显。所以,在所述第一检测光源161 照射指纹纹路2000而所述第二检测光源162不发光的情况下,所述检测模组19获取的指纹图像中,与所述第一指纹纹路2100对应的部分具有较高的对比度,例如:明暗条纹的亮度差异大于4%,为指纹图像的清晰部分,与所述第二指纹纹路2200对应的部分对比度较低,例如:明暗条纹的亮度差异小于4%,为指纹图像的模糊部分。所述指纹图像的清晰部分能够被用于指纹识别,而所述指纹图像的模糊部分则无法进行有效的指纹识别。
图5b为靠近电子设备1右侧边18的第二检测光源162朝向所述指纹纹路2000 投射第二检测光线112,而靠近电子设备1左侧边17的第一检测光源161不发光时所述指纹纹路2000的阴影成像情况。所述第二检测光源162发出的第二检测光线 112进入手指内部后的主要部分沿着大致垂直于所述第二指纹纹路2200的方向照射所述第二指纹纹路2200,因此会在所述第二指纹纹路2200的背光侧形成有明显阴影。而所述第二检测光线112进入手指内部后的主要部分沿着大致平行于所述第一指纹纹路2100的方向照射所述第一指纹纹路2100,因此所述第一组指纹纹路2100没有形成阴影或者形成的阴影不明显。所以,在所述第二检测光源162 照射指纹纹路2000而所述第一检测光源161不发光的情况下,所述检测模组19获取的指纹图像中,与所述第二指纹纹路2200对应的部分具有较高的对比度,例如:明暗条纹的亮度差异大于4%,为指纹图像的清晰部分,与所述第一指纹纹路2100对应的部分对比度较低,例如:明暗条纹的亮度差异小于4%,为指纹图像的模糊部分。所述指纹图像的清晰部分能够被用于指纹识别,而所述指纹图像的模糊部分则无法进行有效的指纹识别。
由上可知,从相较于手指的不同方向分别投射第一检测光线110和第二检测光线112所对应获取的不同指纹图像中,各自的清晰部分和模糊部分具有较好的互补性,有利于获取指纹纹路2000较大范围的清晰图像以用于后续的指纹识别。
可以理解的是,分别从不同方向投射的检测光线11不宜在同一时段进行投射,否则从其中一个方向投射的检测光线11所形成的指纹纹路2000的阴影会被从另一个方向投射的检测光线11削弱或消散,从而会降低所获取的指纹纹路 2000的阴影图像的明暗对比度。因此,对于从不同方向投射检测光线11的发光单元160,需要在不同的时段分别进行投射。
如图6所示,图6为图1及图2中所述光学检测装置10的检测光源16的控制电路示意图。所述光学检测装置10还包括控制器1500、第一驱动电路1501、及第二驱动电路1502。所述控制器1500分别与所述第一驱动电路1501和第二驱动电路1502相连接。所述第一驱动电路1501分别与第一检测光源161的第一发光单元 1601以及第二检测光源162的第二发光单元1602连接,用于驱动所述第一发光单元1601或第二发光单元1602发出检测光线11。在执行指纹检测时,所述第一驱动电路1501在控制器1500的控制下,用于在第一时段驱动所述第一检测光源161 的第一发光单元1601投射第一检测光线110至手指指纹1000。所述第一驱动电路 1501在控制器1500的控制下,用于在第二时段驱动所述第二检测光源162的第二发光单元1602投射第二检测光线112至手指指纹1000。
所述第二驱动电路1502与所述检测模组19连接。在执行指纹检测时,所述第二驱动电路1502在控制器1500的控制下,用于在第一时段驱动所述检测模组 19接收经由手指指纹1000返回的第一检测光线110,以获取手指指纹1000在第一检测光线110照射下相应的第一指纹图像。所述第二驱动电路1502在控制器1500 的控制下,用于在第二时段驱动所述检测模组19接收经由手指指纹1000返回的第二检测光线112,以获取手指指纹1000在第二检测光线112照射下相应的第二指纹图像。
由之前的论述可知,所述第一指纹图像中的清晰部分和模糊部分不同于所述第二指纹图像的清晰部分和模糊部分。所述第一指纹图像和第二指纹图像用于进行指纹识别时,所述第一指纹图像的清晰部分和第二指纹图像的清晰部分可以分别提供不同的指纹特征点用于指纹识别。所述第一指纹图像和第二指纹图像可以分别单独用于指纹识别,也可以一并用于指纹识别,又或者所述第一指纹图像和第二指纹图像可以合并成为清晰部分的完整度更高的一张指纹图像后再用于指纹识别。
所述第一时段与所述第二时段分别为发生在不同时刻的时间段。所述第一时段和第二时段的持续时长可以根据检测模组19的曝光时间进行调整,例如为: 10毫秒(ms)、20ms、30ms、或40ms。所述第一时段与第二时段的持续时长可以相等,也可以不相等。
可选地,在一些实施方式中,如图2所示,所述光学检测装置10还包括支撑框架15。所述支撑框架15用于承载所述保护层100、显示模组104、检测光源16 或/和检测模组19。所述保护层100、显示模组104、检测光源16或/和检测模组19 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。所述支撑框架15包括底板150及侧壁152。所述底板150位于所述保护层100和显示模组104的下方,以承载所述显示模组 104。所述侧壁152从底板150的边缘延伸而出并连接至所述保护层100的周缘。所述侧壁152包括内表面154,所述内表面154为侧壁152朝向所述保护层100和显示模组104的一侧表面。所述检测光源16可以通过胶水、双面胶、粘接物、螺栓、支架、卡扣、卡槽、焊接等方式固定连接或可拆卸连接在所述侧壁152的内表面 154上。
可以理解的是,在其他或变更实施方式中,所述检测光源16还可以设置在所述光学检测装置10的其他结构上,例如但不限于:所述显示面板105或/和背光模组106,只要使得所述检测光源16能够透过所述保护层100发射检测光线11 至所述外部对象进行检测即可。
可选地,在一些实施方式中,所述底板150还具有开口153。所述开口153位于所述保护层100的透明区域220的下方,并与所述视场区域VA大致正对。所述检测模组19至少部分位于所述支撑框架15的底板150下方。可选地,所述检测模组19至少部分固定在所述开口153内,或者所述检测模组19整体位于所述开口 153下方。经由外部对象返回的检测光线11依次透过保护层100、显示模组104、开口153到达检测模组19。当然,在另外一些实施方式中,所述检测模组19也可以与所述开口153错开。例如但不限于,在光学检测装置10的一些采用潜望式成像结构的变更或可选实施方式中。
在本申请的实施方式中,所述电子设备1例如为手机,所述支撑框架15为手机的中框。
如图7所示,图7是本申请第二实施方式提供的光学检测装置20应用在电子设备2上的正面示意图。所述第二实施方式的光学检测装置20的结构与第一实施方式中的所述光学检测装置10的结构大致相同,其区别主要在于:所述检测光源26还包括第三检测光源263,所述第三检测光源263位于所述第一检测光源261 和第二检测光源262之间,所述第一检测光源261、第二检测光源262和第三检测光源263沿所述电子设备2的宽度轴X排布。所述第三检测光源263用于透过所述保护层100投射第三检测光线213至手指指纹。所述第一检测光源261在保护层 200上表面201的正投影与第二检测光源262在保护层200上表面201的正投影之间形成有所述第三连线63。所述第三检测光源263在保护层200上表面201的投影位于所述第三连线63上。可选地,在一些实施方式中,所述第三检测光源263在保护层200上表面201的投影位于所述第三连线63的中间位置。由此可见,所述第一检测光源261、第二检测光源262、及所述第三检测光源263分别位于与视场区域VA接触的用户手指的不同方位,所述第三检测光源263所发出的第三检测光线213的投射方向也不同于所述第一检测光线210和第二检测光线212的投射方向。
请一并参阅图7和图8,所述第一驱动电路2501与所述第三检测光源263相连接。当执行指纹检测时,所述第一驱动电路2501在控制器2000的控制下,用于在第一时段同时驱动所述第一检测光源261和第三检测光源263分别投射第一检测光线210和第三检测光线213至手指指纹以进行指纹检测。所述第一驱动电路 2501在控制器2000的控制下,用于在第二时段同时驱动所述第二检测光源262和第三检测光源263分别投射第二检测光线212和第三检测光线213至手指指纹以进行指纹检测。所述第二驱动电路2502在控制器2000的控制下,用于在第一时段驱动所述检测模组29接收经由手指指纹返回的第一检测光线210和第三检测光线 213,以获取手指指纹相应的第一指纹图像。所述第二驱动电路2502在控制器 2000的控制下,用于在第二时段驱动所述检测模组29接收经由手指指纹返回的第二检测光线212和第三检测光线213,以获取手指指纹相应的第二指纹图像。
可以理解的是,若所述第一检测光源261与第二检测光源262之间的间隔较远,所述第一检测光源261或第二检测光源262分别单独打光时所照射到的手指指纹部分的亮度会不足,不利于获取清晰的指纹图像。由此,设置在所述第一检测光源261和第二检测光源262之间的第三检测光源263可用于补充所述第一检测光源261和第二检测光源262分别照射手指指纹时的总体亮度,有利于获取清晰的指纹图像。
此外,所述第一检测光线210的投射方向与所述第二检测光线220的投射方向差别较大,若所述第一检测光线210和第二检测光线212同时投射会相互削弱或抵消彼此对手指指纹2000造成的阴影。然而,所述第三检测光线213的投射方向分别与所述第一检测光线210的投射方向和第二检测光线220的投射方向差别较小,所述第三检测光线213对第一检测光线210所形成的手指指纹2000阴影的影响较小,而且所述第三检测光线213的投射还可以形成一部分在原先第一检测光线210投射下不会产生的阴影,增加对应获取的第一指纹图像的清晰部分。因此,所述第三检测光源263可以与第一检测光源261在第一时段内同时投射检测光线21,以获取品质较好的第一指纹图像。基于同样的道理,所述第三检测光源263也可以与第二检测光源262在第二时段内同时投射检测光线21,以获取品质较好的第二指纹图像。
可选地,在一些实施方式中,所述第三检测光源263包括一个或多个第三发光单元2603,所述第一驱动电路2501分别与所述第三发光单元2603连接,所述第一驱动电路2501用于驱动所述第三发光单元2603投射所述第三检测光线213。若所述第三检测光源263包括多个第三发光单元2603,其中至少有一个所述第三发光单元2603与所述第一检测光源261在第一时段同时投射检测光线21至手指指纹,也至少有一个所述第三发光单元2603与所述第二检测光源262在第二时段同时投射检测光线21至手指指纹。
具体地,所述第一检测光源261的一个或多个第一发光单元2601与所述第三检测光源263的一个或多个第三发光单元2603构成第一发光组合2610。在执行指纹检测时,所述第一驱动电路2501在控制器2000的控制下,用于在第一时段驱动所述第一发光组合2610中的第一发光单元2601和第三发光单元2603分别投射第一检测光线210和第三检测光线213至手指指纹。所述第二驱动电路2502在控制器2000的控制下,用于在第一时段驱动所述检测模组29接收经由手指指纹返回的第一检测光线210和第三检测光线213,以获取所述手指指纹在第一检测光线210和第三检测光线213照射下相应的第一指纹图像。
所述第二检测光源262的一个或多个第二发光单元2602与所述第三检测光源 263的一个或多个第三发光单元2603构成第二发光组合2620。在执行指纹检测时,所述第一驱动电路2501在控制器2000的控制下,用于在第二时段驱动所述第二组合2620中的第二发光单元2602和第三发光单元2603分别投射第二检测光线212 和第三检测光线213至手指指纹。所述第二驱动电路2502在控制器2000的控制下,用于在第二时段驱动所述检测模组29接收经由手指指纹返回的第二检测光线212 和第三检测光线213,以获取所述手指指纹在第二检测光线212和第三检测光线 213照射下相应的第二指纹图像。
可选地,在一些实施方式中,所述第一发光组合2610中相邻的第一发光单元2601之间具有相等的第一间隔L1,相邻的第一发光单元2601与第三发光单元 2603之间的间隔定义为第二间隔L2,所述第二间隔L2不等于所述第一间隔L1,例如:所述第二间隔L2大于所述第一间隔L1。因此,所述第一发光组合2610中的多个发光单元之间呈非等间距排布。所述第一间隔L1的取值范围为0.5mm至 2mm,所述第一间隔例如为0.6mm、1mm、1.2mm、1.65mm、1.8mm、或2mm。所述第二间隔L2的取值范围为8mm至12mm,所述第二间隔L2例如为8mm、10mm、或12mm。
可选地,在其他或变更实施方式中,若所述第一发光组合2610中包括多个第三发光单元2603,则相邻的第三发光单元2603之间也可以具有相等的第三间隔(图未示),所述第三间隔的范围为0.5mm至2mm,所述第三间隔例如为0.6mm、 1mm、1.2mm、1.65mm、1.8mm、或2mm。
可选地,在其他或变更实施方式中,所述第一发光组合2610中每两个相邻的第一发光单元2601之间的所述第一间隔L1也可以彼此不相等。
可选地,在一些实施方式中,所述第二发光组合2620中相邻的第二发光单元2602之间具有相等的第四间隔L4,相邻的第二发光单元2602与第三发光单元之间的间隔定义为第五间隔L5,所述第五间隔L5不等于所述第四间隔L4,例如:所述第五间隔L5大于所述第四间隔L4。所述第四间隔L4的取值范围为0.5mm至 2mm,所述第四间隔L4例如为0.6mm、1mm、1.2mm、1.65mm、1.8mm、或2mm。所述第五间隔L5的取值范围为8mm至12mm,所述第五间隔L2例如为 8mm、10mm、或12mm。
可选地,在其他或变更实施方式中,若所述第二发光组合2620中包括多个第三发光单元2603,则每两个相邻的第三发光单元2603之间也可以具有相等的第六间隔(图未示),所述第六间隔的范围为0.5mm至2mm,所述第六间隔例如为 0.6mm、1mm、1.2mm、1.65mm、1.8mm、或2mm。
可选地,在其他或变更实施方式中,所述第二发光组合2620中每两个相邻的第二发光单元2602之间的所述第四间隔L4也可以彼此不相等。
可以理解的是,所述第一间隔L1与第四间隔L4可以相等,也可以不相等。所述第二间隔L2与第五间隔L5可以相等,也可以不相等。
可选地,在一些实施方式中,所述检测模组19、29还可以包括处理器(图未示)和存储器(图未示),所述处理器能够根据接收的检测光线11获取用户的指纹信息,例如但不限于指纹图像。所述存储器内预先存储有生物特征信息模板,例如但不限于指纹图像模板。所述处理器能够将获取的指纹图像和预先存储的指纹图像模板进行比对,从而实现指纹识别。基于上述指纹识别,本申请提供的光学检测装置10、20可用于电子设备1、2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。
本申请的光学检测装置10、20在相较于视场区域VA的不同方位分别设置不同的检测光源16、26,以在不同时段内分别从不同方向照射与视场区域VA、V2接触的手指指纹,能够通过照射形成的指纹纹路的阴影加强所获取的指纹图像的对比度,以提高指纹图像用于指纹识别的识别率。另外,对应不同照射角度分别获取的不同指纹图像,各自的清晰部分能够相互补充,从而增加了指纹图像中能够用于指纹识别的清晰部分的比例。
本申请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100、显示模组104、检测光源16、视场区域VA等的结构、位置也可以应用在本申请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、省略等均属于本申请保护范围。
需要说明的是,本申请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,不影响本申请技术方案实现,均属于本申请范围。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,本申请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申请的实用新型创造思想所涵盖,属于本申请的保护范围。
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申请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。
本申请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申请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申请的限制。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,在本申请的描述中,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。在本申请的描述中,“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。本申请的描述中,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申请中的具体含义。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请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申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。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,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (18)
1.一种光学检测装置,其特征在于,包括:
保护层,包括相对设置的上表面及下表面;
显示模组,位于所述保护层的下方,用于显示画面;
检测模组,位于所述下表面的下方,所述检测模组具有预设的视场角,所述保护层上表面位于所述检测模组视场角范围内的部分定义为所述检测模组的视场区域;及
检测光源,位于所述下表面的下方,用于透过保护层沿不同方向分别投射检测光线至与所述视场区域接触的外部对象;
其中,所述检测光源包括分别设置在位于视场区域的不同方位处的第一检测光源和第二检测光源,所述检测光线包括投射方向不同的第一检测光线和第二检测光线,所述第一检测光源用于在第一时段投射第一检测光线至外部对象,所述第二检测光源用于在第二时段投射第二检测光线至外部对象,所述第一时段与所述第二时段分别为不同的时段,所述检测模组用于在第一时段接收经由外部对象在视场区域内返回的第一检测光线以获取相应的第一检测信息,所述检测模组用于在第二时段接收经由外部对象在视场区域内返回的第二检测光线以获取相应的第二检测信息,所述第一检测信息或/和第二检测信息用于所述外部对象的识别。
2.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,还包括分别与第一检测光源和第二检测光源相连接的第一驱动电路、与检测模组相连接的第二驱动电路、及分别与所述第一驱动电路和第二驱动电路相连接的控制器,所述第一驱动电路在控制器的控制下用于在第一时段驱动所述第一检测光源投射第一检测光线至所述外部对象,所述第一驱动电路在控制器的控制下用于在第二时段驱动所述第二检测光源投射第二检测光线至所述外部对象,所述第二驱动电路在控制器的控制下用于在第一时段驱动所述检测模组接收经由外部对象返回的第一检测光线,以获取相应的第一检测信息,所述第二驱动电路在控制器的控制下用于在第二时段驱动所述检测模组接收经由外部对象返回的第二检测光线,以获取相应的第二检测信息。
3.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与所述视场区域的中心之间形成有第一连线,所述第二检测光源在保护层上表面的正投影与所述视场区域的中心之间形成有第二连线,所述第一连线与第二连线之间形成的夹角的角度范围为45度至95度、60度至115度、或者80度至120度。
4.如权利要求3所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一连线的长度与所述第二连线的长度相等。
5.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与第二检测光源在保护层上表面的正投影之间的间距的取值范围为10mm至25mm。
6.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与第二检测光源在保护层上表面的正投影之间形成有第三连线,所述视场区域的中心与所述第三连线的中点之间的距离的取值范围为10mm至20mm。
7.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述光学检测装置应用于一电子设备中,所述电子设备具有沿自身长度方向的长度轴以及沿自身宽度方向的宽度轴,所述保护层的上表面包括沿电子设备的长度轴相对设置的顶端边缘与底端边缘,定义所述顶端边缘的中点与所述底端边缘的中点之间的连线为所述上表面的长轴线,所述视场区域的中心位于所述长轴线上或靠近所述长轴线设置,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与所述第二检测光源在保护层上表面的正投影关于所述长轴线呈对称分布。
8.如权利要求7所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一检测光源包括一个或多个第一发光单元,所述第二检测光源包括一个或多个第二发光单元,多个所述第一发光单元沿着所述电子设备的宽度轴间隔排布,多个所述第二发光单元沿着所述电子设备的宽度轴间隔排布,相邻的第一发光单元与第二发光单元之间的间距的取值范围为10mm至25mm。
9.如权利要求7所述的光学检测装置,其特征在于,所述检测光源还包括第三检测光源,所述第三检测光源位于所述第一检测光源与第二检测光源之间,所述第一检测光源、第二检测光源、及第三检测光源沿着电子设备的宽度轴间隔排布,所述第三检测光源用于透过保护层投射第三检测光线至与所述视场区域接触的外部对象,所述第三检测光线的投射方向分别不同于所述第一检测光线和第二检测光线。
10.如权利要求9所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一检测光源在保护层上表面的正投影与第二检测光源在保护层上表面的正投影之间形成有第三连线,所述第三检测光源在保护层上表面的投影位于所述第三连线的中间位置。
11.如权利要求9所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一检测光源包括一个或多个第一发光单元,所述第二检测光源包括一个或多个第二发光单元,所述第三检测光源包括一个或多个第三发光单元,相邻的第一发光单元之间具有相等的第一间隔,相邻的第一发光单元与第三发光单元之间具有第二间隔,所述第二间隔大于所述第一间隔,相邻的第三发光单元之间具有相等的第三间隔,相邻的第二发光单元之间具有相等的第四间隔,相邻的第二发光单元与第三发光单元之间具有第五间隔,所述第五间隔大于所述第四间隔。
12.如权利要求11所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一间隔、第三间隔、及第四间隔的取值范围为0.5mm至2mm,所述第二间隔和第五间隔的取值范围为8mm至12mm。
13.如权利要求2所述的光学检测装置,其特征在于,所述检测光源还包括第三检测光源,所述第三检测光源用于投射第三检测光线至所述外部对象,所述第三检测光源位于所述第一检测光源与第二检测光源之间,所述第一驱动电路在控制器的控制下用于在第一时段驱动所述第一检测光源和第三检测光源分别投射第一检测光线和第三检测光线至所述外部对象,所述第二驱动电路在控制器的控制下用于在第一时段驱动所述检测模组接收经由外部对象返回的第一检测光线和第三检测光线,以获取所述外部对象在第一检测光线和第三检测光线照射下相应的第一检测信息,所述第一驱动电路在控制器的控制下用于在第二时段驱动所述第二检测光源和第三检测光源分别投射第二检测光线和第三检测光线至外部对象,所述第二驱动电路在控制器的控制下用于在第二时段驱动所述检测模组接收经由外部对象返回的第二检测光线和第三检测光线,以获取所述外部对象在第二检测光线和第三检测光线照射下相应的第二检测信息。
14.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透明区域和非透明区域,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并透过所述检测光线,所述检测光源位于所述保护层非透明区域的下方,所述显示模组位于所述保护层的透明区域的下方。
15.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述显示模组为被动发光式显示模组,包括显示面板及位于所述显示面板下方的背光模组,所述背光模组用于提供背光光束给显示面板,所述背光光束为可见光光束,所述显示面板利用所述背光光束显示画面。
16.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,还包括支撑框架,所述支撑框架用于承载所述保护层、显示模组、检测光源、或/和检测模组,所述支撑框架包括底板及侧壁,所述底板位于所述保护层和显示模组的下方,所述侧壁从底板的边缘延伸而出并连接至所述保护层的周缘,所述侧壁包括朝向显示模组的内表面,所述检测光源固定连接或可拆卸连接在所述内表面上。
17.如权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述外部对象为手指,所述检测光线透过保护层后先进入手指内部传播,再从手指具有指纹纹路的表面透射出来而返回至检测模组,经由所述手指返回的检测光线带有手指的指纹特征信息,所述检测光线经检测模组转换所获取的第一检测信息和第二检测信息分别为第一指纹图像和第二指纹图像。
18.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1-17中任意一项所述的光学检测装置,所述保护层的上表面为所述电子设备的外表面。
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