TWI616711B - Lighting module and its application - Google Patents

Abstract

本發明係一種照明模組及其應用，其中所述照明模組包括一發光組件和一光學元件，其中所述光學元件具有預設的自由度，被設置於所述發光組件前側，使得所述發光組件產生的光線經過所述光學元件作用後形成預定形狀光場分布。一虹膜識別補光組件，其配合一虹膜攝像模組，投射時形成一虹膜識別區，所述虹膜識別組件具有預設的自由度，適於投射形成與所述虹膜識別區一致的一補光區。

Description

照明模組及其應用

本發明係一種照明模組及其應用，涉及照明領域，更進一步，涉及一照明模組及其應用，其提供預定需求的照明。

光在人們生產生活中扮演著重要的角色，不同類型的光產生不同的作用，不同應用場景對於光線的需求不同。

以攝像模組為例，各種攝像模組的拍攝過程就是借助光線在被攝物體上的反射來完成圖像的採集，因此光線對於攝像模組的工作具有至關重要的作用。比如，人們在日常拍照的過程中，適宜的光線有助於拍攝效果優異的照片。除了自然光之外，攝像模組通常需要配置補光部件，以使得攝像模組在不同的環境中都可以獲得較好的光線補充。或者提供投射模組，用來投射光線而被攝像模組而捕獲。

現有的攝像模組補光方式中，通常採用LED(Light Emitting Diode，發光二極管)燈來進行補光照明。LED燈在一定程度上可以提供攝像模組需要的拍攝光線，可是同時存在一些不利因素。

首先，基於LED燈的發光原理以及部件的基本結構的限制，LED燈的出射光線通常具有較大的發散角，這使得照射區域面積較大，遠超出了需要照射的區域面積，而且單個LED燈的照射面通常是圓形，而當需求的面積非 圓形時，剩餘部分的光線就成為一種浪費。因此LED照射對於光能的有效利用率較低，造成資源的浪費。

其次，同樣是基於LED燈的發光原理，LED燈出射光場的形狀通常是圓角發散，而對於預定形狀的光場的要求就很難達到。當然通過幾個LED特殊陣列的組合，可以使得出射廣場在整體效果上趨近預定的形狀，可是過程相對複雜，需要考慮的協調因素較多，而且在細節區域仍舊表現的是LED燈的出射光場的形狀特徵，這些都使得LED燈的對於預定形狀的出射廣場要求難以達到，因此對於一些特殊應用難以達到，比如，虹膜識別。

此外，由於攝像模組的光學特性，傳感器成像區域不同部分接收到的光強不同，通常邊緣區域接收的光強比中心區域小，因此會造成拍攝圖像的中心區域和邊緣區域的亮度不均一的現象(shading，陰影現象)，這就需要設計特殊光場強度分布的補光，而對於普通的LED燈對於光強分布的控制卻不易達到。

還值得一提的是，虹膜識別是現代智能影像技術發展應用的一個重要方向，而補光照明在其中具有不可或缺的作用。而現有補光方式中，仍舊是採用LED發光元件來完成補光，不能很好地滿足虹膜攝像模組的補光要求。

本發明的一個目的在於提供一照明模組及其應用，其通過自由度的設計，設計預定形狀的光場分布，從而可以配合不同的應用環境的光場要求。

本發明的另一個目的在於提供一照明模組及其應用，其通過自由度的設計，設計方錐形狀的光場分布，配和方形光場需求，提高光源利用率。

本發明的另一個目的在於提供一照明模組及其應用，其通過自由度的設計，設計預定要求的光場強度分布，從而可以配合不同強度分布的光場，形成預定強度分布。

本發明的另一個目的在於提供一照明模組及其應用，其通過自由度的設計，設計預定要求的光場強度分布，從而可以補償不同強度分布的光場，產生均勻光強分布。

本發明的另一個目的在於提供一照明模組及其應用，其通過自由度的設計，將出射光場分布的邊緣增強，補償攝像模組拍攝時亮度不均勻的特性。

本發明的另一個目的在於提供一照明模組及其應用，其選用VCSEL作為發光光源，光電轉換效率高，閾值小，響應速度快，出射光線均勻。

本發明的另一個目的在於提供一照明模組及其應用，其改進一線路板的散熱性能，從而使得所述照明模組穩定工作，減少發熱。

本發明的另一個目的在於提供一照明模組及其應用，其適於拍攝模組或TOF(Time of Flight)模組照明，另外還可以應用於虹膜識別中，提供虹膜識別所需紅外照明光源。

本發明的另一個目的在於提供一照明模組及其應用，其通過回流焊工藝制造，節省工序工時。

本發明的另一個目的在於提供一照明模組及其應用，其通過模組化設計，使得所述照明模組具有較小的體積，適用範圍更廣。

為了實現以上發明目的，本發明的一個方面提供一照明模組，其包括：一光源組件；和一光學元件；其中所述光學元件具有預設的自由度，被設置於所述光源組件前側，使得所述光源組件產生的光線經過所述光學元件作用後形成預定形狀光場分布。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述光源組件產生的光線經過所述光源組件作用後，形成的所述預定形狀光場分布為一方錐形光場分布。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述光源組件產生的光線經過所述光源組件作用後，形成一方形的投射面。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述光源組件產生的光線經過所述光學元件作用後，形成一預定的光場強度分布。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述預定的光場強度分布為邊緣增強的光場強度分布。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述光學元件是一衍射光學元件。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述光學元具有至少一台階，浮雕狀地被設置於所述光學元件表面。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述光學元件的預設的自由度選自組合中的一個或多個：台階位置、台階寬度、台階深度、台階形狀、台階數量。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述光學元件由可回流焊材料制成。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述光源組件包括一 線路板和一發光元件，所述發光元件設置於所述線路板上，位於所述光學元件後側。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述發光元件為一VCSEL。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述VCSEL產生紅外光。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述線路板由鋁基板或氮化鋁基板制成。

根據本發明的一實施例，所述照明模組包括一支架，被連接於所述線路板，所述光學元件被安裝於所述支架，以使得所述光學元件位於所述發光元件前側。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述線路板、所述支架以及所述光學元件形成一密封的內空間，形成模組化的結構。

根據本發明的一實施例，所述照明模組中的所述支架由可回流焊材料制成。

根據本發明的一實施例，所述照明模組由回流焊工藝制成。

根據本發明的另一個方面，提供一虹膜識別補光組件，其配合一虹膜攝像模組，投射時形成一虹膜識別區，所述虹膜識別組件具有預設的自由度，適於投射形成與所述虹膜識別區一致的一補光區。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述補光於覆蓋所述虹膜識別區，且面積大於所述虹膜識別區。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述補光區為方形。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件包括一光源組件和一光學元件，其中所述光學元件具有所述預設的自由度，被設置於所述光源組件前側，使得所述光源組件產生的光線經過所述光學元件作用後投射形成方形的所述補光區。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述光源組件產生的光線經過所述光學元件作用後，形成一預定的光場強度分布。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述預定的光場強度分布為邊緣增強的光場強度分布。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述光學元件是一衍射光學元件。根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述光學元具有至少一台階，浮雕狀地被設置於所述光學元件表面。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述光學元件的預設的自由度選自組合中的一個或多個：台階位置、台階寬度、台階深度、台階形狀、台階數量。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述光學元件由可回流焊材料制成。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述光學元件包括一線路板和一發光元件，所述發光元件設置於所述線路板上，位於所述光學元件後側。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述發光元件為一VCSEL。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述VCSEL產生紅外光。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述線路板由鋁基板或氮化鋁基板制成。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件包括一支架，被連接於所述線路板，所述光學元件被安裝於所述支架，以使得所述光學元件位於所述發光元件前側。

根據本發明的另一實施例，所述虹膜識別補光組件中的所述支架由可回流焊材料制成。

1‧‧‧照明模組

10‧‧‧光源組件

11‧‧‧線路板

12‧‧‧發光元件

100‧‧‧光場分布

1000‧‧‧虹膜攝像模組

1001‧‧‧虹膜識別區

2‧‧‧攝像模組

20‧‧‧支架

2000‧‧‧補光組件

2001‧‧‧補光區

30‧‧‧光學元件

圖1是根據本發明的一個較佳實施例的一照明模組立體示意圖。

圖2是根據本發明的一個較佳實施例的所述照明模組的爆炸示意圖。

圖3是圖1中沿A-A線的剖視示意圖。

圖4是根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組的出射光場示意圖。

圖5是根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組的出射光場投影示意圖。

圖6是根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組的出射光場光強分布示意圖。

圖7是圖1中B對應的放大示意圖。

圖8是根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組的發光元件制作過程示意圖。

圖9A、9B、9C是根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組的一應用示意圖。

圖10是根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組的另一應用示意圖。

以下描述用於揭露本發明以使本領域技術人員能夠實現本發明。以下描述中的較佳實施例只作為舉例，本領域技術人員可以想到其他顯而易見的變型。在以下描述中界定的本發明的基本原理可以應用於其他實施方案、變形方案、改進方案、等同方案以及沒有背離本發明的精神和範圍的其他技術方案。

參照圖1至圖8是根據本發明的一較佳實施例的一照明模組1，其可以應用於各種需要補光照明的環境，特別地，所述照明模組1可以提供預定形狀光場分布以及預定光強以及預定光線類型的照明或產生投射光線，使得所述照明模組1可以替代現有的LED以及LD補光的方式，配合不同部件的工作，如，攝像模組、TOF模組。

參照圖1至圖3，根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組1包括一光源組件10、一支架20和一光學元件30。

所述光源組件10用於產生光線，所述光學元件30被安裝於所述支架20，所示支架20被設置於所述光源組件10上，以使得所述光學元件30位於所述光源組件10前側。當所述光源組件10發出光線時，光線經過所述光學元件30的作用出射，以使得光線形成預定形狀的出射光場分布。

值得一提的是，根據本發明的一實施例，所述光源組件10發出的光線經過所述光學元件30折射、反射、衍射等作用而出射，從而使得所述光源組件10發出的光線得以通過所述光學元件30的編輯作用再照射至預定區域，同時光線被編輯後形成預定形狀的出射光場分布，區別於現有技術的LED燈的直接照射方式以及LED燈形成的光場。

根據本發明的上述較佳實施例，所述支架20形成中通的支撐殼體結構，使得所述支架20支撐連接於所述光源組件10時，所述光學元件30位於 所述光源組件10的前側，所述光源組件10、所述支架20以及所述光學元件30內部形成密封的一內空間，從而使得所述光源組件10出射的光線別約束於所述照明模組1內，避免外界光線對所述光源組件1出射的光線的干擾。

更具體地，根據本發明的一實施例，所述光學元件30可以通過黏貼或焊接的方式被固定地連接於所述支架20。所述支架20以黏貼或焊接的方式被固定連接於所述光源組件10上，從而形成密封的所述內空間。

根據本發明的上述實施例，所述支架20採用可回流焊材料制成，從而使得所述照明模組在制造的過程中可以採用回流焊工藝，節省工序工時。舉例地但不限於，採用回流焊工藝將所述支架連接於所述光源組件20、將所述光學元件30連接於所述支架20。

根據本發明的上述實施例，所述光學元件30為一衍射光學元件(Diffractive Optical Element，DOE)，所述衍射光學元件基於光衍射理論，利用計算機輔助設計、並用大規模集成電路制作工藝，在基片上(或傳統光學器件表面)刻蝕產生兩個或多個台階深度的浮雕結構，是一種純位相衍射光學元件。也就是說，由所述光源組件10出射的光線經過所述衍射光學元件的衍射作用，再出射至外部空間。根據本發明的上述實施例，所述光源組件10出射的光線經過所述衍射光學元件的作用出射至外部空間，並且在外部空間形成具有預定形狀的光場分布。

如圖4至圖6所示，是根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組形成的預定光場分布。所述光源組件10產生的光線經過所述光學元件30，即所述衍射光學元件的作用，形成一菱錐形狀的光場分布100。在現有技術中，通常採用LED燈配合一攝像模組工作，產生所述攝像模組所需的補光照明，可是由LED燈產生的光線發散角較大，而且通常為圓形的光場分布，因此 在工作的過程中產生光能資源的浪費，同時產生的多餘的熱量影響攝像模組的工作，而根據本發明的上述較佳實施例，所述光源組件10產生的光線經過所述光學元件30，即所述衍射光學元件的衍射作用後，形成梯形方錐形狀的光場分布，所述梯形方錐形狀的光場分布具有較小的發散角，光能利用率高，特別適於需要方形照明區域的應用環境。

進一步，根據本發明的上述較佳實施例，所述光源組件10經過所述光學元件30形成的所述光場分布100為梯形方錐光場分布，即梯形四菱錐光場分布。相應地，所述梯形方錐形狀的光場分布100形成一方形的投射面200。也就是說，當所述照明模組1照射時，形成的照射區域為方形。值得一提的是，方錐形狀的所述光場分布100以及方形的所述投射面200適於與所述攝像模組配合工作，提高光能的利用率，在所述攝像模組對應的拍攝區域形成方形的照射區域。

本領域的技術人員應當理解的是，所述光源組件10產生的光線經過所述光學元件10作用形成的所述方錐形狀的光場分布，僅作為舉例而不是本發明的限制，所述照明模組1可以根據需要設計形成不同預定形狀的光場分布，如，圓錐形、三菱錐形、四菱錐、多邊形菱錐或者非對稱形狀的光場分布等。

根據本發明的上述較佳實施例，所述光學元件30具有預設自由度，從而形成預定形狀的所述光場分布100。也就是說，通過對所述光學元件30自由度的設計，使得所述光源組件10發出的光線經過所述光學元件30，即所述衍射光學元件的作用出射後，形成預定形狀的所述光場分布100。

對於不同的應用的環境，可能對於光場分布的形狀要求不同，相應地，不同的應用環境，也可能對不同的光場強度分布要其不同，也就是說，一方面可能要求形成預定形狀的投射面，另一方面，要求投射面上的具有 預定的亮度分布。以攝像模組為例，在拍攝的過程中，通常由於自身的光學性能限制，在拍攝的圖像上出現中心區域亮而邊緣區域逐漸變暗的shading(陰影)現象，影響圖像的均勻性。對於這種現象就需要相應的光照來彌補攝像模組在拍攝過程中形成的shading現象。

根據本發明的上述較佳實施例，所述光學元件30具有所述預設自由度，從而形成預定強度的光場強度分布。也就是說，通過對所述光學元件30的自由度的設計，使得所述光源組件10發出的光線經過所述光學元件30，即所述衍射光學元件的作用出射後，形成的預定形狀的所述光場分布100，同時所述光場分布的強度分布預定，即達到預定強度、預定形狀的所述光場分布100。更具體地，參照圖6，根據本發明的一實施例，通過所述光學元件30的自由度的設計，使得所述光源組件10產生的光線經過所述光學元件30的作用出射後，形成邊緣增強的強度分布，適於補償一攝像模組在拍攝過程中形成的中心亮而邊緣暗的shading現象，使得所述攝像模組拍攝的圖像具有更好的均勻性。

值得一提的是，通過對所述光學元件30的自由度的設計，使得所述光源組件10產生的光線經過所述光學元件30的作用出射後形成預定形狀以及預定強度分布的光場，因此，在本發明的一實施例中，可以通過所述光學元件30的自由度的設計，形成一強度均勻分布的光場，特別適於應用於需要提供均勻光場的環境。

本領域的技術人員應當理解的是，所述光學元件30形成的邊緣增強的光場強度分布，僅作為舉例而不是限制，通過所述光學元件30的自由度的設計可以形成不同強度分布的光場分布，從而滿足不同應用環境的亮度需求，不限於邊緣增強。

如圖7至圖8所示，是根據本發明的一實施例的所述光學元件30的示意圖。根據本發明的一實施例，所述光學元件30具有至少一台階31，浮雕 狀地被設置於所述光學元件30的表面，形成浮雕結構的所述衍射光學元件。所述衍射光學元件30具有多個所述自由度，所述自由度可以是以下自由度的一個或多個：舉例地但不限於，台階位置、台階寬度、台階深度、台階形狀以及台階數量等。通過對多個所述自由度的設計，從而使得所述光源組件10產生的光線經過所述光學元件30的作用出射後，形成預定形狀的光場分布和/或預定強度的光場分布。更具體地，參照圖8，所述光學元件30可以通過對一基板進行掩膜、曝光、顯影、刻蝕等步驟形成預定形狀的所述衍射光學元件。也就是說，通過設計所述光學元件30的所述多個自由度，舉例地但不限於，所述光學元件30的所述台階31的台階位置、台階寬度、台階深度、台階形狀，台階數量等，形成預定形狀的所述衍射光學元件，使得所述光源組件10的發出的光線經過所述衍射光學元件作用後出射，形成預定形狀的光場分布以及預定強度的光場分布，舉例地但不限於，邊緣增強的方錐形光場分布，從而使得所述光場分布100與應用環境的配合更緊密，提高光能利用率。舉例地但不限於，邊緣增強的方錐形光場分布和攝像模組配合。

根據本發明的一實施例，所述光學元件30採用可回流焊材料制成，使得所述光學元件30與所述支架20的連接過程可以採用回流焊工藝完成。

進一步，根據本發明的上述較佳實施例，所述光源組件10包括一線路板11和一發光元件12，所述發光元件12被設置於所述線路板11上，所述支架20被連接於所述線路板11，從而使得所述光學元件30位於所述發光元件12前側。所述光學元件12位於所述支架20、所述線路板11和所述光學元件30形成的所述內空間，從而使得所述光學元件30位於所述發光元件12的前側。也就是說，所述發光元件12產生的光線經過所述光學元件30的作用後出射至外部空間。

根據本發明的上述較佳實施例，所述發光元件12為一VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面發射激光器)。相比傳統的LED以及LD(Laser Diode激光二極管)，所述VCSEL具有較小的發散角和圓形對稱的遠、近場分布，同時所述VCSEL具有較高的光電轉換效率、較小的閾值以及相應速度快等特性。由於所述VCSEL具有較小的發散角，因此，可以配合所述光學元件30的自由度設計，使得所述照明模組1的出射光場的發散角較小，照明光線更加集中，出射光場光斑均勻分布。

值得一提的是，所述VCSEL為面型陣列發光元件，從而使得所述照明模組1的體積較小。所述光源組件10、所述支架20和所述光學元件30形成模組的照明組件，從而使得所述照明模組1方便地應用於不同的部件以及不同的場景，舉例地但不限於，攝像模組、TOF模組。同時可以根據不同的部件的需求設計所述照明模組1的出射光場形狀和強度分布。

值得一提的是，所述支架20連接於所述線路板11，所述光學元件30安裝於所述支架20，從而形成密封的所述內空間，使得所述發光元件12被密封於所述內空間內，與外部環境隔離，防止外界光線的干擾，同時阻擋外界灰塵進入所述照明模組內，因此使得所述照明模組實現模組化的設計。同時所述發光元件採用的VCSEL為面型陣列發光形式，使得所述照明模組1得以實現小尺寸的模組化設計，具有更廣泛的應用場景，適應電子產品小型化的發展方向。

根據本發明的一較佳實施例，所述線路板11為鋁基板或氮化鋁基板形成的線路板，也就是說，在鋁基板或氮化鋁基板上刻印電路，從而形成所述線路板11，使得所述線路板11具有良好的散熱性能，使得所述VCSEL產生的光能以穩定功率輸出。

值得一提的是，所述發光元件12，即所述VCSEL可以根據需求設定為不同出射波長的光線，從而滿足不同環境的需求，舉例地但不限於，所述VCSEL出射紅外光，從而使得所述照明模組1產生紅外光照射，以應用於需要紅外光照射的環境，舉例地但不限於，虹膜識別。也就是說，所述發光元件12產生紅外光，可以配合應用於虹膜識別的環境。

本領域的技術人員應當理解的是，所述光源組件10的所述發光元件12選取為VCSEL，僅作為舉例，並不是限制，所述光源組件12可以是其他能夠發光或者產生的光線的元件，比如，LED，LD，且所述光源組件12發出的光線，經過所述光學元件30的衍射作用後出射，形成預定形狀和/或預定強度的光場分布。

如圖9A，9B，9C所示，是根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組1應用於一虹膜識別系統的應用示意圖。所述虹膜識別系統包括一虹膜攝像模組1000和一補光組件2000，所述補光組件2000配合所述虹膜識別攝像模組1000設置。所述虹膜攝像模組1000通過對用戶的虹膜區域進行取景拍攝來獲取用戶的虹膜特徵。由於所述虹膜攝像膜組1000在獲取用戶的虹膜信息時，採用紅外光黑白拍攝，而用戶所處的普通環境可能沒有足夠的紅外光源支撐取景拍攝的條件，因此通過設置所述補光組件2000，在所述虹膜攝像模組1000採集用戶虹膜特徵的過程中，為所述虹膜攝像模組1000提供紅外光補充光源。

值得一提的是，所述補光組件2000為所述照明模組1，也就是說，所述照明模組1為所述虹膜攝像模組1000提供紅外光補充光源。參照圖9B，所述虹膜攝像模組1000的水平視場角為用戶的雙眼長度方向，垂直視場角為用戶雙眼寬度方向，因此所述攝像模組1000形成一方形的虹膜識別區1001，從而可以保證完成的採集到用戶的眼部的虹膜特徵信息。所述補光組件2000， 即所述照明模組1，為所述虹膜攝像模組1000提供一補光區2001，以便於為所述虹膜識別區1001提供紅外補充光源。

值得一提的是，由於所述照明模組1設計有充分的自由度，可以實現不同需要的出射光場分布，因此，所述照明模組1在於所述虹膜攝像模組1000配合時，可以根據所述虹膜攝像模組1000需要的光場分布設計所述照明模組的所述自由度，使得所述照明模組與所述虹膜攝像模組1000平行放置時，光場分布投射向所述虹膜識別區1001，不同於現有技術的虹膜識別中採用LED補光時的布局。也就是說，所述照明模組1與所述攝像模組平行布置配合補光時，可以通過對所述照明模組1的所述自由度的設計，使得所述照明模組1的光場分布為傾斜非對稱的形狀。

根據本發明的上述較佳實施例，所述補光組件2000，即所述照明模組1，形成預定的光場分布，光線達到照射區域時，形成方形的投射區。為了配合所述虹膜攝像模組1000的所述虹膜識別區1001，通過設計所述照明模組的所述光學元件30的自由度以及所述照明模組1與所述虹膜攝像模組1000的相對距離以及角度關係，使得所述照明模組1的形成的所述補光區2001與所述虹膜攝像模組1000形成的所述虹膜識別區1001形狀一致，且所述補光區2001完全覆蓋所述虹膜識別區1001，為所述虹膜攝像模組1000採集用戶虹膜特徵信息的過程提供充足的紅外光源。

值得一提的是，通過對所述照明模組1的所述光學元件30的多個所述自由度的設計，舉例地但不限於，台階位置、台階寬度、台階深度、台階形狀，台階數量等，使得所述照明模組1在投射時形成與所述虹膜攝像模組1000的所述虹膜識別區1001相配合的所述補光區2001。所述補光區2001布局形狀與所述虹膜識別區1001一致，且完全覆蓋所述虹膜識別區1001，從而充分利 用所述照明模組1發出的光線，為所述虹膜攝像模組1000提供充足的補光光源，提高光源利用率。

本領域的技術人員應當理解的是，所述虹膜攝像模組1000形成所述方形的虹膜識別區1001以及所述照明模組1形成方形的所述補光區2001，僅作為舉例而不是限制，當所述虹膜攝像模組1000需要的虹膜識別區1001的形狀改變時，與相對應的照明模組1可以根據需求設計出射光場分布，從而形成所需形狀的所述補光區2001。

值得一提的是，所述虹膜攝像模組1000採集用戶的虹膜特徵的識別質量對於虹膜識別過程中的數據處理過程的運算速度和邏輯複雜程度具有重要的影響，而所述補光組件2000的補充光源的就是影響所述攝像模組2拍攝質量的重要因素之一。選取本發明的實施例的所述照明模組1為所述虹膜攝像模組1000提供紅外補充光源，所述照明模組形成與所述虹膜攝像模組1000虹膜識別區域一致的所述補光區2001，從而可以為所述虹膜攝像模組1000提供充足的紅外光補充光源，完全覆蓋所述虹膜識別區域1001，同時減少多餘的光源的浪費，因此，所述照明模組1有助於所述虹膜攝像模組1000獲取清晰的虹膜信息，有助於提高所述虹膜識別過程中的數據處理過程的運算速度和邏輯複雜程度，提高虹膜識別效率，因此，所述照明模組1適於應用於虹膜識別過程。

還值得一提的是，在圖9A示意的應用方式中，所述照明模組1平行於所述虹膜攝像模組1000而放置，這種方式，使得照明模組更易於被安裝使用。而在圖9C示意的應用方式中，所述照明模組1與所述虹膜攝像模組1000呈預定角度地傾斜設置。也就是說，對於照明模組不同安裝方式或者方向，所述照明模組1都可以提供所述虹膜攝像模組1000所需的預定光場分布。本領域的技術人員應當理解的是，所述照明模組1的安裝方式或者方向並不是本發明應用的限制，由於可以通過設計所述照明模組1的自由度等參數來設計光分 布，因此對於不同安裝方式或方向都可以結合自由度來提供需要的預定光場分布，從而可以提供適宜於不同安裝方式或方向的照明模組產生預定光場分布，舉例地但不限於，與所述虹膜攝像模組1000呈預定角度地傾斜設置。

如圖10所示，是根據本發明的上述較佳實施例的所述照明模組1配合應用於一攝像模組2。所述照明模組1與所述攝像模組2被並列設置，為所述攝像模組2提供照明光源。

值得一提的是，所述攝像模組2常拍攝區域是方形的區域，因此需要照明的目標區域也是方形區域，而所述照明模組1形成的預定形狀的光場分布與所述攝像模組2需要的拍攝目標區域相一致，從而充分利用光源。

還值得一提的是，所述攝像模組2由於自身的光學特性限制，在拍攝時，圖像上形成中心較亮而邊緣較暗的shading現象，而所述照明模組1通過多個所述自由度的設計，舉例地但不限於，台階位置、台階寬度、台階深度、台階形狀，台階數量等，使得光場強度分布邊緣增強，相應地可以補償所述攝像模組2在拍攝圖像時的shading現象，使得所述攝像模組1拍攝的圖像具有更好的均勻性。

本領域的技術人員應當理解的是，圖中所示所述照明模組1配合所述攝像模組2應用於手機設備，僅作為舉例，不是本發明的限制，所示照明模組1配合所述攝像模組2應用於手機設備的應用方式還可以應用於其它各種設備，如，筆記型電腦、平板設備、數位相機、攝像頭等不同的需要照明補光的設備。

值得一提的是，上述應用方式中，以手機攝像頭和虹膜識別中的應用為例進行說明，本領域的技術人員應當理解的是，應用場景不是本發明的限制，在本發明的其他實施例中，還可以與不同產品相配合，提供預定要求 的補光，如，TOF(Time of Flight，飛行時間)模組。

本領域的技術人員應當理解的是，所述照明模組配合所述攝像模組1以及所述虹膜攝像模組1000僅作為舉例，而不是限制，所述照明模組1不限於配合其它部件的工作，還可以作為獨立的照明部件，提供照明環境。

本領域的技術人員應理解，上述描述及附圖中所示的本發明的實施例只作為舉例而並不限制本發明。本發明的目的已經完整並有效地實現。本發明的功能及結構原理已在實施例中展示和說明，在沒有背離所述原理下，本發明的實施方式可以有任何變形或修改。

10‧‧‧光源組件

100‧‧‧光場分布

20‧‧‧支架

30‧‧‧光學元件

Claims (24)

1. 一照明模組，其特徵在於，包括：一光源組件；和一光學元件；其中所述光學元件具有預設的自由度，其被設置於所述光源組件前側，使得所述光源組件產生的光線經過所述光學元件作用後形成預定形狀光場分布，其中所述光源組件產生的光線經過所述光源組件作用後，形成的所述預定形狀光場分布為一方錐形光場分布，其中所述光源組件包括一線路板和一發光元件，所述發光元件設置於所述線路板上，位於所述光學元件後側，其中所述發光元件為一VCSEL，並且所述VCSEL產生紅外光。
2. 依申請專利範圍第1項所述的照明模組，其中所述光源組件產生的光線經過所述光源組件作用後，形成一方形的投射面。
3. 依申請專利範圍第2項所述的照明模組，其中所述光源組件產生的光線經過所述光學元件作用後，形成一預定的光場強度分布。
4. 依申請專利範圍第3項所述的照明模組，其中所述預定的光場強度分布為邊緣增強的光場強度分布。
5. 依申請專利範圍第4項所述的照明模組，其中所述光學元件是一衍射光學元件。
6. 依申請專利範圍第5項所述的照明模組，其中所述光學元件具有至少一台階，浮雕狀地被設置於所述光學元件表面。
7. 依申請專利範圍第6項所述的照明模組，其中所述光學元件的預設的自由度選自組合中的一個或多個：台階位置、台階寬度、台階深度、台階形狀、台階數量。
8. 依申請專利範圍第7項所述的照明模組，其中所述光學元件由可回流焊材料制成。
9. 依申請專利範圍第8項所述的照明模組，其中所述線路板由鋁基板或氮化鋁基板制成。
10. 依申請專利範圍第9項所述的照明模組，其包括一支架，被連接於所述線路板，所述光學元件被安裝於所述支架，以使得所述光學元件位於所述發光元件前側。
11. 依申請專利範圍第10項所述的照明模組，其中所述線路板、所述支架以及所述光學元件形成一密封的內空間，形成模組化的結構。
12. 依申請專利範圍第11項所述的照明模組，其中所述支架由可回流焊材料制成。
13. 一虹膜識別補光組件，其配合一虹膜攝像模組，投射時形成一虹膜識別區，其特徵在於，所述虹膜識別組件具有預設的自由度，適於投射形成與所述虹膜識別區一致的一補光區，其中所述虹膜識別補光組件包括一光源組件和一光學元件，其中所述光學元件具有所述預設的自由度，被設置於所述光源組件前側，使得所述光源組件產生的光線經過所述光學元件作用後投射形成方形的所述補光區，其中所述光學元件包括一線路板和一發光元件，所述發光元件設置於所述線路板上，位於所述光學元件下方，其中所述發光元件為一VCSEL，並且所述VCSEL產生紅外光。
14. 依申請專利範圍第13項所述的虹膜識別補光組件，其中所述補光區覆蓋所述虹膜識別區，且面積大於所述虹膜識別區。
15. 依申請專利範圍第14項所述的虹膜識別補光組件，其中所述光源組件產生的光線經過所述光學元件作用後，形成一預定的光場強度分布。
16. 依申請專利範圍第15項所述的虹膜識別補光組件，其中所述預定的光場強度分布為邊緣增強的光場強度分布。
17. 依申請專利範圍第16項所述的虹膜識別補光組件，其中所述光學元件是一衍射光學元件。
18. 依申請專利範圍第17項所述的虹膜識別補光組件，其中所述光學元件具有至少一台階，浮雕狀地被設置於所述光學元件表面。
19. 依申請專利範圍第18項所述的虹膜識別補光組件，其中所述光學元件的預設的自由度選自組合中的一個或多個：台階位置、台階寬度、台階深度、台階形狀、台階數量。
20. 依申請專利範圍第19項所述的虹膜識別補光組件，其中所述光學元件由可回流焊材料制成。
21. 依申請專利範圍第20項所述的虹膜識別補光組件，其中所述線路板由鋁基板或氮化鋁基板制成。
22. 依申請專利範圍第21項所述的虹膜識別補光組件，其包括一支架，被連接於所述線路板，所述光學元件被安裝於所述支架，以使得所述光學元件位於所述發光元件上方。
23. 依申請專利範圍第22項所述的虹膜識別補光組件，其中所述支架由可回流焊材料制成。
24. 依申請專利範圍第13項所述的虹膜識別補光組件，其與所述虹膜攝像模組並行布置。