TWI768298B - 圖像採集裝置及電子設備 - Google Patents

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Abstract

一種圖像採集裝置包括：保護層、顯示面板、第一與第二圖像感測模組和光學成像元件；該保護層設置於該顯示面板沿其厚度方向的第一側且具有用於接觸待偵測部位的第一表面；該顯示面板包括多個適於發出第一光信號的顯示像素；該第一與第二圖像感測模組和光學成像元件設置於該顯示面板沿其厚度方向的第二側；該第一圖像感測模組接收第一光信號在保護層的第一表面形成的反射光信號，該光學成像元件根據其接收到的來自該保護層的第一表面上方的物體的第二光信號進行光學成像，該第二圖像感測模組接收該光學成像元件成像的第二光信號。

Description

圖像採集裝置及電子設備
本發明是有關於圖像採集技術領域，特別是指一種圖像採集裝置及電子設備。
隨著工業設計的發展以及全面螢幕智慧設備的普及，螢幕下指紋識別技術應運而生，相比於傳統的正面刮擦式或按壓式的指紋解鎖技術，螢幕下指紋識別技術能夠進一步提升智慧設備的外觀和用戶體驗。
目前主流的螢幕下指紋識別技術主要有光學式指紋識別和超聲波式指紋識別技術，其中光學式指紋識別技術透過藉用手機顯示螢幕的光作為光源將手指區域照亮，以獲取指紋圖像。該技術在近三年來發展日趨成熟，產業鏈內已有眾多的供應商實現了光學螢幕下指紋感測器的量產，並且搭載於現階段的多種智慧產品中。
現今除了指紋識別之外，人臉識別和虹膜識別作為另外兩種生物識別技術，成為全面螢幕時代的新突破口，虹膜識別因其誤識率低使其成為目前安全性較高的生物識別技術之一，然而其較高的成本增加了手機廠商的壓力。人臉識別技術的原理為攝像機採集含有人臉的2D圖像，輔以結構光方案和雙攝演算法，以實現識別功能，3D人臉識別的優勢在於圖像畫質的高解析度，基於目前智慧手機上3D攝像頭的席捲潮流，也為人臉識別技術提供了機遇。
為了藉助於一體化的結構設計使全面螢幕智慧設備兼具多種生物識別功能、提高生物識別的安全性，本發明實施例提供一種圖像採集裝置，包括：一保護層、一顯示面板、一第一圖像感測模組、一光學成像元件和一第二圖像感測模組；該保護層設置於該顯示面板沿其厚度方向的一第一側，該保護層具有用於接觸待偵測部位的一第一表面；該顯示面板包括多個顯示像素，該等顯示像素適於發出一第一光信號；該第一圖像感測模組、該光學成像元件和該第二圖像感測模組均設置於該顯示面板沿其厚度方向的一第二側；其中，該第一圖像感測模組適於接收該第一光信號在該保護層的該第一表面發生反射形成的一反射光信號，該光學成像元件適於根據其接收到的來自該保護層的該第一表面上方的物體的一第二光信號進行光學成像，該第二圖像感測模組適於接收該光學成像元件成像的該第二光信號。
可選地，該第一圖像感測模組設置於該顯示面板和該光學成像元件之間。
可選地，該第一圖像感測模組貼合於該顯示面板沿其厚度方向的該第二側的表面。
可選地，該光學成像元件與該顯示面板之間有一第一距離，該光學成像元件與該第二圖像感測模組之間有一第二距離。
可選地，該顯示面板設置於該光學成像元件的一物方焦平面上，該第二圖像感測模組設置於該光學成像元件的一像方焦平面之外。
可選地，該第二距離在一預設範圍內可調，該預設範圍滿足：位在該保護層的該第一表面上方、且與該第一表面的距離在0.1米至1米範圍內的物體在該第二圖像感測模組成清晰圖像。
可選地，該光學成像元件與該第一圖像感測模組相對設置，且該第一圖像感測模組與該光學成像元件正對的區域具有透光性。
可選地，該顯示面板沿其厚度方向的該第二側的表面包括一第一區域和一位在該第一區域之外的第二區域，該第一圖像感測模組設置於該第一區域，該光學成像元件與該第二區域相對設置，使得該第二光信號依次經過該保護層和該顯示面板、被該光學成像元件接收。
可選地，該圖像採集裝置還包括一光學濾波器件，設置於該顯示面板和該第一圖像感測模組之間，適於選擇入射角和波長滿足一預設條件的光線通過，而過濾掉入射角和波長不滿足該預設條件的光線。
可選地，該光學濾波器件與該光學成像元件相對的區域設置有開孔。
可選地，該圖像採集裝置還包含：一反射膜，設置於該顯示面板沿其厚度方向的該第二側的表面，適於反射該等顯示像素發出的朝向該第一圖像感測模組的該第一光信號。
可選地，該反射膜與該光學成像元件相對的區域設置有開孔。
可選地，該圖像採集裝置還包含：一處理模組，適於發送一顯示驅動信號至該顯示面板、根據該第一圖像感測模組接收的該反射光信號生成一第一圖像信息、以及根據該第二圖像感測模組接收的該第二光信號生成一第二圖像信息。
可選地，該圖像採集裝置還包含：一觸控式螢幕，設置於該保護層和該顯示面板之間，適於偵測來自該保護層的該第一表面的一觸控信號；該處理模組適於在該觸控式螢幕偵測到該觸控信號時，發送該顯示驅動信號至該顯示面板。
可選地，該保護層包括一透光蓋板；該顯示面板包括一自發光二極體顯示螢幕；該第一圖像感測模組包括多個感光像素，每個感光像素包括一像素電路和一感光元件，該像素電路包括一薄膜電晶體，該感光元件包括一光電二極體或一光敏電晶管；和/或，該第二圖像感測模組包括一CMOS圖像感測器。
相應地，本發明實施例還提供一種電子設備，包括：一處理器、一記憶體、和本發明實施例的圖像採集裝置。
可選地，該電子設備包括手機、或平板電腦。
與現有技術相比，本發明實施例的技術方案具有以下有益效果：
本發明實施例的圖像採集裝置兼具近場和中場成像的功能，其中該保護層、該顯示面板和該第一圖像感測模組構成近場成像模組，可用於對該保護層的該第一表面附近的物體（例如與該保護層的該第一表面相接觸的物體）進行光學成像；該光學成像元件和該第二圖像感測模組構成中場成像模組，可用於對與該保護層的該第一表面的距離在該預設範圍內的物體進行光學成像。該近場成像模組可應用於螢幕下指紋識別，該中場成像模組可應用於螢幕下人臉識別，因而該圖像採集裝置透過一體化的結構設計能夠同時實現螢幕下指紋識別和螢幕下人臉識別，提高了該圖像採集裝置在全面螢幕智慧設備中應用的功能集成度。
進一步地，該顯示面板設置於該光學成像元件的物方焦平面上，使得該顯示面板上的顯示圖像經過該光學成像元件可以成像於無窮遠處，避免該顯示面板上的顯示圖像對該第二圖像感測模組接收來自物體的第二光信號造成干擾，提高該第二圖像感測模組採集的圖像的信噪比；該第二圖像感測模組設置於該光學成像元件的像方焦平面之外，使得該光學成像元件能夠將與該保護層的第一表面的距離在預設範圍內的物體清晰成像至該第二圖像感測模組。
進一步地，該光學成像元件與該第一圖像感測模組相對設置，且該第一圖像感測模組與該光學成像元件正對的區域具有透光性，有利於增強該第二圖像感測模組接收到的第二光信號的強度，從而提高其採集圖像的信噪比。
進一步地，該圖像採集裝置還包括光學濾波器件，能夠濾除環境光，只允許滿足帶通條件的信號光通過，提高了該第一圖像感測模組採集的圖像的信噪比，該光學濾波器件與該光學成像元件相對的區域設置有開孔，避免該光學濾波器件濾除來自該保護層的表面上方的物體的第二光信號，能夠實現近場成像和遠場成像之間的兼容。
進一步地，該圖像採集裝置還包括一反射膜，設置於該顯示面板沿其厚度方向的該第二側的表面，適於反射該顯示像素發出的朝向該第一圖像感測模組的該第一光信號，一方面增強了到達該保護層的該第一表面用於採集指紋圖像的該第一光信號的強度，另一方面降低了由該顯示面板發出的直接進入該第一圖像感測模組的該第一光信號的強度，因而提高了該第一圖像感測模組採集的圖像的信噪比。該反射膜與該光學成像元件相對的區域設置有開孔，避免該反射膜阻擋來自該保護層的該第一表面上方的物體的該第二光信號，實現了近場成像和遠場成像之間的兼容。
本發明實施例的電子設備，由於包括該圖像採集裝置，因而能夠透過一體化的結構設計，兼具近場和遠場圖像的採集功能，可同時應用於螢幕下指紋識別和螢幕下人臉識別。
為使本發明的上述目的、特徵和有益效果能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似部分互相參見即可。
參考圖1，圖1是本發明一個實施例的圖像採集裝置10的結構示意圖。在一些實施例中，該圖像採集裝置10可以包括保護層11、顯示面板12、第一圖像感測模組13、光學成像元件14和第二圖像感測模組15。
該保護層11設置於該顯示面板12沿其厚度方向的第一側，該保護層11具有用於接觸待偵測部位的第一表面11a。在一些實施例中，該保護層11可以是單層結構或者多層結構，該單層結構可以是玻璃蓋板（Cover Glass，CG）或者有機透光蓋板，也可以是具有其他功能的蓋板，例如可以是觸控式螢幕。該多層結構可以是多層玻璃蓋板、多層有機透光材質蓋板、或者玻璃蓋板與有機透光材質蓋板的結合。該待偵測部位可以是手指或手掌等帶有生理特徵的紋路信息的部位。
該顯示面板12包括多個顯示像素，該等顯示像素適於發出第一光信號，不僅可以用於顯示圖像，還能夠作為該圖像採集裝置10採集圖像的光源。在一些實施例中，該顯示面板12可以包括自發光二極體陣列，例如該顯示面板12可以是有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode，OLED）顯示器、或微發光二極體（micro-LED）顯示器等。該顯示面板12中的單個或多個像素作為光源，適於朝向該保護層11的第一表面11a的不同方向發射第一光信號，該第一光信號在該保護層11的第一表面11a發生反射，形成沿不同方向的反射光信號。
該第一圖像感測模組13、該光學成像元件14和該第二圖像感測模組15均設置於該顯示面板12沿其厚度方向的第二側。其中，該第一圖像感測模組13適於接收該第一光信號在該保護層11的第一表面11a發生反射形成的反射光信號，該光學成像元件14適於接收來自該保護層11的第一表面11a上方的物體18的第二光信號、並根據其接收到的第二光信號進行光學成像，該第二圖像感測模組15適於接收該光學成像元件14成像的第二光信號。其中，該物體18可以與該保護層11的第一表面11a非接觸。
在一些實施例中，該第一圖像感測模組13設置於該顯示面板12和該光學成像元件14之間，其中該第一圖像感測模組13可以貼合於該顯示面板12沿其厚度方向的第二側的表面12a設置。本實施例中，該保護層11、該顯示面板12、和該第一圖像感測模組13構成近場成像模組，可用於採集該保護層11的第一表面11a附近的物體的圖像，例如可用於採集與該保護層11的第一表面11a相接觸的指紋17的圖像。該近場成像模組用於採集指紋17時，可以利用物理光學的全反射成像原理進行指紋成像，即該第一圖像感測模組13適於接收該第一光信號在該保護層11的第一表面11a發生全反射所形成的全反射光，並將該部分全反射光作為有效的、攜帶有指紋信息的信號光進行指紋圖像資料的處理，從而得到指紋圖像。
在一些實施例中，該光學成像元件14與該顯示面板12之間可以有第一距離，該光學成像元件14與該第二圖像感測模組15之間可以有第二距離。具體地，該顯示面板12可以設置於該光學成像元件14的物方焦平面上，因為物方焦平面上任意一點發出的光線經該光學成像元件14成像後轉化為平行光，使得該顯示面板12上的顯示圖像經過該光學成像元件14可以成像於無窮遠處，相當於一個均勻照明光源，避免帶有圖案的顯示圖像被該第二圖像感測模組15接收後作為其接收的第二光信號的干擾信號而難以濾除。該第二圖像感測模組15可以設置於該光學成像元件14的像方焦平面之外，即該第二距離大於該光學成像元件14的焦距，使得該保護層11的第一表面11a上方的物體18經過該光學成像元件14後能夠在該第二圖像感測模組15成實像。
在一些實施例中，該第二距離在預設範圍內可調，該預設範圍滿足：當該保護層11的第一表面11a上方的物體18在距離該第一表面11a為0.1米至1米時，可以在該第二圖像感測模組15上成清晰圖像。
在一些實施例中，該光學成像元件14可以包括透鏡或透鏡組，該物體18在該第二圖像感測模組15上成清晰圖像包括：該物體18、該光學成像元件14和該第二圖像感測模組15三者之間的距離滿足透鏡成像公式：
Figure 02_image003
，其中，s為第三距離（即該物體18與該光學成像元件14之間的距離），i為該第二距離（即該光學成像元件14和該第二圖像感測模組15之間的距離），f為該光學成像元件14的焦距。
在一些實施例中，該圖像採集裝置10還包括距離調節裝置（未示出），該距離調節裝置適於在預設範圍內調節該第二距離。具體地，該距離調節裝置可以包括音圈馬達，該音圈馬達適於在0.5mm的範圍內調節該第二距離。
在一些實施例中，該第一圖像感測模組13與該光學成像元件14相對設置，且該第一圖像感測模組13與該光學成像元件14正對的區域131具有透光性，使得該光學成像元件14能夠盡可能多地接收到來自該保護層11的第一表面11a上方的物體18的第二光信號。
具體地，該第一圖像感測模組13可以為基於玻璃基板的以非晶矽薄膜電晶體（Thin Film Transistor，TFT）工藝製作的圖像感測器，該TFT圖像感測器包括多個感光像素，每個感光像素可以包括像素電路和感光元件，該像素電路包括薄膜電晶體，該感光元件包括光電二極體或光敏電晶管。該透光區域131的光電二極體和薄膜電晶體可以製作於透明材料上。
在一些實施例中，該第二圖像感測模組15可以是基於矽晶圓的以CMOS工藝製作的圖像感測器，該光學成像元件14可以是透鏡或透鏡組，適於根據幾何光學原理對該物體18進行成像。
本實施例中，該光學成像元件14和該第二圖像感測模組15構成了中場成像模組，可用於對位在該保護層11的第一表面11a上方、且與該保護層11的第一表面11a有預設距離的物體18進行光學成像，例如當該中場成像模組應用於全面螢幕的智慧設備時，可用於螢幕下人臉識別。
在一些實施例中，該圖像採集裝置10還可以包括觸控式螢幕16，該觸控式螢幕16設置於該保護層11和該顯示面板12之間，適於偵測來自該保護層11的第一表面11a的觸控信號。
在一些實施例中，該圖像採集裝置10還可以包括處理模組（未示出），適於在該觸控式螢幕16偵測到觸控信號時，發送顯示驅動信號至該顯示面板12，該處理模組還適於根據該第一圖像感測模組13接收的反射光信號生成第一圖像信息、以及根據該第二圖像感測模組15接收的第二光信號生成第二圖像信息。
參考圖2，圖2是本發明另一實施例的圖像採集裝置20的結構示意圖。
在一些實施例中，該圖像採集裝置20可以包括保護層21、顯示面板22、第一圖像感測模組23、光學成像元件24和第二圖像感測模組25。
在一些實施例中，該圖像採集裝置20還可以包括設置於該保護層21和該顯示面板22之間的觸控式螢幕26。
本實施例與圖1所示實施例的區別在於：該顯示面板22沿其厚度方向的第二側的表面22a包括第一區域I和位在該第一區域I之外的第二區域II，該第一圖像感測模組23設置於該第一區域I，該光學成像元件24與該第二區域II相對設置，使得該第二光信號依次經過該保護層21、該觸控式螢幕26和該顯示面板22後直接被該光學成像元件24接收，而無需經過該第一圖像感測模組23，有利於提高該第二圖像感測模組25接收到第二光信號的強度，進而提高該第二圖像感測模組25採集圖像的信噪比。然而相比於圖1所示實施例，本實施例適於在該保護層21的第一表面21a的部分區域（即與該顯示面板22的第一區域I正對的部分區域）內實現指紋識別。
當本實施例的圖像採集裝置20應用於全面螢幕的智慧設備時，可以在全面螢幕靠近其邊緣區域的正下方設置該光學成像元件24和該第二圖像感測模組25，以實現人臉識別。例如，現今市面上一些手機的流海螢幕或水滴螢幕區域，可用於設置本發明實施例的圖像採集裝置20中的中場成像模組，即該光學成像元件24和該第二圖像感測模組25。
需要說明的是，為了清楚地顯示該第一圖像感測模組23和該第二圖像感測模組25的位置關係，圖2中將該第二區域II所占的該顯示面板22的比例進行了放大，實際應用中該第一區域I和該第二區域II的比例可以根據需要進行設定，本發明實施例對此不作限定。
本實施例中的該圖像採集裝置20的各部件的結構和功能可參考圖1所示實施例，此處不再贅述。
參考圖3，圖3是本發明另一個實施例的圖像採集裝置30的結構示意圖。
在一些實施例中，該圖像採集裝置30可以包括保護層31、顯示面板32、第一圖像感測模組33、光學成像元件34和第二圖像感測模組35。
在一些實施例中，該圖像採集裝置30還可以包括設置於該保護層31和該顯示面板32之間的觸控式螢幕36。
本實施例與圖1所示實施例的區別在於，該圖像採集裝置30還可以包括：反射膜321和/或光學濾波器件39，該反射膜321設置於該顯示面板32沿其厚度方向的第二側的表面，適於反射該顯示面板32的顯示像素發出的朝向該第一圖像感測模組33的第一光信號，以免該第一光信號直接被該第一圖像感測模組33接收，導致環境光的增加和信號光占比的削弱、進而導致採集圖像的信噪比降低。在一些實施例中，該反射膜321可以是金屬膜或非金屬膜。當該反射膜321為金屬膜時，該反射膜321可以具有極薄的厚度，以實現至少部分透光。
該光學濾波器件39設置於該顯示面板32和該第一圖像感測模組33之間，適於選擇入射角和波長滿足預設條件的光線通過、而過濾掉入射角和波長不滿足該預設條件的光線。在一些實施例中，該預設條件可以是
Figure 02_image005
，其中，
Figure 02_image007
和
Figure 02_image009
分別為入射光線的波長和該光學濾波器件39的入射介面的出射角，n是該光學濾波器件39的折射率，d是該光學濾波器件39的厚度，該出射角
Figure 02_image009
是該光學濾波器件39的入射介面的光線入射角
Figure 02_image011
的函數。
在一些實施例中，該光學濾波器件39可以是由若干層不同光學折射率的材料組合形成的光學薄膜，或者是折射率呈週期性變化的光子晶體結構器件。
在一些實施例中，該反射膜321與該光學成像元件34正對的區域設置有第一開孔3211。該光學濾波器件39與該光學成像元件34正對的區域設置有第二開孔391，該第一圖像感測模組33與該光學成像元件34正對的區域設置有透光區域331，該第一開孔3211、該第二開孔391和該透光區域331有利於該光學成像元件34和該第二圖像感測模組35接收到更多的來自該物體38的第二光信號，避免受該反射膜321、該光學濾波器件39和該第一圖像感測模組33的阻擋。
本實施例中的該圖像採集裝置30的各部件的結構和功能可參考前述實施例，此處不再贅述。
參考圖4，圖4是本發明圖3所示實施例的圖像採集裝置30的第一開孔3211、第二開孔391和透光區域331的局部放大圖。
在一些實施例中，該第一開孔3211、該第二開孔391和該透光區域331可以具有相同的尺寸d2，並且可以採用圖4所示的方法來近似確定該多個開孔和透光區域的尺寸d2。為了簡化說明，圖4中省略了該保護層31和該顯示面板32等結構。
結合參考圖3，位在該保護層31的第一表面31a上方的物體38的橫向尺寸為D，該第二圖像感測模組35的橫向尺寸為L，則可以以該第二圖像感測模組35的橫向尺寸為上底、以該物體38的橫向尺寸為下底構建梯形（如圖4中虛線所示），則介於該梯形的兩腰之間的該反射膜321、該光學濾波器件39和該第一圖像感測模組33的尺寸可以近似作為該第一開孔3211、該第二開孔391和該透光區域331的尺寸d2。
其中，該物體38的中心距離該保護層31的距離為d1（圖4中省略了該保護層31，因此以該物體38至該反射膜321的距離作為示意），該距離d1越大，該開孔和該透光區域的尺寸d2越小，因此，為了使該第二圖像感測模組35接收到盡可能多的第二光信號，可以根據進行中場成像的該物體38距離該保護層31的最小距離來計算該開孔和透光區域的尺寸d2。
在一些實施例中，進行中場成像的該物體38與該保護層31的第一表面31a之間的距離範圍是0.1m至1m，則在該圖像採集裝置30的結構尺寸固定的情況下，可以根據d1=0.1m和D=30cm的物體38來估算該第一開孔3211、該第二開孔391和該透光區域331的尺寸d2。具體地，該尺寸d2可以是2cm。
在另一些實施例中，也可以根據d1=0.5m，D=30cm的物體38來估算該第一開孔3211、該第二開孔391和該透光區域331的尺寸d2。具體地，該尺寸d2可以是3.5mm。
參考圖5，圖5是本發明另一實施例的圖像採集裝置40的結構示意圖。
在一些實施例中，該圖像採集裝置40可以包括保護層41、顯示面板42、第一圖像感測模組43、光學成像元件44和第二圖像感測模組45。
在一些實施例中，該圖像採集裝置40還可以包括設置於該保護層41和該顯示面板42之間的觸控式螢幕46。
本實施例與圖3所示實施例的區別在於：該顯示面板42沿其厚度方向的第二側的表面42a包括第一區域I和位在該第一區域I之外的第二區域II，該第一圖像感測模組43設置於該第一區域I，該光學成像元件44與該第二區域II相對設置，使得該第二光信號依次經過該保護層41、該觸控式螢幕46、該顯示面板42、該反射膜421的第一開孔4211和該光學濾波器件49的第二開孔491後直接被該光學成像元件44接收，而無需經過該第一圖像感測模組43，有利於提高該第二圖像感測模組45接收到第二光信號的強度，然而相比於圖3所示實施例，本實施例適於在該保護層41的第一表面41a的部分區域（即與該顯示面板42的第一區域I正對的部分區域）內實現指紋識別。
本實施例的該圖像採集裝置40的結構類似於圖2所示實施例，該圖像採集裝置40在全面螢幕的智慧設備中的應用中的結構設計可以參照圖2實施例的相關說明，此處不再贅述。
本發明實施例還提供一種電子設備。參考圖6，圖6是本發明一個實施例的電子設備50的結構示意圖。該電子設備50可以包括處理器51、記憶體52、和本發明前述實施例的圖像採集裝置53。
在一些實施例中，該處理器51適於處理該圖像採集裝置53中的第一圖像感測模組採集的第一圖像資料、和第二圖像感測模組採集的第二圖像資料。該記憶體52適於預先存儲參照資料、以及即時存儲該圖像採集裝置53採集的圖像資料。
在一些實施例中，該電子設備50可以為全面螢幕智慧設備，該第一圖像資料可以是指紋圖像資料，該第二圖像資料可以是人臉圖像資料，該參照資料包括用戶事先錄入的指紋圖像資料和人臉圖像資料，該處理器還適於將其處理的該第一圖像資料和該第二圖像資料分別與該記憶體52中預先存儲的使用者指紋圖像資料和用戶人臉圖像資料相對比，並根據對比結果，控制該全面螢幕智慧設備的螢幕的解鎖。
在一些實施例中，該全面螢幕智慧設備可以是手機、或平板電腦。
綜上所述，本發明實施例的圖像採集裝置兼具近場和中場成像的功能，其中該保護層、顯示面板和第一圖像感測模組構成近場成像模組，可用於對該保護層的第一表面附近的物體（例如與該保護層的第一表面相接觸的物體）進行光學成像；該光學成像元件和該第二圖像感測模組構成中場成像模組，可用於對與該保護層的第一表面的距離在預設範圍內的物體進行光學成像。該近場成像模組可應用於螢幕下指紋識別，該中場成像模組可應用於螢幕下人臉識別，因而該圖像採集裝置透過一體化的結構設計能夠同時實現螢幕下指紋識別和螢幕下人臉識別，提高了該圖像採集裝置在全面螢幕智慧設備中應用的功能集成度。
進一步地，該顯示面板設置於該光學成像元件的物方焦平面上，使得該顯示面板上的顯示圖像經過該光學成像元件可以成像於無窮遠處，避免該顯示面板上的顯示圖像對該第二圖像感測模組接收來自物體的第二光信號造成干擾，提高該第二圖像感測模組採集的圖像的信噪比；該第二圖像感測模組設置於該光學成像元件的像方焦平面之外，使得該光學成像元件能夠將與該保護層的第一表面的距離在預設範圍內的物體清晰成像至該第二圖像感測模組。
進一步地，該光學成像元件與該第一圖像感測模組相對設置，且該第一圖像感測模組與該光學成像元件正對的區域具有透光性，有利於增強該第二圖像感測模組接收到的第二光信號的強度，從而提高其採集圖像的信噪比。
進一步地，該圖像採集裝置還包括光學濾波器件，能夠濾除環境光，只允許滿足帶通條件的信號光通過，提高了該第一圖像感測模組採集的圖像的信噪比，該光學濾波器件與該光學成像元件相對的區域設置有開孔，避免該光學濾波器件濾除來自該保護層的表面上方的物體的第二光信號，能夠實現近場成像和遠場成像之間的兼容。
進一步地，該圖像採集裝置還包括反射膜，設置於該顯示面板沿其厚度方向的第二側的表面，適於反射該顯示像素發出的朝向該第一圖像感測模組的第一光信號，一方面增強了到達該保護層的第一表面用於採集指紋圖像的第一光信號的強度，另一方面降低了由該顯示面板發出的直接進入該第一圖像感測模組的第一光信號的強度，因而提高了該第一圖像感測模組採集的圖像的信噪比。該反射膜與該光學成像元件相對的區域設置有開孔，避免該反射膜阻擋來自該保護層的第一表面上方的物體的第二光信號，實現了近場成像和遠場成像之間的兼容。
本發明實施例的電子設備，由於包括該圖像採集裝置，因而能夠透過一體化的結構設計，兼具近場和遠場圖像的採集功能，可同時應用於螢幕下指紋識別和螢幕下人臉識別。
雖然本發明揭露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以請求項所限定的範圍為准。
10:圖像採集裝置 11:保護層 11a:第一表面 12:顯示面板 12a:表面 13:第一圖像感測模組 131:區域 14:光學成像元件 15:第二圖像感測模組 16:觸控式螢幕 17:指紋 18:物體 20:圖像採集裝置 21:保護層 21a:第一表面 22:顯示面板 22a:表面 23:第一圖像感測模組 24:光學成像元件 25:第二圖像感測模組 26:觸控式螢幕 30:圖像採集裝置 31:保護層 31a:第一表面 32:顯示面板 321:反射膜 3211:第一開孔 33:第一圖像感測模組 331:透光區域 34:光學成像元件 35:第二圖像感測模組 36:觸控式螢幕 38:物體 39:光學濾波器件 391:第二開孔 40:圖像採集裝置 41:保護層 41a:第一表面 42:顯示面板 42a:表面 421:反射膜 4211:第一開孔 43:第一圖像感測模組 44:光學成像元件 45:第二圖像感測模組 46:觸控式螢幕 49:光學濾波器件 491:第二開孔 50:電子設備 51:處理器 52:記憶體 53:圖像採集裝置 d1:距離 d2:尺寸 D、L:尺寸 I:第一區域 II:第二區域
Figure 02_image001
:出射角
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明一個實施例的圖像採集裝置的結構示意圖； 圖2是本發明另一個實施例的圖像採集裝置的結構示意圖； 圖3是本發明另一個實施例的圖像採集裝置的結構示意圖； 圖4是本發明圖3所示實施例的圖像採集裝置的第一開孔、第二開孔和透光區域的局部放大圖； 圖5是本發明另一個實施例的圖像採集裝置的結構示意圖； 圖6是本發明一個實施例的電子設備的結構方塊圖。
10:圖像採集裝置
11:保護層
11a:第一表面
12:顯示面板
12a:表面
13:第一圖像感測模組
131:區域
14:光學成像元件
15:第二圖像感測模組
16:觸控式螢幕
17:指紋
18:物體
θ:出射角

Claims (17)

  1. 一種圖像採集裝置，包含： 一顯示面板，該顯示面板包括多個顯示像素，該等顯示像素適於發出一第一光信號； 一保護層，該保護層設置於該顯示面板沿其厚度方向的一第一側，該保護層具有一用於接觸待偵測部位的第一表面；及 一第一圖像感測模組、一光學成像元件和一第二圖像感測模組，該第一圖像感測模組、該光學成像元件和該第二圖像感測模組均設置於該顯示面板沿其厚度方向的一第二側； 其中，該第一圖像感測模組適於接收該第一光信號在該保護層的該第一表面發生反射形成的一反射光信號，該光學成像元件適於根據其接收到的來自該保護層的該第一表面上方的物體的一第二光信號進行光學成像，該第二圖像感測模組適於接收該光學成像元件成像的一第二光信號。
  2. 如請求項1所述的圖像採集裝置，其中，該第一圖像感測模組設置於該顯示面板和該光學成像元件之間。
  3. 如請求項2所述的圖像採集裝置，其中，該第一圖像感測模組貼合於該顯示面板沿其厚度方向的該第二側的表面。
  4. 如請求項2所述的圖像採集裝置，其中，該光學成像元件與該顯示面板之間具有一第一距離，該光學成像元件與該第二圖像感測模組之間具有一第二距離。
  5. 如請求項4所述的圖像採集裝置，其中，該顯示面板設置於該光學成像元件的一物方焦平面上，該第二圖像感測模組設置於該光學成像元件的一像方焦平面之外。
  6. 如請求項5所述的圖像採集裝置，其中，該第二距離在一預設範圍內可調，該預設範圍滿足：位在該保護層的該第一表面上方、且與該第一表面的距離在0.1米至1米範圍內的物體在該第二圖像感測模組成清晰圖像。
  7. 如請求項4所述的圖像採集裝置，其中，該光學成像元件與該第一圖像感測模組相對設置，且該第一圖像感測模組與該光學成像元件正對的區域具有透光性。
  8. 如請求項4所述的圖像採集裝置，其中，該顯示面板沿其厚度方向的該第二側的表面包括一第一區域和一位在該第一區域之外的第二區域，該第一圖像感測模組設置於該第一區域，該光學成像元件與該第二區域相對設置，使得該第二光信號依次經過該保護層和該顯示面板、被該光學成像元件接收。
  9. 如請求項1所述的圖像採集裝置，還包含： 一光學濾波器件，設置於該顯示面板和該第一圖像感測模組之間，適於選擇入射角和波長滿足一預設條件的光線通過，而過濾掉入射角和波長不滿足該預設條件的光線。
  10. 如請求項9所述的圖像採集裝置，其中，該光學濾波器件與該光學成像元件相對的區域設置有開孔。
  11. 如請求項1所述的圖像採集裝置，還包含： 一反射膜，設置於該顯示面板沿其厚度方向的該第二側的表面，適於反射該等顯示像素發出的朝向該第一圖像感測模組的該第一光信號。
  12. 如請求項11所述的圖像採集裝置，其中，該反射膜與該光學成像元件相對的區域設置有開孔。
  13. 如請求項1所述的圖像採集裝置，還包含： 一處理模組，適於發送一顯示驅動信號至該顯示面板、根據該第一圖像感測模組接收的該反射光信號生成一第一圖像信息、以及根據該第二圖像感測模組接收的該第二光信號生成一第二圖像信息。
  14. 如請求項13所述的圖像採集裝置，還包含： 一觸控式螢幕，設置於該保護層和該顯示面板之間，適於偵測來自該保護層的該第一表面的一觸控信號； 該處理模組適於在該觸控式螢幕偵測到該觸控信號時，發送該顯示驅動信號至該顯示面板。
  15. 如請求項1所述的圖像採集裝置，其中，該保護層包括一透光蓋板；該顯示面板包括一自發光二極體顯示螢幕；該第一圖像感測模組包括多個感光像素，每個感光像素包括一像素電路和一感光元件，該像素電路包括一薄膜電晶體，該感光元件包括一光電二極體或一光敏電晶管；和/或，該第二圖像感測模組包括一CMOS圖像感測器。
  16. 一種電子設備，包含： 一處理器； 一記憶體；及 如請求項1至15任一項所述的圖像採集裝置。
  17. 如請求項16所述的電子設備，其中，該電子設備包括手機、或平板電腦。
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