一种光学模组及电子设备实用新型专利

专利名称：一种光学模组及电子设备

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202110186582.7

专利申请（专利权）人：天津极豪科技有限公司
权利人地址：天津市滨海新区滨海科技园日新道188号4号楼2层201-1

专利发明（设计）人：张林

专利摘要：本申请提供一种光学模组及电子设备，涉及光学成像技术领域，能够通过光学模组中各光学元件的设置，提高光学模组应用于电子设备时的成像质量。光学模组包括镜头部件以及设置于镜头部件的成像侧的图像传感器，镜头部件对待识别物体的成像面为弧形像面，图像传感器的感光面设置于弧形像面的最低点与弧形像面的最高点之间，光学模组用于指纹识别，待识别物体为指纹。光学模组可以平衡感光面到成像面中心区域、感光面到成像面边缘区域的距离，平衡图像传感器的感光面接收图像的清晰度，使图像传感器接收到的带有生物信息的图像的清晰度较均衡，有利于由清晰的图像中提取和分析生物信息以进行识别，进而也使得光学模组对于待识别物识别的准确性提高。

主权利要求：
1.一种光学模组，其特征在于，包括镜头部件以及设置于所述镜头部件的成像侧的图像传感器，所述镜头部件对待识别物体的成像面为弧形像面，所述图像传感器的感光面设置于所述弧形像面的最低点与所述弧形像面的最高点之间，所述光学模组用于指纹识别，所述待识别物体为指纹；
在所述镜头部件与所述图像传感器之间还设置有滤光片，所述滤光片用于滤除透过所述镜头部件的光束中的红外光。
2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述图像传感器的感光面与所述弧形像面的最低点的间距T满足：d/3≤T≤d/2；
其中，d为所述弧形像面的最低点与所述弧形像面的最高点的间距。
3.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述图像传感器的感光面与所述弧形像面的最低点的间距T为d/2。
4.根据权利要求1‑3任意一项所述的光学模组，其特征在于，所述图像传感器的感光面与所述弧形像面的最低点的间距小于等于5μm。
5.根据权利要求1‑3任意一项所述的光学模组，其特征在于，所述弧形像面的最低点为所述待识别物体在所述镜头部件的中心视场的成像位置，所述弧形像面的最高点为所述待识别物体在所述镜头部件的边缘视场的成像位置。
6.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，所述镜头部件的视场角大于等于
120°。
7.根据权利要求1‑3任意一项所述的光学模组，其特征在于，所述镜头部件包括至少一片透镜。
8.根据权利要求7所述的光学模组，其特征在于，所述至少一片透镜包括沿光传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜的物侧为凸面、像侧为凹面，或者，所述第一透镜的物侧为凹面、像侧为凸面，所述第二透镜和所述第三透镜均为双凸透镜。
9.根据权利要求7所述的光学模组，其特征在于，所述镜头部件还包括镜筒和与所述镜筒连接设置的镜座，所述至少一片透镜固定设置在所述镜筒内的中空结构中，所述图像传感器位于所述镜座的容纳腔的底部。
10.根据权利要求9所述的光学模组，其特征在于，所述镜筒与所述镜座之间螺纹连接，调节所述镜筒与所述镜座之间的相对位置可改变所述感光面与所述弧形像面的位置关系。
11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1‑10任意一项所述的光学模组。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，还包括显示面板，所述光学模组设置在所述显示面板下，在所述显示面板上设置有指纹识别区域，所述光学模组位于所述指纹识别区域下方。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述显示面板为OLED或MicroLED。 说明书 : 一种光学模组及电子设备技术领域[0001] 本申请涉及光学成像技术领域，具体涉及一种光学模组及电子设备。背景技术[0002] 随着以手机为代表的便携式终端设备的发展，生物识别技术的应用越来越广泛和深入。以电子设备为例，指纹识别、指纹验证、人脸识别等，已越来越多的应用在显示设备的屏幕唤醒以及各类程序的身份认证步骤中，提高了显示设备的安全性以及使用方式的灵活性。[0003] 现有技术中，在电子设备中设置光学模组，例如设置指纹模组用于进行指纹识别，又例如设置镜头模组用于进行人脸拍照或者拍摄视频采集图像等，光学模组根据采集或者识别的位置不同，可以在电子设备的显示屏的特定区域设置的识别或采集区域，或者在电子设备上与已有摄像头共用或单设的识别或采集区域，设置在电子设备内部的光学模组朝向识别或采集区域获取信号图像，使用者将带有生物特征信息的位置(人脸、手指、手掌等)放置在识别或采集区域，通过光学模组就能够进行图像摄取，并提取和分析图像中附带的生物特征信息，从而实现生物特征信息的识别。[0004] 光学模组通常包括有多个需要依据特定的焦距等参数进行相互位置关系设置和固定的光学元件，在电子设备内部对光学模组的各个光学元件进行组装和固定后，光学模组的结构将难以变化调节，导致影响图像的成像质量。发明内容[0005] 本申请实施例的目的在于提供一种光学模组及电子设备，能够通过光学模组中各光学元件的设置，提高光学模组应用于电子设备时的成像质量。[0006] 本申请实施例的一方面，提供一种光学模组，包括镜头部件以及设置于镜头部件的成像侧的图像传感器，镜头部件对待识别物体的成像面为弧形像面，图像传感器的感光面设置于弧形像面的最低点与弧形像面的最高点之间，光学模组用于指纹识别，待识别物体为指纹。[0007] 可选地，图像传感器的感光面与弧形像面的最低点的间距T满足：[0008] d/3≤T≤d/2，其中，d为弧形像面的最低点与弧形像面的最高点的间距。[0009] 可选地，图像传感器的感光面与弧形像面的最低点的间距T为d/2。[0010] 可选地，图像传感器的感光面与弧形像面的最低点的间距小于等于5μm。[0011] 可选地，弧形像面的最低点为待识别物体在镜头部件的中心视场的成像位置，弧形像面的最高点为待识别物体在镜头部件后对镜头部件的边缘视场的成像位置。[0012] 可选地，镜头部件的视场角大于等于120°。[0013] 可选地，镜头部件包括至少一片透镜。[0014] 可选地，镜头部件包括沿光传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜的物侧为凸面、像侧为凹面，或者，第一透镜的物侧为凹面、像侧为凸面，第二透镜和第三透镜均为双凸透镜。[0015] 可选地，镜头部件还包括镜筒和与镜筒连接设置的镜座，透镜固定设置在镜筒内的中空结构中，图像传感器位于镜座的容纳腔的底部。[0016] 可选地，镜筒与镜座之间螺纹连接，调节镜筒与镜座之间的相对位置可改变感光面与弧形像面的位置关系。[0017] 可选地，在镜头部件与图像传感器之间还设置有滤光片，滤光片用于滤除透过镜头部件的光束中的红外光。[0018] 本申请实施例的又一方面，提供一种电子设备，包括前述的光学模组。[0019] 可选地，电子设备还包括显示面板，光学模组设置在显示面板下，在显示面板上设置有指纹识别区域，光学模组位于指纹识别区域下方。[0020] 可选地，显示面板为OLED或MicroLED。[0021] 本申请实施例提供的一种光学模组及电子设备，光学模组可被配置于电子设备的图像采集区域(如指纹识别区域)，光学模组的镜头部件接收经过图形采集区域的待识别物体反射的携带有生物特征信息的光束并对光束进行整形出射，整形出射的光束由图像传感器的感光面接收并在图像传感器中形成图像，镜头部件对光束进行整形出射时，出射的光束对待识别物体的成像面为由待识别物体中心向图像传感器方向在视场角范围内发散形成的一弧形像面，成像面在镜头部件的主光轴中心处为弧形像面的最低点，与镜头部件的垂直距离最远，成像面在镜头部件的边缘处为弧形像面的最高点，与镜头部件垂直距离较近，对于成像的清晰度来说，接收图像的位置越是远离弧形像面，其接收到的光束成像的清晰度越差，通常图像传感器的感光面是平面，因此，图像传感器的感光面设置在弧形像面的最低点与弧形像面的最高点之间。这样一来，可以平衡感光面到成像面中心区域、感光面到成像面边缘区域的距离，从而平衡整个图像传感器的感光面接收图像的清晰度，使得图像传感器接收到的带有生物信息的图像的清晰度较为均衡，有利于由清晰的图像中提取和分析生物信息以进行识别，进而也使得光学模组对于待识别物识别的准确性提高。附图说明[0022] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0023] 图1是本申请一些实施例的光学模组的结构示意图之一；[0024] 图2是本申请一些实施例的光学模组的结构示意图之二；[0025] 图3是本申请一些实施例的光学模组的结构示意图之三；[0026] 图4是本申请一些实施例的光学模组的结构示意图之四；[0027] 图5是本申请一些实施例的光学模组的结构示意图之五；[0028] 图6是本申请一些实施例的光学模组中的镜头部件的结构示意图；[0029] 图7是本申请一些实施例的光学模组的结构示意图之六；[0030] 图8是本申请一些实施例的电子设备的结构示意图；[0031] 图9是本申请一些实施例的光学模组的光学仿真模拟曲线图。[0032] 图标：10‑镜头部件；101‑弧形像面；11‑最低点；12‑最高点；14‑镜筒；15‑镜座；20‑图像传感器；201‑中心视场聚焦平面，202‑边缘视场聚焦平面，21‑感光面；30‑滤光片；40‑显示面板；T‑图像传感器的感光面与弧形像面的最低点的间距；d‑弧形像面的最低点与最高点的间距。具体实施方式[0033] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。[0034] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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。此外，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。[0035] 还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。[0036] 现有技术中应用于电子设备的图像采集多采用光学模组的方式来实现，在电子设备的显示屏下设置用于进行特征识别的光学模组，操作者将待识别物贴附于显示屏的特定位置，通过显示屏发出的光束照射在待识别物上并反射，由对应于该位置设置的光学模组中的镜头对来自待识别物的反射光整合后进入传感器中接收，传感器为了优先保证中心视场范围的图像清晰度，通常设置于弧形像面在镜头中心视场的位置，也即弧形像面的最低点，但是对于传感器整个接收平面来说，在主光轴方向上越远离弧形像面，其接收到的图像的清晰度就会越差，这样一来，对于整个传感器接收平面接收到的图像来说，各处的清晰度并不均衡，尤其是对于接收的图像的边缘区域，由于在主光轴方向距离弧形像面最远，极可能由于图像过于模糊而损失大量的特征信息，从而导致整个图像中特征信息提取和处理分析的准确性降低。[0037] 基于此，本申请实施例的一方面，提供一种光学模组，如图1所示，包括镜头部件10以及设置于镜头部件10的成像侧的图像传感器20，镜头部件10对待识别物体的成像面为弧形像面101，图像传感器20的感光面21设置于弧形像面101的最低点11与弧形像面101的最高点12之间。[0038] 如图1所示，图像传感器20设置于镜头部件10的成像侧，由镜头部件10另一侧照射在待识别物体上并由待识别物体反射后携带待识别物体的特征信息的光束，经镜头部件10后入射镜头部件10的成像侧，镜头部件10对待识别物体的成像面为一个弧形像面101。需要说明的是，本申请实施例中所指的成像面，可以理解为接收的光束的清晰度均达到成像标准的多个成像点所形成的像面。[0039] 由于实际生产加工条件的限制，通常情况下，图像传感器20的感光面21为平面，将平面的感光面21设置于弧形像面101的最低点11与弧形像面101的最高点12之间，而且，还可以设置感光面21与经过镜头部件10的主光轴方向垂直，这样一来，在整个图像传感器的感光面上，虽然一定程度上降低了图像传感器20中心区域的图像清晰度，但是对于图像传感器20边缘区域的图像清晰度进行了加强，原先随着场曲变大而使得边缘区域图像的特征信号过差，影响识别算法的准确性，甚至使得识别算法无法工作的问题得到了有效的改善，由中心处到边缘处接收图像的清晰度能够得到相互平衡，以得到较好的图像效果和图像信息中待识别物体特征识别的准确性。[0040] 需要说明的是，本申请实施例中，对于镜头部件10的具体结构不做限定，镜头部件10用于对入射的带有特征信息的反射光束进行汇聚和整形处理，将整形后的光束输出至图像传感器20的感光面21内，镜头部件10可以为单个光学元件，也可以为多个光学元件相互配合形成的模组结构，当镜头部件10为由多个光学元件相互配合组成的结构时，应理解，镜头部件10与图像传感器20的感光面21之间的距离，以镜头部件10的成像侧的出光面为准。并且，根据图像传感器20的感光面21和镜头部件10出射光束范围之间的大小关系，还可以对图像传感器20或者镜头部件10的位置进行调节以保证镜头部件10出射光束范围与图像传感器20的感光面21的尺寸匹配。[0041] 本申请实施例的光学模组，可以应用于指纹识别，还可以应用于电子设备中的其他图像采集或生物特征识别，例如，当本申请实施例的光学模组应用于电子设备中时，除了可以配置于显示面或者电子设备其他位置处的预设的指纹识别区域，用于进行指纹识别之外，还可以配置于主摄像头或者前置摄像头处，用于对摄像头获取的人脸图像、掌纹图像或者其他生物特征图像或视频进行图像采集、生物特征提取、分析和识别等等。[0042] 本申请实施例提供的一种光学模组及电子设备，光学模组可被配置于电子设备的图像采集区域(如指纹识别区域)，光学模组的镜头部件10接收经过图像采集区域的待识别物体反射的携带有生物特征信息的光束并对光束进行整形出射，整形出射的光束由图像传感器20的感光面21接收并在图像传感器20中形成图像，镜头部件10对光束进行整形出射时，出射的光束对待识别物体的成像面为在镜头部件10的视场角范围内对待识别物体成像所形成的一弧形像面101，待识别物体在镜头部件10的主光轴中心处的成像为弧形像面101的最低点11，与镜头部件10的垂直距离最远，待识别物体在镜头部件10的边缘处的成像为弧形像面101的最高点12，与镜头部件10垂直距离较近，对于成像的清晰度来说，接收图像的位置越是远离弧形像面101，其接收到的光束成像的清晰度越差，通常图像传感器20的感光面21是平面，因此，图像传感器20的感光面21设置在弧形像面101的最低点11与弧形像面101的最高点12之间。这样一来，可以平衡感光面21到成像面中心区域、感光面21到成像面边缘区域的距离，能够缩短图像传感器20的感光面21上接收光束与弧形像面101之间的垂直距离，从而平衡整个图像传感器20的感光面21接收图像的清晰度，使得图像传感器20接收到的带有生物信息的图像的清晰度较为均衡，有利于由清晰的图像中提取和分析生物信息以进行识别，进而也使得光学模组对于待识别物识别的准确性提高。[0043] 在本申请的一些优选实施例中，如图2所示，图像传感器20的感光面21与弧形像面101的最低点11的间距T满足：[0044] d/3≤T≤d/2(1)，[0045] 其中，d为弧形像面101的最低点11与最高点12的间距。[0046] 如图2所示，在过弧形像面101的最低点11处划定一个与弧形像面101相切且与主光轴垂直的平面作为中心视场聚焦平面201，手指反射并经过镜头部件10后在中心视场聚焦平面201上形成清晰的像，同样的，在过弧形像面101最高点12处划定一个与弧形像面101像交且与主光轴垂直的平面作为边缘视场聚焦平面202，手指反射并经过镜头部件10后在边缘视场聚焦平面202上形成清晰的像，通常情况下镜头部件10为以主光轴为中心的圆形，那么弧形像面101的最高点12处有多个，相互连接可形成一个圆环形，边缘视场聚焦平面202即为这个圆环形所在的平面，由此可知，中心视场聚焦平面201与边缘视场聚焦平面202之间呈相互平行的关系，且以主光轴方向为基准，中心视场聚焦平面201与镜头部件10的垂直距离大于边缘视场聚焦平面202与镜头部件10的垂直距离。[0047] 如图2所示，弧形像面101的最低点11与最高点12的间距为d，d亦即中心视场聚焦平面201与边缘视场聚焦平面202之间的间距，设置图像传感器20使得其感光面21满足上述公式(1)，可以理解为，将图像传感器20由弧形像面101的最低点11向上移动，移动至d/3至d/2之间的位置即可，当图像传感器20的感光面21设置在d/3≤T≤d/2的范围区间对应的位置处，通过图像传感器20的感光面21接收到的携带有生物特征信息的图像的整体清晰度在相对均衡的前提下，能够实现整体图像尽可能的清晰，既能够保证图像中心区域的清晰度，同时也能够提高图像边缘区域的清晰度，从而有利于由清晰的图像中提取和分析各点位置处具体的特征信息并进行操作者的身份识别。[0048] 在本申请的一些优选实施例中，如图3所示，图像传感器20的感光面21与弧形像面101的最低点11的间距T为d/2。[0049] 如图3所示，将图像传感器20的感光面21设置于d/2位置处，整个感光面21上每个感光单元的感光位置与弧形像面101上对应的成像点的垂直距离均小于等于d/2，这样一来，在整个感光面21上的每个感光单元都能够接收到较为清晰的图像，避免了一些位置或者区域接收的光束过于模糊而导致的特征信息提取异常或者无法提取到相关信息的问题，提高整个感光面21上对于生物特征信息提取的准确性。通俗的说，当光束的清晰度达到某一程度后，就能够由该光束中准确的提取出包含的生物特征信息，即使在此基础上进一步提高该位置处的光束的清晰度，对于生物特征信息的提取也不再有进一步的提高准确性的能力和效果，而若光束的清晰度过低，却可能导致该位置处的光束中包含的生物特征信息提取出错，甚至无法提取，因此，将图像传感器20的感光面21设置于与弧形像面101的最低点11的间距T等于d/2的位置，使得整个感光面21上的每个感光单元都能够接收到较为清晰的图像，就能够有效的提高获取图像中生物特征信息提取的准确性。[0050] 如图9所示，MTF(ModulationTransferFunction，调制传递函数)是对于镜头的一种科学的解像分析的参考值，通过对光频率的测定能够衡量形成图像的清晰度。通常MTF模值越高表示形成的图像的清晰度越高。[0051] 图9中黑色曲线表示镜头部件10中心视场区域在成像侧的MTF模值曲线，灰色曲线和灰色虚线分别表示镜头部件10边缘视场区域在成像侧的子午方向和弧矢方向的MTF模值曲线，横坐标的0点表示弧形像面101的最低点11位置处，假设在图9中设置一与纵坐标平行的纵向标尺，当纵向标尺由0点向左侧移动，对应于光学模组中，表示将图像传感器20的感光面21上移(向靠近弧形像面101的最高点12方向移动)，反之，当纵向标尺由0点向右侧移动，对应于光学模组中，表示将图像传感器20的感光面21下移，由图9中的趋势变化曲线可知，中心视场区域在与弧形像面101的最低点11重合的位置的MTF模值最高，中心视场区域在弧形像面101的最低点11处能够实现最佳的图像清晰度，而在该位置处，边缘视场区域的成像清晰度却较差，因此，若将图像传感器20的感光面设置在弧形像面101的最低点11处(对应图9中的0点位置处)，虽然能够使得中心视场区域具有极佳的清晰度，但是边缘视场区域的图像清晰度较低。在前述的说明中已经提到，超出所需的图像清晰度基准后，进一步提高得到过高的清晰度对于生物特征信息的提取也不再有进一步的提高准确性的能力和效果，而边缘视场区域的图像清晰度较低则可能使得采集的图像中无法提取特征信息或者特征信息提取出错。[0052] 因此，由图9可知，在将图像传感器20的感光面21向上移动的过程中，中心视场区域的图像清晰度会有一定程度的下降，而边缘视场区域的图像清晰度在上移的过程中能够得到提高，对二者进行平衡，可以得知，本申请实施例的光学模组在满足关系式：d/3≤T≤d/2的范围内，特别是在T等于d/2的位置处的整体图像清晰度较佳。[0053] 在本申请的一些优选实施例中，图像传感器20的感光面21与弧形像面101的最低点11的间距小于等于5μm。[0054] 通常情况下，本申请实施例的光学模组应用于电子设备进行生物特征识别功能的使用时，光学模组在电子设备中安装完成后，其位置即已经固定。以手机为例，手机的整体结构小巧，其内部空间中需要布设电路板、摄像头、显示屏及其必须的电路连接结构等等众多的功能器件和结构，安装在手机内的光学模组的整体结构也非常微小，光学模组成像的弧形像面101的最低点11和最高点12的间距通常是微米级，因此，图像传感器20的感光面21与弧形像面101的最低点11的间距小于等于5μm，而且，由图9中的趋势曲线也可知，当图像传感器20的感光面21的移动距离过大，无论是中心视场区域还是边缘视场区域的图像清晰度都会发生明显下降，从而严重影响到接收图像的清晰度。[0055] 在本申请的一些优选实施例中，弧形像面101的最低点11为待识别物体在镜头部件10的中心视场的成像位置，弧形像面101的最高点12为待识别物体在镜头部件10的边缘视场的成像位置。[0056] 镜头部件10具有特定的镜头视场角，在镜头视场角范围内的待识别物体反射的光束才能够由入光侧进入镜头部件10，或者说，只有在镜头视场角范围内进入镜头部件10中的光束才能够出射并成像，超出边缘视场角范围入射镜头部件10的光束，可能由于全反射而无法出射，或者可能由于像差过大而无法采用。本申请实施例中，弧形像面101的最低点11与主光轴重合，最低点11为待识别物体在镜头部件10中心视场成像的位置，而镜头部件10的边缘视场则限定了弧形像面101的最高点12的位置和高度，超出最高点12连接形成的环形区域之外的部分，即使有光束入射镜头部件10并由成像侧出射，也不作为本申请方案中需要考虑和处理的光束，即，镜头部件10的视场角限定了弧形像面101的边界。[0057] 在本申请的一些优选实施例中，本申请实施例中，镜头部件10的视场角大于等于120°，大于等于120°的视场角范围能够使得尽可能大的范围内的携带有生物特征信息的光束进入镜头部件10，并在镜头部件10内进行汇聚整形后入射图像传感器20的感光面21，经过镜头部件10整形后出射的光束出现像差、畸变等图形缺陷的情况较为少见，基本不会对图像采集、以及对图像中的生物信息提取和识别产生不良影响和改变。[0058] 在本申请的一些优选实施例中，光学模组用于指纹识别，待识别物体为指纹。[0059] 如前所述，本申请实施例的光学模组应用于电子设备，待识别物体可以为指纹、人脸、掌纹等各类具有生物特征识别信息的物。[0060] 以手机为例，手机中现有的对于操作者的身份识别，通常包括基于光学图像获取和处理分析的指纹识别、掌纹识别或者人脸识别等。以指纹识别为例，人的指纹包括存在于手指末端的指腹表面皮肤上的凹凸纹路，每个人手指的纹路形状的走向细节均不相同，世界上没有两枚完全相同的指纹，因此，通过获取指纹的图像信息并提取其中属于个人独一无二的生物指纹识别信息，就能够对确定的唯一的个体进行识别。由此可知，指纹图像信息的准确清晰的获取，对于后续的生物指纹识别信息的提取以及对于指纹识别准确性的保证极为重要。[0061] 光学模组用于指纹识别时，对应的，待识别物体为指纹，操作者将手指覆设于电子设备上预设的指纹识别区域，光学模组对应指纹识别区域的窗口设置，光学模组的镜头部件10首先在视场角范围内接收经指纹反射的光束，并对光束进行汇聚整形，整形后出射的光束进入图像传感器20的感光面21，由图像传感器20接收并分析处理，提取图像中的指纹特征信息。[0062] 在本申请的一些优选实施例中，镜头部件10包括至少一片透镜。[0063] 如图4所示，图4中示出的镜头部件10包括一片透镜，透镜可以为汇聚透镜，或其他能够对光束进行汇聚和光束整形的光学元件均可，例如，可以为双凸透镜，具有光束汇聚功能的弯月镜等。[0064] 当本申请实施例用于指纹识别时，至少一片透镜的表面到指纹的距离在2mm～3.5mm之间，在此距离范围之间，能够使得镜头部件10对于指纹的识别效果较佳。[0065] 其中，至少一片透镜到指纹的距离，可以理解为是至少一片透镜的上表面到指纹的距离，也可以理解为是至少一片透镜组成的透镜组的光学中心到指纹的距离，本领域技术人员可以根据需要或工作习惯进行具体定义，并根据定义对光学模组的模组结构进行相应的设置和调整。[0066] 采用包括一片透镜形成镜头部件10，能够使得镜头部件10的整体结构以及包括镜头部件10在内的光学模组的结构精简紧凑，安装精度高，安装误差小。由于镜头部件10在光学模组中的设置空间较小，需要在较小的空间内实现对光路结构的调焦等处理，因此，在本申请的一些优选实施例中，镜头部件10包括沿光传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜的物侧为凸面、像侧为凹面，或者，第一透镜的物侧为凹面、像侧为凸面，第二透镜和第三透镜均为双凸透镜。[0067] 如图5所示，镜头部件10对于光束的整形通过第一透镜、第二透镜和第三透镜配合实现，且图5中示出的实例中，第一透镜的物侧为凸面、像侧为凹面，第二透镜和第三透镜均为双凸透镜，这种设置数量和方式，相比于透镜数量较少的配合方式来说，镜头部件10对于光束的调节能力更强，同等条件下，组成镜头部件10的透镜数量越多，多个透镜之间相互配合后，对待识别物体成像的弧形像面101的弧度越小，越趋近于平面。弧形像面101趋近于平面，图像传感器20的感光面21上各处图像的清晰度的差距也可对应减小，因此，本领域技术人员应当知晓，在设计镜头部件10的透镜数量和相互设置关系时，需要综合透镜的配合设置难度以及图像清晰度的保证进行选择，例如，本申请实施例中设置三片透镜(第一透镜、第二透镜和第三透镜)组成镜头部件10。在本实施例中，镜头部件10对光束进行汇聚，能够使得光束尽可能完全的入射图像传感器20的感光面21中，以收集完整的图像信息。采用包括三片透镜组成的镜头部件10，能够使得镜头部件10的整体结构以及包括镜头部件10在内的光学模组的结构精简紧凑，安装精度高，安装误差小。[0068] 此外，需要说明的是，图5中示出的第一透镜、第二透镜和第三透镜的配合关系以及三片透镜自身的结构形状仅为一种示意的实现方式，本申请实施例中并不限定组成镜头部件10的透镜的数量和结构形状以及配合关系，为了能够对光束进行汇聚和整形处理，根据具体的光路设计，也可设置其他透镜的形式，只要保证形成的镜头部件10对通过的光束整体实现汇聚和整形作用即可。[0069] 在本申请的一些优选实施例中，如图6所示，镜头部件10还包括镜筒14和与镜筒14连接设置的镜座15，透镜固定设置在镜筒14内的中空结构中，图像传感器20位于镜座15的容纳腔的底部。[0070] 如图6所示，以镜头部件10包括有三片透镜为例进行示图和说明，镜头部件10包括通过螺纹连接的镜筒14和镜座15，第一透镜、第二透镜和第三透镜均固定设置在镜筒14内的中空结构中，通过调节镜筒14在镜座15内的上下关系，能够调节镜筒内固定的第一透镜以及第二透镜、第三透镜与图像传感器20之间的像面位置关系。[0071] 在本申请的一些优选实施例中，如图6所示，镜筒14与镜座15之间通过分别设置的内外螺纹时限螺纹连接，通过旋拧的方式，既能够方便且准确的调节镜筒14与镜座15之间的相对位置，从而可改变图像传感器20的感光面21与弧形像面101之间的位置关系。[0072] 在本申请的一些优选实施例中，如图7所示，在镜头部件10与图像传感器20之间还设置有滤光片30，滤光片30用于滤除光束中的红外光。[0073] 在图像传感器20的感光面21接收携带生物特征信息的光束以形成清晰的图像，光束中的红外光会对成像造成一定程度的干扰，特别是对于本申请实施例的光学模组应用于指纹识别时，携带指纹信息的光束中的红外光可能导致图像清晰度受到影响，并且会影响对于图像中生物特征信息的提取，因此，在图像传感器20的感光面21前设置滤光片30，滤光片30的滤除波段至少包括红外光波段，这样一来，经过镜头部件10的汇聚整形后的光束首先滤除红外光后在进入图像传感器20的感光面21接收，有效的降低红外光对于图像采集或识别的不良影响。[0074] 在前述如图6所示的镜头部件10包括有镜筒14和与镜筒14螺纹连接设置的镜座15的结构中，是通过调节镜头部件10中各个透镜在主光轴方向的位置以调整镜头部件10成像的弧形像面101与图像传感器20之间的关系，可在镜筒14上连接设置驱动部件，通过电子设备中已有的控制器发出的驱动信号驱使驱动部件带动镜筒14转动自动调节镜筒14与镜座15之间的相对位置关系。[0075] 本申请实施例的又一方面，提供一种电子设备，包括前述的光学模组。[0076] 本申请实施例的电子设备，可以是手机、笔记本电脑、门禁、智能门锁、智能家电等。当本申请实施例的电子设备用于对待识别物进行图像采集或身份识别时，在电子设备中设置前述的光学模组，通过光学模组处理并接收入射的携带有生物特征信息的光束，由于光学模组中图像传感器20的感光面21与镜头部件10成像的弧形像面101之间的位置设置关系，缩短图像传感器20的感光面21上接收光束与弧形像面101之间的垂直距离，从而平衡整个图像传感器20的感光面21接收图像的清晰度，使得图像传感器20接收到的带有生物信息的图像的清晰度较为均衡，有利于由清晰的图像中提取和分析生物信息以进行识别，进而使得电子设备对于待识别物的身份识别的准确性提高。[0077] 在本申请的一些优选实施例中，如图8所示，电子设备还包括显示面板40，光学模组设置在显示面板40下，在显示面板40上设置有指纹识别区域，光学模组位于指纹识别区域下方。[0078] 当本申请实施例的电子设备用于对指纹进行识别以确认操作者身份或实现其他图像采集或图像识别的目的时，如图8所示，在显示面板40上的两虚线之间的区域即表示为指纹识别区域，操作者将手指放置在指纹识别区域内，由于光学模组设置于指纹识别区域的下方，光学模组的镜头部件10的视场角的可覆盖范围可以理解为与指纹识别区域相对应，因此，由指纹识别区域内放置的手指，其表面纹路反射的光束能够由光学模组的镜头部件10入射并进行汇聚和整形处理，处理后的光束入射图像传感器20的感光面21中进行指纹信息的提取、分析和识别，由于图像传感器20的感光面21能够接收到清晰度较高的指纹图像，因此，本申请实施例的电子设备对于指纹识别的准确性能够得到有效的提高，并且，在同等条件下，由于指纹图像质量较佳，图像传感器20对于指纹图像的处理速度也能够有效的提升。[0079] 在本申请的一些优选实施例中，光学模组还包括模组支架30时，指纹识别装置的模组支架30固定设置在显示面板40的基板上。[0080] 显示面板40通常包括基板以及在基板上设置的显示结构，显示结构根据其显示方式的不同，如需要通过背光提供光源的液晶显示，又如LED一类的自发光显示等设置相应的结构。但无论何种显示方式，显示面板40都包括有基板以及设置在基板上封装显示结构的框架外壳，当本申请实施例的光学模组还包括模组支架30时，可以将模组支架30固定在基板上，从而将光学模组与显示面板40固定并对应于指纹识别区域。当然，也可以利用基板上的已有结构作为模组支架30使用，或者在光学模组中不包括有模组支架30时，将光学模组直接固定设置在基板及框架外壳上进行位置固定设置。[0081] 在本申请的一些优选实施例中，显示面板40为OLED或者MicroLED。[0082] 有机电致发光显示面板又称为OLED，有机电致发光显示面板为通过内部结构电致发光的自发光面板，本申请实施例的显示面板40采用有机电致发光显示面板，当用于进行指纹识别时，由有机电致发光显示面板发出的光束，照射在指纹识别区域处覆盖的手指表面，经手指表面反射的光束进入光学模组中接收和处理，从而实现对指纹的有效快速识别。OLED具有较好的发光强度和工作稳定性，在电子设备中具有较为广泛的应用，且随着柔性显示的发展，OLED以其稳定的性能称为了柔性电子设备的优选显示结构。[0083] MicroLED又称微型发光二极管，是对LED实现微缩化和矩阵化技术处理有形成的高密度集成的LED阵列，阵列中的LED像素点距离通常在10微米量级范围内，高密度集成的LED阵列中的每一个LED像素都能够根据单独的定址驱动实现独立自发光控制，MicroLED作为新一代的显示器件，比OLED具有亮度更高、发光效率更好且功耗更低的优点，而且MicroLED的控制精度也更高。MicroLED现在已经在电视、手机、平板电脑等诸多常用的电子设备中得到了应用。本申请实施例的显示面板40还可以采用MicroLED，从而能够实现更高的图像控制精度和显示色饱和度等。[0084] 本申请实施例的电子设备用于对指纹进行识别以确认操作者身份或实现其他目的时，操作者将手指放置在指纹识别区域内，光学模组设置于指纹识别区域的下方，光学模组的镜头部件10的视场角的可覆盖范围对应于指纹识别区域，手指表面纹路反射的光束能够由光学模组的镜头部件10入射并进行汇聚和整形处理，处理后的光束入射图像传感器20的感光面21中进行指纹信息的提取、分析和识别，由于图像传感器20的感光面21能够接收到清晰度较高的指纹图像，电子设备对于指纹识别的准确性得到有效的提高，并且，由于指纹图像质量较佳，图像传感器20对于指纹图像的处理速度也能够有效的提升。[0085] 以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

专利地区：天津

专利申请日期：2021-02-10

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN112861738B