[实用新型]光学传感器系统及含有该系统的图像识别设备和电子设备

说明书

本实用新型涉及光学传感器系统和含有该系统的图像识别设备和电子设备，公开了在紧凑经济的结构中改善透光率的光学传感器。可以将所述光学传感器置于电子装置的显示面板下方。所述光学传感器系统包括微型透镜结构和光学检测器的传感器阵列，微型透镜结构具有前侧和挡光层，所述前侧具有光聚焦元件阵列，所述挡光层具有与聚焦元件对齐的光学透明孔阵列，将传感器阵列置于挡光层下方，其中微型透镜结构配置为从微型透镜结构上方朝向孔收拢光学信号，通过孔将光学信号发射至传感器阵列。将所述光学传感器系统配置使得入射角小于或等于预定值的光被微型透镜结构聚焦至传感器阵列，而入射角大于预定值的光则不被检测到。

本申请是申请日为2019年5月07日，申请号为201920644031.9，名称为“紧凑型光学传感器系统”的实用新型申请的分案申请。

技术领域

本实用新型涉及用于图像识别装置(诸如生物特征识别系统，例如指纹检测器)的光学传感器。本实用新型所公开的光学传感器在紧凑经济的结构中实现了更好的光传导。具体而言，本实用新型所公开的光学传感器可以被置于电子装置 (如智能手机)的显示面板的下方。

背景技术

指纹传感器已经被广泛的集成于带显示屏的电子装置(如智能手机、平板电脑和笔记本电脑)中，用于保护隐私和数据以及进行身份认证。目前最常见的指纹传感器是独立于装置显示屏工作的电容传感器。几乎覆盖装置整个前表面的显示屏是当前的趋势，这导致将指纹传感器集成于前表面很困难，因为电容传感器无法轻易的与电子显示屏集成。

光学指纹传感器可以被置于显示器的保护玻璃之下，因为来自手指的反射光可以通过保护玻璃和显示屏被散射回指纹传感器。但是为了避免指纹图像模糊，光学指纹传感器一般需要在光线撞击传感器阵列的像素之前将来自手指的大角度反向散射反射光过滤掉。

现在的过滤技术提供了位于显示屏和传感器阵列之间的光吸收通道作为准直仪，参见US2017/270342和US2018/012069。为了能充分过滤非目标背景光，通道的厚度必须为约300微米，每个通道的直径为约30微米，带有50微米的沟 (ditch)。

实用新型内容

这些吸收通道的问题在于所需光的大部分被吸收。而且目前制造吸收通道的技术昂贵，无法提供高产量。因此，本发明的一个目的是提供经济并且可以与电子装置中的透明显示屏集成的用于指纹检测的光学传感器方案。

本实用新型通过微型透镜结构解决了这些问题，所述结构包括微型透镜阵列，所述微型透镜阵列用于将目标光聚焦于传感器阵列的像素上，而非目标光则被散射或吸收。本实用新型因此涉及光学传感器，亦称为光学传感器系统，其用于被置于(透明)显示面板下方以检测位于显示面板顶部的物体(如指纹)返回的光。在第一具体实施方式中，所述光学传感器包括微型透镜结构，所述结构具有前侧和后侧，所述前侧具有光聚焦/成像元件阵列，所述后侧至少部分透明。所述后侧可以具有与所述聚焦元件对齐的光学透明/光透射孔阵列。在该优选具体实施方式中，这些孔是仅有的透明的部分，而所述后侧的其余区域都无法进行光透射，例如为不透明的，这使得光无法透射通过所述后侧的不透明部分。可以通过本领域内已知的不同方式来阻碍光透射，例如吸收、光阻着色、反射材料或表面具有特定粗糙度。

可以提供光学监测器传感器阵列，所述传感器阵列面向所述微型透镜结构的后侧。所述光学传感器优选地被配置为使得入射角小于或等于预定值的指纹光被聚焦至所述传感器阵列，而使入射角大于所述预定值的指纹光不被检测到。入射角的预定值可以例如为20度或15度，优选的为10度，更优选的为8度，更优选的为6度，更优选的为5度。或者在选定具体实施方式中甚至可以为4度或3 度。本实用新型所公开的光学传感器可以被配置为与所述显示面板配合作为光源和/或与另一个单独光源配合。