光学检测单元、光学检测装置和电子设备的制作方法

1.本技术涉及光电领域，具体而言，涉及一种光学检测单元、光学检测装置和电子设备。


背景技术：

2.随着技术进步和人们生活水平提高，对于手机、平板电脑等电子产品，用户要求具有更多功能和时尚外观。目前，手机等电子产品的发展趋势是具有高屏占比，比如屏占比可以高达90％以上的全面屏。然而，目前的前置摄像头、环境光传感器等器件应用在手机上时，会占用屏幕显示区域，导致屏占比降低。例如，为了能够检测到环境光强度或接收环境光进行成像，需要在盖板玻璃上开窗以预留出环境光传感器和前置摄像头的感光区域。例如手机等的电子设备的正面具有显示区域和位非显示区域。由于需要针对前置摄像头和环境光传感器分别预留非显示区域，以便接收光束，导致显示区域的面积减小。而非显示区域处无法用于显示，导致电子设备的屏占比较低，视觉美观性较差。另外，还有部分电子产品将环境光传感器放置在显示屏的下方来获得高的屏占比，由于显示屏对环境光透过率的影响，这样会影响环境光传感器性能，用户体验较差。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种能够克服或改善现有技术问题的光学检测单元、光学检测装置和电子设备，其具体内容如下：
4.本技术的一个方面提供一种光学检测单元，所述光学检测单元用于接收透过一个镜头组件的检测光束并转换接收到的检测光束为电信号，所述电信号用于生成图像或感测光强，所述光学检测单元包括：第一光学芯片，用于接收所述检测光束并转换为电信号，以生成相应的图像；第二光学芯片，用于接收所述检测光束并转换为电信号，以感测所述检测光束的光强大小。
5.某些实施例中，所述第一光学芯片和所述第二光学芯片位于所述镜头组件的镜头像圈内。
6.某些实施例中，所述光学检测单元还包括调光膜，所述调光膜用于透射或散射所述检测光束，所述第一光学芯片接收经过所述调光膜透射的检测光束以生成图像，所述第二光学芯片接收经过所述调光膜透射或散射的检测光束以感测光强。
7.某些实施例中，所述光学检测单元还包括位于所述第一光学芯片和所述第二光学芯片的上方的调光膜，所述调光膜具有能够透射所述检测光束的透射状态和能够散射所述检测光束的散射状态，所述调光膜在所述第一光学芯片工作时处于透射状态，所述调光膜在所述第二光学芯片工作时处于散射状态。
8.某些实施例中，所述调光膜被施加电场时处于透射状态，所述调光膜未被施加电场时处于散射状态。
9.某些实施例中，所述调光膜包括聚合物液晶材料。
10.某些实施例中，所述光学检测单元还包括滤光片，所述滤光片位于所述第一光学芯片和所述第二光学芯片的上方，所述滤光片位于所述调光膜的上方或下方，所述滤光片用于透射波长在目标波段以内的光束，并阻止波长在目标波段以外的光束透过，所述检测光束的波长在所述目标波段以内。
11.某些实施例中，所述滤光片为红外截止滤光片，所述检测光束为可见光。
12.某些实施例中，所述滤光片包括滤光层和阻光层，所述滤光层的部分正对所述第一光学芯片和所述第二光学芯片，所述阻光层具有第一开口和第二开口，所述第一开口的至少部分正对所述第一光学芯片，所述第二开口的至少部分正对所述第二光学芯片，所述滤光层用于透射所述检测光束并阻止波长在目标波段以外的光束透过，所述阻光层用于阻隔光束。
13.某些实施例中，所述光学检测单元还包括基板，所述第一光学芯片和所述第二光学芯片设置在所述基板上。
14.某些实施例中，所述光学检测单元还包括支架，所述支架围绕所述滤光片和调光膜设置，所述支架的内侧壁具有用于承载所述滤光片的凸起。
15.某些实施例中，所述第一光学芯片和所述第二光学芯片的部分或全部集成在同一个芯片封装内，或所述第一光学芯片和所述第二光学芯片各自独立封装。
16.某些实施例中，所述检测光束包括可见光和/或不可见光。
17.某些实施例中，所述第一光学芯片为图像传感芯片，所述第二光学芯片为光强检测芯片。
18.本技术的一个方面提供一种光学检测装置，包括上述的光学检测单元和位于所述光学检测单元的上方的镜头组件，所述光学检测单元透过所述镜头组件接收检测光束。
19.本技术的一个方面提供一种电子设备，包括上述的光学检测单元，或上述的光学检测装置。
20.本技术的光学检测单元包括第一光学芯片和第二光学芯片，所述第一光学芯片能够用于光学成像，所述第二光学芯片能够用于光强感测，从而所述光学检测单元同时具有光学成像和光强感测的功能。而且，所述光学检测单元包括所述调光膜，其能够透射光束至所述第一光学芯片以及散射光束至所述第二光学芯片。所述光学检测单元具有较好的光学成像效果和光强感测准确度。因此，本技术的光学检测单元、光学检测装置和电子设备具有较好的光学成像效果和光强感测准确度。
附图说明
21.图1为本技术的电子设备的一个实施例的示意图；
22.图2为本技术的光学检测装置的一个实施例的部分剖面示意图；
23.图3为本技术的光学检测单元的部分俯视示意图；
24.图4为本技术的光学检测装置的部分俯视和剖面示意图；
25.图5a和图5b为本技术光学检测装置的调光膜的部分剖面示意图；
26.图6为本技术的电子设备的部分方框示意图。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.请参阅图1，是本技术的一种电子设备1的正面示意图，所述电子设备1的正面具有显示区域110和位于显示区域110周围或边缘的非显示区域120。所述显示区域110可以用于显示包括但不限于文字、图像、颜色等信息。所述非显示区域120具有凹口130。在凹口130处设置有光学检测装置10。所述光学检测装置10可以用于绘制外部对象的图像和检测外部光束的强度。所述电子设备1具有相互垂直的长度方向、宽度方向和厚度方向。例如但不限于，如图1中所示，所述电子设备1的长度方向平行于y轴，宽度方向平行于x轴，厚度方向平行于z轴。所述电子设备1沿长度方向的两端分别定义为顶部和底部，例如但不限于，图1中示意的凹口130位于电子设备1的顶部中间位置，则所述光学检测装置10位于所述电子设备1的顶部中间。
29.可选地，其他或变更实施例中，所述光学检测装置10可以设置在所述电子设备1的不同位置，例如但不限于，所述光学检测装置10可以位于所述电子设备1的顶部的一侧，或所述光学检测装置10可以位于所述电子设备1的底部的一侧、或底部的中间。
30.可选地，其他或变更实施例中，所述凹口130可以是通过将所述电子设备1的显示区域110进行挖孔或开口形成。例如但不限于，所述凹口130可以位于所述显示区域110的边缘或内部。
31.所述电子设备1可以包括显示器(图未示)，通过所述显示器，所述电子设备1可以在所述显示区域110显示信息。所述显示器可以为液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、mini-led显示器、micro-led显示器等等，本技术实施例对此不作限定。进一步地，所述电子设备1可以包括覆盖所述显示区域110和非显示区域120的保护层(图未示)，所述保护层可以用于保护显示器，避免产生刮擦，另外也可以用于防尘、防水等。本领域技术人员可以理解，所述保护层通常可以使用透明玻璃或蓝宝石制成。在一些实施例中，所述保护层又可称为盖板玻璃(cover glass)。可选地，在一些实施例中，所述保护层覆盖所述光学检测装置10。当然，在一些实施例中，所述保护层亦可不覆盖所述光学检测装置10或部分覆盖所述光学检测装置10。本技术实施例对此亦不作限定。
32.所述电子设备1例如但不限于消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品等合适类型的电子产品。其中，消费性电子产品例如为手机、平板电脑、笔记本电脑、桌面显示器、电脑一体机等。家居式电子产品例如为智能门锁、电视、冰箱等。车载式电子产品例如为车载导航仪、车载dvd等。金融终端产品例如为atm机、自助办理业务的终端等。
33.可选地，在一些实施例中，所述光学检测装置10可以包括图像传感芯片，用于获取位于所述电子设备1的正面一侧的图像。可选地，在一些实施例中，所述光学检测装置10可以包括光强检测芯片，用于检测环境光的光强大小。可选地，在一些实施例中，所述光学检测装置10可以同时包括图像传感芯片和光强检测芯片，所述图像传感芯片用于生成图像，所述光强检测芯片用于感测环境光强度。
34.请参阅图2，是所述光学检测装置10的沿图1中a-a线的部分剖面示意图。所述光学
检测装置10包括光学检测单元11和位于所述光检测模块11的上方的镜头组件12。所述光学检测单元11能够接收透过所述镜头组件12的检测光束101，并将接收到的检测光束101转换为电信号，所述电信号可以用于生成图像和/或用于感测光强。可选地，所述a-a线可以平行于长度方向，或者所述a-a线可以不平行于长度方向。可选地，所述电信号可以为电压信号、电流信号、数字信号等。
35.所述光学检测单元11包括基板111、位于所述基板111的上方的光学芯片112、位于所述光学芯片112的上方的滤光片113、位于所述滤光片113的上方的调光膜114、以及围绕所述滤光片113和调光膜114设置在所述基板111上的支架115。所述滤光片113和调光膜114可以位于所述支架115形成的容置腔中。可选地，在一些实施例中，所述滤光片113可以通过胶粘剂和所述支架115连接，所述调光膜114可以通过胶粘剂和所述支架115连接。
36.所述光学芯片112设置在所述基板111的上方，所述光学芯片112可以电连接所述基板111。所述基板111可以包括印刷电路板(pcb)。可选地，在一些实施例中，所述基板111可以为补强板，所述光学芯片112可以电连接到柔性电路板。本领域技术人员可以理解，本技术实施例对此不作限定。
37.可选地，在一些实施例中，所述镜头组件12包括镜筒121和镜片122。所述镜筒121大致具有圆柱形或方柱形，所述镜片122位于所述镜筒121内。所述镜片122的数量可以为一个或多个。通常地，所述镜片122可以包括凸透镜和/或凹透镜。所述镜片122可以通过螺旋固定或胶粘剂固定在所述镜筒121上。所述镜筒121设置在所述支架112上。例如但不限于，所述镜筒121和所述支架112可以通过螺纹连接、、卡扣连接、胶粘剂连接等。可选地，在一些实施例中，所述镜头组件12可以包括微透镜阵列(micro-lens array)。应当理解，图2中的镜片122的数量、形状、结构等、以及镜筒121的形状、结构等仅为示意，本领域技术人员可以理解，本技术实施例对此不作限定。
38.外部的检测光束101可以通过所述镜片122进行光学调制后穿过所述调光膜114和所述滤光片113到达所述光学芯片112，所述光学芯片112接收所述检测光束101并转换为相应的电信号。可选地，所述检测光101可以包括可见光和/或不可见光。
39.所述光学芯片112可以包括第一光学芯片1121和第二光学芯片1122。所述第一光学芯片1121用于光学成像，所述第二光学芯片1122用于光强感测。具体地，所述第一光学芯片1121用于接收检测光束101并转换为电信号，以生成相应的图像。所述第二光学芯片1122用于接收检测光束101并转换为电信号，以感测所述检测光束101的光强大小。
40.所述支架115位于所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122的外围。所述支架115的内侧壁上具有凸起(未标号)，所述凸起可以承载所述滤光片113。所述凸起在竖直方向上(图1中的z轴方向)没有遮挡所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122。
41.所述基板111具有平板状结构，定义所述基板111面向所述镜头组件12的一侧的表面为上表面(未标号)。所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122可以设置在所述基板111的上表面上。例如但不限于，所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122通过胶粘剂固定设置在所述基板111的上表面。进一步地，所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122可以间隔地或紧贴地设置在所述基板111的上表面。请一并参阅图3，是所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122的俯视示意图。图3还示出了所述镜头组件12的镜头像圈(image circle)103，所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122位于所述镜
头像圈103的覆盖范围内。从而，穿过所述镜头组件12的检测光束101能够被所述第一光学芯片1121和/或所述第二光学芯片1122接收。
42.所述滤光片113位于所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122的上方。所述滤光片113用于透射波长在目标波段内的光束，并阻挡波长在目标波段以外的光束。所述目标波段的光束能够被所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122接收并转换为电信号。其中，所述检测光束101的波长位于目标波段内。可选地，在一些实施例中，所述目标波段的光束可以包括可见光，所述检测光束101可以为可见光。所述滤光片113可以透射可见光并阻挡不可见光。
43.可选地，在一些实施例中，所述滤光片113可以遮挡所述第一光学芯片1121的部分或全部，且所述滤光片113具有和所述第二光学芯片1121对应的开口1132，从而所述滤光片113不遮挡所述第二光学芯片1121。可变更地，在一些实施例中，所述滤光片113可以遮挡所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1121。
44.示例而非限定地，所述滤光片113可以为红外光截止滤光片，所述第一光学芯片1121可以接收可见光并转化为图像电信号以生成图像，所述第二光学芯片1122可以接收可见光并转换为光强电信号以感测光强。当然，可变更地，所述滤光片113亦可以为可见光截止滤光片，用于透射红外光或其他不可见光且遮挡可见光。本领域技术人员可以理解，本技术实施例对此不作限定。
45.请参阅图4，是所述滤光片113的一个实施例的示意图，示出了所述滤光片113的部分俯视示意图和剖面示意图。所述滤光片113包括滤光层1131和阻光层1132。所述滤光层1131用于透射目标波段的光束，并阻隔目标波段以外的光束透过。所述阻光层1132用于阻隔光束，光束无法透过所述阻光层1132。所述阻光层1132可以设置在所述滤光层1131的上方，例如但不限，所述阻光层1132设置在所述滤光层1131的上表面。例如但不限于，所述阻光层1132可以为不透光的黑胶膜或任意合适的不透光材料。进一步地，如图5所示，所述滤光层1131的上表面包括正对所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122的部分区域。所述阻光层1132具有与所述第一光学芯片1121正对的第一开口(未标号)、以及与所述第二光学芯片1122正对的第二开口(未标号)。
46.所述检测光束101透过所述调光膜114后，其中一部分检测光束101可以直接穿过所述滤光层1131到达所述第一光学芯片1121或所述第二光学芯片1122，而不会被阻光层1132阻挡，这部分检测光束101可以用于生成图像或用于检测光强大小；另一部分检测光束101则会入射到所述阻光层1132，从而被所述阻光层1132阻挡，无法达到所述第一光学芯片1121或所述第二光学芯片1122。
47.可选地，在一些实施例中，所述滤光片113可以仅包括所述滤光层1131，而不包括所述阻光层1132。可选地，在一些实施例中，所述阻光层1132的第一开口的至少部分正对所述第一光学芯片1121，和/或，所述阻光层1132的第二开口的至少部分正对所述第二光学芯片1122。可选地，在一些实施例中，所述阻光层1132的第二开口与所述第二光学芯片1122不相正对。本领域技术人员可以理解，所述阻光层1132的结构、所述第一开口的位置、所述第二开口的等可以具有其他不同配置，本技术实施例并不以此为限定。
48.所述调光膜114能够透射所述检测光束101至所述第一光学芯片1121，并且所述调光膜114能够散射所述检测光束101至所述第二光学芯片1122。例如但不限于，所述调光膜
114具有能够透射光束的透射状态和能够散射光束的散射状态，其中：所述调光膜114在所述第一光学芯片1121工作时处于透射状态，入射到所述调光膜114的所述检测光束101穿过所述调光膜114，和/或，所述调光膜114在所述第二光学芯片1122工作时处于散射状态，入射到所述调光膜114的检测光束101发生散射。
49.可变更地，在一些实施例中，所述滤光片113可以设置在所述调光膜114的上方。本领域技术人员应当理解，本技术实施例对此不作限定。
50.可选地，所述调光膜114可以是电致调光器件，所述调光膜114在通电时能够透射所述检测光束101，且所述调光膜114在未通电时能够散射所述检测光束101。请一并参阅图5a和图5b，图5a示出了所述调光膜114散射所述检测光束101的示意图，图5b示出了所述调光膜114透射所述检测光束101的示意图。所述调光膜114可以包括第一电极层1141、第二电极层1142和位于所述第一电极层1141和第二电极层1142之间的调光层1143。
51.可选地，所述调光层1143可以包括聚合物分散液晶(pdlc)材料，液晶以微米量级的小微滴分散在有机固态聚合物基体内。由于由液晶分子构成的小微滴的光轴处于自由取向，其折射率与基体的折射率不匹配，当光通过基体时被微滴强烈散射而呈不透明的乳白状态或半透明状态，定义此时所述调光膜114处于散射状态(如图5a所示)。对液晶微滴施加电场可调节液晶微滴的光轴取向，当两者折射率相匹配时，呈现透明态，定义此时所述调光膜114处于透射状态(如图5b所示)。撤去电场，所述调光膜114又恢复散射状态。
52.请一并参阅图6，是所述光学检测装置10的一个实施例的部分方框示意图。所述光学检测装置10还包括控制单元140，所述控制单元140连接所述第一光学芯片1121、所述第二光学芯片1122和所述调光膜114。所述控制单元140根据所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122的工作状态来控制是否对所述调光膜114施加电场。例如但不限于，所述第一光学芯片1121开始工作，所述控制单元140接收到所述第一光学芯片1121发送的第一控制信号，从而施加电场到所述调光膜114的两侧，使得所述调光膜114工作在能够透射光束的状态。所述第二光学芯片1122开始工作，所述控制单元140接收到所述第二光学芯片1122发送的第二控制信号，从而不会对所述调光膜114施加电场，所述调光膜114工作在散射光束的状态。可选地，在一些实施例中，所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122在电子设备1的处理器或微控制器的控制下不会同时工作。
53.然，可变更地，在一些实施例中，所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122可以同时工作。当所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122同时工作时，所述调光膜114可以根据预先设定工作在能够透射光束的状态。所述第二光学芯片1122可以接收经过所述调光膜114透射或散射的检测光束101，以感测所述检测光束101的光强。所述第一光学芯片1121可以接收经过所述调光膜114透射的检测光束101，以生成图像。
54.需要说明的是，上述对调光膜114施加电场应理解为调光膜114的第一电极层1141和第二电极层1142之间的电压差不为零。
55.可选地，在一些实施例中，所述第一光学芯片1121可以为图像传感芯片，其可以包括像素阵列、驱动电路、存储电路等。检测光束101可以包括可见光和/或不可见光。例如但不限于，所述第一光学芯片1121可以为可见光图像传感芯片，能够接收可见光并转换为相应的电信号，以生成彩色或灰度图像。
56.可选地，在一些实施例中，所述第二光学芯片1122可以为光强感应芯片。例如但不
限于，所述第二光学芯片1122可以为环境光传感芯片，用于检测环境光的光强大小。其中，检测光束101可以为环境光，所述环境光可以包括可见光和/或不可见光。
57.在所述第一光学芯片1121工作时，所述调光膜114能够透射所述检测光束101，检测光束101在穿过所述调光膜114时的光损失较小，从而生成的图像质量较好。在所述第二光学芯片1122工作时，所述调光膜114能够散射所述检测光束101，此时所述调光膜114起到了相当于一个光学扩散片(optical diffusion film)的作用，不同入射方向的光束能够被所述第二光学芯片1122接收，从而提高光强感测的精度和准确度。
58.需要说明的是，本技术实施例中，所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122可以为裸片，或者是封装后的芯片。此外，所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122的部分或全部可以集成在一个芯片封装中，或所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122可以各自独立封装。
59.需要说明的是，本技术实施例中以光学芯片112包括第一光学芯片1121和第二光学芯片1122为例进行描述，但本技术实施例对此不作限定，所述光学芯片112可以包括两个、三个或更多个的光学芯片，其中至少存在一个光学芯片用于图像生成，且至少存在一个光学芯片用于光强感测。
60.相较于现有技术，本技术的光学检测单元11、光学检测装置10和电子设备1包括所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122，所述第一光学芯片1121能够用于光学成像，所述第二光学芯片1122能够用于光强感测，从而所述光学检测单元11、光学检测装置10和电子设备1同时具有光学成像和光强感测的功能。而且，光学检测单元11、光学检测装置10和电子设备1包括所述调光膜114，其具有透射状态和散射状态，能够透射光束至所述第一光学芯片1211以及散射光束至所述第二光学芯片1122。因此，所述光学检测单元11、光学检测装置10和电子设备1具有较好的光学成像效果和光强感测准确度。
61.此外，由于所述第二光学芯片1122是用于光强感测，相对于所述第一光学芯片1121，所述第二光学芯片1122的面积较小，所述第一光学芯片1121和所述第二光学芯片1122均位于所述光学检测装置10的镜头像圈范围内，从而所述第二光学芯片1122不需要额外占用显示区域面积，所述电子设备1具有较高的屏占比。
62.尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本发明，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本发明包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本说明书的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。进一步地，应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。对于本文中提及的步骤，其通过数字后缀仅仅是为了清晰表述实施例，便于理解，并不完全代表步骤执行的先后顺序，应当以逻辑关系的先后设定为思考
63.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发
明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。