CN110854148A - 光学式感测装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学式感测装置和电子设备。所述光学式感测装置包括图像传感芯片和镜头模块。图像传感芯包括多个像素单元，用于接收光束，并转换接收到的光束为相应的电信号，定义所述图像传感芯片用于感测光束的一侧表面为感光面。镜头模块包括：多个第一透镜，设置在所述图像传感芯片上，所述多个第一透镜彼此间隔设置且每一第一透镜正对多个所述像素单元，所述多个第一透镜用于会聚光束至所述多个像素单元；遮光部，设置在所述图像传感芯片上，所述遮光部位于所述多个第一透镜之间的间隔区域，所述遮光部用于遮挡光束。所述电子设备包括所述光学式感测装置。

Description

光学式感测装置和电子设备

技术领域

本申请涉及光电技术领域，尤其涉及一种具有超薄尺寸的光学式感测装置和具有所述光学式感测装置的电子设备。

背景技术

随着技术进步和人们生活水平提高，对于手机、平板电脑、相机等电子设备，用户要求具有更多功能和时尚外观。目前，手机等电子设备的发展趋势是具有较高的屏占比同时具有指纹检测等功能。为了实现全面屏或接近全面屏效果，使得电子设备具有高的屏占比，屏下的指纹检测技术应运而生。由于手机等电子设备内部空间有限，而使用传统透镜实现光学成像的成像装置由于尺寸和体积较大，其占用空间较大，有必要提供一种体积较小的用于成像的装置。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种能够解决或改善现有技术问题的光学式感测装置和电子设备。

本申请提供一种光学式感测装置，包括：

图像传感芯片，包括多个像素单元，所述像素单元用于接收光束，并转换接收到的光束为相应的电信号，定义所述图像传感芯片用于感测光束的一侧表面为感光面；和

镜头模块，包括：

多个第一透镜，设置在所述图像传感芯片上，所述多个第一透镜彼此间隔设置且每一第一透镜正对多个所述像素单元，所述多个第一透镜用于会聚光束至所述多个像素单元；和

遮光部，设置在所述图像传感芯片上，所述遮光部位于所述多个第一透镜之间的间隔区域，所述遮光部用于遮挡光束，其中，所述遮光部背对所述图像传感芯片的最高点高于所述第一透镜背对所述图像传感芯片的最高点，或者，所述遮光部背对所述图像传感芯片的最高点与所述第一透镜背对所述图像传感芯片的最高点平齐，或者，所述遮光部背对所述图像传感芯片的最高点低于所述第一透镜背对所述图像传感芯片的最高点但不低于10微米以上。

在某些实施方式中，所述遮光部相对所述感光面的最高高度不低于所述第一透镜相对所述感光面的最高高度；或者，所述遮光部相对所述感光面的最高高度低于所述第一透镜相对所述感光面的最高高度，且所述第一透镜相对所述感光面的最高高度与所述遮光部相对所述感光面的最高高度的高度差不大于10微米。

在某些实施方式中，定义所述多个像素单元上能够透过所述第一透镜而接收到光束的区域为有效感光区域，每一有效感光区域分别正对一所述第一透镜，透过所述第一透镜的光束会聚到与所述第一透镜相正对的有效感光区域。

在某些实施方式中，所述遮光部用于使得透过一所述第一透镜的光束中的部分或全部不会传输到邻近的或其余的第一透镜所正对的有效感光区域。

在某些实施方式中，所述遮光部包括挡墙和遮光层，所述挡墙位于所述图像传感芯片与所述遮光层之间，所述遮光层用于遮挡光束。

在某些实施方式中，所述挡墙与所述第一透镜由相同的透光材料制成。

在某些实施方式中，所述遮光部包括挡墙和遮光层，所述遮光层形成在所述图像传感芯片上，并具有曝露所述感光面的多个开口，所述多个第一透镜形成在所述遮光层上方，所述第一透镜与一所述开口相正对且与遮光层的边缘部分交叠，所述挡墙形成在所述遮光层上并位于所述第一透镜之间的间隔区域，其中，所述遮光层和所述挡墙用于遮挡光束。

在某些实施方式中，对于位于两相邻的第一透镜以及位于所述两相邻的第一透镜之间的遮光部：所述遮光部在背对所述图像传感芯片的最高点不低于所述两相邻的第一透镜在背对所述图像传感芯片的最高点、或者所述遮光部在背对所述图像传感芯片的最高点低于所述两相邻的第一透镜在背对所述图像传感芯片的最高点但不低于10微米以上，能够使得透过一所述第一透镜的光束中的部分或全部不会传输到另一所述第一透镜所正对的有效感光区域。

在某些实施方式中，所述挡墙至所述感光面的最高高度高于所述第一透镜至所述感光面的最高高度。

在某些实施方式中，所述遮光部相对所述感光面的最高高度高出所述第一透镜相对所述感光面的最高高度数值达5微米至100微米中的任意数值。

在某些实施方式中，所所述遮光部相对所述感光面的最高高度高出所述第一透镜相对所述感光面的最高高度数值达5微米至10微米中的任意数值。

在某些实施方式中，相邻的第一透镜之间的节距为300微米至500微米中的任意数值。

在某些实施方式中，所述多个第一透镜呈阵列排布，所述多个像素单元呈阵列排布。

在某些实施方式中，所述镜头模块进一步包括第一基板，所述第一基板包括相对的上表面和下表面，所述上表面的一侧为所述第一基板的上方，所述下表面的一侧为所述基板的下方，所述图像传感芯片位于所述第一基板的下方；所述多个第一透镜和所述遮光部设置在所述第一基板的上表面上，所述图像传感芯片与所述镜头模块之间通过点胶的方式进行固定。

在某些实施方式中，所述光学式感测装置进一步包括多个第二透镜，所述多个第二透镜位于所述多个第一透镜与所述多个像素单元之间，且所述多个第二透镜与所述多个像素单元一一正对，所述多个第二透镜用于会聚光束至所述多个像素单元。

在某些实施方式中，所述第二透镜与所述第一基板之间间隔空气，所述第二透镜的折射率大于空气的折射率。

在某些实施方式中，所述光学式感测装置进一步包括过滤层，设置在所述多个像素单元的上方，所述过滤层用于透过目标波段的光束并过滤掉目标波段以外的光束，所述多个像素单元用于接收目标波段的光束，并转换目标波段的光束为相应的电信号。

在某些实施方式中，所述光学式感测装置进一步包括过滤层，设置在所述多个像素单元的上方,所述过滤层用于透过目标波段的光束并过滤掉第二预设波段的光束，所述遮光部用于过滤掉第一预设波段的光束，其中，所述第一预设波段与所述第二预设波段完全不同或完全相同或部分相同。

在某些实施方式中，当所述第一预设波段与所述第二预设波段部分相同时，所述第一预设波段包括所述第二预设波段。

在某些实施方式中，所述第一预设波段包括可见光波段和近红外光波段，所述第二预设波段包括近红外光波段。

在某些实施方式中，所述有效感光区域的面积在所述第一基板上的正投影的面积小于所述第一透镜在所述第一基板上的正投影的面积。

在某些实施方式中，所述多个第二透镜呈阵列排布，所述多个第一透镜大小相同，所述多个第二透镜大小相同，所述多个第一透镜中的部分或全部分别正对多个所述第二透镜。

在某些实施方式中，所述光学式感测装置进一步包括支撑结构，支撑在所述图像传感芯片与所述第一基板之间。

在某些实施方式中，所述光学式感测装置进一步包括补强板和软性电路板，所述软性电路板上设置有开口，所述图像传感芯片设置在所述软性电路板的开口中，且与所述补强板相固定，所述图像传感芯片与所述软性电路板电连接。

在某些实施方式中，所述图像传感芯片转换接收到光束为相应的电信号以获得外部对象的生物特征信息，或者，所述光学式感测装置用于感测外部对象的生物特征信息。

在某些实施方式中，所述多个第一透镜为球面透镜或非球面透镜。

在某些实施方式中，所述多个第二透镜为球面透镜或非球面透镜。

在某些实施方式中，所述第一基板的上表面和下表面上分别形成有所述过滤层。

本申请还提供一种电子设备，其包括显示屏与上述中任意一项所述的光学式感测装置，所述显示屏用于显示画面，所述光学式感测装置设置在所述显示屏下方，用于透过所述显示屏接收由外部对象返回的光束，以执行生物特征信息感测。

本申请的有益效果在于，所述光学式感测装置的镜头模块包括多个用于会聚光束至感光模块的第一透镜，所述多个第一透镜相比现有技术的大透镜具有较小的厚度，且焦距变小，从而使得所述光学式感测装置具有紧凑、小巧的体积和尺寸，能够用于对内部空间有限的电子设备中。

进一步地，所述镜头模块进一步包括设置在所述多个第一透镜之间的间隔区域中的遮光部，所述遮光部背对所述图像传感芯片的最高点高于所述第一透镜背对所述图像传感芯片的最高点，或者，所述遮光部背对所述图像传感芯片的最高点与所述第一透镜背对所述图像传感芯片的最高点平齐，或者，所述遮光部背对所述图像传感芯片的最高点低于所述第一透镜背对所述图像传感芯片的最高点但不低于10微米以上，从而避免或减少光束的串扰，提高感测精度。

所述光学式感测装置可以用作超薄的相机，另外，其也可应用于一个显示屏的下方以实现屏下的光学信息检测。

附图说明

图1为本申请电子设备一实施方式的结构示意图。

图2为本申请第一实施例的光学式感测装置的部分爆炸示意图。

图3为图2所示光学式检测装置沿II-II^’线的部分截面放大示意图。

图4示出现有技术的大透镜和本申请的第一透镜各自的成像示意图。

图5是本申请第一实施例的光学式感测装置的俯视示意图和部分截面示意图。

图6为本申请第二实施例的光学式感测装置的部分截面示意图。

图7为本申请第三实施例的光学式感测装置的部分截面示意图。

图8是本申请第四实施例的光学式感测装置的部分截面示意图。

图9是本申请第五实施例的光学式感测装置的部分截面示意图。

图10是本申请第六实施例的光学式感测装置的部分截面示意图。

图11是本申请第七实施例的光学式感测装置的部分截面示意图。

具体实施方式

在对本申请实施方式的具体描述中，应当理解，当基板、片、层或图案被称为在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案上，或者还可以存在一个或多个中间层。为了清楚的目的，可以夸大、省略或者示意性地表示说明书附图中的每一个层的厚度和大小。此外，附图中元件的大小并非完全反映实际大小。

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施方式。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。

请参阅图1，图1为本申请电子设备一实施方式的结构示意图。所述电子设备1000包括光学式感测装置1和显示屏2。所述显示屏2用于显示画面。所述光学式感测装置1位于所述显示屏2的下方，用于透过所述显示屏2接收由外部对象返回的光束，并转换接收到的光束为相应的电信号，以执行相应的信息感测。所述光学式感测装置1例如用于执行生物特征信息感测，所述生物特征信息例如但不局限于包括指纹信息、掌纹信息等纹路特征信息，和/或，血氧信息、心跳信息、脉搏信息等活体信息。然，本申请并不以此为局限，所述光学式感测装置1还可用于执行其它信息感测，例如用于执行深度信息感测、接近感测等等。在本申请中，主要以所述光学式感测装置1执行生物特征信息感测为例进行说明。所述显示屏2例如但不局限为OLED显示屏或LCD显示屏等。所述显示屏2可作为激励光源，提供用于检测的光束，或者，在所述电子设备1000中额外设置一激励光源来提供用于检测的光束。

所述电子设备1000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。

需要提前说明的是，在本申请中，所述光学式感测装置1具有多个不同的实施例，为了清楚起见，对不同的实施例中的光学式感测装置1分别用了不同的标号1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g进行标示以进行区分。进一步地，为描述方便，所述光学式感测装置1的不同实施例中的相同标号可以表示相同的元件，也可以表示可进行变更、替换、扩展、组合的相似元件。

请一并参阅图2与图3，图2为本申请第一实施例的光学式感测装置1a的部分爆炸示意图。图3为图2所示光学式检测装置1a沿II-II^’线的部分截面放大示意图。所述光学式感测装置1a包括镜头模块10和位于所述镜头模块10下方的感光模块20。所述镜头模块10用于会聚光束至所述感光模块20。所述感光模块20用于转换接收到的光束为相应的电信号。

所述镜头模块10包括多个第一透镜110和遮光部111。所述多个第一透镜110和所述遮光部111设置在所述感光模块20上。所述多个第一透镜110之间彼此间隔排布。所述多个第一透镜110用于会聚光束至所述感光模块20上。所述遮光部111设置在所述多个第一透镜110之间的间隔区域且在高度上高过所述第一透镜110。所述遮光部111用于遮挡光束。

可选的，所述镜头模块10还包括第一基板12。所述第一基板12包括相对的上表面121和下表面122，所述上表面121的一侧为所述第一基板12的上方，所述下表面122一侧为所述第一基板12的下方。所述镜头模块20设置在所述第一基板12的下方并面对所述下表面122。所述多个第一透镜110和所述遮光部111设置在所述第一基板12的上表面121上。所述遮光部111相对所述第一表面121的最高高度高于所述第一透镜110相对所述第一表面121的最高高度。

可选的，所述第一基板12的上表面121或/和下表面122为平面。进一步可选的，所述上表面121和所述下表面122为相互平行的平面。

可选的，所述第一基板12为透明的基板，例如但不限于，透明的玻璃基板，透明的树脂基板。

然，可变更地，在某些实施方式中，所述第一基板12也是可以被省略的。

可选的，当所述第一基板12是被省略时，所述第一连接层41也可被省略，所述镜头模块10在制作时以所述感光模块20为承载基板，所述第一透镜110通过压印工艺形成在所述感光模块20上，从而因为节省所述第一基板12与所述第一连接层41，而使得所述光学式感测装置1a的厚度更薄。

可选的，所述多个第一透镜110呈规则阵列排布。进一步可选的，所述多个第一透镜110例如但不局限于呈矩形阵列排布。然，可变更地，在某些实施方式中，所述多个第一透镜110也可呈非规则排布。

可选的，所述遮光部111只位于部分相邻的第一透镜110之间，或者，任意相邻的第一透镜110之间均设置有所述遮光部111。

可选的，所述遮光部111在高度上高出所述第一透镜110达5微米至100微米中的任意数值。进一步可选的，所述遮光部111在高度上高出所述第一透镜110达5微米至10微米中的任意数值。然，本申请并不局限于此，只要所述遮光部111在高度上高出所述第一透镜110均应落入本申请的保护范围。

可选的，所述多个第一透镜110为凸透镜。进一步可选的，所述多个第一透镜110为球面透镜或非球面透镜。

可选的，所述多个第一透镜110由透明材料制成。所述透明材料例如但不限于为透明丙烯酸树脂、透明玻璃、UV胶材料等。

可选的，所述多个第一透镜110例如完全相同。然，可变更地，在某些实施方式中，所述多个第一透镜110也可不完全相同。

所述感光模块20包括多个像素单元212。所述多个像素单元212用于透过所述镜头模块10接收光束，并转换接收到光束为相应的电信号，以获得外部对象1001(见图1)的相应的生物特征信息。所述外部对象1001例如但不局限为用户的手指、手掌等。所述像素单元212例如但不局限于包括光电二极管等。

可选的，所述多个像素单元212呈规则阵列排布。然，可变更地，在某些实施方式中，所述多个像素单元212也可呈非规则排布。

可选的，每一所述第一透镜110分别正对多个所述像素单元212。然，可变更地，在某些实施方式中，所述多个第一透镜110也可与所述多个像素单元212一一正对。

相较于每个第一透镜110分别只正对一个像素单元212，本申请实施例的每个第一透镜110分别正对多个像素单元212，其感光面积可以得到增加，后者的感测精度要比前者的感测精度高。

定义所述多个像素单元212上能够透过所述第一透镜110而接收到光束的区域为有效感光区域211。所述有效感光区域211能够转换光束为相应的电信号。

可选的，每一有效感光区域211分别正对一所述第一透镜110。透过所述第一透镜110的光束会聚到与所述第一透镜110相正对的有效感光区域211。各第一透镜110所正对的有效感光区域211彼此间隔排布。所述有效感光区域211的面积小于所述第一透镜110在所述感光面210上的正投影的面积。

可选的，光束经过各所述第一透镜110的会聚后能够分别到达多个所述像素单元212上。即，所述有效感光区域211包括多个所述像素单元212所在的区域。

所述遮光部111在高度上高出第一透镜110，能够使得透过一所述第一透镜110的光束101的部分或全部不会传输到邻近的或其它的第一透镜110所正对的有效感光区域211。

可选的，所述多个像素单元121集成在图像传感芯片(Die)21中。进一步可选的，所述图像传感芯片21的厚度可以为100微米左右。

定义所述图像传感芯片21能够感测光束的一侧表面为感光面210，所述镜头模块10位于所述感光面210上。所述遮光层111至所述感光面210的最高高度高出所述第一透镜110至所述感光面210的最高高度。

可选的，所述感光模块20与所述镜头模块10之间设置有第一连接层41，所述第一连接层14例如但不限于为DAF(die attach film)、固体胶、液体胶、光学胶、或其他任意合适的粘接物。所述第一连接层41填充并布满所述镜头模块10和感光模块20之间相对的部分。

可选的，所述光学式感测装置1a进一步包括过滤层13。所述过滤层13设置在所述多个像素单元212的上方。

在一些实施方式中，所述过滤层13用于透过目标波段的光束，过滤掉目标波段以外的光束，从而减少杂散光对感测精度的干扰。所述目标波段的光束例如为可见光。

可变更地，在另外一些实施方式中，所述过滤层13用于过滤掉第二预设波段的光束，所述遮光部111用于过滤掉第一预设波段的光束，其中，所述第一预设波段与所述第二预设波段完全不同或完全相同或部分相同。

当所述第一预设波段与所述第二预设波段部分相同时，所述第一预设波段包括所述第二预设波段。例如，所述第一预设波段包括可见光波段和近红外光波段，所述第二预设波段包括近红外光波段。所述过滤层13例如为红外截止滤光片。

在一些实施例中，所述过滤层13设置在所述感光模块20上，或/和，所述过滤层13设置在所述镜头模块10上。具体地，例如，所述过滤层13设置在所述多个第一透镜110和所述遮光层111上。或者，所述过滤层13设置在所述第一基板12的上表面121和/或下表面122上。或者，所述过滤层13和所述多个像素单元212集成在所述图像传感芯片21中。

尤其地，当所述第一基板12的上表面121和下表面122上分别形成有所述过滤层13时，所述第一基板12的上表面121和下表面122受到的过滤层13的张力等因素的影响大致相同，从而可以在一定程度上减少光学式感测装置1a由于太薄而发生翘曲的问题。

可选的，所述过滤层13例如通过蒸镀工艺形成在所述图像传感芯片21的感光面210上。

可选的，所述过滤层13的厚度为1微米至5微米。

可选的，所述光学式感测装置1a还包括位于所述感光模块20的下方的第二基板30。所述第二基板30例如用于为所述感光模块20提供支撑，以及和外部电路的电性连接。所述第二基板30例如为软性电路板或硬性电路板。

可选的，所述光学式感测装置1a还包括位于所述感光模块20和第二基板30之间的第二连接层42，所述第二连接层42用于连接所述感光模块20和第二基板30，所述第二连接层42位于所述感光模块20和第二基板30之间且布满所述感光模块20和第二基板30之间相对的部分。

请再参阅图3，图3示出了两个相邻的第一透镜110，其对应的光心分别为G1、G2,所述光心G1和G2之间的距离LP为节距(Pitch)。可选的，所述节距可以为300微米至500微米中的任意数值，例如但不限于，所述节距可以为350微米、400微米、450微米。

可选的，所述第一透镜110的最大宽度LR或直径例如但不局限为100微米。

所述第一透镜110包括弯曲面1101，所述弯曲面1101能够会聚进入第一透镜110的光束101。可选的，在一些实施例中，所述第一透镜110可以是小透镜(mini-lens)，所述小透镜包括所述弯曲面1101和连接所述弯曲面的透镜底面1102，所述弯曲面1101为凸面，所述透镜底面1102位于所述第一基板12的上表面上121上。例如但不限于，所述小透镜的矢高H1可以为20微米，所述透镜底面1102可以为直径100微米至150微米的圆形，所述弯曲面1101可以为半径80微米至100微米的球面。

可选的，所述遮光部111包括挡墙1111和遮光层1112。所述挡墙1111位于所述多个第一透镜110之间的间隔区域内。所述遮光层1112位于所述挡墙1111的上方并覆盖所述第一透镜110之间的间隔区域。所述遮光层1112用于遮挡光束101。例如，所述遮光层1112使得光束101无法从第一透镜110之间的间隔区域透过。

可选的，所述挡墙1111和第一透镜110可以由相同的透明材料制成。所述透明材料例如但不限于为透明丙烯酸树脂、透明玻璃、UV胶材料等。所述挡墙1111和第一透镜110可以通过压印工艺一次成型。从而，能够缩减工艺生产流程，提高生产效率，进而降低产品成本。

图3仅是示例，在实际产品中，所述挡墙1111和第一透镜110可以是一体的。所述挡墙1111和所述多个第一透镜110之间没有断开之处且由相同材料形成一体。

当所述第一基板12和所述第一连接层41被省略时，所述图像传感芯片21作为承载基板，所述镜头模块10中的所述多个第一透镜110和挡墙1111例如但不局限于通过压印工艺形成在所述图像传感芯片21上。由于采用压印工艺，所述光学式感测装置1a的制造成本较低。

然，可变更地，在某些实施方式中，所述挡墙1111和所述多个第一透镜101也可分别由不同的材料制成，另，所述挡墙1111和所述多个第一透镜101也可为先后分开制作成型。本申请对此并不做任何限制。

可选的，所述遮光层1112的材料为不透明的树脂材料或不透明的其他材料，光束101不能够透过所述遮光层1112。可选的，所述遮光层1112可以通过涂敷、喷涂、蒸镀、压印或其它合适工艺制成，其厚度可以为1微米至5微米。

可选的，所述挡墙1111相对上表面121的高度H2大于所述第一透镜110相对上表面121的高度H1。

以两个相邻的第一透镜110且所述两个相邻的第一透镜110之间设置有所述遮光部111为例进行说明，所述遮光部111用于使得透过其中一所述第一透镜110的光束101中的部分或全部不会到达另一所述第一透镜110所正对的有效感光区域211。

然，可变更地，在某些实施方式中，所述遮光层1112被省略，所述挡墙1111为由不透光的材料制成。

所述挡墙1111可以具有不同的结构或位置或数量，均应落入本申请的保护范围。

在本申请中，所述遮光部111在高度上高出所述第一透镜110，以使得透过所述第一透镜110的光束中的部分或全部不会传输到相邻的或其余的第一透镜110所正对的有效感光区域211。从而，能够减少或避免光束相互干扰，提高感测精度。另外，由于遮光部111在高度上高出所述第一透镜110，在对镜头模块10从上至下施加压力时，遮光部111能够承担全部或大部分的压力，所述第一透镜110不会因为受到压力作用而产生变形或破损，从而不会影响光学成像。

例如但不限于，在第一基板12的下表面122上形成过滤层13时、在将镜头模块10和感光模块20连接时、在将感光模块20和第二基板30连接时都可能对镜头模块10施加压力，由于遮挡部111高于第一透镜110，第一透镜110不会因为受到压力而发生损坏。

然，可变更地，在某些实施方式中，所述遮光部111在高度上也可与所述第一透镜110平齐或者全部低于所述第一透镜110。例如，所述遮光部111相对所述感光面210的最高高度等于或低于所述第一透镜110相对所述感光面210的最高高度。

可选的，当所述遮光部111在高度上全部低于所述第一透镜110时，所述第一透镜110例如不能高出所述遮光部111达10微米。如此，光束通过各第一透镜110的之后的干扰较小且光通量较高，从而能够提高感测精度。

例如，所述第一透镜110相对所述感光面210的最高高度与所述遮光部111相对所述感光面210的最高高度之差不大于10微米。

例如，所述遮光部111背对所述图像传感芯片21的最高点高于所述第一透镜110背对所述图像传感芯片21的最高点，或者，所述遮光部111背对所述图像传感芯片21的最高点与所述第一透镜110背对所述图像传感芯片21的最高点平齐，或者，所述遮光部111背对所述图像传感芯片21的最高点低于所述第一透镜110背对所述图像传感芯片21的最高点但不低于10微米以上。

请参阅图4，图4示出现有技术的大透镜1002和本申请的第一透镜110各自的成像示意图。所述大透镜1002的入光面为单个透镜的凸面。本申请实施例中所述光学式感测装置1a的第一透镜110采用小透镜(Mini-lens)。所述光学式感测装置1a的多个第一透镜110的弯曲面1101同时作为入光面。需要说明的是，本申请文件中描述的透镜均指的是凸透镜。透镜的焦距可基于电子设备1000的视角和透镜的尺寸来确定。例如，当视角固定时，焦距可与透镜的尺寸成比例地增大。

以指纹检测为例，为了获取足够的指纹特性信息，大透镜1002和小透镜110需要对检测区域VA内的光束进行会聚成像。例如但不限于，检测区域VA可以为4毫米*4毫米至10毫米*10毫米的矩形区域，或者检测区域VA可以为直径大于或等于4毫米且小于或等于10毫米的圆形，当然检测区域VA可以具有其他配置，本申请实施例对此不作限定。

现有技术的大透镜1002的直径通常可以为1毫米或更大，而本申请中的第一透镜110的直径可以100微米，仅为大透镜1002的直径的1/10，所述第一透镜110的焦距小于大透镜1002的焦距。另外，在所述光学式感测装置1a中，每个不同的第一透镜110分别用于采集检测区域VA上的一部分区域。例如图4所示，三个不同的第一透镜110分别用于对透过子检测区域V1、V2、V3的光束101进行会聚成像，所述子检测区域V1、V2、V3为所述检测区域VA的局部区域，所述子检测区域V1、V2、V3可以具有交叠或不相交叠。相比之下，现有技术的大透镜1002需要对透过整个检测区域VA的光束101进行会聚成像。在视角基本相同的情况下，第一透镜110的光心和检测区域VA的距离小于大透镜1002的光心和检测区域VA的距离，且第一透镜110的光心和感光模块20的感光面210的距离小于大透镜1002的光心和图像传感芯片21的感光面210的距离。

因此，现有技术中的检测区域VA到图像传感芯片21的感光面210的距离要大于本申请实施例中光学式感测装置1a用于指纹检测时的检测区域VA和图像传感芯片21的感光面210的距离。由此可知，相较于现有技术，本申请的光学式感测装置1a具有更紧凑、小巧的体积和尺寸，能够用于对内部空间占用要求更为苛刻的电子设备1000中，例如手机、平板电脑、智能手表等。本申请的光学式感测装置1a的模组厚度(图3中从挡墙1111到第二基板30的厚度)可以达到0.5毫米以内，例如0.4毫米、0.35毫米或更小，所述光学式感测装置1a可以用作超薄的相机，或应用于在所述显示屏2(参见图1)的下方以实现屏下的光学生物特征检测。

请参阅图5，图5是所述光学式感测装置1a的俯视示意图和部分截面示意图。图5中标号PA表示图像传感芯片21的多个像素单元212(见图3)所在的像素区域，标号BA表示图像传感芯片21的外围区域。所述外围区域BA位于所述像素区域PA的周围。所述光学式感测装置1a还包括导线22，所述图像传感芯片21通过导线22和第二基板30电性连接。所述第二基板30可以和外部的集成电路电性连接。所述光学式感测装置1a的第一连接层41位于所述镜头模块10和感光模块20之间，且基本布满所述镜头模块10和图像传感芯片21之间的相对表面。所述光学式感测装置1a的第二连接层42连接所述图像传感芯片21和第二基板30。

请参阅图6，图6为本申请第二实施例的光学式感测装置1b的部分截面示意图。所述光学式感测装置1b和光学式感测装置1a的结构基本相同，二者主要区别在于：所述光学式感测装置1b的第一连接层41a位于镜头模块10和图像传感芯片21之间、且正对所述镜头模块10和图像传感芯片21的边缘部分。所述镜头模块10和图像传感芯片21之间具有空气1003。所述第一连接层41a例如但不局限为通过点胶工艺形成在所述镜头模块10和图像传感芯片21的边缘部分之间。

请参阅图7，图7为本申请第三实施例的光学式感测装置1c的部分截面示意图。所述光学式感测装置1c和光学式感测装置1a的结构基本相同，二者主要区别在于：所述光学式感测装置1c的第一连接层41b连接镜头模块10的至少部分边缘外侧、部分外围区域BA上、部分图像传感芯片21的边缘外侧、第二基板30的上表面(即第二基板30邻近图像传感芯片21的一侧的表面)。此时，所述镜头模块10和图像传感芯片21彼此正对且直接接触。所述第一连接层41b例如但不局限为通过点胶工艺制成。

可变更地，所述镜头模块10的部分边缘超出所述图像传感芯片21的边缘，所述第一连接层41b可以连接所述镜头模块10的至少部分边缘外侧、部分外围区域BA上、第二基板30的上表面。

请参阅图8，图8是本申请第四实施例的光学式感测装置1d的部分截面示意图。所述光学式感测装置1d和光学式感测装置1b的结构基本相同，二者主要区别在于，所述感光模块20还包括设置在图像传感芯片21和镜头模块10之间的支撑结构23。所述支撑结构23位于图像传感芯片21的多个像素单元212(见图3)的上方，且所述支撑结构23正对第一透镜110的间隔区域设置。所述支撑结构23可以为透明或不透明材料制成，所述支撑结构23用于保持所述镜头模块10和图像传感芯片21之间具有一定的间隔(gap)，所述支撑结构23能够起到支撑作用。所述支撑结构23还可以用于保持镜头模块10和图像传感芯片21之间的间隔距离，使得镜头模块10相对图像传感芯片21不会出现明显一侧较高而另一侧较低的情形。

请参阅图9，图9是本申请第五实施例的光学式感测装置1e的部分截面示意图。所述光学式感测装置1e和光学式感测装置1a的结构基本相同，二者主要区别在于：所述光学式感测装置1e的软性电路板50具有开口51，感光模块20设置在所述补强板30c上，镜头模块10和感光模块20位于所述开口51中。由于所述感光模块20和所述补强板30c之间不存在软性电路板50，所述光学式感测装置1e的整体厚度(或高度)较小。

可选的，软性电路板50的厚度为0.1毫米，所述光学式感测装置1c的厚度相较于没有开口51的软性电路板50可以减小0.1毫米。可选的，所述所述补强板30c是金属基板，例如但不限于：铝基板、不锈钢基板等。

请参阅图10，图10为本申请第六实施例的光学式感测装置1f的部分截面示意图。为描述方便，所述光学式感测装置1f与所述光学式感测装置1a至1e的结构大致相同，主要区别在于：所述光学式感测装置1f的镜头模块10a与所述光学式感测装置1a至1e的镜头模块10的结构不同。

所述镜头模块10a的遮光部111a包括遮光层1112a和挡墙1111a。所遮光层1112a位于挡墙1111a和第一基板12的上表面121之间。所述遮光层1112a上形成有曝露所述上表面121的开口K，所述第一透镜110形成在所述开口K上方，并与所述遮光层1112a的边缘部分重叠。所述挡墙1111a形成在所述遮光层1112a的正上方，且所述挡墙1111a和所述遮光层1112a均用于遮挡光束。所述挡墙1111a使得透过一所述第一透镜110的光束101中的部分或全部不会传输到相邻的或其它的第一透镜110所正对的有效感光区域211。

在本实施例中，所述挡墙1111a本身使用不能够透射光束101的材料制成。所述遮光层1112b的材料为不透明的树脂材料或不透明的其他材料，光束101不能够透过所述遮光层1112b。

可选的，所述遮光层1112a可以通过蒸镀工艺形成在所述第一基板12上，后通过光刻工艺形成与第一透镜110排布位置对应的开口K，所述开口K曝露所述第一基板12的上表面121。再通过多次光刻工艺形成第一透镜110、挡墙1111a。

需要说明的是，本申请对光束的遮挡可以为吸收和/或反射光束。可选的，遮挡光束可以包括对光束透过率小于10％、5％、1％、或等于。

所述遮光部111a在高度上高出所述第一透镜110。例如，所述遮光部111a相对感光面210的最高高度高出所述第一透镜110相对感光面210的最高高度。

然，可变更地，在某些实施方式中，所述遮光部111a在高度上也可与所述第一透镜110平齐或者全部低于所述第一透镜110。例如，所述遮光部111a相对所述感光面210的最高高度等于或低于所述第一透镜110相对所述感光面210的最高高度。

可选的，当所述遮光部111a在高度上全部低于所述第一透镜110时，所述第一透镜110例如不高出所述遮光部111a达10微米。如此，光束通过各第一透镜110的之后的干扰较小且光通量较高，从而能够提高感测精度。

例如，所述第一透镜110相对所述感光面210的最高高度与所述遮光部111a相对所述感光面210的最高高度之差不大于10微米。

请一并参阅图3与图11，图11是本申请第七实施例的光学式感测装置1g的部分截面示意图。所述光学式感测装置1g可与上述各实施例的光学式感测装置1a至1f等的结构大致相同，主要区别在于：所述光学式感测装置1g的感光模块20进一步包括多个第二透镜213。所述多个第二透镜213设置在所述图像传感芯片21与所述镜头模块10之间。所述多个第二透镜213用于会聚光束至所述图像传感芯片21。所述第二透镜213在所述镜头模块10的第一基板12(见图3)上的正投影的面积小于所述第一透镜110在所述第一基板12上的正投影的面积。所述第二透镜213的焦距小于所述第一透镜110的焦距。

可选的，所述多个第二透镜213呈规则阵列排布，例如呈矩形阵列排布。然，可变更地，在某些实施方式中，所述多个第二透镜213也可呈非规则排布。进一步可选的，所述多个第二透镜213相同，且均为凸透镜。

可选的，所述第二镜213例如由透明材料制成。所述透明材料例如但不限于为透明丙烯酸树脂、透明玻璃、UV胶材料等。

较佳地，所述第二透镜213为微透镜(micro lens)。所述多个第二透镜213与所述多个像素单元212(见图3)一一正对。每一第一透镜110正对多个所述像素单元212和/或多个所述第二透镜213。

可选的，每个微透镜213占据的区域不大于单个像素单元212所占据的区域。

然，可变更地，在某些实施方式中，所述多个第二透镜213也可与所述多个第一透镜110一一正对，且分别正对多个像素单元212。或者，所述多个第一透镜110与所述多个像素单元212一一正对，所述多个第二透镜213与所述多个第一透镜110一一正对。只要所述第二透镜213在所述第一基板12上的正投影的面积小于所述第一透镜110在所述第一基板12上的正投影的面积的各种实施例，均应落入本申请的保护范围。

可选的，第一连接层41a使得所述镜头模块10和图像传感芯片21之间具有空气1003。所述第二镜213和镜头模块10之间具有空间1002。由于空气1001和第二透镜213的折射率不同，光束在从空气1003进入第二透镜213时发生折射。所述第二透镜213是凸透镜，所述光束101折射后被第二透镜213会聚收拢，更多的光束101能够被像素单元212接收，从而具有较好的光学成像质量。

然，如图5所示，第一连接层41也可替换第一连接层41a而形成在所述镜头模块10和图像传感芯片21之间，且所述第一连接层41直接接触并覆盖所述多个第二透镜213，所述镜头模块10和图像传感21之间没有空气。

或者，如图7所示，第一连接层41b替换第一连接层41a而形成在所述镜头模块10和图像传感芯片21的边缘外侧等，也是可以的。

需要说明的是，本申请实施例的部分或全部结构、功能、方法可以应用在其他或变更实施例中，而不局限于其对应描述的实施例，由此得到的所有实施例属于本申请保护范围。另外，本申请实施例中，光束可以是可见光或不可见光，不可见光例如可以为近红外光。本申请描述中可能出现的“重叠”、“重合”、“交叠”，应理解为具有相同意思并可以相互替换。

需要说明的是，本领域技术人员可以理解，在不付出创造性劳动的前提下，本申请实施方式的部分或全部，以及对于实施方式的部分或全部的变形、替换、变更、拆分、组合、扩展等均应认为被本申请的申请创造思想所涵盖，属于本申请的保护范围。

在本说明书中对于“一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式”等的任何引用表示结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性被包括在本申请的至少一个实施方式中。在本说明书中不同位置出现的这种短语并不一定全部指相同的实施方式。另外，当结合任何实施方式描述特定的特征或结构时，所主张的是，结合这些实施方式的其它实施方式来实现这种特征或结构在本领域技术人员的技术范围内。

本申请说明书中可能出现的“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“背面”、“正面”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”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，仅是为了便于描述本申请实施方式和简化描述，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。相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，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。在本申请的描述中，“多种”或“多个”的含义是至少两种或两个，除非另有明确具体的限定。本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“安装”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，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。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。权利要求书中所使用的术语不应理解为将申请限制于本说明书中所公开的特定实施方式。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种光学式感测装置，其特征在于，包括：

图像传感芯片，包括多个像素单元，所述像素单元用于接收光束，并转换接收到的光束为相应的电信号，定义所述图像传感芯片用于感测光束的一侧表面为感光面；和

镜头模块，包括：

多个第一透镜，设置在所述图像传感芯片上，所述多个第一透镜彼此间隔设置且每一第一透镜正对多个所述像素单元，所述多个第一透镜用于会聚光束至所述多个像素单元；和

遮光部，设置在所述图像传感芯片上，所述遮光部位于所述多个第一透镜之间的间隔区域，所述遮光部用于遮挡光束，其中，所述遮光部背对所述图像传感芯片的最高点高于所述第一透镜背对所述图像传感芯片的最高点，或者，所述遮光部背对所述图像传感芯片的最高点与所述第一透镜背对所述图像传感芯片的最高点平齐，或者，所述遮光部背对所述图像传感芯片的最高点低于所述第一透镜背对所述图像传感芯片的最高点但不低于10微米以上。

2.如权利要求1所述的光学式感测装置，其特征在于，所述遮光部相对所述感光面的最高高度不低于所述第一透镜相对所述感光面的最高高度；或者，所述遮光部相对所述感光面的最高高度低于所述第一透镜相对所述感光面的最高高度，且所述第一透镜相对所述感光面的最高高度与所述遮光部相对所述感光面的最高高度的高度差不大于10微米。

3.如权利要求1所述的光学式感测装置，其特征在于，定义所述多个像素单元上能够透过所述第一透镜而接收到光束的区域为有效感光区域，每一有效感光区域分别正对一所述第一透镜，透过所述第一透镜的光束会聚到与所述第一透镜相正对的有效感光区域。

4.如权利要求3所述的光学式感测装置，其特征在于，所述遮光部用于使得透过一所述第一透镜的光束中的部分或全部不会传输到邻近的或其余的第一透镜所正对的有效感光区域。

5.如权利要求1所述的光学式感测装置，其特征在于，所述遮光部包括挡墙和遮光层，所述挡墙位于所述图像传感芯片与所述遮光层之间，所述遮光层用于遮挡光束。

6.如权利要求5所述的光学式感测装置，其特征在于，所述挡墙与所述第一透镜由相同的透光材料制成。

7.如权利要求1所述的光学式感测装置，其特征在于，所述遮光部包括挡墙和遮光层，所述遮光层形成在所述图像传感芯片上，并具有曝露所述感光面的多个开口，所述多个第一透镜形成在所述遮光层上方，所述第一透镜与一所述开口相正对且与遮光层的边缘部分交叠，所述挡墙形成在所述遮光层上并位于所述第一透镜之间的间隔区域，其中，所述遮光层和所述挡墙用于遮挡光束。

8.如权利要求3所述的光学式感测装置，其特征在于，对于位于两相邻的第一透镜以及位于所述两相邻的第一透镜之间的遮光部：所述遮光部在背对所述图像传感芯片的最高点不低于所述两相邻的第一透镜在背对所述图像传感芯片的最高点、或者所述遮光部在背对所述图像传感芯片的最高点低于所述两相邻的第一透镜在背对所述图像传感芯片的最高点但不低于10微米以上，能够使得透过一所述第一透镜的光束中的部分或全部不会传输到另一所述第一透镜所正对的有效感光区域。

9.如权利要求5或7所述的光学式感测装置，其特征在于，所述挡墙至所述感光面的最高高度高于所述第一透镜至所述感光面的最高高度。

10.如权利要求2所述的光学式感测装置，其特征在于，所述遮光部相对所述感光面的最高高度高出所述第一透镜相对所述感光面的最高高度的数值达5微米至100微米中的任意数值。

11.如权利要求10所述的光学式感测装置，其特征在于，所所述遮光部相对所述感光面的最高高度高出所述第一透镜相对所述感光面的最高高度的数值达5微米至10微米中的任意数值。

12.如权利要求5或7所述的光学式感测装置，其特征在于，相邻的第一透镜之间的节距为300微米至500微米中的任意数值。

13.如权利要求1所述的光学式感测装置，其特征在于，所述多个第一透镜呈阵列排布，所述多个像素单元呈阵列排布。

14.如权利要求1所述的光学式感测装置，其特征在于，所述镜头模块进一步包括第一基板，所述第一基板包括相对的上表面和下表面，所述上表面的一侧为所述第一基板的上方，所述下表面的一侧为所述基板的下方，所述图像传感芯片位于所述第一基板的下方；所述多个第一透镜和所述遮光部设置在所述第一基板的上表面上，所述图像传感芯片与所述镜头模块之间通过点胶的方式进行固定。

15.如权利要求14所述的光学式感测装置，其特征在于，所述光学式感测装置进一步包括多个第二透镜，所述多个第二透镜位于所述多个第一透镜与所述多个像素单元之间，且所述多个第二透镜与所述多个像素单元一一正对，所述多个第二透镜用于会聚光束至所述多个像素单元。

16.如权利要求15所述的光学式感测装置，其特征在于，所述第二透镜与所述第一基板之间间隔空气，所述第二透镜的折射率大于空气的折射率。

Images