光学感应模组及其工作方法与流程

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学感应模组及其工作方法。

背景技术：

光学传感器是获取光信息的工具，它是科学技术、国防、航空、航天、交通运输等科研项目的重点研究对象，同样也在环境保护、生物医学工程和日常生活得到广泛应用。

如图1所示，对于光学传感器而言，适当的光强是保证器件正常工作的前提条件，光照强度太低光学传感器几乎没有响应，光照强度太高光电转换能力达到饱和，电信号几乎保持不变。因此，现有技术中，一些光照强度不适宜光学传感器工作的场合，存在光学传感器失效的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种光学感应模组及其工作方法，以解决光照强度不适宜光学传感器工作的场合，存在光学传感器失效的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种光学感应模组，包括：

光学传感器；

光强传感器，所述光强传感器用于检测所述光学传感器的感应面的光照强度；

光强调节装置，所述光强调节装置与所述光强传感器电连接，用于根据所述光强传感器的检测结果调节所述光学传感器的感应面的光照强度至正常工作光照强度范围内。

进一步地，所述光强调节装置包括：

曝光量控制层，所述曝光量控制层覆盖所述光学传感器的感应面，用于调节所述光学传感器的感应面受到的光照强度；

光源，设置于所述光学传感器的感应面一侧；

控制器，用于在所述光强传感器检测到的光照强度小于第一光照阈值时，控制所述光源开启；和/或，用于在所述光强传感器检测到的光照强度大于第二光照阈值时，控制所述曝光量控制层降低曝光量，其中，所述第二光照阈值大于所述第一光照阈值。

进一步地，所述曝光量控制层包括：

第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的液晶层，所述液晶层中的液晶能够在所述第二电极和所述第一电极的电场作用下偏转。

进一步地，所述曝光量控制层还包括：

位于所述第一电极和所述液晶层之间的第一取向层；

位于所述第二电极和所述液晶层之间的第二取向层。

进一步地，所述光学感应模组还包括：

壳体，所述壳体内开设有一侧开口的凹槽；

基板，所述基板设置于所述凹槽的槽底；

所述光学传感器和所述光强传感器设置于所述基板上；

所述光源设置于所述凹槽的槽壁上。

进一步地，所述光学传感器包括基底、以及设置于所述基底上的光敏单元和薄膜晶体管tft，所述光敏单元与所述tft电连接。

进一步地，所述光敏单元包括第三电极、第四电极和处于所述第三电极和所述第四电极之间的光敏层，所述光敏层位于所述第四电极在所述第三电极的正投影范围内。

进一步地，所述光学感应模组应用于指纹识别设备，所述光学传感器的感应面为所述指纹识别设备的指纹图像采集面。

第二方面，本发明实施例还提供一种光学感应模组的工作方法，应用于如上所述的光学感应模组，包括：

获取所述光强传感器检测到的所述光学传感器的感应面的光照强度；

通过所述光强调节装置控制所述光学传感器的感应面的光照强度至正常工作光照强度范围内。

进一步地，所述通过所述光强调节装置控制所述光学传感器的感应面的光照强度至正常工作光照强度范围内的步骤，包括：

开启所述光源，以使所述光学传感器的感应面的光照强度提升至正常工作光照强度范围内；

和/或，

降低所述曝光量控制层的曝光量，以使所述光学传感器的感应面的光照强度降低至正常工作光照强度范围内。

本发明提供的技术方案中，通过光强传感器检测光学传感器的感应面的光照强度，光强调节装置根据光强传感器的检测结果调节光学传感器的感应面的光照强度，使得调节后的光照强度处于能够使光学传感器正常工作的光照强度范围内，避免出现光学传感器失效的问题。因此，本发明提供的技术方案能够确保光学传感器能够在不同光照场合下正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为光学传感器采集光信号时的光照强度与产生的电信号之间的关系图；

图2为本发明一实施例提供的光学感应模组中曝光量控制膜和光学传感器的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的光学感应模组中液晶分别与第一电极和第二电极的位置示意图；

图4为本发明另一实施例提供的光学感应模组的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的光学感应模组的工作方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

光学传感器用于采集光信号并转换为电信号，具体采集光信号时的光照强度与产生的电信号之间的关系如图1所示，当光照强度低于第一值时，光学传感器处于非响应区时，光学传感器几乎不响应(即不产生电信号)；当光照强度在第一值与第二值之间时，光学传感器处于准线性区，光学传感器产生的电信号随光照强度的增加而增加，呈准线性关系；当光照强度高于第二值时，光学传感器处于饱和区时，光照强度变化光学传感器产生的电信号几乎保持不变。

由此可见，光学传感器只能够在光照强度处于第一值与第二值之间时才能够正常工作(将光信号转换为有效的电信号)。一旦光学传感器所在应用场合中的光照强度过低或过高时，均可能导致光学传感器失效的问题。

本发明的实施例针对上述问题，提供一种光学感应模组及其工作方法，确保光学传感器能够在不同光照场合下正常工作。

本发明实施例提供一种光学感应模组，包括：

光学传感器；

光强传感器，所述光强传感器用于检测所述光学传感器的感应面的光照强度；

光强调节装置，所述光强调节装置与所述光强传感器电连接，用于根据所述光强传感器的检测结果调节所述光学传感器的感应面的光照强度至正常工作光照强度范围内。

本发明提供的技术方案中，通过光强传感器检测光学传感器的感应面的光照强度，光强调节装置根据光强传感器的检测结果调节光学传感器的感应面的光照强度，使得调节后的光照强度处于能够使光学传感器正常工作的光照强度范围内，避免出现光学传感器失效的问题。因此，本发明提供的技术方案能够确保光学传感器能够在不同光照场合下正常工作。

在调节光学传感器的感应面的光照强度之前，可以预先对光学传感器的光照强度与电信号之间的关系进行测试，从而确定光学传感器正常工作对应的工作光照强度范围(正常工作的最弱光照强度值和最强光照强度值)内。

上述光强传感器可以设置于光学传感器的感应面一侧，检测光学传感器的感应面的光照强度。进一步地，光强传感器还可以靠近感应面设置，提高检测的光学传感器的感应面的光照强度的准确性。另外，光强传感器的数量可以为一个，也可以为多个，在光强传感器的数量为多个时，多个光强传感器可以均匀分布在光学传感器的感应面的周围，通过测得的多个光照强度的平均值作为感应面的光照强度。以上仅仅只是对光强传感器如何检测光学传感器的感应面的光照强度的举例说明，不应视为对光强传感器和光照强度检测方式的限定，其他任何能够使光强传感器检测到感应面的光照强度的方式均属于本发明实施例的技术方案。

上述光强调节装置可以是透光率可调的透光膜，根据光强传感器的检测结果调节透光率从而提升或减低透过透光膜照射在感应面上的光照强度；光强调节装置也可以是与百叶窗原理相同的物理装置，根据光强传感器的检测结果转动叶片来提升或降低照射在感应面上的光照强度。以上仅仅只是对光强调节装置如何调节感应面的光照强度的举例说明，不应视为对光强调节装置的结构和光照强度调节方式的限定，其他任何能够调节光学传感器的感应面的光照强度的方式均属于本发明实施例的技术方案。

在一些可选的实施例中，所述光强调节装置可以包括：

曝光量控制层，所述曝光量控制层覆盖所述光学传感器的感应面，用于调节所述光学传感器的感应面受到的光照强度；

光源，设置于所述光学传感器的感应面一侧；

控制器，用于在所述光强传感器检测到的光照强度小于第一光照阈值时，控制所述光源开启；和/或，用于在所述光强传感器检测到的光照强度大于第二光照阈值时，控制所述曝光量控制层降低曝光量，其中，所述第二光照阈值大于所述第一光照阈值。

其中，第一光照阈值即为光学传感器能够正常工作光照强度范围的最弱光照强度值，第二光照阈值即为光学传感器能够正常工作光照强度范围的最强光照强度值。在光强传感器检测到的光照强度处于光学传感器正常工作光照强度范围之外时，通过控制器控制光源和/或曝光量控制层动作，使光学传感器的感应面的光照强度回到正常工作光照强度范围内。

在光强传感器检测到的光照强度小于第一光照阈值时，认为光学传感器的感应面的光照强度过低，通过控制器控制光源开启从而增加光照强度，使光学传感器的感应面的光照强度提升至正常工作光照强度范围内。其中，光源的数量可以为一个，也可以为多个，根据需要增加的光量选择开启相应数量的光源。另外，光源也可以包括不同的发光档位，根据需要增加的光量选择开启光源相应的发光档位。以上仅仅只是对光源如何提升光学传感器的感应面的光照强度的举例说明，不应视为对光照强度提升方式的限定，其他任何能够通过光源提升光学传感器的感应面的光照强度的方式均属于本发明实施例的技术方案。

曝光量控制层能够调节自身对光线的曝光量，从而调节光线透过曝光量控制层照射在光学传感器上的光照强度。所述光强传感器检测到的光照强度大于第二光照阈值时，认为光学传感器的感应面的光照强度太强，通过控制器控制曝光量控制层拦截部分光线，使光学传感器的感应面的光照强度降低至正常工作光照强度范围内。

光源和曝光量控制层可以单独工作，也可以在光源开启后导致光强传感器检测到的光照强度超过第二光照阈值时，触发曝光量控制层降低曝光量，从而二者配合工作。

由此，通过控制器在所述光强传感器检测到的光照强度小于第一光照阈值时，控制所述光源开启；和/或，在所述光强传感器检测到的光照强度大于第二光照阈值时，控制所述曝光量控制层降低曝光量，能够实现提升或降低光学传感器的感应面受到的光照强度至正常工作光照强度范围内的效果。

进一步地，如图2所示，所述曝光量控制层31包括：

第一电极311、第二电极312和位于所述第一电极311和所述第二电极312之间的液晶层313，所述液晶层313中的液晶能够在所述第二电极312和所述第一电极311的电场作用下偏转。

控制器与第一电极313和/或第二电极312电连接，控制器根据光强传感器检测到的光照强度输出相应的电信号，改变第一电极313和第二电极312之间的电场，控制液晶层313中液晶的偏转角度，达到通过改变曝光量控制层31的曝光量，调节光学传感器的感应面的光照强度的效果。曝光量控制层31的厚度较薄，且对光照强度的调节方式简单有效。

如图3所示，第一电极311和第二电极312可以均为条状电极，液晶层313位于第一电极311在第二电极312的正投影区域。

进一步地，所述曝光量控制层31还包括：

位于所述第一电极311和所述液晶层313之间的第一取向层314；

位于所述第二电极312和所述液晶层313之间的第二取向层315。

预先可以对第一取向层314和第二取向层315进行配向，例如：可以采用摩擦配向技术或者光配向技术，对此不做限定。配向后的第一取向层314和第二取向层315能够在没有电场时对液晶层313中的液晶进行取向。例如：在没有电场的情况下，液晶保持在透光最大的角度，在电场作用下液晶偏转拦截部分光线，降低光学传感器的感应面的光照强度；也可以在没有电场的情况下，液晶保持在其他角度，对此不做限定。

另外，上述第一电极311和第二电极312可以均是整面电极，共同形成整体电场；也可以其中一方是整面电极、另一方为多个条状电极(如图2所示)，或者，第一电极311和第二电极312为数量相等且位置对应的多个条状电极，形成多个电场。另外，第一电极311和第二电极312还可以设计为图案，增加曝光量控制层31的美观度。以上仅仅只是对第一电极311和第二电极312的具体形式进行举例说明，不应视为对第一电极311和第二电极312的限定。

在第一电极311和第二电极312形成多个电场的情况下，两个相邻电场之间的液晶层313中可以设有隔垫物，隔垫物的两端分别与第一取向层314和第二取向层315抵接，用于支撑以保持第一取向层314和第二取向层315的间距。

进一步地，如图4所示，所述光学感应模组还可以包括：

壳体40，所述壳体40内开设有一侧开口的凹槽；

基板50，所述基板50设置于所述凹槽的槽底；

所述光学传感器10和所述光强传感器20设置于所述基板50上；

所述光源32设置于所述凹槽的槽壁上。

光源32设置在槽壁上，从而位于光学传感器10的感应面一侧，能够在开启光源32时提升感应面的光照强度。

待感应物体从开口进入凹槽，光学传感器10实时采集光信号，在此过程中，若光强传感器20在检测到的光照强度处于正常工作光照强度范围时光源32和覆盖光学传感器10的曝光量控制膜31不工作；若光强传感器20在检测到的光照强度低于正常工作光照强度范围时，光源32开启和/或曝光量控制膜31增加曝光量，以提升感应面的光照强度至正常工作光照强度范围；若光强传感器20在检测到的光照强度高于正常工作光照强度范围时，曝光量控制膜31减少曝光量，以降低感应面的光照强度回到正常工作光照强度范围。从而确保光学传感器10能够在不同光照场合正常工作。

在一些可选的实施例中，如图2所示，所述光学传感器10包括基底11、以及设置于所述基底11上的光敏单元12和薄膜晶体管(thinfilmtransistor，简称tft)13，所述光敏单元12与所述tft13电连接。

光敏单元12在采集到光信号后转换并向tft输出与光信号对应的电信号，再通过tft将电信号输出至其他设备，完成由光信号向电信号的转换和传输。

进一步地，所述光敏单元12包括第三电极121、第四电极122和处于所述第三电极121和所述第四电极122之间的光敏层123，所述光敏层123位于所述第四电极122在所述第三电极121的正投影范围内。

光敏层123通过感应从液晶层313透过的光信号产生电信号，并经由第三电极121和第四电极122输出给tft13。

在第一电极311和第二电极312形成多个电场的情况下，第三电极121和第四电极122也可以形成相同数量且位置相同的多个电极对。如图2所示，光敏层123位于液晶层313在基底11的正投影范围内，这样光敏层123能够分区感应从液晶层313透过的光信号。在其他实施例中，在第一电极311和第二电极312形成多个电极区域的情况下，第一电极311和第二电极312也可以均为整面电极，光敏单元12整体感应从液晶层313透过的光信号。以上仅仅只是对第三电极121、第二电极122和光敏层123结构的举例说明，不应视为对其结构的限定，其他任何能够使光敏层123感应透过液晶层313的方式均属于本发明保护的技术方案。

上述各实施例描述的光学感应模组可以应用于指纹识别设备，所述光学传感器的感应面为所述指纹识别设备的指纹图像采集面，通过光强调节装置确保光学传感器的感应面的光照强度处于正常工作光照强度范围，从而光学传感器能够将基于指纹信息的光信号正常转换为电信号。

本发明实施例还提供一种光学感应模组的工作方法，如图5所示，应用于如上所述的光学感应模组，包括：

步骤501：获取所述光强传感器检测到的所述光学传感器的感应面的光照强度；

步骤502：通过所述光强调节装置控制所述光学传感器的感应面的光照强度至正常工作光照强度范围内。

本发明提供的技术方案中，通过光强传感器检测光学传感器的感应面的光照强度，光强调节装置根据光强传感器的检测结果调节光学传感器的感应面的光照强度，使得调节后的光照强度处于能够使光学传感器正常工作的光照强度范围内，避免出现光学传感器失效的问题。因此，本发明提供的技术方案能够确保光学传感器能够在不同光照场合下正常工作。

在调节光学传感器的感应面的光照强度之前，可以预先对光学传感器的光照强度与电信号之间的关系进行测试，从而确定光学传感器正常工作对应的工作光照强度范围(正常工作的最弱光照强度值和最强光照强度值)内。

上述光强传感器可以设置于光学传感器的感应面一侧，检测光学传感器的感应面的光照强度。进一步地，光强传感器还可以靠近感应面设置，提高检测的光学传感器的感应面的光照强度的准确性。另外，光强传感器的数量可以为一个，也可以为多个，在光强传感器的数量为多个时，多个光强传感器可以均匀分布在光学传感器的感应面的周围，通过测得的多个光照强度的平均值作为感应面的光照强度。以上仅仅只是对光强传感器如何检测光学传感器的感应面的光照强度的举例说明，不应视为对光强传感器和光照强度检测方式的限定，其他任何能够使光强传感器检测到感应面的光照强度的方式均属于本发明实施例的技术方案。

上述光强调节装置可以是透光率可调的透光膜，根据光强传感器的检测结果调节透光率从而提升或减低透过透光膜照射在感应面上的光照强度；光强调节装置也可以是与百叶窗原理相同的物理装置，根据光强传感器的检测结果转动叶片来提升或降低照射在感应面上的光照强度。以上仅仅只是对光强调节装置如何调节感应面的光照强度的举例说明，不应视为对光强调节装置的结构和光照强度调节方式的限定，其他任何能够调节光学传感器的感应面的光照强度的方式均属于本发明实施例的技术方案。

进一步地，所述光强调节装置包括：

曝光量控制层，所述曝光量控制层覆盖所述光学传感器的感应面，用于调节所述光学传感器的感应面受到的光照强度；

光源，设置于所述光学传感器的感应面一侧；

控制器，用于在所述光强传感器检测到的光照强度小于第一光照阈值时，控制所述光源开启；和/或，用于在所述光强传感器检测到的光照强度大于第二光照阈值时，控制所述曝光量控制层降低曝光量，其中，所述第二光照阈值大于所述第一光照阈值；

所述步骤502，包括：

开启所述光源，以使所述光学传感器的感应面的光照强度提升至正常工作光照强度范围内；

和/或，

降低所述曝光量控制层的曝光量，以使所述光学传感器的感应面的光照强度降低至正常工作光照强度范围内。

其中，第一光照阈值即为光学传感器能够正常工作光照强度范围的最弱光照强度值，第二光照阈值即为光学传感器能够正常工作光照强度范围的最强光照强度值。在光强传感器检测到的光照强度处于光学传感器正常工作光照强度范围之外时，通过控制器控制光源和/或曝光量控制层动作，使光学传感器的感应面的光照强度回到正常工作光照强度范围内。

在光强传感器检测到的光照强度小于第一光照阈值时，认为光学传感器的感应面的光照强度过低，通过控制器控制光源开启从而增加光照强度，使光学传感器的感应面的光照强度提升至正常工作光照强度范围内。其中，光源的数量可以为一个，也可以为多个，根据需要增加的光量选择开启相应数量的光源。另外，光源也可以包括不同的发光档位，根据需要增加的光量选择开启光源相应的发光档位。以上仅仅只是对光源如何提升光学传感器的感应面的光照强度的举例说明，不应视为对光照强度提升方式的限定，其他任何能够通过光源提升光学传感器的感应面的光照强度的方式均属于本发明实施例的技术方案。

曝光量控制层能够调节自身对光线的曝光量，从而调节光线透过曝光量控制层照射在光学传感器上的光照强度。所述光强传感器检测到的光照强度大于第二光照阈值时，认为光学传感器的感应面的光照强度太强，通过控制器控制曝光量控制层拦截部分光线，使光学传感器的感应面的光照强度降低至正常工作光照强度范围内。

光源和曝光量控制层可以单独工作，也可以在光源开启后导致光强传感器检测到的光照强度超过第二光照阈值时，触发曝光量控制层降低曝光量，从而二者配合工作。

由此，通过控制器在所述光强传感器检测到的光照强度小于第一光照阈值时，控制所述光源开启；和/或，在所述光强传感器检测到的光照强度大于第二光照阈值时，控制所述曝光量控制层降低曝光量，能够实现提升或降低光学传感器的感应面受到的光照强度至正常工作光照强度范围内的效果。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。