多功能生物特征检测装置和电子设备的制作方法

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种用户体验较好的多功能生物特征检测装置和电子设备。

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，电子设备的发展趋势是大屏幕、全面屏，同时具有前置摄像头自拍，指纹识别和人脸识别等功能。而随着电子设备支持的功能越来越丰富，需要设置的元件数量也越来越多，需要占据一部分屏幕正面的显示区域的位置，影响美观和用户体验。而为了实现自拍、指纹识别和脸部识别等功能，需要分别配置不同芯片元件，导致产品成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有较好用户体验和较低成本的多功能生物特征检测装置和电子设备。

本发明的一个方面公开了一种多功能生物特征检测装置，所述多功能生物特征检测装置至少部分设置在一个显示模组背面，所述多功能生物特征检测装置能够通过所述显示模组接收和/或发射光束，对与所述多功能生物特征检测装置具有不同距离的外部对象生物特征进行检测和识别。

可选的，包括接收单元，所述接收单元设置在一个显示模组背面，所述接收单元与所述显示模组紧贴或间隔设置，所述接收单元能够通过所述显示模组接收光束，所述接收单元能够改变焦距，对不同距离的外部对象对焦成像。

可选的，所述接收单元包括透镜组件和传感器，所述透镜组件邻近所述显示模组设置，所述传感器设置在所述透镜组件下方，所述透镜组件能够改变焦距,所述透镜组件包括至少一片允许光束透射的镜片，或包括多个不同镜片组成的透镜组。

可选的，所述透镜组件能够调整其内部镜片的间距，或形状，或角度，或者调整所述透镜组件与所述传感器之间的间距，或形状，或角度从而实现焦距调整。

可选的，还包括发射单元，所述发射单元邻近所述接收单元设置在所述显示模组背面或至少部分设置在所述显示模组内部，所述发射单元用于发射可见光和/或红外光，所述接收单元用于接收可见光和/或红外光。

可选的，所述透镜组件通过基于物理或化学方法实现的可改变透镜间距离，或透镜形状，或角度的结构组件实现焦距调整。

可选的，所述多功能生物特征检测装置包括接收单元和发射单元，所述接收单元和所述发射单元紧贴或邻近设置，或间隔一定距离设置；所述接收单元能够通过显示模组接收来自外部对象发射或反射的光束，所述发射单元能够通过所述显示模组发射光束到外部对象上；所述发射单元发射的光束至少部分能够被外部对象反射后通过所述显示模组进入所述接收单元。

可选的，所述多功能生物特征检测装置工作时，所述发射单元按照一定频率发射用于距离检测的光束，可用于检测外部对象和所述接收单元之间的距离，然后根据外部对象和接收单元之间的距离调整所述接收单元的透镜组件的焦距，使得外部对象在接收单元的传感器上对焦成像。

可选的，所述多功能生物特征检测装置可通过tof，光学传感器，或结构光，或双目立体成像的方式获取对象二维信息和/或深度信息，用于拍摄照片或视频，或者用于二维或三维图像绘制，或者用于二维或三维对象生物特征识别。

本发明的一个方面还公开了一种电子设备，其包括多功能生物特征检测装置和显示模组，所述多功能生物特征检测装置设置在显示模组背面或下方，紧贴所述显示模组或与所述显示模组间隔设置，所述多功能生物特征检测装置可通过所述显示模组接收和/或发射光束，对与所述多功能生物特征检测装置具有不同距离的外部对象的生物特征进行检测和识别。

相较于现有技术，本发明多功能生物特征检测装置和电子设备通过将接收单元和发射单元至少部分设置在显示模组背面，并通过焦距变化实现不同距离的外部对象生物特征识别，从而使得本发明电子设备具有较好的用户体验和较低的成本。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的示意图；

图2是本发明的一个实施例的示意图；

图3是本发明的一个实施例的示意图；

图4是本发明的一个实施例的示意图；

图5是本发明的一个实施例的示意图。

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，所描述的实施例仅仅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。

本发明多功能生物特征检测装置的一个实施例中，所述多功能生物特征检测装置至少部分设置在一个显示模组背面或下方，所述多功能生物特征检测装置与所述显示模组紧贴或间隔设置。所述多功能生物特征检测装置能够通过所述显示模组接收和/或发射光束，从而对与所述多功能生物特征检测装置具有不同距离的外部对象实现生物特征的检测和识别，例如但不限于指纹识别，脸部识别，虹膜识别等生物特征识别。

请参阅图1和图2，本发明多功能生物特征检测装置的一个实施例中，所述多功能生物特征检测装置1包括接收单元10，所述接收单元10设置在一个显示模组200背面或下方，所述接收单元10与所述显示模组200紧贴或间隔设置。所述接收单元10能够通过所述显示模组200接收光束。一般地，所述显示模组200供用户浏览和操作的一侧称之为正面，相对的一侧称为背面。所述接收单元10能够调整或改变焦距，对不同距离的外部对象对焦成像，从而实现例如但不限于指纹识别和/或脸部识别。

所述接收单元10包括透镜组件11和传感器12。所述透镜组件11邻近所述显示模组200设置，所述传感器12设置在所述透镜组件11下方。所述透镜组件11包括至少一片允许光束透射的镜片，或包括多个不同镜片组成的透镜组。所述透镜组件11包括凸透镜和/或凹透镜，能够用于会聚光束或发散光束。所述传感器12为可见光图像传感器或红外光图像传感器，所述光束为可见光和/或红外光。

在一个变更实施例中，来自显示模组200外部光源发射的光束通过所述显示模组200达到所述接收单元。

在一个变更实施例中，显示模组200发射的光束被外部对象100反射后通过所述显示模组200达到所述接收单元。

所述透镜组件11能够改变焦距，在近距离对焦成像和/或远距离对焦成像，从而实现例如但不限于指纹识别和/或脸部识别。

在一个变更实施例中，所述透镜组件11能够通过基于物理或化学方法实现的可改变镜片的间距，或形状，或角度的结构组件实现焦距调整。所述透镜组件11能够调整其内部镜片的间距，形状，或角度，或者调整所述透镜组件11与所述传感器12之间的间距，形状，或角度。例如但不限于，上述调整可通过微型马达或超声波马达实现。

如图1所示，来自第一距离d1(与所示透镜组件11垂直方向上距离为d1)的外部对象100(例如手指)发射或反射的光束经过所述显示模组200、所述透镜组件11到达所述传感器12。如图2所示，来自第二距离d2(与所示透镜组件11垂直方向上距离为d2)的外部对象100(例如人脸)发射或反射的光束经过所述显示模组200、所述透镜组件11到达所述传感器12。所述传感器12能够接收外部对象100发射或反射的光束并将光信号转换为电信号。

本发明的一个变更实施例中，上述第一距离d1长度可以为1mm～15mm，第二距离d2长度可以为30mm～50mm，上述与所示透镜组件11的垂直方向为所示透镜组件11的光轴方向。

在一个变更实施例中，所述多功能生物特征检测装置工作时，所述接收单元10会以一定频率进行焦距变换，从而实现第一距离d1和第二距离d2处的外部对象100的交错感测。例如，所述接收单元10每秒进行10次焦距变换，并采集和识别对应距离处的外部对象特征。

请参阅图3，本发明多功能生物特征检测装置的一个变更实施例中，所述多功能生物特征检测装置设置在一个显示模组200背面或下方，所述多功能生物特征检测装置与所述显示模组200紧贴或间隔设置。所述多功能生物特征检测装置能够通过所述显示模组200接收和/或发射光束，从而对与所述多功能生物特征检测装置具有不同距离的外部对象100实现生物特征的检测和识别，例如但不限于指纹识别，脸部识别，虹膜识别等生物特征识别。

所述多功能生物特征检测装置包括接收单元10和发射单元20。所述接收单元10和所述发射单元20紧贴或邻近设置，或间隔一定距离设置。所述接收单元10能够通过显示模组200接收来自外部对象100发射或反射的光束，所述发射单元20能够通过所述显示模组10发射光束到外部对象100上。所述发射单元20发射的光束至少部分被外部对象100反射后通过所述显示模组10进入所述接收单元20。

在一个变更实施例中，所述发射单元20用于发射可见光和/或红外光，所述接收单元10用于接收可见光和/或红外光。

所述接收单元10包括透镜组件11和传感器12，所述透镜组件11邻近所述显示模组200设置，所述传感器12设置在所述透镜组件11下方。所述透镜组件11包括至少一片允许光束投射的镜片，或包括多个不同镜片组成的透镜组。所述透镜组件11包括凸透镜和/或凹透镜，能够用于会聚光束或发散光束。

所述透镜组件11能够改变焦距，在近距离对焦成像和/或远距离对焦成像，从而实现例如但不限于指纹识别和/或脸部识别。

在一个变更实施例中，所述发射单元20包括可见光发射器和/或红外光发射器，能够发射可见光和/或外光。所述传感器12为可见光图像传感器或红外光图像传感器。

在一个变更实施例中，所述发射单元20发射的光束和/或所述接收单元10接收的光束可以为可见光，不可见光，红外光，紫外光，超声波，电磁波中的一种或几种。

在一个变更实施例中，所述接收单元10的数量可以为一个或多个，本发明不作具体限制。

在一个变更实施例中，所述接收单元10和发射单元20在所述显示模组200上的投影位置可以是位于所述显示模组200底部中间，或顶部中间，或者是邻近所述显示模组200的侧边处或顶角处。

请参阅图4，本发明多功能生物特征检测装置的一个变更实施例中，所述多功能生物特征检测装置部分设置在一个显示模组200背面或下方且部分设置在显示模组200内部。所述多功能生物特征检测装置与所述显示模组200紧贴或间隔设置。所述多功能生物特征检测装置能够通过所述显示模组200接收和/或发射光束，并对与所述多功能生物特征检测装置具有不同距离的外部对象100实现生物特征的检测和识别，例如但不限于指纹识别，脸部识别，虹膜识别等生物特征识别。

所述多功能生物特征检测装置包括接收单元10和发射单元20。所述接收单元10设置在所述显示模组200下方，所述发射单元20设置在所述显示模组200内部。所述显示模组200可以为oled(organiclight-emittingdiode)，amoled(active-matrixorganiclight-emittingdiode)，lcd(liquidcrystaldisplay)，microled，miniled等显示器。

所述发射单元20可以包括led(lightemittingdiode)，vcsel(verticalcavitysurfaceemittinglaser)，ld(laserdiode)中的一种或几种。所述发射单元20能够发射可见光和/或红外光。

在变更实施例中，所述接收单元10和所述发射单元可以至少部分设置在所述显示模组200内，例如但不限于，所述发射单元20和接收单元10设置在所述显示模组200内部。

所述接收单元10能够通过显示模组200接收来自外部对象100发射或反射的光束，所述发射单元20能够通过所述显示模组10发射光束到外部对象100上。所述发射单元20发射的光束至少部分被外部对象100反射后通过所述显示模组10进入所述接收单元20。

所述接收单元10包括透镜组件11和传感器12，所述透镜组件11邻近所述显示模组200设置，所述传感器12设置在所述透镜组件11下方。所述透镜组件11包括至少一片允许光束投射的镜片，或包括多个不同镜片组成的透镜组。所述透镜组件11包括凸透镜和/或凹透镜，能够用于会聚光束或发散光束。

所述透镜组件11能够改变焦距，在近距离对焦成像和/或远距离对焦成像，从而实现例如但不限于指纹识别和/或脸部识别。

在一个变更实施例中，所述发射单元20包括可见光发射器和/或红外光发射器，能够发射可见光和/或外光。所述传感器12为可见光图像传感器或红外光图像传感器。

在一个变更实施例中，所述发射单元20发射的光束和/或所述接收单元10接收的光束可以为可见光，不可见光，红外光，紫外光，超声波，电磁波中的一种或几种。

请参阅图5，是本发明电子设备的一个实施例的示意图，所示电子设备包括多功能生物特征检测装置101和显示模组200，所述多功能生物特征检测装置101设置在显示模组200背面或下方，紧贴所述显示模组200或与所述显示模组200间隔设置。所述多功能生物特征检测装置101可通过所述显示模组200接收和/或发射光束，对与所述多功能生物特征检测装置101具有不同距离的外部对象的生物特征进行检测和识别。

所述多功能生物特征检测装置101包括接收单元10和发射单元20。所述接收单元10和所述发射单元20紧贴或邻近设置，或间隔一定距离设置。所述接收单元10能够通过显示模组200接收来自外部对象发射或反射的光束，所述发射单元20能够通过所述显示模组10发射光束到外部对象上。所述发射单元20发射的光束至少部分能够被外部对象反射后通过所述显示模组10进入所述接收单元20。

所述接收单元10包括透镜组件11和传感器12，所述透镜组件11邻近所述显示模组200设置，所述传感器12设置在所述透镜组件11下方。所述透镜组件11包括至少一片允许光束投射的镜片，或包括多个不同镜片组成的透镜组。所述透镜组件11包括凸透镜和/或凹透镜，能够用于会聚光束或发散光束。

所述透镜组件11能够改变焦距，对不同距离的外部对象对焦成像，从而实现例如但不限于近距离指纹识别和/或远距离脸部识别。

在一个变更实施例中，所述多功能生物特征检测装置101工作时，所述发射单元20按照一定频率发射用于距离检测的光束，可用于检测外部对象和所述接收单元10之间的距离，然后根据外部对象和接收单元10之间的距离调整所述接收单元10的透镜组件11的焦距，使得外部对象在接收单元10的传感器上12对焦成像，从而实现不同距离的外部对象的特征采集。上述一定频率可以是预先设定在控制电路中的频率，例如每秒10次～100次。

所述显示模组200包括液晶显示面板211和设置在所述液晶显示面板下方的背光单元212，所述背光单元212包括依次设置在所述多功能生物特征检测装置100上方的反射片221、导光板222和光学膜片223。所述光学膜片223具有对应所述多功能生物特征检测装置100的开孔201。

所述发射单元20发射的光束依次通过所述反射片221、导光板222、开孔201和液晶显示面板211到达所述显示模组200外部，并可被外部对象反射后依次通过所述液晶显示面板211、开孔201、导光板222和反射片221到达所述接收单元10，进一步通过所述透镜组件11到达所述传感器12。

外部对象发射或反射的光束可依次通过所述液晶显示面板211、开孔201、导光板222和反射片221到达所述接收单元10，进一步通过所述透镜组件11到达所述传感器12。

在一个变更实施例中，所述发射单元20发射的光束为波长范围800nm～1000nm之间的红外光，且可以为红外泛光或红外结构光。

在一个变更实施例中，所述光学膜片223包括扩散片(diffuserfilm)和设置在扩散片上的棱镜片(brightnessenhancementfilm)。

本发明其他或变更实施例中，所述光学膜片223可以包括一个或多个扩散片，一个或多个至少一个棱镜片，或者扩散片和棱镜片的组合，所述扩散片和棱镜片的相对位置可以具有不同设置，例如扩散片设置在棱镜片上方，或者棱镜片设置在扩散片上方。

在一个变更实施例中，所述开孔201内侧壁上设置遮光层，所述遮光层用于阻隔光束传播，光束无法通过所述遮光层。所述遮光层是遮光材料通过镀膜，涂敷，喷涂等方式形成在所述开孔内侧，或者是将所述遮光层通过粘贴，或卡紧等方式设置在所述开孔内侧部分。

在一个变更实施例中，所述开孔201可以为圆形，方形，椭圆形等，本发明并不做具体限制。

在一个变更实施例中，述液晶显示面板211可包括相对设置的两基板，设置在所述二基板之间的液晶层，设置在基板上的多个薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)，多个栅极线，多个数据线，多个像素电极等，及其形成的呈阵列分布的多个像素单元，以及数据驱动电路，时序控制电路，电源电路等。

本发明上述或其他变更实施例中，发射单元20发射和/或接收单元10接收的光束可以为可见光，不可见光，红外光，紫外光，超声波，电磁波中的一种或几种。

本发明多功能生物特征检测装置和电子设备可通过tof(timeofflight)，或光学传感器，或结构光，或双目立体成像等方式获取对象二维信息和/或深度信息，可用于拍摄照片或视频，例如但不限于：自拍，视频，可视电话，视频会议，直播等；或者用于二维或三维图像绘制，例如但不限于：房屋结构绘制，地图绘制，全息图像等；或者用于二维或三维对象生物特征识别，例如但不限于：指纹识别，脸部识别，虹膜识别等。需要说明的是，本发明并不以此为限，任何不经过创造性劳动得到的技术方案，包括但不限于本发明实施例的部分或全部的变形、替换、更改、组合等均属于本发明保护范围。

本发明其他或变更实施例中，电子设备可以是手机，平板电脑，智能手表，增强现实/虚拟现实装置，人体动作检测装置，自动驾驶汽车，智能家居设备，安防设备，智能机器人或其他具有对象识别或图像绘制功能的电子设备。

相较于现有技术，本发明多功能生物特征检测装置和电子设备通过将接收单元和发射单元至少部分设置在显示模组背面，并通过焦距变化实现不同距离的外部对象生物特征识别，从而使得本发明电子设备具有较好的用户体验和较低的成本。

本发明说明书中可能出现的“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“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发明实施例和简化描述，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发明的限制。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，在本发明的描述中，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。在本发明的描述中，“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。本发明的描述中，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发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。权利要求书中所使用的术语不应理解为将发明限制于本说明书中所公开的特定实施例。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。