[发明专利]用于屏上指纹感测的超薄屏下光学传感器中的透镜-针孔阵列设计

权利要求书

1.一种光学传感器模块，适用于能够通过光学感测检测指纹的电子设备，其特征在于，所述光学传感器模块用于设置在所述电子设备的显示面板下方以实现屏下光学指纹检测，所述光学传感器模块包括：

光学传感器阵列，其被构造为包括呈阵列式分布的多个光学检测器，用于接收携带用户手指的指纹图案的光信号，并将所述光信号转换为表示所述指纹图案的检测器信号，其中所述光信号为显示面板或者额外照明光源发出的光照射到所述显示面板上方的手指而形成的并穿过所述显示面板返回的光信号；

针孔层，包括针孔阵列，设置在所述光学传感器阵列上方，所述针孔阵列用于通过空间过滤的方式将所述光信号分别引导至所述光学传感器阵列的合适的光学检测器；

透镜层，其被构造为包括形成在所述针孔阵列上方的微透镜阵列，其中所述微透镜阵列的每一个微透镜被设置在所述针孔阵列对应的针孔上方，并且所述微透镜阵列的不同微透镜被分别设置在所述针孔阵列的不同针孔上方，所述微透镜阵列用于将其接收到的光信号分别聚焦到相对应的针孔，并通过所述针孔将所述光信号分别传输到合适的光学检测器；

所述针孔层的针孔被构造为具有不大于所述入射光的光学波长的针孔尺寸，并且所述针孔层的厚度小于1微米，以允许从面向所述透镜层的所述针孔层的第一侧到面向所述光学传感器阵列的所述针孔层的底侧的光学倏逝耦合。

2.如权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述针孔阵列还包括位于所述针孔之间的光学吸收材料，所述光学吸收材料用于吸收传输到所述针孔之间的光以减少不同针孔之间的串扰。

3.如权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述针孔阵列的针孔用于形成沿垂直于所述显示面板的方向或者沿与所述显示面板具有预定倾斜角度的方向延伸的光学通道，并且每个针孔允许光以低损耗沿其轴线传输，并使所述光学传感器阵列在光学感测时保持期望的空间分辨率。

4.如权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述光学准直器阵列为在所述光学传感器阵列上方的针孔层形成的针孔阵列，所述针孔阵列的每个针孔具有足够大的光学视场，以覆盖所述光学传感器阵列的一个或者一部分相邻光学检测器，从而在所述光学检测器阵列在光学感测指纹时实现的高图像分辨率。

5.如权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述针孔阵列和所述微透镜阵列被构造为使得所述针孔阵列的一个针孔和所述微透镜阵列的一个相应的微透镜与所述光学传感器阵列的其中一个对应的光学检测器光学重叠，以将从所述微透镜和相应的针孔接收到的光引导到所述光学传感器的一个对应的光学检测器；或者，被构造为使得所述针孔阵列相邻的针孔和所述微透镜阵列相对应的相邻的微透镜与所述光学传感器阵列的其中一个对应的光学检测器光学重叠，以将从所述相邻微透镜和相应的所述相邻针孔接收到的光引导到所述光学传感器的一个对应的光学检测器。

6.如权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述微透镜阵列的一个微透镜被构造为将所述微透镜接收到的光通过所述针孔阵列的相应针孔引导至所述光学传感器阵列的一组相邻的光学检测器，并且所述微透镜阵列的另一个微透镜被构造为将所述另一个微透镜接收到的光通过所述针孔阵列的相应针孔引导至所述光学传感器阵列的另一组相邻的光学检测器。

7.如权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述针孔阵列使用具有集成的透光通孔或开口的一个或者多个光学不透明层来实现。

8.如权利要求7所述的光学传感器模块，其特征在于，所述针孔阵列的针孔被设计为采用至少两个不同的光学不透明层中相互对齐的透光通孔或者开口，所述光学不透明层包括作为CMOS结构一部分的金属层。

9.如权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述针孔阵列被设计为集成在所述光学传感器阵列之上的针孔阵列，所述针孔阵列使用具有通过CMOS工艺集成的通孔或者开口的一个或多个金属层来实现。