CN112307843A - 光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学检测装置，包括导光单元、检测模组和光源。检测模组接收从导光单元中出射出来的检测光束，检测模组在导光单元的第一表面上具有视场区域。光源通过导光单元的第二表面投射检测光束至能够在所述导光单元中进行全反射传输的检测光束至预设区域，预设区域与视场区域之间存在交叠区域。当预设区域上未有用户手指接触时，存在检测光束在视场区域发生全反射。当视场区域上有用户手指接触时，检测光束在与视场区域相接触的指纹脊处发生漫反射，检测光束在视场区域与指纹谷相正对处发生全反射。漫反射的检测光束中至少部分穿出导光单元被检测模组接收并转换为相应的电信号以获得指纹信息。本发明具有较好的屏下指纹检测效果。

Description

光学检测装置

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种利用光学成像实现指纹检测或其他检测的光学检测装置。

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，使得电子产品具有高的屏占比，屏下的指纹检测技术应运而生。然而，对于液晶显示屏等非自发光类显示器，现有技术还没有较好的屏下检测方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够解决现有技术问题的光学检测装置。

本发明的一个方面提供一种光学检测装置，包括：导光单元，包括不同的第一表面与第二表面；检测模组，位于所述导光单元的下方，所述第一表面为所述导光单元背对所述检测模组一侧的表面，所述检测模组用于接收从所述导光单元中出射出来的检测光束，所述检测模组在所述第一表面上具有视场区域；和光源，用于通过所述第二表面投射所述检测光束至所述导光单元的内部，且进入所述导光单元内部的检测光束能够在所述导光单元中进行全反射传输，定义从所述光源进入所述导光单元内部的检测光束经传输并初次到达所述第一表面的区域为预设区域，所述预设区域与所述视场区域之间存在交叠区域；当所述预设区域上未有用户手指接触时，存在检测光束在所述视场区域发生全反射；当所述视场区域上有用户手指接触时，检测光束在与所述视场区域相接触的指纹脊处发生漫反射，检测光束在所述视场区域与指纹谷相正对处发生全反射，其中，发生漫反射的检测光束中的至少部分穿出所述导光单元被所述检测模组接收，所述检测模组转换接收到检测光束为相应的电信号以获得指纹信息。

某些实施例中，所述预设区域为所述视场区域；或，所述预设区域位于所述视场区域之中，所述预设区域的面积小于所述视场区域的面积；或，所述视场区域位于所述预设区域之中，所述视场区域的面积小于所述预设区域的面积；或，所述预设区域的部分与所述视场区域的部分存在交叠；定义所述预设区域上未与所述视场区域相交叠的部分为非交叠区域，所述非交叠区域的至少部分或全部较所述交叠区域邻近所述光源。

某些实施例中，当所述视场区域上未有用户手指接触时，在所述视场区域上能够发生全反射的检测光束包括在从所述非交叠区域经过多次全反射传输到达所述视场区域的检测光束，或/和，从所述光源进入所述保护层内部后初次到达所述交叠区域并满足在交叠区域进行全反射的检测光束。

某些实施例中，所述交叠区域的面积不小于所述视场区域的面积的50％、55％、60％、65％、70％、75％、或80％。

某些实施例中，所述第二表面与所述第一表面正对设置，定义所述光源在所述第二表面进入的区域为入光区域，所述检测光束从所述入光区域进入所述导光单元的内部并传输到所述预设区域；所述入光区域与所述交叠区域之间存在最短直线，所述最短直线与所述交叠区域的法线之间的夹角不小于检测光束在导光单元内进行全反射传输的临界角，或者，从所述入光区域到所述交叠区域的最短距离的检测光束满足在所述导光单元内进行全反射传输的条件，或者，所述光源通过所述第二表面直接投射到所述交叠区域的检测光束满足在所述导光单元内进行全反射传输的条件。

某些实施例中，所述导光单元包括相对设置的上表面与下表面，所述检测模组设置在所述下表面的下方，用于接收从所述下表面出射出来的检测光束，所述第一表面为所述上表面；所述第二表面为所述下表面，或，所述第二表面为所述导光单元的斜面或侧面，所述斜面或侧面位于所述上表面与所述下表面之间。

某些实施例中，当所述第二表面为所述下表面时，所述检测光束在所述第二表面上的入光区域为平面或非平面。

某些实施例中，所述光源包括发光单元和光转换器，所述发光单元用于发出非准直的检测光束，所述光转换器用于转换所述非准直的检测光束进入所述导光单元的角度，使得所述检测光束进入所述导光单元后能够直接照射到所述预设区域且能够在导光单元内全反射传输。

某些实施例中，经所述光转换器转换后的检测光束为非准直的检测光束，所述非准直的检测光束包括夹角不小于10度、15度、或25度的两条光线。

某些实施例中，所述光转换器设置在所述发光单元的出光面与所述第二表面之间，或，所述光转换器与所述导光单元一体成型，所述检测光束在所述第二表面的入光区域为所述光转换器的部分表面。

某些实施例中，所述发光单元发出的非准直的检测光束具有25度至140度或50度至140度的发光角范围。

某些实施例中，所述光学检测装置还包括显示装置，所述显示装置包括保护层以及显示模组，所述保护层包括相对设置的上表面与下表面，所述显示模组设置在所述保护层的下表面一侧，用于执行图像显示，所述检测模组用于透过所述显示模组的至少部分接收从所述导光单元出射的检测光束；所述保护层的上表面为所述导光单元的第一表面。

某些实施例中，所述保护层包括透明区域以及位于所述透明区域的非透明区域，所述显示模组用于透过所述透明区域出射可见光束，所述光源在所述第二表面的入光区域位于所述非透明区域，所述检测光束的波长不同于所述可见光束的波长。

某些实施例中，所述显示装置还包括光学胶，用于连接所述保护层和所述显示模组，所述导光单元包括或为所述保护层，或，所述导光单元包括或为所述保护层与所述光学胶，或，所述导光单元包括或为所述保护层、光学胶、以及所述显示模组的至少部分。

某些实施例中，所述保护层包括透明基板，所述光学胶的折射率大于或等于所述透明基板的折射率，所述透明基板的折射率大于空气的折射率。

某些实施例中，定义所述显示模组显示图像的区域为显示区，而所述显示区周围无法显示图像的区域为非显示区；所述视场区域位于所述显示区的局部区域的正上方。

某些实施例中，所述检测模组包括图像传感器以及位于图像传感器上方的超微距镜头，其中，所述超微距镜头用于将检测光束会聚至所述图像传感器上，所述图像传感器用于转换检测光束为相应的电信号，所述超微距镜头与所述图像传感器在所述第一表面的垂直投影位于所述视场区域之内，且所述垂直投影的面积小于所述视场区域的面积。

某些实施例中，所述光学检测装置应用在一电子产品中，所述光学检测装置用于执行指纹感测，所述第一表面为所述电子产品的外表面，所述视场区域与所述电子产品的底部边缘之间的间隔为3至15毫米或3至20毫米；或，所述光源与所述检测模组均邻近所述电子产品的底部边缘设置，所述光源较所述检测模组更邻近所述电子产品的底部边缘，所述检测模组和所述光源的水平距离为10至15毫米。

某些实施例中，所述光转换器包括光栅、光学薄膜、棱柱结构、球台结构、半圆柱结构、或其他光学微结构中的一种或多种。

某些实施例中，所述光源投射至所述预设区域的检测光束中能发生全反射的检测光束的比例不小于20％、30％、40％、或50％。

某些实施例中，所述检测光束包括或为近红外光。

本发明的有益效果在于，本发明光学检测装置包括导光单元、检测模组和光源，导光单元包括第一表面和第二表面，光源通过所述第二表面投射所述检测光束至所述导光单元的内部，进入所述导光单元内部的检测光束能够在所述导光单元中进行全反射传输，从所述光源进入所述导光单元内部的检测光束经传输并初次到达所述第一表面的区域为预设区域，所述预设区域与视场区域之间存在交叠区域。当指纹接触视场区域时，检测光束在脊处漫反射后透出所述导光单元并能够被检测模组接收。检测模组接收所述漫反射的检测光束并转换为电信号，以获取指纹信息，从而能够用于实现屏下或屏内的指纹检测、指纹光学成像、指纹识别等。本发明光学检测装置具有较好的指纹检测效果。

附图说明

图1是本发明光学检测装置的一个实施例的示意图；

图2是图1所示光学检测装置的部分截面示意图；

图3是图1所示光学检测装置的变更实施例的部分截面示意图；

图4是图1所示光学检测装置的变更实施例的部分截面示意图；

图5是一种光学检测装置的部分截面的示意图；

图6是一种光学检测装置的部分截面的示意图；

图7是本发明光学检测装置的一个实施例的部分截面示意图；

图8是图7所示光学检测装置的部分立体示意图；

图9是图7所示光学检测装置的进一步部分截面示意图；

图10是图7所示光学检测装置的变更实施例的部分截面示意图；

图11是图7所示光学检测装置的变更实施例的部分截面示意图；

图12是本发明光学检测装置的一个实施例的部分截面示意图；

图13是本发明光学检测装置的一个实施例的部分截面示意图。

具体实施方式

在对本发明实施例的具体描述中，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。

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。

请同时参阅图1至图2，图1是本发明光学检测装置1的一个实施例的示意图，图2是图1中光学检测装置1沿P-P线的部分截面示意图。所述光学检测装置1包括导光单元100、检测模组19、光源16和导光单元100。所述检测模组19至少部分位于所述导光单元100的下方。所述光源16位于所述导光单元100的下方。

所述导光单元100包括第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面为所述导光单元100的不同表面。本实施例中，所述第一表面为所述导光单元100的上表面，所述第二表面为所述导光单元100的下表面，所述上表面和下表面相对设置。可选的，其他或变更实施例中，所述第二表面可以为所述导光单元100的斜面或侧面。可选的，所述第一表面为平面，或，所述第一表面的主体为平面，位于所述主体的边缘部分为曲面。所述光源16用于透过所述导光单元100的第二表面向第一表面的至少一预设区域P1投射检测光束101。所述检测模组19在所述导光单元100的第一表面上具有视场区域V1。所述预设区域P1为所述检测光束101从所述导光单元100的第二表面进入导光单元100内部后经传输初次到达所述第一表面的区域。所述视场区域V1为指纹检测时用户手指在第一表面的触碰区域，同时也是所述第一表面位于所述检测模组19能够接收光束的最大范围的部分。所述导光单元100的第一表面为指纹检测时用户手指直接接触的表面，通常为所述光学检测装置1或包括所述光学检测装置1的电子产品的最外面。为描述方便，所述预设区域P1也可以看作所述检测光束101在第一表面直接照射的区域。

所述检测光束101中的部分或全部满足在所述导光单元100中进行全反射传输的条件，且当所述预设区域P1上未有用户手指接触时，存在检测光束101在所述视场区域V1发生全反射。当所述视场区域V1上有用户手指接触时，检测光束101在与所述视场区域V1相接触的指纹脊1100处发生漫反射，检测光束101在所述视场区域V1与指纹谷1200正对处发生全反射。其中，发生漫反射的检测光束101中的至少部分穿出所述导光单元100被所述检测模组19接收，所述检测模组19转换接收到检测光束101为相应的电信号以获得指纹信息。

所述检测模组19位于所述导光单元100的第二表面的下方，所述检测模组19用于接收从所述导光单元100的第二表面出射的检测光束101，并转换接收到的检测光束101为相应的电信号以获得指纹信息。

本实施例中，所述预设区域P1为所述检测模组19在所述导光单元100的上表面的视场区域V1。其他或变更实施例中，所述预设区域P1可以位于所述视场区域V1之中，或所述预设区域P1与所述视场区域V1部分重叠，或所述预设区域P1和视场区域V1之间无交叠。当预设区域P1和视场区域V1之间无交叠时，所述预设区域P1和视场区域V1间隔设置或紧邻设置。本发明实施例对此不作限定。

可选的，在一些实施例中，所述光学检测装置1应用在一电子产品中，所述电子产品包括从其顶端到其底端的中线，所述视场区域V1的中心位于所述中线上或靠近所述中线设置。

可选的，在一些实施例中，所述光学检测装置1应用在一电子产品中，所述电子产品包括从其顶端到其底端的中线，所述预设区域P1的中心位于所述中线上或靠近所述中线设置。

可选的，在一些实施例中，所述光学检测装置1应用在一电子产品中，所述视场区域V1与该电子产品的底部边缘之间的间隔为3至20毫米、或3至15毫米、或3至10毫米。进一步可选的，在一些实施例中，所述光源16与所述检测模组19均邻近所述电子产品的底部边缘设置，所述光源16较所述检测模组19更邻近所述电子产品的底部边缘，所述检测模组19和所述光源16的水平距离为10至15毫米。

可选的，在一些实施例中，当所述预设区域P1和视场区域V1存在交叠时，定义二者交叠的部分为交叠区域。从所述入光区域113到所述交叠区域的最短距离的检测光束101满足在所述导光单元100内进行全反射传输的条件，或者，所述光源16通过所述第二表面直接投射到所述交叠区域的检测光束101能够在所述导光单元100内进行全反射传输。

本实施例中，所述导光单元100的第二表面具有供检测光束101进入的入光区域113。所述入光区域113与所述预设区域P1之间的最短直线与所述导光单元100的上表面的法线之间的夹角不小于所述检测光束在所述导光单元100内实现全反射传输的临界角。所述检测光束101在所述第二表面上的入光区域113为平面或非平面。

可选的，在一些实施例中，所述入光区域113与所述交叠区域之间存在最短直线，所述最短直线与所述交叠区域的法线之间的夹角不小于检测光束在导光单元100内进行全反射传输的临界角，或者，从所述入光区域113到所述交叠区域的最短距离的检测光束满足在所述导光单元100内进行全反射传输的条件，或者，所述光源16通过所述第二表面直接投射到所述交叠区域的检测光束满足在所述导光单元内进行全反射传输的条件。

可选的，在一些实施例中，例如但不限于，所述入光区域113与所述视场区域V1之间的最短直线与所述导光单元100的第一表面的法线之间的夹角不小于所述检测光束101在所述导光单元100内实现全反射传输的临界角。

可选的，在一些实施例中，例如但不限于，所述入光区域113与所述预设区域P1和视场区域V1的交叠区域之间的最短直线与所述导光单元100的第一表面的法线之间的夹角不小于所述检测光束101在所述导光单元100内实现全反射传输的临界角。

可选的，在一些实施例中，可以理解的，只要所述光源16发射的检测光束101能够到达所述入光区域113，光源16可以设置在光学检测装置1的任何位置。例如但不限于，光源16可以设置在检测模组19的下方并通过一个导光元件将发出的检测光束101传导至所述入光区域113，所述导光元件可以是实心的导光结构，和/或，所述导光元件可以是空腔的导光结构。可选的，在一些实施例中，所述光源16发出的检测光束101可以直接到达所述入光区域113，而不必经过导光元件。

本实施例中，所述光源16用于透过导光单元100的下表面向所述导光单元100的上表面的至少一个预设区域P1投射检测光束101。所述检测光束101为非准直的光束。且，投射至所述预设区域P1的检测光束101的部分或全部满足在导光单元100内进行全反射传输的条件。所述预设区域P1上未有手指或其他检测对象接触时，存在检测光束101在所述视场区域V1发生全反射。指纹检测时，手指指纹1000的脊1100接触所述视场区域V1，谷1200与所述视场区域V1的对应部分具有间隔物。所述间隔物可以为空气，水等。一般地，指纹的谷和所述预设区域P1之间的间隔物为空气。当然，由于手指出汗等原因，指纹的谷和所述预设区域P1之间的间隔物可以是液体或其他。本发明所述实施例以间隔物为空气进行描述，可以理解，其他可能的间隔物也属于本发明范围，本发明实施例对此不作限定。

可以理解的，虽然出于说明性的目的本申请上下文中总体上以指纹为例进行了描述，但是所述光学检测装置1并不限于指纹的检测，所述光学检测装置1的检测对象能够是要被成像的任何对象。通常地，检测对象会具有包括生物特征在内的各种特征。需要说明的是，作为示例，本发明光学检测装置1以手指指纹作为检测对象进行描述，可以理解，手掌、脚趾、掌纹、皮肤表面纹理等纹路也能够作为本发明的检测对象或待检测的外部对象的特征。

所述指纹1000其具有脊1100和谷1200，在进行检测时，脊1100接触导光单元100的上表面(即所述光学检测装置1的供用户触碰的外表面)。相比之下，谷1200不接触导光单元100的上表面，在谷1200与上表面之间具有间隔物。可以理解的，指纹1000上可以具有诸如污点、墨水、水分等物质，本发明实施例对具有这些物质的指纹1000的光学成像同样适用。

所述检测光束101在指纹1000的脊1100处发生漫反射。所述检测模组19能够透过所述导光单元100接收自脊1100返回的检测光束101。所述检测模组19接收所述检测光束101并转换为电信号。所述电信号能够用于指纹1000的光学成像或指纹检测。照射在视场区域V1与谷相对处的检测光束101发生全反射。

本实施例中，所述预设区域P1即为所述检测模组19在所述导光单元100的上表面上的视场区域V1。可选的，其他或变更实施例中，所述预设区域P1可以为所述视场区域V1的一部分，其可以位于所述视场区域V1中。可选的，其他或变更实施例中，所述预设区域P1可以和所述视场区域V1交叠或者无交叠。需要说明的是，本申请中描述的视场区域V1和预设区域P1的交叠包括：视场区域V1和预设区域P1完全重合、视场区域V1为预设区域P1的一部分区域、预设区域P1为视场区域V1的一部分、或预设区域P1和视场区域V1具有共同的部分区域。

需要说明的是，本发明附图仅为示例性表示，实际上，指纹的脊、谷的尺寸很小(约为300～500微米)，指纹检测时需要检测的指纹范围大小约为4毫米*4毫米～10毫米*10毫米的区域，或者更大范围区域。

所述导光单元100的部分的下表面具有入光区域113，所述光源16发射的检测光束101通过所述入光区域113进入所述导光单元100。从入光区域113进入导光单元100的检测光束101中的至少部分直接照射并覆盖所述预设区域P1。本实施例中，照射而所述预设区域P1的检测光束101全部满足在所述导光单元100内全反射传输的条件。

需要说明的是，尽管本实施例中所述入光区域113位于所述导光单元100的下表面，但本发明并不以此为限定，所述入光区域113可以在所述导光单元113的其他位置。例如但不限于，所述入光区域113可以位于所述导光单元100的一个侧面上，所述导光单元100的侧面可以与其上表面和下表面相连。又或者，所述入光区域113可以位于所述导光单元1000的一个斜面上，所述导光单元100的斜面可以是位于所述导光单元100的边缘部分以相对其上表面或下表面具有一定倾斜角。因此，所述入光区域113可以位于所述导光单元100的任意合适位置，本发明对此不作限定。

可选的，其他或变更实施例，直接照射到所述预设区域P1的检测光束101的部分满足在所述导光单元100内全反射传输的条件，例如但不限于，所述检测光束101中的另一部分在预设区域P1上发生折射和/或反射。

进一步可选的，照射到预设区域P1的检测光束101中不少于20％-30％的部分满足在导光单元100内全反射传输的条件。此时，例如但不限于，所述光源16的总功率可以为90mW(毫瓦)～120mW,当所述光源包括3个发光元件时，每个发光元件功率可以为30mA(毫安)～40mA、电流可以为70mA。当然，照射到预设区域P1的满足全反射传输的条件的检测光束101的比例可以大于30％、40％、50％，此时光源16的电流或功率可以适当相应调整，从而能够减小能耗和发热。而当照射到预设区域P1的满足全反射传输条件的检测光束101的比例小于20％或者10％时，光源16的电流或功率则需要相应增大，以满足指纹光学成像所需要的光强。

可选的，其他或变更实施例，从所述入光区域113进入导光单元100的检测光束101的部分或全部满足在所述导光单元100内全反射传输的条件。所述全反射传输的条件包括：所述检测光束101在导光单元100的第一表面的未与指纹的脊接触处全反射，在导光单元100的第二表面上全反射。所述检测光束101在导光单元100的第一表面与指纹1000的脊1100接触处发生漫反射。

可选的，在一些实施例中，当所述第一表面和第二表面不相对设置时，例如但不限于，所述第一表面为所述导光单元100的上表面，所述第二表面为所述导光单元100的侧面，此时所述导光单元100还包括和所述第一表面相对的第三表面。所述检测光束101从第二表面进入导光单元100，并能够在第一表面和第三表面上发生全反射，进而在所述导光单元100内全反射传输。

本实施例中，进入所述导光单元100的所述检测光束101为非准直光束或非平行光束。非准直光的所述检测光束101包括若干条检测光线，且至少两条检测光线的夹角不小于10度、15度、20度、25度。

本实施例中，所述检测光束101为不可见光，包括但不限于近红外光。所述近红外光例如为波长范围750～2000nm(纳米)的光束。示例的，例如但不限于，所述检测光束101为波长800～1200nm的近红外光。

示例性的，所述导光单元100可以包括透明材料，例如但不限于，透明玻璃、透明聚合物材料、其他任意透明材料等。所述导光单元100可以是单层结构，或者多层结构。

需要说明的是，本实施例中所述检测模组19接收在脊1100处漫反射的检测光束101并用于指纹光学成像。然而，本发明并不以此为限定，所述检测模组19可以接收其他带有指纹特征信息的光束进行成像或检测。例如但不限于，所述检测模组19可以接收来自用户手指表面(包括指纹的脊和/或谷)直接反射的检测光束101并用于指纹检测；例如但不限于，所述检测模组19可以接收用户手指反射的外部环境中的可见光和/或不可见光并用于指纹检测；例如但不限于，所述检测模组19可以接收用户手指透射的外部环境中的可见光和/或不可见光并用于指纹检测；例如但不限于，所述检测模组19可以接收用户手指发射的可见光和/或不可见光并用于指纹检测。进一步的，上述的指纹检测也可以是针对其他检测对象的检测，能够通过光学成像方式获得检测对象的特征信息的皆可。因此，尽管本发明实施例以接收漫反射的检测光束101为例进行描述，其他可能的用于指纹光学成像的光束也属于本发明保护范围。

请参阅图3，光学检测装置1A是所述光学检测装置1的变更实施例，所述光学检测装置1A的结构和所述光学检测装置1基本相同，为描述方便，图3和图2的元件标号保持一致。区别在于，所述光学检测装置1A的预设区域P1和视场区域V1部分交叠，如图3所示，交叠区域用Q1表示，所述预设区域P1包括交叠区域Q1以及较所述交叠区域Q1邻近所述光源16的照射区域。所述交叠区域的面积不小于所述视场区域V1的面积的40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。

当所述视场区域V1上未有用户手指接触时，在所述视场区域V1上能够发生全反射的检测光束101包括从非交叠区域(预设区域P1未与视场区域V1交叠的区域为非交叠区域)经过多次全反射传输到达所述视场区域V1的检测光束，或/和，从所述光源16进入所述导光单元100内部后初次到达所述交叠区域Q1并满足在交叠区域Q1进行全反射的检测光束101。

所述入光区域与所述交叠区域Q1之间存在最短直线，所述最短直线与所述交叠区域的法线之间的夹角不小于检测光束在导光单元内进行全反射传输的临界角，或者，从所述入光区域到所述交叠区域Q1的最短距离的检测光束满足在所述导光单元100内进行全反射传输的条件，或者，所述光源16通过所述第二表面直接投射到所述交叠区域Q1的检测光束满足在所述导光单元100内进行全反射传输的条件。

照射到所述交叠区域Q1以外的预设区域P1上的检测光束101的部分或全部能够全反射传输后到达所述视场区域V1(包括视场区域V1和预设区域P1的交叠区域Q1以及视场区域V1未与预设区域P1交叠的区域)。当用户手指触碰所述视场区域V1时：从入光区域113进入并初次到达所述交叠区域Q1的检测光束101，其在指纹的脊1100处发生漫反射且在交叠区域Q1相对谷1200处发生全反射；从预设区域P1的交叠区域以外的部分通过全反射传输到所述视场区域V1的检测光束101，其同样在指纹的脊1100处发生漫反射且在交叠区域Q1相对谷1200处发生全反射。检测模组19在所述导光单元100远离所述第一表面的一侧接收漫反射的检测光束101并用于指纹成像。所述第一表面为光线检测装置1的最外侧表面，所述检测模组19位于所述导光单元100背向所述外侧的一侧。

请参阅图4，光学检测装置1B是所述光学检测装置1的变更实施例，所述光学检测装置1B的结构和所述光学检测装置1基本相同，为描述方便，图4和图2的元件标号保持一致。区别在于，所述光学检测装置1A的预设区域P1和视场区域V1之间无交叠，照射到所述预设区域P1上的检测光束101的部分或全部能够通过全反射传输到所述视场区域V1上。当用户手指触碰所述视场区域V1时：照射在预设区域P1上的检测光束101能够通过全反射传输到所述视场区域V1上，所述视场区域V1为供用户手指触碰的区域。所述检测光束101在指纹的脊1100处发生漫反射且在交叠区域相对谷1200处发生全反射。检测模组19在所述导光单元100远离所述第一表面的一侧接收漫反射的检测光束101并用于指纹成像。所述导光单元100的第一表面为用户触碰的表面，通过向导光单元100内部投射检测光束101，所述检测光束101能够直接照射所述视场区域V1，或所述检测光束101通过全反射传输到所述视场区域V1。指纹检测时，用户手指触碰视场区域V1，所述检测光束101在指纹的脊1100处发生漫反射。所述检测模组19正对所述视场区域V1设置在所述导光单元100的下方，所述检测模组19接收漫反射后透出所述导光单元100的检测光束101并转换为电信号。所述检测模组19在所述第一表面的垂直投影的面积小于所述视场区域V1的面积，或所述检测模组19在所述第一表面的垂直投影位于所述视场区域V1内。所述光学检测装置1通过采集漫反射的检测光束101进行成像，从而实现指纹检测和识别。所述漫反射的检测光束101能够以不同的入射角进入所述检测模组19，所述检测模组19的体积较小。

当然，在一些实施例中，也可以采用准直光作为检测光束。可以理解，如果使用准直光束作为检测光束，那么会导致预设区域的宽度和入光区域的宽度相同。由于现在主流的能够进行图像显示的电子产品都在追求全面屏和窄边框，所述光学检测装置1用于显示图像的区域可以称为可视区，可视区域周围的不显示图像的部分称为边框区。所述边框区较窄，而为了不影响可视区域的图像显示，所述入光区域113一般位于所述光学检测装置1的边框区，故而所述入光区域113的宽度也非常小。相应地，导致预设区域P1的宽度也会非常小，而视场区域V1一般为5毫米*5毫米的矩形或半径为2至5毫米的圆形区域。由于准直光的平行传输特点，此时，很可能出现下述的问题：所述视场区域V5上存在某些位置没有检测光束能够直接照射到，也没有检测光束能够经过全反射后到达所述视场区域V5的这些位置。如图5所示，视场区域V5存在部分区域没有检测光束照射的这种情况导致对应这些位置的部分指纹没有能够被检测到。因此，尽管准直光的检测光束也能指纹检测或光学成像，但是具有较大的缺点，对于指纹的检测效率和成像质量上不如非准直光的检测光束101。

当然，在另外一些实施例中，也可以使用非准直的检测光束101。请参阅图6。所述非准直的检测光束101通过全反射后穿出所述光学导光单元100并能够进一步被一个检测模组接收，此时，相当于所述光学检测装置1接收全反射的检测光束101进行成像和检测。例如，非准直的检测光束101在导光单元100的上表面全反射后透出所述光学检测装置1的导光单元100并进一步被检测模组接收。指纹检测时，用户手指触摸导光单元100的上表面被所述检测光束101直接照射的预设区域P1，照射到脊1100处的检测光束101发生漫反射而不会被所述检测模组接收或检测模组接收到这部分检测光束光强小于入射光。照射到其他位置的检测光束101发生全反射并通过一个与导光单元100下表面贴合的光学元件出射，检测模组接收到的这部分全反射的光强和入射光一样，从而得到指纹的具有明暗对比的图像。然，这些实施例中，需要在导光单元100下表面设置光学元件，使得所述检测光束101在导光单元100上表面全反射后能够从下表面出射。设置所述光学元件必然导致光学检测装置1的成本增加、组装复杂度增加。而且，这些实施例中，由于所述检测光束101为非准直光，其投射在所述导光单元100的上表面的预设区域P1时具有一定的发散角，因此所述预设区域P1的宽度大于入光区域113的宽度。相应地，所述检测光束101在预设区域15全反射后的反射光也具有一定的发散角，那么，可以理解地，全反射至所述导光单元的下表面的检测光束101从所述下表面出射，出射的所述检测光束101在所述下表面对应具有的出射区域的宽度大于所述预设区域P1的宽度。因此，所述全反射到下表面并出射的检测光束101形成的指纹图像会出现比较严重的放大现象，从而引起指纹图像变形。此外，所述检测光束101在所述导光单元100的下表面的出射区域面积较大，相应的，用于接收出射的检测光束101的检测模组需要较大的体积和面积才能接收到从所述出射区域出来的检测光束101。例如但不限于，检测模组需要较大的感光面积，或者较大体积的透镜等等。例如，该检测模组需要设置较大体积透镜，所述透镜的横截面积需要不小于所述预设区域P1的面积；或者该检测模组需要设置较大体积的图像传感器，所述图像传感器的接收检测光束101的感光区域的面积需要不小于所述预设区域P5的面积。如此，为了设置该检测模组，甚至需要挤占其他部件原本的空间，这些都会影响光学检测装置1的整体体积、成本和组装，并不能适用于设置在手机等电子产品内部的需求。

再者，根据全反射光学原理，全反射后的检测光束101在所述导光单元的下表面的出射区域和所述光源16的水平距离要大于所述预设区域P1和所述光源16的水平距离。而且，从所述出射区域出射的检测光束101的出射方向遵循反射和折射原理，因此接收这些检测光束101的检测模组需要设置在相应的出射光路上才能保证接收和成像效果。因此，检测模组和光源16的水平距离要大于所述预设区域P1和光源16的水平距离。检测模组需要位于所述预设区域P5远离光源56的一侧，检测光束101需要在导光导光单元内部传输更远的路径才能出射，而且需要在导光单元的预设区域P1以外的部分进行传输。这样的话，如果预设区域P1和上述出射区域之间的导光单元出现断裂、破损时，检测光束101将无法顺利的通过全反射从导光单元的下表面的出射区域出射。换言之，就是所述导光单元预设区域P1以外的区域损坏时会影响检测光束的接收和成像，导致用户体验下降。

请参阅图7，是本发明的一个实施例的部分截面示意图。光学检测装置3包括保护层300、显示模组31、光源36和检测模组39。所述保护层300和显示模组31共同构成显示装置。所述显示模组31位于所述保护层300的下方，所述显示模组31用于透过所述保护层300发射可见光束以实现图像显示。所述光源36位于所述保护层300的下方，所述光源36用于发射检测光束301，所述检测光束301包括或为非准直光束。所述检测光束301从所述保护层300的下表面入射到所述保护层300内，所述检测光束301经传输初次到达所述保护层300的上表面的区域为预设区域P3。所述预设区域P3为所述检测光束301在所述保护层300的上表面的直接照射区域。所述检测模组39在所述保护层300的上表面具有视场区域V3，所述视场区域V3为所述保护层300的上表面位于所述检测模组39能够接收检测光束301的最大范围内的部分。在进行指纹检测时，所述视场区域V3为供用户手指触碰的区域。所述检测模组39位于所述保护层300的下方或所述检测模组39的至少部分位于所述显示模组31的下方。当然，其他或变更实施例中，例如但不限于，在指纹检测时，通常可以通过一光源在所述保护层300的上表面对于视场区域V3的位置出射可见光，以此提示用户在此位置触碰手指，在满足指纹成像前提下，所述保护层300的上表面供用户手指触碰的区域可以和所述视场区域V3部分重叠，或所述触碰的区域包括所述视场区域V3等，本发明对此不作限定。本领域技术人员可以理解，只要所述视场区域V3或其至少部分为手指触碰的区域，均属于本发明保护范围。

本实施例中，所述保护层300为所述光学检测装置3的导光单元，其包括相对的上表面311和下表面312。所述保护层300具有相连的非透明区域310和透明区域320。所述非透明区域310位于所述透明区域320的周围或边缘。所述透明区域320用于透过可见光束。所述非透明区域310用于遮挡可见光。所述显示模组31发出的可见光束通过所述透明区域320出射到光学检测装置3的外部，以实现图像显示。所述非透明区域310用于遮挡所述显示模组31发出的可见光束以及环境光中的可见光束，从而，使得用户在所述非透明区域310看不到光学检测装置3内部的元件。

通常，定义所述显示模组31显示图像的区域为显示区(未标示)，而所述显示区周围无法显示图像的区域为非显示区(未标示)。所述透明区域320正对所述显示区，且所述透明区域320在所述显示区的垂直投影位于所述显示区之中或与所述显示区完全重合。所述非透明区域310覆盖所述非显示区，且沿着背离所述显示区的方向超出所述非显示区。即，所述非透明区域310的面积大于所述非显示区的面积。当用户使用光学检测装置3时，用户在所述光学检测装置3的正面实际能看到的显示区域与所述透明区域320大小相同。

可选的，在一些实施例中，所述视场区域V3位于所述显示区的局部区域的正上方。进一步可选的，所述检测模组39包括图像传感器以及位于图像传感器上方的超微距镜头，其中，所述超微距镜头用于将检测光束301会聚至所述图像传感器上，所述图像传感器用于转换检测光束301为相应的电信号，所述超微距镜头与所述图像传感器在所述上表面311的垂直投影位于所述视场区域V3之内，且所述垂直投影的面积小于所述视场区域V3的面积

所述非透明区域310包括相对设置的上表面(未标示)与下表面(未标示)。所述透明区域320包括相对设置的上表面(未标示)和下表面(未标示)。所述保护层300的上表面311包括所述非透明区域310的上表面和所述透明区域320的上表面。所述保护层300的下表面312包括所述非透明区域310的下表面和所述透明区域320的下表面。

所述非透明区域310用于透过所述检测光束301且遮挡可见光束。在本申请的实施方式中，所述非透明区域310对所述检测光束301的透过率大于预设值。所述预设值为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、或90％。当所述非透明区域310对所述检测光束301的透过率越大时，所述检测光束301在穿透所述保护层300之后的强度越大。

另外，所述非透明区域310对可见光束进行遮挡是指：所述非透明区域310对可见光束的透过率小于10％、5％、或1％，甚至所述非透明区域310对可见光束的透过率为0。当所述非透明区域310对所述可见光束的透过率越小时，所述非透明区域310对所述可见光束的遮挡越多。当然，可变更地，所述非透明区域310对可见光束的透过率也并不局限于小于10％，只要从所述保护层300的外部透过所述非透明区域310看不到内部元件即可。

所述非透明区域310例如但不局限为通过吸收和/或反射所述可见光束，从而实现遮挡所述可见光束。

所述显示模组31位于所述透明区域320的下方。所述光源36位于所述非透明区域310的下方。所述检测模组39位于所述显示模组31的下方。

所述光源36的至少部分紧贴非透明区域310的下表面。非透明区域310的下表面具有入光区域313，所述检测光束301从所述入光区域313进入所述保护层300。进入所述保护层300的检测光束301中的至少部分能够直接照射并覆盖所述预设区域P3。

本实施例中，所述预设区域P3和所述检测模组39在所述保护层300的上表面上的视场区域V3具有交叠区域Q3。可选的，一些实施例中，所述预设区域P3为所述视场区域V3。可选的，一些实施例中，所述预设区域P3和所述视场区域V3至少存在部分交叠，所述预设区域P3与所述视场区域交叠的部分定义为交叠区域，所述预设区域V3除开所述交叠区域以外的部分定义为非交叠区域。进一步可选的，所述交叠区域可以为所述视场区域V3，此时所述视场区域V3为所述预设区域P3的一部分。

本实施例中，检测光束301从入光区域313进入保护层300并照射到预设区域P3上。其中：照射到交叠区域Q3的检测光束301满足全反射传输的条件，并能够在脊1100处(当手指触碰视场区域V3时)漫反射；照射到非交叠区域的检测光束301中的至少部分满足全反射传输的条件，或照射到非交叠区域的检测光束301不满足全反射传输的条件。当照射到非交叠区域的检测光束301中的至少部分满足全反射传输的条件时，照射到非交叠区域且满足全反射传输条件的检测光束301中的至少部分能够经过多次全反射后到达所述视场区域V3，并能够在脊1100处(当手指触碰视场区域V3时)漫反射，进而能够透出所述保护层300被位于所述保护层300的下方的检测模组39接收。

本实施例中，所述预设区域P3和/或视场区域V3位于所述透明区域320的上表面上。可选的，其他或变更实施例中，所述预设区域P3和/或视场区域V3的至少部分位于所述透明区域320的上表面。可选的，其他或变更实施例中，所述预设区域P3和/或视场区域V3的至少部分位于所述非透明区域310的上表面。

本实施例中，所述预设区域P3和视场区域V3为所述保护层300的上表面部分区域。例如但不限于，所述视场区域V3为保护层300的上表面邻近其底部中间的5毫米*5毫米的区域。所述预设区域P3和所述视场区域V3存在至少部分交叠。直接照射到所述预设区域P3的检测光束301的部分或全部满足在所述保护层300内全反射传输的条件，即满足在所述光学检测装置3的导光单元内全反射的条件。

所述全反射传输的条件包括：所述检测光束301在上表面311的未与指纹的脊接触处全反射，在下表面312上全反射。

所述检测光束301在所述上表面311与指纹的脊接触处发生漫反射，漫反射后的检测光束301朝向各个方向照射。

可选的，在一些实施例中，从所述入光区域313进入保护层300的检测光束301全部能够在所述保护层300内全反射传输，即照射到预设区域P3的检测光束310满足全反射传输的条件。

可选的，在一些实施例中，从所述入光区域313进入保护层300的检测光束301的至少部分能够在所述保护层300内全反射传输，即照射到预设区域P3的检测光束301的部分或全部满足全反射传输的条件。其中，直接照射到所述视场区域V3和预设区域P3的交叠区域的检测光束301全部满足全反射传输的条件。所述交叠区域可以是所述视场区域V3的部分区域，或所述交叠区域其为所述视场区域V3。

可选的，在一些实施例中，进入所述保护层300的检测光束301中的一部分直接照射到视场区域V3和预设区域P3的交叠区域，一部分照射到预设区域P3和视场区域V3没有交叠的非交叠区域。照射到非交叠区域的检测光束301中的至少部分满足在所述保护层300内全反射传输的条件，并且这部分检测光束301能够在所述保护层300内经过全反射后入射到所述视场区域V3上，进而能够在视场区域V3与脊1100接触处发生漫反射，进而能够透出所述保护层300的下表面后被检测模组39接收。

请同时参阅图8，是所述光学检测装置3的部分立体爆炸示意图。所述入光区域313存在a点，所述交叠区域Q3存在b点，直线ab为所述入光区域313和所述交叠区域Q3之间距离最短的直线。所述连线ab和所述上表面311的法线之间的夹角A1不小于预设阈值。例如但不限于，所述预设阈值为所述检测光束301在所述交叠区域Q3和空气接触时的全反射临界角。

可选的，在一些实施例中，所述保护层300的折射率为n1，空气的折射率为n0，预设阈值为arcsin(n0/n1)。此时，投射到所述交叠区域Q3的所述检测光束301和所述交叠区域Q3的法线夹角大于或等于A1。当所述保护层300的透明区域320的上表面和下表面与空气接触时，所述检测光束301能够在所述保护层300的透明区域320内全反射传输。

而当用户手指接触所述视场区域V3时，部分的所述检测光束301在手指指纹的脊1100处发生漫反射，这部分的检测光束301不再进行全反射传输，所述发生漫反射的检测光束301中的至少一部分能够透过位于透明区域320的下表面312出射后到达所述检测模组39。

可以理解，本实施例中预设区域P3和视场区域V3存在交叠区域Q3，所以从入光区域313直接照射交叠区域Q3的检测光束301同时也满足在导光单元内全反射传输的条件，并且在交叠区域13与指纹1000的脊1100接触处发生全反射。而照射到所述预设区域P3未与视场区域V3交叠的非交叠区域上的检测光束301，其可能在所述非交叠区域发生折射、反射、全反射。本实施例假定照射到预设区域P3的非交叠区域的检测光束301中的至少部分能够在所述导光单元内全反射传输。那么，对于所述视场区域V3除开交叠区域Q3以外的部分区域，直接照射所述预设区域P3不与所述视场区域V3交叠的非交叠区域的检测光束301中的至少部分能够经过多次全反射后照射到所述视场区域V3,例如但不限于，能够经过多次全反射后照射到所述交叠区域Q3和/或所述视场区域V3未与预设区域P3交叠的部分。此外，直接照射到所述交叠区域Q3的检测光束301中的至少部分也可能经过多次全反射后照射到所述视场区域V3未与所述预设区域P3交叠的部分。这些经过多次全反射后照射到所述视场区域V3的检测光束301能够在视场区域V3与脊1100接触处发生漫反射，而漫反射的这部分检测光束301的至少部分也可能被所述检测模组39接收并用于指纹1000的成像。

示例性的，所述保护层300例如但不限于为透明玻璃，其折射率为n1＝1.5。空气折射率n0＝1.0。预设阈值为42度。可选的，考虑到材料和组装误差，在一些实施例中，所述预设阈值为42度±3度。当然，其他或变更实施例中，材料不同时，不同材料折射率不同，预设阈值亦可相应变化，均属于本发明保护范围。本发明实施例对此不作限定。

可以理解，由于入光区域313和视场区域V3之间的最短直角和视场区域V3的法线的夹角不小于预设阈值，因此直接照射到所述视场区域V3的检测光束301满足全反射传输的条件。

可选的，在一些实施例中，所述预设区域P3为所述检测光束301在所述导光单元的上表面的直接照射区域，当预设区域P3和视场区域V3具有交叠区域时，所述交叠区域为所述检测光束301直接照射到的视场区域V3的区域。所述入光区域313和所述交叠区域之间的最短直线和所述导光单元的上表面的法线的夹角不小于预设阈值，所述预设阈值满足所述检测光束301在所述导光单元内部全反射传输的条件。

本实施例中，所述保护层300的折射率大于空气的折射率。可选的，在一些实施例中，所述保护层300可以是透明材料制成的保护层，所述保护层300的上表面311为用户使用光学检测装置1时手指直接接触的表面。所述保护层300的上表面311包括透明区域的上表面和非透明区域的上表面。所述非透明区域310和透明区域320为一体成型。可选的，其他或变更实施例中，所述非透明区域310和透明区域320的至少部分一体成型，或所述非透明区域310和透明区域320组装成型。可选的，在一些实施例中，所述保护层300例如但不限于为包括玻璃或蓝宝石等材料的保护层。

在指纹检测时，包括但不限于，对光学检测装置1解锁或通过光学检测装置1进行支付时，用户手指触碰所述视场区域V3。定义所述视场区域V3上与指纹1000的脊1100接触的区域为脊区域，与指纹1000的谷1200通过间隔物相对的区域为谷区域。直接或经过全反射后间接照射到所述脊区域的检测光束301发生漫反射，所述漫反射的检测光束301中的至少部分透过所述透明区域320的下表面322和所述显示模组31到达所述检测模组39。所述检测模组39接收所述检测光束301并转换为对应的电信号，所述电信号例如但不限于，可以用于形成所述指纹1000的图像，或者用于表示所述指纹1000的特征。

直接或经过全反射后间接照射到所述谷区域的检测光束301发生全反射。由于谷区域通过间隔物和谷1200相对，本实施例中，以间隔物为空气为例进行描述，本领域技术人员可以理解，所述间隔物可以为水，液体，汗渍，或其他物体。

可选的，其他或变更实施例中，指纹检测时，所述预设区域P3的部分区域没有接触脊1100，也没有和谷1200相对，这些区域是指纹没有覆盖的区域，定义预设区域P3上未被指纹1000覆盖的区域为空区域。直接照射到所述空区域上的检测光束301发生全反射。

可选的，所述光学检测装置3还包括支架，所述光源36可以通过胶水、双面胶、粘接物、螺栓、支架、卡扣、卡槽、焊接等方式和所述支架固定连接或可拆卸连接。进一步可选的，所述支架可以为任何用于和所述保护层300和/或所述显示模组31固定连接的部件，例如但不限于和所述保护层300固定连接的中框，所述显示模组31可以容纳于所述中框内，所述光源36连接所述中框的内侧壁或底部。

可选的，所述检测模组39可以通过胶水、双面胶、粘接物、螺栓、支架、卡扣、卡槽、焊接等方式和一个支架固定连接或可拆卸连接。

本实施例中，所述显示模组31可以为例如但不限于液晶显示模组、电子纸显示模组、微显示投影机模组等。所述显示模组31可以包括位于所述保护层300的下方的显示单元(图未示)和位于所述显示单元下方的背光单元(图未示)。所述背光单元用于向所述显示单元提供可见光的背光光束，所述显示单元用于在所述背光光束照明下显示图像。所述显示单元和背光单元能够透射在预设区域的手指脊处漫反射后从所述导光单元下表面出射的所述检测光束。

可选的，所述检测模组39至少部分位于所述背光单元下方；或所述检测模组位于所述显示单元内部，或所述检测模组位于所述背光单元内部，或所述检测单元位于所述显示单元和背光单元之间

可选的，其他或变更实施例中，所述显示模组31包括二相对的基板和位于所述基板之间的显示层，所述显示层可以是有机发光二极管(OLED)层，或者是液晶层。需要说明的是，本发明并不依次为限，所述显示模组31可以是其他适当的显示模组、显示组件或显示器。可选的，在一些实施例中，所述显示模组31可以为自发光型显示器件，所述显示模组31和保护层300共同构成一自发光的显示装置。

请进一步参阅图9，本实施例中，所述光源36包括发光单元361和光转换器362。所述发光单元361发射非准直的检测光束301。所述光转换器362用于转换发光单元361发出的检测光束301进入所述保护层300的角度，使得所述检测光束301中的至少部分进入所述保护层300后能够直接照射到所述预设区域P3且满足在保护层300内全反射传输的条件，即满足在所述光学检测装置3的导光单元内全反射的条件。例如但不限于，所述检测光束301通过所述光转换器362进入所述保护层300时相对所述预设区域P3的法线的角度满足预设条件，使得所述检测光束301能够在所述保护层300内部全反射传输。所述光转换器362紧贴位于非显示区域310的下表面。所述光转换器362用于出射检测光束301的出光面至少覆盖所述入光区域313。本实施例中或其他变更实施例中，所述光转换器362为所述光转换器包括光学薄膜、光栅、光阑、光学微结构、衍射光学元件、透镜、棱镜、棱柱结构、球台结构、半圆柱结构或其他光学结构中的一种或多种，或上述之组合等。

可选的，在一些实施例中，所述光转换器362也可以省略或集成在所述保护层300内，所述发光单元361直接发射检测光束301进入所述保护层300或导光单元。

可选的，在一些实施例中，所述检测光束301在进入保护层300时相对所述预设区域P3的入射角不小于所述保护层300的上表面和空气接触时的全反射的临界角。例如但不限于，所述入射角大小为不小于42度。

可选的，在一些实施例中，所述光转换器362设置在所述发光单元361的出光面与所述保护层300的下表面之间，或，所述光转换器362与所述保护层300一体成型，所述入光区域313为所述光转换器362的部分表面。

可选的，在一些实施例中，所述导光单元可以包括第一表面和第二表面，所述光转换器362设置在所述发光单元361的出光面与所述导光单元的第二表面之间，所述入光区域313位于第二表面上。检测光束301从导光单元的第二表面进入所述导光单元内部并能够直接照射到第一表面上；或，所述光转换器362与所述导光单元一体成型，所述入光区域313为所述光转换器362的部分表面。

可选的，一些实施例中，所述预设区域P3的数量可以为多个，例如但不限于，所述保护层300的顶部和底部附近分别具有不同的预设区域P3。

可选的，一些实施例中，所述入光区域313的数量可以为多个，例如但不限于，所述保护层300的顶部和底部附近分别具有不同的入光区域313。

可选的，一些实施例中，所述光源36的数量可以为多个，例如但不限于，所述光源36可以对应所述保护层300的非透明区域310的不同位置设置在所述非透明区域310的下方。

可选的，一些实施例中，所述光转换器362的折射率大于所述保护层300的折射率。可以理解的，检测光束301从入光区域313进入保护层300时，在光转换器362和入光区域313的界面处发生折射，且折射角大于入射角。

可选的，一些实施例中，所述光源36还可以进一步包括电路板，所述发光单元361连接所述电路板，所述电路板用于为所述发光单元361提供发射检测光束301所需的电信号，所述电信号例如但不限于电流、电压等。

可选的，一些实施例中，所述光源36还可以进一步包括电路板，所述电路板为柔性电路板，所述电路板与所述发光单元361电连接，所述电路板可以通过胶水、双面胶、粘接物、螺栓、支架、卡扣、卡槽、焊接和一个中框的侧部和/或底部固定连接或可拆卸连接。

可选的，一些实施例中，所述检测模组39可以通过胶水、双面胶、粘接物、螺栓、支架、卡扣、卡槽、焊接和一个中框的侧部和/或底部固定连接或可拆卸连接。

可选的，一些实施例中，所述发光单元361的数量可以为一个或多个，例如但不限于：1个、2个、3个、4个。

可选的，请参阅图10，所述光学检测装置3的一个变更实施例中，所述光转换器362为棱镜，所述发光单元361的出光面紧贴所述棱镜的一个入光面，所述棱镜的出光面紧贴位于非透明区域310的下表面312，所述棱镜的出光面正对所述入光区域313。进一步的，所述棱镜为三棱镜。进一步的，所述棱镜的入光面相对所述下表面312的夹角在60±5度范围内。其他或变更实施例中，所述棱镜也可以为五棱镜，或其他棱镜。

可选的，请参阅图11，所述光学检测装置3的一个变更实施例中，所述发光单元361正对所述光转换器362设置在所述光转换器362下方。所述光转换器362紧贴位于非透明区域310的下表面312设置。所述光转换器362为具有锯齿状微结构的光学薄膜，所述锯齿状微结构正对所述发光单元361的出光面。所述齿状微结构能够将发光单元361发出的检测光束301改变角度后出射进入所述保护层300内部。进一步可选的，所述下表面312具有凹陷，所述锯齿状微结构位于或至少部分位于所述凹陷内。

可选的，所述发光单元361的用于出射检测光束301的出光面和所述光转换器362间隔设置，间隔距离例如但不不限于：1毫米、2毫米、3毫米、4毫米、5毫米。

可选的，在一些实施例中，从所述发光单元361发出的检测光束301为非准直光束，其可以具有10度～140度的发光角范围。例如但不限于，所述发光单元361发出的检测光束301具有50度～140度的发光角。当所述发光单元361的发光角较大时，例如大于50度时，所述光转换器362能够将所述发光单元361发出的检测光束301转换为发散角更大的非准直光束，这里所述的发散角可以理解为被光转换器362转换出来的检测光束301中两条光线之间最大的夹角。

可选的，所述预设区域P3和/或视场区域V3的形状可以是方形、圆形、椭圆形等，本发明实施例中不作限定。可选的，所述视场区域V3为圆形，其半径范围为2至5毫米或3至4毫米或3至5毫米。

可选的，所述发光单元361为例如但不限于LED(light emitting diode)、LD(laser diode)、VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)、Mini-LED、Micro-LED、OLED(organic light emitting diode)、QLED(quantum dot light emitting diode)中的一种或多种，或者包括LED、LD、VCSEL、Mini-LED、Micro-LED、OLED、QLED中的一种或多种组成的发光阵列。

可选的，在一些实施例中，所述保护层300包括透明基板和遮光膜。所述透明基板包括位于所述非透明区域310的部分和位于所述透明区域320的部分。所述遮光膜正对所述非显示区域310位于所述透明基板下方，所述遮光膜能够用于透射检测光束301并拦截可见光。

所述光转换器362可以形成在所述遮光膜的下表面上，或者所述光转换器362可以是和所述遮光膜一体成型的。进一步可选的，所述遮光膜可以被省略。此时，所述保护层300(即导光单元)的非透明区域110可以通过采用不透可见光材料制作。进一步可选的，所述遮光膜可以集成在所述基材的下表面、上表面、内部。进一步可选的，所述遮光膜对所述检测光束301的透过率大于50％、或60％、或70％。所述遮光膜对可见光的透过率小于10％、或5％、或1％。进一步可选的，所述遮光膜例如但不限于为红外油墨。其他或变更实施例中，所述遮光膜可以根据设计需要具有不同的结构、功能，本发明实施例对此不做限定。

所述光学检测装置3使用非准直的检测光束301，通过直接投射检测光束301到预设区域P3和视场区域V3的交叠区域，以及通过所述预设区域P3的非交叠区域的检测光束301经过全反射传输到所述视场区域V3,并且通过在显示模组31的下方接收在视场区域V3与脊1100接触处发生漫反射的检测光束301，从而能够捕捉视场区域V3的指纹1000的光学图像，进而是实现屏下的指纹检测。

请参阅图12，本发明的一个实施例中，光学检测装置4包括导光单元400、显示模组41、光源46和检测模组49。所述显示模组41位于所述导光单元400的下方，所述显示模组41用于透过所述导光单元400发射可见光束以实现图像显示。所述光源46位于所述导光单元400的下方，所述光源46用于发射检测光束401。所述导光单元400包括相对的上表面411和下表面412。所述上表面411为所述光学检测装置4的外表面。所述光学检测装置4进一步包括保护层42和光学胶43，所述光学胶43的上表面紧贴所述保护层42的下表面设置。本实施例中，所述导光单元400为所述保护层42和光学胶43。保护层42的上表面即为所述上表面411。

所述检测光束401包括非准直光束。所述检测光束401从所述导光单元400下表面412入射并可以直接照射到所述导光单元400的上表面上411的至少一预设区域P4。所述预设区域P4为检测光束401在所述上表面411的直接照射区域。所述上表面411还具有视场区域V4，所述视场区域V4或其至少部分区域为在进行指纹检测时供用户手指触碰的区域。所述检测模组49的位于所述导光单元400的下方。本实施例中，所述预设区域P4和视场区域V4存在至少部分交叠区域。可选的，在一些实施例中，所述预设区域P4和视场区域V4没有交叠。

所述保护层42具有透明区域420和非透明区域410。所述非透明区域410位于所述透明区域420的周围或边缘。所述透明区域420用于透过可见光束。所述非透明区域410用于遮挡可见光。所述显示模组41发出的可见光束通过所述光学胶43和位于透明区域420的保护层42出射到光学检测装置4的外部，以实现图像显示。位于所述非透明区域410的保护层42用于遮挡所述显示模组41发出的可见光束以及环境光中的可见光束，从而，使得用户在所述非透明区域410看不到光学检测装置4的内部元件。

所述非透明区域410包括相对设置的上表面和下表面，所述透明区域420包括相对设置的上表面和下表面。本实施例中，所述导光单元400的上表面411即为所述保护层42的上表面，也即所述非透明区域410的上表面和所述透明区域420的上表面。可选的，一些实施例中，所述导光单元400的上表面411为所述光学检测装置4的最外层的外表面，用户手指可以直接触碰所述导光单元400的所述上表面411。所述导光单元400的下表面412包括所述光学胶43的至少部分下表面。

所述保护层42的非透明区域410是从所述保护层42的上表面延伸到所述下表面。所述保护层42包括透明基板421和遮光膜422。所述透明基板421包括相对的上表面与下表面。所述遮光膜422设置在所述透明基板421的下表面的边缘区域上，位于所述非透明区域410内。所述透明基板421的下表面面对所述显示模组41，所述透明基板421的上表面背对所述显示模组41。所述非透明区域410包括所述遮光膜422和所述透明基板421正对所述遮光膜422的部分。所述透明基板421的折射率大于空气的折射率。

在本申请的实施例中，所述透明基板421为单层结构，其上表面为所述保护层42的上表面，也即导光单元400的上表面411。在本实施例中，所述透明基板421的下表面为所述保护层42的下表面的一部分。所述透明区域420与所述非透明区域410并排设置。所述透明基板421包括位于所述透明区域420的部分和位于所述非透明区域410的部分。

然，可变更地，所述透明基板421也可以为多层结构，所述多层结构彼此之间层叠设置，且尺寸并不局限于为相同。另外，所述多层结构之间为紧贴或紧邻设置。例如，所述遮光膜422位于所述透明基板421的相邻两层结构之间，所述相邻的两层结构则为紧邻或间隔设置。然，所述多层结构也可均位于所述遮光膜422的同侧，此时，所述多层结构彼此之间如为紧贴设置。

所述透明基板421包括软性结构或/和硬性结构。所述透明基板421例如由树脂、玻璃、蓝宝石等材料中的一种或几种制成。

所述遮光膜422对检测光束401的透过率大于对可见光束的透过率。所述遮光膜422为单层结构或多层结构。当所述遮光膜422为多层结构时，所述遮光膜422对检测光束的透过率为各层结构对检测光束的透过率的乘积。其中，当所述遮光膜422为多层结构时，所述多层结构例如为紧贴、紧邻或间隔设置。

所述遮光膜422例如为红外覆盖油墨。然，所述遮光膜422也可为其它合适的结构，例如为多层膜结构，能够对所述检测光束进行透射对可见光进行遮挡。较佳地，所述遮光膜422至少覆盖所述检测光束在所述透明基板421的下表面的入光区域。所述光学胶43位于所述保护层42的下方。所述光学胶43用于连接所述显示模组41和所述保护层42。所述光学胶43覆盖位于透明区域420的至少部分保护层42。可选的，在一些实施例中，所述光学胶43覆盖位于非透明区域410的至少部分保护层42。

所述显示模组41位于所述光学胶43的下方。所述光源46位于所述保护层42对应非透明区域410的下方。所述检测模组49位于所述显示模组41的下方。可选的，其他或变更实施例中，所述检测模组49可以位于所述显示模组41的内部。

所述光源46的至少部分紧贴所述保护层42位于非透明区域410的下表面，本实施例中，也即所述遮光膜422的下表面。所述非透明区域410的下表面具有入光区域413，所述检测光束401从所述入光区域413进入所述导光单元400。进入所述导光单元400的检测光束401直接照射并覆盖所述预设区域P4。

本实施例中，所述预设区域P4和所述检测模组49在所述导光单元400的上表面上的视场区域V4具有交叠区域。可选的，其他或变更实施例中，例如但不限于，所述预设区域P4可以为所述视场区域V4的一部分，其可以位于所述视场区域V4中。可选的，其他或变更实施例中，例如但不限，所述视场区域V4可以为所述预设区域P4的一部分，其可以位于所述预设区域P4中。

本实施例中，所述预设区域P4和视场区域V4位于所述保护层42的上表面。可选的，其他或变更实施例中，所述预设区域P4和/或视场区域V4的至少部分位于所述保护层42的上表面。

照射到所述预设区域P4和视场区域V4的交叠区域的检测光束401满足在所述导光单元400内全反射传输的条件。可选的，其他或变更实施例中，从所述入光区域413进入导光单元400的检测光束401满足在所述导光单元400内全反射传输的条件，即照射到预设区域P4的检测光束401满足在所述导光单元400内全反射传输的条件。可选的，在一些实施例中，照射到所述预设区域P4未与所述视场区域V4交叠的非交叠区域的检测光束401的至少部分满足在所述导光单元400内全反射传输的条件。

所述全反射传输的条件包括：所述检测光束401在上表面411未与指纹1000的脊1100接触处全反射，在所述下表面412上全反射。

所述检测光束401在所述上表面411与指纹1000的脊1100接触处发生漫反射，漫反射后的检测光束401朝向各个方向照射。

本实施例中，所述导光单元400的保护层42和光学胶43的折射率基本相同，为方便描述，称为所述导光单元400的折射率。所述导光单元400的折射率大于空气的折射率。可选的，在一些实施例中，所述保护层42的折射率大于或等于所述光学胶43的折射率。可选的，在一些实施例中，所述导光单元400可以是透明材料制成的保护层，所述导光单元400的上表面411为用户使用光学检测装置1时手指直接接触的表面。位于所述非透明区域410的部分保护层42和位于所述透明区域420的部分保护层42为一体成型。所述保护层42和所述光学胶43紧贴或层压设置。所述保护层42通过所述光学胶43连接所述显示模组41。

可选的，所述光学胶43采用透明材料制成，所述光学胶43的折射率小于或等于所述保护层42的折射率。当然，本发明对此不作限定，在一些实施例中，所述光学胶43或其的一部分的折射率也可以大于所述保护层42的折射率。

指纹检测时，指纹1000的脊1100与所述导光单元400的上表面接触，指纹1000的谷1200通过间隔物与所述导光单元400的上表面411相对。检测光束401在脊1100处发生漫反射，而在与谷1200相对处发生全反射。在脊1100处发生漫反射的检测光束401透过位于所述透明区域420的保护层42、所述光学胶43、以及所述显示模组41到达所述检测模组49。所述检测模组49接收所述检测光束401并转换为电信号，所述电信号可以用于指纹1000的图像生成或检测。

所述光学检测装置4使用非准直的检测光束401，通过直接投射检测光束401到预设区域P4和视场区域V4的交叠区域，以及通过所述预设区域P4的非交叠区域的检测光束401经过全反射传输到所述视场区域V4,并且通过在显示模组41的下方接收在视场区域V4与脊1100接触处发生漫反射的检测光束401，从而能够捕捉视场区域V4的指纹1000的光学图像，进而是实现屏下的指纹检测。

请参阅图13，本发明的一个实施例中，光学检测装置5包括保护层52、光学胶53、光源56、显示模组51、检测模组59。

所述显示模组51包括由下至上依次堆叠的阵列基板541、液晶层542、配向膜543、公共电极544、彩色滤光片545、基底546、偏振片547。本实施例中，所述显示模组51例如但不限于为液晶显示模组。所述公共电极544、彩色滤光片545、基底546、偏振片547共同构成所述显示模组51的彩膜基板。

可选的，一些实施例中，所述显示模组51还包括位于所述阵列基板541下方的背光单元。此时，所述阵列基板541、液晶层542、配向膜543、公共电极544、彩色滤光片545、基底546、偏振片547一起可以看作显示单元，所述背光单元位于显示单元的下方。所述保护层52、显示单元和背光单元一起构成一个显示装置。

所述保护层52包括相对设置的上表面和下表面。所述光源56位于所述保护层52的上表面的下方且与所述上表面间隔设置。所述光源56用于向所述上表面投射非准直的检测光束501。所述检测光束501至少能够在所述保护层52的内部全反射传输。定义从所述光源56进入所述保护层52的内部的检测光束501经传输并初次到达所述上表面的区域为预设区域P5。检测模组59在所述上表面上具有视场区域V5。当所述预设区域P5上未有手指接触时，存在检测光束在所述视场区域V5发生全反射。当所述视场区域V5上有手指接触时，检测光束501在与所述视场区域V5相接触的指纹脊1100处发生漫反射，检测光束501在所述视场区域V5与指纹谷1200相正对处发生全反射。发生漫反射的检测光束501中的至少部分穿出所述保护层52被所述检测模组59接收，所述检测模组59转换接收到检测光束为相应的电信号。

可选的，在一些实施例中，所述光源56位于所述保护层52的下方。所述光学胶53位于所述保护层52的下方。所述显示模组51位于所述光学胶53的下方，所述检测模组59位于所述显示模组51的下方。可选的，其他或变更实施例中，所述检测模组59可以位于所述显示模组51的内部。

本实施例中，所述保护层52、光学胶53、偏振片547共同构成所述光学检测装置1的导光单元(未标号)。所述导光单元包括相对的上表面511和下表面512。

所述保护层52具有非透明区域510和透明区域520。所述非透明区域510包括相对设置的上表面(未标示)与下表面(未标示)。所述透明区域520包括相对设置的上表面(未标示)和下表面(未标示)。所述透明区域520能够透射可见光和不可见光，所述非透明区域510能够阻挡可见光和透射不可见光。本实施例中，所述导光单元的上表面511包括所述非透明区域510的上表面和所述透明区域520的上表面。所述导光单元的下表面512包括至少部分的所述偏振片547的下表面。

所述光学胶53的上表面紧贴所述保护层52的下表面设置。所述偏振片517的上表面紧贴所述光学胶53的下表面设置。

所述光源56位于所述保护层52的非透明区域510的下方。所述显示模组51位于所述光学胶53的下方。所述检测模组59位于所述显示模组51的下方。可选的，其他或变更实施例中，所述检测模组59可以位于所述显示模组51的内部。

可选的，在一些实施例中，所述检测模组59可以包括图像传感器，所述图像传感器能够接收所述检测光束501并转换为电信号，所述电信号例如但不限于为指纹1000的图像数据。进一步可选的，例如但不局限于，所述检测模组59还可以包括位于图像传感器上方的透镜和/或准直镜，检测光束501通过所述透镜和/准直镜后在所述图像传感器上成像。

当本申请的实施例中的视场区域为所述保护层上正对显示区域的局部区域时，由于所述光学检测装置5采用漫反射进行指纹感测，因此，本申请的检测模组59的尺寸以及体积可以较小，从而在满足手机等电子产品轻薄化的要求条件下能够适用于屏下指纹检测需求。

所述光源56的至少部分紧贴所述保护层52的非透明区域510的下表面，所述非透明区域510的下表面具有入光区域513，所述检测光束501从所述入光区域513进入所述光学检测装置5的所述导光单元。进入所述导光单元的检测光束501中在所述导光单元的上表面511上的直接照射区域定义为预设区域P5。本实施例中，所述预设区域P5位于所述透明区域520的上表面。可选的，一些实施例中，所述预设区域P5的至少部分位于所述透明区域520的上表面。

所述检测模组59在导光单元的上表面511具有视场区域V5。本实施例中，所述视场区域V5位于所述透明区域520的上表面。可选的，一些实施例中，所述视场区域V5的至少部分位于所述透明区域520的上表面。

本实施例中，所述预设区域P5和视场区域V5具有交叠区域。可选的，其他或变更实施例中，所述预设区域P5可以为所述视场区域V5的一部分，其可以位于所述视场区域V5中。其他或变更实施例中，所述视场区域V5可以为所述预设区域P5的一部分，其可以位于所述预设区域P5中。可选的，其他或变更实施例中，所述预设区域P5和所述视场区域V5没有交叠。

可选的，在一些实施例中，例如但不限于，所述预设区域P5为所述视场区域V5的一部分，所述预设区域V5的面积与所述视场区域V5的交叠区域的面积不小于所述视场区域V5的面积的50％、60％、70％、80％、或90％。如此，当手指触摸在所述视场区域V5上方时，存在足够的检测光线被指纹的脊进行漫反射而进入到所述检测模组59，从而能够保证指纹检测效果。

如果没有足够的检测光线直接入射到视场区域V5，则手指在触摸所述预设区域P5时，一部分指纹的脊将检测光束进行漫反射，而经漫反射的检测光束不会再传输到其余未接触到检测光束的指纹脊处，即，邻近检测光束的指纹的脊将检测光束截断，而远离检测光束的指纹的脊则接触不到检测光束或接触的检测光束较少，因此，存在一部分指纹的脊没有接触到检测光束，从而，检测模组59根据接收到检测光束并不能获得完整的指纹图像。

另外，除了直接投射检测光束501至交叠区域，所述光源56还投射检测光束501至交叠区域以外邻近所述光源56的区域，投射至这部分区域的检测光束501中的至少部分满足在导光单元进行全反射传输的条件。当这部分检测光束501通过全反射传输到视场区域V5上并遇到指纹的脊1100时，则发生漫反射而射出至所述检测模组59，能够进一步提高指纹的检测精度，获得较好的指纹检测效果。

可选的，在一些实施例中，所述预设区域P5为所述视场区域V5的一部分或者所述视场区域V5为所述预设区域P5的一部分，且所述预设区域P5边缘和所述视场区域V5的边缘的最大距离不大于1毫米、2毫米、3毫米。

可选的，在一些实施例中，照射到所述预设区域P5的检测光束501的部分或全部满足在所述导光单元内全反射传输的条件。

可选的，从所述入光区域513进入导光单元的检测光束501有一部分照射到所述保护层52的上表面的预设区域P5以外的部分，这部分检测光束501可以在导光单元内部发生反射或全反射，在经过反射或全反射后能够照射到所述视场区域V5。经过反射或全反射之后能够入射到所述视场区域V5的检测光束501中的一部分在指纹1000的脊1100处发生漫反射，并能够透过导光单元的下表面出射后被所述检测模组59接收。

所述全反射传输的条件包括：所述检测光束501在所述上表面511未与指纹的脊1100接触处全反射，在所述下表面512上全反射。

所述检测光束501在所述上表面511与指纹的脊1100接触处发生漫反射，漫反射后的检测光束501朝向各个方向照射。

本实施例中，所述偏振片547、光学胶53、保护层52的折射率基本相同且大于空气的折射率。所述导光单元可以视为均匀介质。可选的，在一些实施例中，所述保护层52的上表面，即所述导光单元的上表面511，也是用户进行指纹检测时手指直接触碰的光学检测装置5的外表面。

所述基底546为透明材料制成，例如但不限于，所述基底546为玻璃或塑料。所述彩色滤光片545用于将白色可见光过滤为红色光、绿色光、蓝色光或其他颜色光。所述彩色滤光片545例如但不限于为树脂或其他材料制成。所述公共电极544例如但不限于为透明电极，如ITO电极。所述配向膜543用于对液晶层542的液晶分子进行配向。

本实施例中，所述导光单元包括所述保护层52、位于保护层下方的光学胶53、位于光学胶下方的偏振片547。

可选的，其他或变更实施例中，所述导光单元保护层52、位于保护层52下方的光学胶53、位于光学胶53下方的偏振片547、位于偏振片547下方的基底546。

可选的，其他或变更实施例中，所述导光单元包括保护层52、位于保护层52下方的光学胶53、位于光学胶53下方的偏振片547、位于偏振片547下方的基底546、彩色滤光片545。

可选的，其他或变更实施例中，所述导光单元包括保护层52、位于保护层52下方的光学胶53、位于光学胶53下方的偏振片547、位于偏振片547下方的基底546、彩色滤光片545、公共电极544。

可选的，其他或变更实施例中，所述导光单元包括保护层52、位于保护层52下方的光学胶53、位于光学胶53下方的偏振片547、位于偏振片547下方的基底546、彩色滤光片545、公共电极544、配向膜543。

可选的，其他或变更实施例中，所述导光单元包括保护层52、位于保护层52下方的光学胶53、位于光学胶53下方的偏振片547、位于偏振片547下方的基底546、彩色滤光片545、公共电极544、配向膜543、液晶层542。

可选的，其他或变更实施例中，所述导光单元包括保护层52、位于保护层52下方的光学胶53、位于光学胶53下方的偏振片547、位于偏振片547下方的基底546、彩色滤光片545、公共电极544、配向膜543、液晶层542、阵列基板541。

可选的，其他或变更实施例中，所述显示模组51还可以具有其他不同结构，例如但不限于，本实施例中的阵列基板541、液晶层542、配向膜543、公共电极544、彩色滤光片545、基底546、偏振片547可以部分省略、变更、替换、组合等，本领域技术人员可以理解，基于本发明发明目的的实施例及变更实施例均属于本发明保护范围。

可选的，其他或变更实施例中，所述光源56包括发光单元和光转换器，所述光转换器的结构和功能和前述的光转换器362基本相同，所述发光单元的结构和功能和前述的发光单元361基本相同。

指纹检测时，指纹1000的脊1100与所述导光单元的上表面接触，指纹1000的谷1200通过间隔物与所述导光单元的上表面相对。检测光束501在脊1100处发生漫反射，而在与谷1200相对处发生全反射。在脊1100处发生漫反射的检测光束501透过所述保护层52的透明区域520、所述光学胶53、以及所述显示模组51到达所述检测模组59。所述检测模组59接收所述检测光束501并转换为电信号，所述电信号可以用于指纹1000的图像生成或检测。

可选的，在一些实施例中，所述检测模组59还可以包括处理器和存储器，所述处理器能够根据接收的检测光束501获得用户的指纹信息，例如但不限于包括脊/谷明暗对比的指纹图像。所述存储器预先存储生物特征信息数据，所述处理器能够将获得的指纹信息和预先存储的指纹信息数据进行比对，从而实现指纹检测和识别。通过对指纹进行检测和识别，本发明光学检测装置5可用于电子产品的锁定或解锁，在线支付业务验证，金融系统或公安系统的身份验证，门禁系统的通行验证等多种产品和应用场景。

本发明中，所述光学检测装置5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，或上述之组件。

需要说明的是，本发明说明书和权利要求书的描述中出现的紧贴可以表示例如但不限于：通过层压结合在一起，或者紧紧的贴近或靠近且具有缝隙，或者通过光学介质紧密连接。本发明对此不作限定。

本发明的光学检测装置5利用导光单元作为检测光束501的导光介质，将检测光束501以满足全反射传输条件的角度射入所述导光单元并可以照射到预设区域P5。所述预设区域P5为检测光束501在导光单元的上表面511的照射区域，所述视场区域V5为指纹检测时供用户手指触碰的区域。

所述预设区域P5和视场区域V5具有交叠区域，照射到交叠区域的检测光束501也就相当于能够直接照射到指纹1000的脊1100。照射到所述预设区域P5未与视场区域V5交叠的非交叠区域的检测光束501能够经过多次全反射传输后到达所述视场区域V5。

由于指纹1000的谷1200和视场区域V5之间具有空气间隔，检测光束501在视场区域V5和谷1200相对的位置处发生全反射，并能够在导光单元内全反射传输。由于指纹1000的脊1100和预设区域之间直接接触，检测光束501在视场区域V5和脊1100接触的位置处发生漫反射，一部分漫反射的检测光束501能够透过所述透明区域520的下表面后被所述检测模组59接收。所述检测光束501为非准直光，包括但不限于非准直的近红外光。

所述检测模组59接收漫反射的检测光束501进行成像，由于漫反射的光束特性是向空间各个方向发散，其中至少部分漫反射后的检测光束501从导光单元的下表面出射，从所述导光单元的下表面出射的检测光束501的至少部分能够被所述检测模组59接收，所述检测光束501进入所述检测模塑59时可以具有不同的入射角。

所以，所述检测模组59可以大致设置在所述视场区域V5的正下方位置即可接收到所述漫反射的检测光束591。当然，所述检测模组59可以设置在光学检测装置5的任意位置，只要所述检测模组59能够接收到来自脊1100处漫反射的检测光束501，均为本发明保护范围。本发明对此不作限定。所述检测模组59和光源56的水平距离可以小于或等于所述视场区域V5和所述光源56的水平距离。本实施例中，所述检测模组59和所述光源56的水平距离大约为10～15毫米。当然，可选的，在一些实施例中，所述检测模组59可以邻近所述光源56设置，所述检测模组59和所述光源56的水平距离可以小于10毫米、8毫米、5毫米。

所述检测模组59位于所述视场区域V5下方时，检测光束501在导光单元中传输的路径较短，所述检测光束501不需要再所述导光单元的其他区域全反射传输。因此，所述检测模组59接收到的检测光束501能量损耗较小。另外，如上所述，所述检测模组59的尺寸或体积较小，从而可以满足设置在手机等电子产品的内部的需求。

当然，在一些实施例中，也可以采用准直光作为检测光束。可以理解，如果使用准直光束作为检测光束，那么会导致对应的预设区域的宽度和入光区域的宽度相同。然而，由于所述入光区域513位于所述保护层52的非透明区域的下表面，所述透明区域520正对所述显示模组51，所述非透明区域510和所述显示模组51不正对设置，或者所述非透明区域510的大部分和所述显示模组51不正对。所述显示模组51用于显示图像，所述保护层52的透明区域520能够透射可见光但所述保护层52的非透明区域510对可见光透过率很低。也就是说，所述非透明区域510是位于所述光学检测装置5的可视的显示区域以外的部分，通常显示区域以外的部分称为边框区。由于现在主流的能够进行图像显示的电子产品都在追求全面屏和窄边框，所述光学检测装置5的边框区较窄，所述非透明区域510的宽度非常小，使得所述入光区域513的宽度也非常小。相应地，导致预设区域的宽度也会非常小。由于准直光的平行传输特点，此时，很可能出现下述的问题：所述视场区域V5上存在某些位置没有检测光束能够直接照射到，也没有检测光束能够经过全反射后到达所述视场区域V5的这些位置。视场区域V5这种情况导致对应这些位置的部分指纹没有能够被检测到。因此，尽管准直光的检测光束也能用于的屏下的指纹检测或光学成像，但是具有较大的缺点，对于指纹的检测效率和成像质量上不如非准直光的检测光束501。

因此，本发明的光学检测装置5及变更实施例中采用非准直的检测光束501，所述非准直的检测光束501能够直接照射到整个预设区域P5，从而直接到达指纹的脊的检测光束501具有更多的能量，而且对于整个预设区域P5的指纹信息都能够检测。本发明光学检测装置5及其变更实施例具有较好的指纹检测效果。同样的，本发明的光学检测装置1、3、4、5及其变更实施例具有较好的指纹检测效果。

当然，在另外一些实施例中，也可以使用非准直的检测光束501，所述非准直的检测光束501通过全反射后穿出所述光学检测装置5的导光单元并能够进一步被一个检测模组接收，此时，相当于所述光学检测装置5接收全反射的检测光束501进行成像和检测。例如，非准直的检测光束501在所述预设区域P5全反射后透出所述光学检测装置5的导光单元并进一步被检测模组接收。然，这些实施例中，需要在导光单元下表面设置折射率较大的光学元件，使得所述检测光束501在导光单元上表面全反射后能够从下表面出射。设置所述光学元件必然导致光学检测装置5的成本增加、组装复杂度增加。而且，这些实施例中，由于所述检测光束501为非准直光，其投射在所述预设区域P5上时具有一定的发散角，因此所述预设区域P5的宽度大于入光区域513的宽度。相应地，所述检测光束501在预设区域P5全反射后的反射光也具有一定的发散角，那么，可以理解地，全反射至所述导光单元的下表面的检测光束501从所述下表面出射，出射的所述检测光束501在所述下表面对应具有的出射区域的宽度大于所述预设区域P5的宽度。因此，所述全反射到下表面并出射的检测光束501形成的指纹图像会出现比较严重的放大现象，从而引起指纹图像变形。此外，所述检测光束501在所述导光单元的下表面的出射区域面积较大，相应的，用于接收出射的检测光束501的检测模组需要较大的体积和面积才能接收到从所述出射区域出来的检测光束501。例如但不限于，检测模组需要较大的感光面积，或者较大体积的透镜等等。例如，该检测模组需要设置较大体积透镜，所述透镜的横截面积需要不小于所述预设区域P5的面积；或者该检测模组需要设置较大体积的图像传感器，所述图像传感器的接收检测光束501的感光区域的面积需要不小于所述预设区域P5的面积。如此，为了设置该检测模组，甚至需要挤占其他部件原本的空间，这些都会影响光学检测装置5的整体体积、成本和组装，并不能适用于设置在手机等电子产品内部的需求。

再者，根据全反射光学原理，全反射后的检测光束501在所述导光单元的下表面的出射区域和所述光源56的水平距离要大于所述预设区域P5和所述光源56的水平距离。而且，从所述出射区域出射的检测光束501的出射方向遵循反射和折射原理，因此接收这些检测光束501的检测模组需要设置在相应的出射光路上才能保证接收和成像效果。因此，检测模组和光源56的水平距离要大于所述预设区域P5和光源56的水平距离。检测模组需要位于所述预设区域P5远离光源56的一侧，检测光束501需要在导光导光单元内部传输更远的路径才能出射，而且需要在导光单元的预设区域P5以外的部分进行传输。这样的话，如果预设区域P5和上述出射区域之间的导光单元出现断裂、破损时，检测光束501将无法顺利的通过全反射从导光单元的下表面的出射区域出射。

此外，一些实施例中，预设区域P5和视场区域V5没有交叠或交叠部分很小，使得指纹检测几乎完全依赖预设区域P5的检测光束经过全反射后照射到所述视场区域V5，一旦光源和预设区域P5之间的导光单元或保护层等出现断裂、破损，或预设区域P5和视场区域V5之间的导光单元或保护层出现断裂、破损，都会降低指纹检测的效果，甚至无法正常检测。换言之，就是所述导光单元预设区域P5以外的区域损坏时会影响检测光束的接收和成像，导致用户体验下降。

因此，本发明指纹检测装置5的检测模组59通过接收在脊1100处漫反射后透出的检测光束501。由于漫反射的特性是向空间各个方向反射，所述不需要额外的光学元件将检测光束导出所述导光单元，所述检测模组59接收的漫反射出来的检测光束501也不存在图像放大或变形的问题。本发明的检测模组59的体积可以做到较小，所述检测模组59接收检测光束501的感光区域面积可以小于所述视场区域V5的面积。可选的，在一些实施例中，所述检测模组59包括图像传感器以及位于图像传感器上方的超微距镜头，其中，所述超微距镜头用于将漫反射后从所述导光单元出射的检测光束501会聚至所述图像传感器上，所述图像传感器用于转换检测光束501为相应的电信号。所述超微距镜头与所述图像传感器在所述导光单元的上表面的垂直投影位于所述视场区域V5之内，且所述垂直投影的面积小于所述视场区域V5的面积。

可选的，在一些实施例中，所述导光单元包括第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面相对设置，其中，所述第一表面为所述上表面，所述第二表面为所述下表面。当然，可变更地，在某些实施方式中，所述第二表面也可为所述导光单元的一侧面，所述第一表面为所述导光单元的所述上表面，例如但不局限于，所述第二表面连接所述导光单元的上表面和下表面之间，并与所述上表面之间的夹角为锐角。所述光源设置在所述第二表面的一侧，所述入光区域在所述第二表面上。本发明实施例对所述导光单元的第一表面和第二表面的位置不作限定，只需要检测光束从所述第二表面进入导光单元并能够在所述导光单元内全反射，均属于本发明保护范围。

本发明光学检测装置的光源和检测模组均设置在导光单元的下方。光源发射非准直的检测光束，通过直接投射检测光束到预设区域和视场区域的交叠区域，以及通过所述预设区域的非交叠区域的检测光束经过全反射传输到所述视场区域。当指纹接触视场区域时，检测光束在脊处漫反射后透出所是导光单元并能够被所述检测模组接收。所述检测模组接收所述漫反射的检测光束并转换为电信号，以获取指纹信息，从而能够实现屏下或屏内的指纹检测、指纹光学成像、指纹识别等。本发明光学检测装置具有较好的指纹检测效果

本发明的上述实施例或变更实施例及相应变更设置中关于导光单元、显示模组、光源、光转换器、发光单元、入光区域、预设区域、视场区域等的结构、位置也可以应用在本发明公开的其他实施例中，由此得到实施例及其替换、变形、组合、拆分、扩展、省略等均属于本发明保护范围。

需要说明的是，本发明描述中可能出现的出光面、入光面等，可以是实际存在的实体表面，也可以是假想表面，不影响本发明技术方案实现，均属于本发明范围。另外，本发明描述中可能出现的“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，本发明实施例的部分或全部，以及对于实施例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发明的发明创造思想所涵盖，属于本发明的保护范围。

在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的任何引用表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。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例。另外，当结合任何实施例描述特定的特征或结构时，所主张的是，结合这些实施例的其它实施例来实现这种特征或结构在本领域技术人员的技术范围内。

本发明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。

Claims (21)

1.一种光学检测装置，其特征在于，包括：

导光单元，包括不同的第一表面与第二表面；

检测模组，位于所述导光单元的下方，所述第一表面为所述导光单元背对所述检测模组一侧的表面，所述检测模组用于接收从所述导光单元中出射出来的检测光束，所述检测模组在所述第一表面上具有视场区域；和

光源，用于通过所述第二表面投射所述检测光束至所述导光单元的内部，且进入所述导光单元内部的检测光束能够在所述导光单元中进行全反射传输，定义从所述光源进入所述导光单元内部的检测光束经传输并初次到达所述第一表面的区域为预设区域，所述预设区域与所述视场区域之间存在交叠区域；

当所述预设区域上未有用户手指接触时，存在检测光束在所述视场区域发生全反射；

当所述视场区域上有用户手指接触时，检测光束在与所述视场区域相接触的指纹脊处发生漫反射，检测光束在所述视场区域与指纹谷相正对处发生全反射，

其中，发生漫反射的检测光束中的至少部分穿出所述导光单元被所述检测模组接收，所述检测模组转换接收到检测光束为相应的电信号以获得指纹信息。

2.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述预设区域为所述视场区域；或，所述预设区域位于所述视场区域之中，所述预设区域的面积小于所述视场区域的面积；或，所述视场区域位于所述预设区域之中，所述视场区域的面积小于所述预设区域的面积；或，所述预设区域的部分与所述视场区域的部分存在交叠；定义所述预设区域上未与所述视场区域相交叠的部分为非交叠区域，所述非交叠区域的至少部分或全部较所述交叠区域邻近所述光源。

3.如权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于，当所述视场区域上未有用户手指接触时，在所述视场区域上能够发生全反射的检测光束包括在从所述非交叠区域经过多次全反射传输到达所述视场区域的检测光束，或/和，从所述光源进入所述保护层内部后初次到达所述交叠区域并满足在交叠区域进行全反射的检测光束。

4.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述交叠区域的面积不小于所述视场区域的面积的50％、55％、60％、65％、70％、75％、或80％。

5.如权利要求3或4所述的光学检测装置，其特征在于，所述第二表面与所述第一表面正对设置，定义所述光源在所述第二表面进入的区域为入光区域，所述检测光束从所述入光区域进入所述导光单元的内部并传输到所述预设区域；所述入光区域与所述交叠区域之间存在最短直线，所述最短直线与所述交叠区域的法线之间的夹角不小于检测光束在导光单元内进行全反射传输的临界角，或者，从所述入光区域到所述交叠区域的最短距离的检测光束满足在所述导光单元内进行全反射传输的条件，或者，所述光源通过所述第二表面直接投射到所述交叠区域的检测光束满足在所述导光单元内进行全反射传输的条件。

6.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述导光单元包括相对设置的上表面与下表面，所述检测模组设置在所述下表面的下方，用于接收从所述下表面出射出来的检测光束，所述第一表面为所述上表面；所述第二表面为所述下表面，或，所述第二表面为所述导光单元的斜面或侧面，所述斜面或侧面位于所述上表面与所述下表面之间。

7.如权利要求6所述的光学检测装置，其特征在于，当所述第二表面为所述下表面时，所述检测光束在所述第二表面上的入光区域为平面或非平面。

8.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光源包括发光单元和光转换器，所述发光单元用于发出非准直的检测光束，所述光转换器用于转换所述非准直的检测光束进入所述导光单元的角度，使得所述检测光束进入所述导光单元后能够直接照射到所述预设区域且能够在导光单元内全反射传输。

9.如权利要求8所述的光学检测装置，其特征在于，经所述光转换器转换后的检测光束为非准直的检测光束，所述非准直的检测光束包括夹角不小于10度、15度、或25度的两条光线。

10.如权利要求8所述的光学检测装置，其特征在于，所述光转换器设置在所述发光单元的出光面与所述第二表面之间，或，所述光转换器与所述导光单元一体成型，所述检测光束在所述第二表面的入光区域为所述光转换器的部分表面。

11.如权利要求8所述的光学检测装置，其特征在于，所述发光单元发出的非准直的检测光束具有25度至140度或50度至140度的发光角范围。

12.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光学检测装置还包括显示装置，所述显示装置包括保护层以及显示模组，所述保护层包括相对设置的上表面与下表面，所述显示模组设置在所述保护层的下表面一侧，用于执行图像显示，所述检测模组用于透过所述显示模组的至少部分接收从所述导光单元出射的检测光束；所述保护层的上表面为所述导光单元的第一表面。

13.如权利要求12所述的光学检测装置，其特征在于，所述保护层包括透明区域以及位于所述透明区域的非透明区域，所述显示模组用于透过所述透明区域出射可见光束，所述光源在所述第二表面的入光区域位于所述非透明区域，所述检测光束的波长不同于所述可见光束的波长。

14.如权利要求12所述的光学检测装置，其特征在于，所述显示装置还包括光学胶，用于连接所述保护层和所述显示模组，所述导光单元包括或为所述保护层，或，所述导光单元包括或为所述保护层与所述光学胶，或，所述导光单元包括或为所述保护层、光学胶、以及所述显示模组的至少部分。

15.如权利要求14所述的光学检测装置，其特征在于，所述保护层包括透明基板，所述光学胶的折射率大于或等于所述透明基板的折射率，所述透明基板的折射率大于空气的折射率。

16.如权利要求12所述的光学检测装置，其特征在于，定义所述显示模组显示图像的区域为显示区，而所述显示区周围无法显示图像的区域为非显示区；所述视场区域位于所述显示区的局部区域的正上方。

17.如权利要求16所述的光学检测装置，其特征在于，所述检测模组包括图像传感器以及位于图像传感器上方的超微距镜头，其中，所述超微距镜头用于将检测光束会聚至所述图像传感器上，所述图像传感器用于转换检测光束为相应的电信号，所述超微距镜头与所述图像传感器在所述第一表面的垂直投影位于所述视场区域之内，且所述垂直投影的面积小于所述视场区域的面积。

18.如权利要求16所述的光学检测装置，其特征在于，所述光学检测装置应用在一电子产品中，所述光学检测装置用于执行指纹感测，所述第一表面为所述电子产品的外表面，所述视场区域与所述电子产品的底部边缘之间的间隔为3至15毫米或3至20毫米；或，所述光源与所述检测模组均邻近所述电子产品的底部边缘设置，所述光源较所述检测模组更邻近所述电子产品的底部边缘，所述检测模组和所述光源的水平距离为10至15毫米。

19.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光转换器包括光栅、光学薄膜、棱柱结构、球台结构、半圆柱结构、或其他光学微结构中的一种或多种。

20.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光源投射至所述预设区域的检测光束中能发生全反射的检测光束的比例不小于20％、30％、40％、或50％。

21.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述检测光束包括或为近红外光。

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