一种装置包括显示屏和设置在显示屏后面的光学传感器模块。所述光学传感器模块还包括光发射器，所述光发射器可操作以产生具有朝向目标物体透射通过显示屏的波长的光。光传感器可操作以感测由目标物体反射并具有该波长的光。缩减器被设置为通过增大由光发射器产生的光束在显示屏上的直径来减小光功率密度，其中缩减器被设置在光发射器和显示屏之间，以便与由光发射器产生的光束相交。由光发射器产生的光束相交。由光发射器产生的光束相交。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于显示器的装置
[0001]本公开涉及设置在显示屏后面的光学传感系统。
[0002]本专利申请要求欧洲专利申请20181209.6的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术介绍
[0003]光学传感器，例如接近传感器、生物传感器、3D传感器，当在诸如OLED、μLED、TFT或等离子的显示器后面使用时，能够导致显示器失真。光学接近感测通常依赖于发射红外(IR)或近红外(NIR)光，并测量从待检测物体反射回来的光能。通常，诸如IR或NIR的光，其能量超过显示器中使用的许多半导体(例如Si
‑
TFT)的带隙。由于显示器的低透射率，在实现所需传感距离需要的光功率与由光学辐照度控制的显示器失真之间存在权衡。
[0004]本公开的目的是提供一种克服上述缺点的装置。
[0005]这一目标是通过独立权利要求的主题实现的。从属权利要求中描述了另外的发展和实施例。
[0006]应当理解，除非被描述为备选方案，否则关于任何一个实施例描述的任何特征都可以单独使用，或者与本文描述的其他特征结合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或更多个特征结合使用，或者与任何其他的实施例的任何组合结合使用。此外，在不脱离所附权利要求中限定的装置的范围的情况下，也可以使用以下未描述的等效物和修改。
技术实现思路
[0007]本公开描述了用于帮助减少或消除由光学传感器(例如接近传感器模块、生物传感器、3D传感器等)中的光发射器的能量引起的显示屏失真的技术。
[0008]以下涉及光学传感系统领域中的改进构思。建议减少显示器上的功率密度，但增加总发射光功率。可选地，能够调谐光束发散度。以下一个或更多个方面可能有助于改进的构思：
[0009]·
增加封装高度以增加光束直径，例如通过使用串扰阻挡孔径，
[0010]·
增加光束直径，例如，通过使用光束整形光学器件(增加或不增加封装高度)，例如，具有2个或更多个透镜、微透镜阵列和准直透镜，和/或例如具有大的照明场(FOI)和准直透镜的光发射器，例如VCSEL，
[0011]·
调整光束发散度，例如以减少进入光传感器中的串扰。
[0012]在这种情况下，已经发现，为了加宽输出侧的光束直径，例如模块或光学封装的面向目标的孔径，可以在靠近光发射器处增加光束发散度。虽然光束发散度能够通过发射器设计来控制，但这可能需要极大的结构变化(例如在epi中，其通常是相当漫长和复杂的过程)。替代地，缩减器被集成到模块中，以增加光束发散度，从而增加显示屏上的光束直径。通常，缩减器被设置为通过增加由光发射器产生的光束例如在显示屏上的直径来减小光功率密度。
[0013]例如，在一个方面，本公开描述了一种装置，该装置包括显示屏和设置在显示屏后面的光学接近传感器模块。光学传感器模块还包括光发射器，其可操作以产生光，所述光具有用于朝向目标物体透射通过显示屏的波长。光传感器可操作以传感由目标物体反射并具有该波长的光。
[0014]光学传感器模块还包括缩减器，用于通过增加由光发射器产生的光束在显示屏幕上的直径来降低光功率密度。缩减器设置在光发射器与显示屏之间，以便与光发射器产生的光束相交。
[0015]改进的构思允许在显示屏后面实现光学传感器(例如检测距离大于30mm的光学接近传感器)，其失真大大减少或几乎没有失真。改进的构思可以应用于包括光发射器发所有类型的光学传感器，例如接近传感器模块、生物传感器、3D传感器等。
[0016]在下文中，光表示电磁频谱的人眼能够感知的部分内的电磁辐射。这包括波长为400至700纳米范围内的可见光。然而，术语“光”也包括红外线，例如近红外线(波长较长)和紫外线(波长较短)。
[0017]物镜可以是单个透镜或反射镜，也可以是几个光学元件的组合。形成光束直径和/或发散度的元件被认为是光束整形光学器件。这包括透镜，例如准直透镜、一组这样的透镜和/或具有透镜性质的一个或更多个光学表面。
[0018]术语“设置在显示屏后面”表示例如在俯视图中，沿着显示器发射的主方向(例如显示屏的表面法线)观看，显示屏覆盖光学传感器模块。在任何情况下，光学传感器模块都“设置在显示屏后面”，使得光发射器产生的光束需要穿过显示屏，从而成为屏幕失真的潜在来源。
[0019]缩减器在下文中表示能够设置在光发射器与显示屏之间以便与由光发射器产生的光束相交的任何装置。这可以是例如光学封装或光学元件的模块的一部分，例如光束整形光学器件。例如，缩减器被设置为从由光发射器产生的光束分散光能，从而减少显示屏的失真。
[0020]一些实施方式包括以下一个或更多个特征。例如，在一些情况下，光学传感器模块(例如光学接近传感器模块)设置在显示器后面，在光发射器和光传感器之间具有光学屏障。光发射器的有源表面与模块(例如光学封装)的顶表面之间的距离大于2mm。
[0021]根据另一方面，本公开描述了一种缩减器，其包括在光发射器的有源表面和模块的顶表面之间的光束整形光学器件。光束整形光学器件可操作以通过将光束直径增加到所需程度，即在显示屏处或显示屏上增加到所需光束直径来降低光功率密度。
[0022]光束整形光学器件可以包括各种折射和/或反射部件，例如透镜或透镜组的物镜和/或诸如反射镜的反射表面。例如，光束整形光学器件包括伽利略望远镜、漫射器和准直透镜、微透镜阵列和准直透镜，具有至少两个反射表面，并且可选地其中一个部分反射的反射光束整形器。
[0023]光学传感器模块包括光发射器，该光发射器包括多个发光元件中的一个，每个发光元件可操作以产生朝向外部目标物体透射通过显示屏的光。光发射器和发光元件可共同操作以提供用于接近感测的足够的光能。
[0024]一些实施方式包括在显示屏上具有大的照明场(即FOI>30
°
)的VCSEL激光二极管，以及准直透镜和/或边缘发射激光器，该激光器具有可产生宽的FOI垂直发射的光束弯曲面
和准直透镜。
[0025]示例实施例的附图的以下描述可以另外说明和解释改进构思的方面。具有相同结构和相同效果的部件和零件分别以等效的附图标记显示。只要部件和部分在不同图中的功能方面彼此对应，则不必对以下各图重复其描述。
附图说明
[0026]图1A、1B示出了装置的示例实施例，
[0027]图2A、2B示出了装置的另一示例实施例，
[0028]图3示出了装置的另一示例实施例，
[0029]图4示出了由于横向偏移引起的示例功率损失计算，
[0030]图5示出了光束整形光学器件的另一示例实施例，
[0031]图6示出了示例模拟，以及
[0032]图7示出了具有反射式准直光束扩展器的光束整形光学器件的示例实施例。
具体实施方式
[0033]图1A和图1B示出了装置的示例实施例。在该实施例中，该装置包括光学封装。光学封装包括两个腔室1、2，这两个腔室由光屏障3光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：
‑
显示屏(9)，以及
‑
设置在所述显示屏(9)后面的光学传感器模块；所述光学传感器模块还包括：
‑
光发射器(6)，其可操作以产生具有用于朝向目标物体透射通过所述显示屏(9)的波长的光，
‑
光传感器(5)，其可操作以感测由所述目标物体反射并具有所述波长的光，以及
‑
缩减器(8)，其用于通过增大由所述光发射器产生的光束在所述显示屏(9)上的直径来减小所述光功率密度，其中所述缩减器设置在所述光发射器与所述显示屏之间，以便与由所述光发射器产生的光束相交。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述缩减器包括光学封装，所述光发射器和所述光传感器设置在所述光学封装内部，并且所述光学封装具有设置为将所述直径减小到所需程度的高度。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述光学封装的高度大于1mm，特别是大于2mm。4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述光学封装的高度被限定在顶表面与底表面之间，其中所述光发射器和所述光传感器设置在所述底表面上，并且所述顶表面面向所述显示屏。5.根据权利要求1至4之一所述的装置，其中，所述缩减器包括光束整形光学器件，所述光束整形光学器件被设置为将所述光束直径增大到所需程度。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述光束整形光学器件包括物镜，所述物镜至少部分地设置在所述光发射器的有源表面上。7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，所述光束整形光学器件设置在所述光学封装的面向所述显示屏的孔中。8.根据权利要求5至7之一所述的装置，其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥，
申请(专利权)人：AMS欧司朗有限公司，
类型：发明
国别省市：
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