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CN111936818A - 包括具有超表面的透明构件的光源模块及包括光源模块的电子装置 - Google Patents

包括具有超表面的透明构件的光源模块及包括光源模块的电子装置 Download PDF

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CN111936818A
CN111936818A CN201980023553.XA CN201980023553A CN111936818A CN 111936818 A CN111936818 A CN 111936818A CN 201980023553 A CN201980023553 A CN 201980023553A CN 111936818 A CN111936818 A CN 111936818A
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Abstract

在实施方式中，光源模块可包括：衬底、光发射器、支承构件以及透明构件，其中，光发射器包括布置在衬底的一个表面上的光源，并包括配置为发射光的发光元件的阵列；支承构件布置在衬底的一个表面上，并容纳光发射器的至少一部分；透明构件包括布置在支承构件上方的透明材料。透明构件可包括图案层和第一超表面，其中，图案层布置在透明构件的第一表面上，并配置为改变从发光元件输出的光的图案；第一超表面布置在透明构件的第二表面上，并包括配置为改变穿过图案层的光的角度的多个第一单元结构。

Description

包括具有超表面的透明构件的光源模块及包括光源模块的电 子装置
技术领域
本公开涉及包括透明构件的光源模块以及包括该光源模块的电子装置，其中，透明构件具有形成于其上的超表面。
背景技术
如今，包括智能电话、平板个人计算机(PC)、膝上型PC和诸如手表或头戴式显示器(HMD)的可穿戴装置的各种电子装置已经被普及。大多数这样的电子装置提供相机功能以捕获和记录对象的图像。此外，一些最近的电子装置具有两种或更多种类型的相机以增强用户的便利性。
使用这些各种类型的相机，电子装置可提供关于特定对象的精确三维感测功能。例如，可精确地感测对象的形状、位置或运动。
发明内容
技术问题
为了进行更精确的三维感测，可使用结构光。结构光可通过将唯一的特征(例如，图案)添加到从光源开始并用于对象识别的光来产生。
为了产生结构光，通常可使用诸如衍射光学元件(DOE)的光源模块。然而，因为最近的电子装置变得越来越小和越来越轻，所以出现了在这些电子装置内安装庞大的DOE困难的问题。
问题的解决方式
本公开的各种实施方式提供了适于结构光并可应用于小型电子装置的光源模块。
本公开的各种实施方式提供了具有提高的光效率的光源模块以及包括该光源模块的电子装置。
根据本公开的各种示例性实施方式，光源模块可包括：衬底、光发射器、支承构件以及透明构件，其中，光发射器包括布置在衬底的一个表面上的光源，并包括配置为发射光的发光元件的阵列；支承构件布置在衬底的一个表面上并容纳光发射器的至少一部分；透明构件包括布置在支承构件上方的透明材料。透明构件可包括图案层和第一超表面，其中，图案层布置在透明构件的第一表面上并配置为改变从发光元件输出的光的图案；第一超表面布置在透明构件的第二表面上并包括配置为改变穿过图案层的光的角度的多个第一单元结构。
根据本公开的各种示例性实施方式，光源模块可包括：衬底、光发射器、支承构件以及透明构件，其中，光发射器包括布置在衬底的一个表面上的光源，并包括配置为发射光的发光元件的阵列；支承构件布置在衬底的一个表面上并容纳光发射器的至少一部分，其中，光发射器配置为朝向支承构件的至少一部分输出光；透明构件包括布置在支承构件上方的透明材料。透明构件可包括图案层和第一超表面，其中，图案层布置在透明构件的第一表面上并配置为改变从发光元件输出的光的图案；第一超表面布置在透明构件的第二表面上并包括配置为改变穿过图案层的光的角度的多个第一单元结构。
根据本公开的各种示例性实施方式，光源模块可包括衬底、第一光发射器、第二光发射器、支承构件以及透明构件，其中，第一光发射器包括布置在衬底的一个表面上的第一区域中的第一光源，并包括配置为发射第一红外波长带的光的第一发光元件的阵列；第二光发射器包括布置在衬底的一个表面上的第二区域中的第二光源，并包括配置为发射第二红外波长带的光的第二发光元件的阵列；支承构件布置在衬底的一个表面上并容纳第一光发射器和第二光发射器的至少一部分；透明构件包括布置在支承构件上方的透明材料。透明构件可包括图案层和第一超表面，其中，图案层布置在透明构件的第一表面上并配置为改变从第一发光元件输出的光的图案；第一超表面布置在透明构件的第二表面上并包括配置为改变穿过图案层的光的角度的多个第一单元结构。
发明的有益效果
根据本公开的各种实施方式，光源模块可应用于小型电子装置，并且使用非常小尺寸的结构实现更精确的三维感测。
根据本公开的各种实施方式，光源模块不需要包括掩模图案层，从而减少了当光被透射或反射时发生的光损耗。
附图说明
本公开的某些实施方式的以上和其他方面、特征和优势将结合附图通过以下描述变得显而易见，在附图中：
图1A和图1B是示出根据各种实施方式的示例性光源模块的图。
图2是示出根据实施方式的示例性第一超表面的图。
图3是示出根据实施方式的示例性光源模块的图。
图4是示出根据另一实施方式的示例性光源模块的图。
图5是示出根据各种实施方式的包括光源模块的示例性电子装置的图。
图6是示出根据各种实施方式的网络环境中的电子装置的框图。
具体实施方式
将参考附图更详细地描述本公开的各种示例性实施方式。
图1A和图1B是示出根据各种实施方式的示例性光源模块100的图。
根据各种实施方式，光源模块100可包括：衬底110、光发射器(例如，包括光源)120、支承构件130、透明构件140和图案层150。在一些实施方式中，光源模块100可省略上述组件中的至少一个或者进一步包括任何其它组件。
根据各种实施方式，衬底110可电连接至光发射器120并且从而传输控制信号。例如，衬底110可以是但不限于印刷电路板(PCB)、柔性印刷电路板(FPCB)、刚性柔性印刷电路板(RFPCB)等。根据实施方式，衬底110(例如，第一衬底)可与另一衬底(例如，第二衬底)进行层压以形成多层电路衬底。例如，第二衬底可堆叠在第一衬底下并电连接到第一衬底，从而将控制信号传输到安装在第一衬底上的光源模块100。在另一实施方式中，可进一步使用第三衬底。在该示例中，第二衬底可向第三衬底传输控制信号，用于控制除了光源模块之外的电子组件，例如，相机模块。
根据各种实施方式，光发射器120可包括发光元件的阵列，其中，发光元件能够发射光并布置在衬底110的一个表面上。例如，光发射器120可通过选择发光元件中的至少一个来输出光。根据实施方式，发光元件可包括但不限于激光源等。例如，激光源可以是但不限于边缘发射激光器、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、分布式反馈激光器等。
根据实施方式，光发射器120可由VCSEL形成，从而朝向图案层150输出准直光。由发光元件发射的光可在图案层150上形成具有基本上均匀的亮度和强度的平面光源。例如，参考图1B，光发射器120和图案层150可彼此隔开预定距离(d1)，以便从发光元件输出的光可在图案层上形成平面光源。在实施方式中，光发射器120和图案层150可彼此隔开大约0.2mm到0.3mm。
根据各种实施方式，支承构件130可布置在衬底110的一个表面上并与光发射器120分离。支承构件130支承透明构件140，以便透明构件140和光发射器120彼此隔开预定距离(d1)。支承构件130可容纳光发射器120的至少一部分。根据实施方式，支承构件130的至少一部分可作为倾斜镜来操作，该倾斜镜将从光发射器120输出的光朝向透明构件140反射。例如，支承构件130的至少一部分可形成为相对于光发射器120具有特定角度的斜率。下面将更详细地描述相关的说明。
根据各种实施方式，透明构件140可布置在支承构件130上方。根据实施方式，透明构件140可至少部分地形成光源模块100的一个表面。例如，透明构件140可形成为通过分散或吸收从内部或外部施加的压力来保护光源模块100内部的电子组件(例如，光发射器120)的壳体。根据实施方式，透明构件140可由这样的材料形成，该材料具有低折射率并且当入射光穿过透明构件140(例如，透明材料)时不会引起光损失或引起的光损失很小。例如，透明构件140可以由，例如但不限于，玻璃(例如，SiO2)、聚合物(例如，PDMS、SU8、PC、PS或PMMA)等形成，其允许从光发射器120输出的光穿过透明构件140到达外部。
根据各种实施方式，透明构件140的厚度可根据基于第一超表面160的特性的焦距(f)来确定。透明构件140的厚度可对应于像侧焦距(d2)。参考图1B，其示出了穿过图案层150的光形成像侧焦点171。从像侧焦点171传播的光在穿过第一介质(例如，透明构件140)时被折射，通过第一超表面160，然后在穿过第二介质(例如，空气)时形成物侧焦点172。在该示例中，可通过超结构(例如，第一超表面160)进行的相位调整来控制折射度。当透明构件140的厚度对应于像侧焦距(d2)时，从透明构件140到物侧焦点172的距离对应于物侧焦距(d3)。焦距(f)、像侧焦距(d2)和物侧焦距(d3)可具有以下关系。
Figure BDA0002708586560000051
根据实施方式，光源模块的像侧焦距(d2)可被确定为大约0.9mm至1.5mm。换句话说，透明构件140的厚度可以是大约0.9mm至1.5mm，这克服了由于变得更小和变得更轻的趋势而导致的电子装置的空间限制。如果光源模块的像侧焦距(d2)是0.9mm到1.5mm，则物侧焦距(d3)可被确定为大约700mm到1000mm。此外，依据物侧焦距(d3)，可确定像侧焦距(d2)。此外，像侧焦距(d2)和物侧焦距(d3)可根据基于第一超表面160的特性的焦距(f)而不同地变化。
根据各种实施方式，图案层150可形成在透明构件140的第一表面上或附接到透明构件140的第一表面，并改变从发光元件输出的光的图案。图案层150可透射从发光元件输出的光的一部分，并且还吸收或反射另一部分。例如，图案层150可包括透明区域和不透明区域。从发光元件输出的光的一部分不能穿过不透明区域并因此被暗投影，而另一部分穿过透明区域并因此被亮投影。
根据实施方式，图案层150可形成类似由金属材料形成的掩模。例如，至少部分具有孔的金属片可将孔作为透明区域，并且通过孔穿过图案层150的光可以以特定的图案输出。
根据示例性实施方式，图案层150(例如，图3中的图案层350或图4中的图案层450)可包括第二超表面，其中，第二超表面包括第二单元结构。例如，多个第二单元结构可以以各种二维排列布置在透明构件140的另一表面上。根据实施方式，多个第二单元结构可以以特定的排列布置，以便以特定的图案输出从发光元件输出的光。从发光元件输出的光可在通过第二超表面的同时被改变图案。例如，第二超表面和第二单元结构可被理解为分别类似于第一超表面160和第一单元结构(图2中的161)的结构。例如，多个第二单元结构可在高度、直径和间隔上彼此不同。此外，第二单元结构可形成为具有维度元素(dimensionalelement)，该维度元素具有小于从发光元件输出的光的波长带的长度。根据各种实施方式，第一超表面160可形成在透明构件140的第二表面上，并且包括多个第一单元结构，其中，多个第一单元结构能够改变通过图案层150改变其图案的光的角度。根据示例性实施方式，图案层150和第一超表面160的位置可以选择性地互换。
图2是示出根据实施方式的示例性第一超表面160的图。
根据各种实施方式，多个第一单元结构161可以以各种二维排列布置在透明构件140的一个表面上。根据实施方式，多个第一单元结构161可以以特定的排列布置，以在期望的方向上折射入射光。
根据各种实施方式，例如，多个第一单元结构161可形成为，但不限于，具有不同高度(例如，h0或h1)和不同直径(例如，d0或d1)的圆柱形。第一单元结构161的形状不限于圆柱形。例如，第一单元结构161可形成为各种其它形状，但不限于，多边形、十字形、星形、非对称形状等。根据实施方式，第一单元结构161可以以不同的间隔(例如，a0或a1)布置。
根据各种实施方式，第一单元结构161可基于第一单元结构161和透明构件140之间的折射率差来暂时地捕获其中的入射光的一部分。
根据各种实施方式，第一单元结构161可形成为具有维度元素，该维度元素具有小于从发光元件输出的光的波长带的长度。维度元素可以指具有第一单元结构的三维形状的长度元件，例如高度或直径。在示例性实施方式中，维度元素可以指第一单元结构之间的间隔。例如，由于红外线或可见光具有几百纳米的波长带，用于传输和接收红外线或可见光的第一单元结构161的维度元素可以是几百纳米或更小。例如，为了传输和接收红外线，第一单元结构161可具有大约600nm到700nm的高度和大约120nm到150nm的直径。在另一示例中，第一单元结构161可以以大约350nm至400nm的间隔彼此隔开。
根据各种实施方式，第一单元结构161可以由具有比透明构件140的折射率更高的折射率的材料形成。例如，第一单元结构161可以由，例如但不限于，单晶硅、多晶硅(多晶硅)、非晶Si、Si3N4、TiO2、AlSb、AlAs、AlGaAs、AlGaInP、BP、ZnGeP2、c-Si、a-Si、p-Si、GaP、GaAs、SiC、TiO2、SiN、GaN等中的至少一种形成。根据实施方式，第一单元结构161的表面可通过在其上形成钝化膜来平坦化。例如，可在第一单元结构161的表面上形成厚度约为1μm-1.5μm的钝化膜。
根据各种实施方式，透明构件140的包括多个第一单元结构161的一个表面可形成第一超表面160。第一超表面160可作为各种光学元件操作。例如，第一超表面160可用作，但不限于，凸透镜、凹透镜、棱镜、光偏转器等。
图3是示出根据实施方式的示例性光源模块300的图。图3所示的光源模块300可对应于图1所示的光源模块100或其一部分。
根据各种实施方式，光源模块300(例如，图1的光源模块100)可包括衬底310(例如，图1的衬底110)、光发射器(例如，包括光源)320(例如，图1的光发射器120)、支承构件(例如，支承构件)330(例如，图1的支承构件130)、透明构件(例如，包括透明材料)340(例如，图1的透明构件140)、图案层350(例如，图1的图案层150)以及第一超表面360(例如，图1的第一超表面160)。在一些实施方式中，光源模块300可省略上述组件中的至少一个或者进一步包括任何其它组件。
根据各种实施方式，例如，光发射器320可包括各种光源，但不限于，边缘发射激光器、分布式反馈激光器等中的至少一种，其可以接收来自衬底310的控制信号并朝向布置在光发射器320一侧附近的支承构件330输出光。
根据各种实施方式，支承构件330的至少一部分可作为倾斜镜操作，该倾斜镜将从光发射器320输出的光朝向图案层350反射。支承构件330可包括能够反射光的金属材料，例如但不限于，Ag、Al、Au、Pt、Ru、Ir等中的至少一种。支承构件330可形成为相对于光发射器320具有特定角度(θ)的斜率。例如，支承构件330的至少一部分可形成为相对于光发射器320具有45°的斜率，从而将从光发射器320输出的光朝向图案层350全反射。
根据实施方式，支承构件330可至少部分地包括发生全反射的反射层331。例如，反射层331可以是由至少一种高反射材料(例如但不限于，全向反射(ODR)、分布式布拉格反射器(DBR)等)形成的介电反射层。例如，高反射材料可包括但不限于：TiN、AlN、TiO2、Al2O3、SnO2、WO3、ZrO2等中的至少一种。根据实施方式，支承构件330可包括由金属材料形成的反射层331，例如但不限于，Ag、Al、Au、Pt、Ru、Ir等。
根据各种实施方式，其图案通过图案层350发生变化的光穿过透明构件340并入射到第一超表面360上。第一超表面360可改变穿过图案层350并穿过透明构件340的入射光的角度。
图4是示出根据另一实施方式的示例性光源模块400的图。
根据各种实施方式，光源模块400可包括衬底410(例如，图1的衬底110)、第一光发射器(例如，包括第一光源)421(例如，图1的光发射器120)、第二光发射器(例如，包括第二光源)422、支承构件430(例如，图1的支承构件130)以及透明构件(例如，包括透明材料)440(例如，图1的透明构件140)。在一些实施方式中，光源模块400可省略上述组件中的至少一个或者进一步包括任何其它组件。
根据各种实施方式，衬底410可电连接到第一光发射器421和/或第二光发射器422，从而传输控制信号。例如，衬底410可以是但不限于印刷电路板(PCB)、柔性印刷电路板(FPCB)、刚性柔性印刷电路板(RFPCB)等。根据实施方式，衬底410(例如，第一衬底)可与另一衬底(例如，第二衬底)进行层压以形成多层电路衬底。例如，第二衬底可堆叠在第一衬底下并电连接到第一衬底，从而将控制信号传输到安装在第一衬底上的光源模块400。
根据各种实施方式，第一光发射器421可包括光源，例如但不限于，能够发射光并布置在衬底410的一个表面上的第一区域中的发光元件的阵列。例如，第一光发射器421可通过选择发光元件中的至少一个来输出具有第一红外波长带的光。根据实施方式，第一光发射器421可输出具有大约800nm至850nm的波长带的光。根据实施方式，发光元件可包括激光源。激光源可以是例如但不限于边缘发射激光器、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、分布式反馈激光器等。在示例性实施方式中，第一光发射器421可输出具有可见光波段的光。
根据各种实施方式，第二光发射器422可布置在衬底410的一个表面上的第二区域中。第二光发射器422可输出第二红外波长带的光。根据实施方式，第二光发射器422可输出具有大约900nm至950nm的波长带的光。
根据各种实施方式，第一光发射器421和/或第二光发射器422可包括带通滤波器以过滤接近红外波长带的光。在示例性实施方式中，第一光发射器421和/或第二光发射器422可通过与红外图像传感器的输入帧同步而以脉冲或连续波发射光。
根据各种实施方式，支承构件430可布置在衬底410的、安装第一光发射器421和第二光发射器422的一个表面上。支承构件430支承透明构件440，以便透明构件440与第一光发射器421和第二光发射器422隔开预定距离。支承构件430可容纳第一光发射器421和第二光发射器422的至少一部分。根据实施方式，支承构件430的至少一部分可作为倾斜镜操作，该倾斜镜将从第一光发射器421输出的光朝向透明构件440反射。例如，支承构件430的至少一部分可形成为相对于第一光发射器421具有特定角度的斜率。
根据各种实施方式，透明构件440可包括各种透明材料并布置在支承构件430上方。根据实施方式，透明构件440可至少部分地形成光源模块400的一个表面。例如，透明构件440可形成为壳体，该壳体通过分散或吸收从内部或外部施加的压力来保护光源模块400内部的电子组件(例如，第一光发射器421和第二光发射器422)。根据实施方式，透明构件440可由透明材料形成，例如但不限于，玻璃、聚合物等，其允许从光发射器输出的光穿过透明构件440到达外部。
根据各种实施方式，图案层450(例如，图1的图案层150)可形成在透明构件440的第一表面上或附接到透明构件440的第一表面，并改变从发光元件输出的光的图案。根据实施方式，当在透明构件440的第一表面上形成图案层450时，第一超表面460可形成在透明构件的与第一表面相对的第二表面上。
根据各种实施方式，第一超表面460(例如，图1的第一超表面160)可包括多个第一单元结构，其中，多个第一单元结构能够改变其图案通过图案层450改变的光的角度。
根据各种实施方式，第一超表面460可形成在第一区域的至少一部分上方。例如，第一超表面460可布置为面对第一光发射器421以接收来自第一光发射器421的光，然后在特定方向上折射所接收的光。根据实施方式，第一光发射器421可包括例如但不限于边缘发射激光器、分布式反馈激光器等，并且在该示例中，第一超表面460可形成在第一区域的至少一部分上方或形成在不同于第一区域和第二区域的第三区域上方。包括在第一超表面460中的第一单元结构可形成为具有小于第一红外波长带的维度元素(例如，高度和直径)。第一单元结构可以以小于第一红外波长带的间隔布置。
根据各种实施方式，第二超表面470可形成在第二区域的至少一部分上方。例如，第二超表面470可布置为面对第二光发射器422以接收来自第二光发射器422的光，然后在特定方向上折射所接收的光。包括在第二超表面470中的第二单元结构可形成为具有小于第二红外波长带的维度元素(例如，高度和直径)。第二单元结构可以以小于第二红外波长带的间隔布置。根据实施方式，第二超表面470可形成在透明构件450的与形成第一超表面460的表面相同的表面上。第二超表面470可布置在第二区域中，其中，第二区域与布置第一超表面460的第一区域不同。在该示例中，尽管透明构件450的第一区域和第二区域具有相同的厚度，但是包括在相应区域中的单元结构可具有不同的排列(例如，直径、高度和间隔)以折射不同波长带的光。
根据各种实施方式，图案层450的至少一部分可形成为包括第三单元结构的第三超表面。包括在第三超表面450中的第三单元结构可形成为具有小于第一红外波长带的维度元素(例如，高度和直径)。而且，第三单元结构可以以小于第一红外波长带的间隔布置。
图5是示出根据各种实施方式的包括光源模块510的示例性电子装置500的图。
根据各种实施方式，电子装置500可包括各种电子组件(例如，相机模块520、光源模块510、处理器等)和用于保护这些组件的壳体。例如，壳体可通过包括前表面、与前表面相对的后表面以及围绕形成在前表面和后表面之间的空间的侧表面来形成电子装置500的外观。
根据各种实施方式，电子装置500可通过前表面或后表面的至少一部分暴露相机模块520和/或光源模块510。尽管图5示出了通过电子装置500的前表面暴露相机模块520和光源模块510的实施方式，但是本公开的各种实施方式不限于此。例如，可通过电子装置500的侧表面暴露相机模块520或光源模块510。
根据各种实施方式，光源模块510可包括第一光发射器511或第二光发射器512中的至少一个，其中，第一光发射器511用于输出第一红外波长带的光，第二光发射器512用于输出第二红外波长带的光。在示例性实施方式中，光源模块510可仅包括一个光发射器(例如，第一光发射器511)，或者可进一步包括另一个光发射器。
根据各种实施方式，光源模块510可包括透明构件(例如，图1的透明构件140或图4的透明构件440)。根据实施方式，透明构件可具有第一超表面(例如，图1的第一超表面160或图4的第一超表面460)和/或第二超表面(例如，图4的第二超表面470)，其中，第一超表面对应于第一光发射器511(例如，图1的光发射器120或图4的第一光发射器421)，第二超表面对应于第二光发射器512(例如，图4的第二光发射器422)。例如，第一超表面可接收来自第一光发射器511的光，然后在特定方向(例如，朝向第一相机522的方向)上折射该光，并且第二超表面可接收来自第二光发射器512的光，然后在特定方向(例如，朝向第二相机521的方向)上折射该光。
根据实施方式，透明构件可包括以特定图案输出入射光的图案层(例如，图1的图案层150或图4的图案层450)。图案层可布置在与第一超表面相对的表面上。
根据各种实施方式，相机模块520可包括用于使用第一红外波长带获取图像的第一相机522以及用于使用第二红外波长带获取图像的第二相机521。根据示例性实施方式，使用一个相机，相机模块520可获取第一红外波长带的图像和第二红外波长带的图像。根据各种实施方式，第一相机522和/或第二相机521可包括例如但不限于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、电荷耦合装置(CCD)图像传感器等中的至少一个。根据实施方式，第一相机522可捕获从第一光发射器511输出并从对象反射的光，第二相机521可捕获从第二光发射器512输出并从对象反射的光。
根据实施方式，电子装置500可使用从第一相机522获取的图像信息来获得三维信息(例如，形状信息)。例如，电子装置500可通过第一光发射器511向对象发射特定图案的光，并通过第一相机522获取对象的图像。电子装置500可基于所获取的图像来识别由对象引起的特定图案的位置变化和/或失真，从而估计对象的三维形状。根据实施方式，电子装置500可使用从第一相机522获取的图像信息来执行用户的生物认证。
根据实施方式，电子装置500可使用从第二相机521获取的信息来执行用户的生物认证。例如，电子装置500可通过第二光发射器512向用户发射红外波段的光，然后通过第二相机521获取用户的图像。电子装置500可基于所获取的图像来识别用户的生物信息(例如，虹膜信息)，从而执行用户的生物认证。
图6是示出根据各种实施方式的网络环境600中的电子装置601的框图。参照图6，网络环境600中的电子装置601可经由第一网络698(例如，短距离无线通信网络)与电子装置602进行通信，或者经由第二网络699(例如，长距离无线通信网络)与电子装置604或服务器608进行通信。根据实施方式，电子装置601可经由服务器608与电子装置604进行通信。根据实施方式，电子装置601可包括处理器620、存储器630、输入装置650、声音输出装置655、显示装置660、音频模块670、传感器模块676、接口677、触觉模块679、相机模块680、电力管理模块688、电池689、通信模块690、用户识别模块(SIM)696或天线模块697。在一些实施方式中，可从电子装置601中省略所述部件中的至少一个(例如，显示装置660或相机模块680)，或者可将一个或更多个其它部件添加到电子装置601中。在一些实施方式中，可将所述部件中的一些部件实现为单个集成电路。例如，可将传感器模块676(例如，指纹传感器、虹膜传感器、或照度传感器)实现为嵌入在显示装置660(例如，显示器)中。
处理器620可运行例如软件(例如，程序640)来控制电子装置601的与处理器620连接的至少一个其它部件(例如，硬件部件或软件部件)，并可执行各种数据处理或计算。根据一个实施方式，作为所述数据处理或计算的至少部分，处理器620可将从另一部件(例如，传感器模块676或通信模块690)接收到的命令或数据加载到易失性存储器632中，对存储在易失性存储器632中的命令或数据进行处理，并将结果数据存储在非易失性存储器634中。根据实施方式，处理器620可包括主处理器621(例如，中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))以及与主处理器621在操作上独立的或者相结合的辅助处理器623(例如，图形处理单元(GPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器中枢处理器或通信处理器(CP))。另外地或者可选择地，辅助处理器623可被适配为比主处理器621耗电更少，或者被适配为具体用于特定的功能。
可将辅助处理器623实现为与主处理器621分离，或者实现为主处理器621的部分。在主处理器621处于未激活(例如，睡眠)状态时，辅助处理器623可控制与电子装置601(而非主处理器621)的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置660、传感器模块676或通信模块690)相关的功能或状态中的至少一些，或者在主处理器621处于激活状态(例如，运行应用)时，辅助处理器623可与主处理器621一起来控制与电子装置601的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置660、传感器模块676或通信模块690)相关的功能或状态中的至少一些。根据实施方式，可将辅助处理器623(例如，图像信号处理器或通信处理器)实现为在功能上与辅助处理器623相关的另一部件(例如，相机模块680或通信模块690)的部分。
存储器630可存储由电子装置601的至少一个部件(例如，处理器620或传感器模块676)使用的各种数据。所述各种数据可包括例如软件(例如，程序640)以及针对与其相关的命令的输入数据或输出数据。存储器630可包括易失性存储器632或非易失性存储器634。
可将程序640作为软件存储在存储器630中，并且程序640可包括例如操作系统(OS)642、中间件644或应用646。
输入装置650可从电子装置601的外部(例如，用户)接收将由电子装置601的其它部件(例如，处理器620)使用的命令或数据。输入装置650可包括例如麦克风、鼠标或键盘。
声音输出装置655可将声音信号输出到电子装置601的外部。声音输出装置655可包括例如扬声器或接收器。扬声器可用于诸如播放多媒体或播放唱片的通用目的，接收器可用于呼入呼叫。根据实施方式，可将接收器实现为与扬声器分离，或实现为扬声器的部分。
显示装置660可向电子装置601的外部(例如，用户)视觉地提供信息。显示装置660可包括例如显示器、全息装置或投影仪以及用于控制显示器、全息装置和投影仪中的相应一个的控制电路。根据实施方式，显示装置660可包括被适配为检测触摸的触摸电路或被适配为测量由触摸引起的力的强度的传感器电路(例如，压力传感器)。
音频模块670可将声音转换为电信号，反之亦可。根据实施方式，音频模块670可经由输入装置650获得声音，或者经由声音输出装置655或与电子装置601直接(例如，有线地)连接或无线连接的外部电子装置(例如，电子装置602)的耳机输出声音。
传感器模块676可检测电子装置601的操作状态(例如，功率或温度)或电子装置601外部的环境状态(例如，用户的状态)，然后产生与检测到的状态相应的电信号或数据值。根据实施方式，传感器模块676可包括例如手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁性传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物特征传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器。
接口677可支持将用来使电子装置601与外部电子装置(例如，电子装置602)直接(例如，有线地)或无线连接的一个或更多个特定协议。根据实施方式，接口677可包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口或音频接口。
连接端678可包括连接器，其中，电子装置601可经由所述连接器与外部电子装置(例如，电子装置602)物理连接。根据实施方式，连接端678可包括例如HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器或音频连接器(例如，耳机连接器)。
触觉模块679可将电信号转换为可被用户经由他的触觉或动觉识别的机械刺激(例如，振动或运动)或电刺激。根据实施方式，触觉模块679可包括例如电机、压电元件或电刺激器。
相机模块680可捕获静止图像或运动图像。根据实施方式，相机模块680可包括一个或更多个透镜、图像传感器、图像信号处理器或闪光灯。
电力管理模块688可管理对电子装置601的供电。根据实施方式，可将电力管理模块688实现为例如电力管理集成电路(PMIC)的至少部分。
电池689可对电子装置601的至少一个部件供电。根据实施方式，电池689可包括例如不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池、或燃料电池。
通信模块690可支持在电子装置601与外部电子装置(例如，电子装置602、电子装置604或服务器608)之间建立直接(例如，有线)通信信道或无线通信信道，并经由建立的通信信道执行通信。通信模块690可包括能够与处理器620(例如，应用处理器(AP))独立操作的一个或更多个通信处理器，并支持直接(例如，有线)通信或无线通信。根据实施方式，通信模块690可包括无线通信模块692(例如，蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块694(例如，局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的相应一个可经由第一网络698(例如，短距离通信网络，诸如蓝牙、无线保真(Wi-Fi)直连或红外数据协会(IrDA))或第二网络699(例如，长距离通信网络，诸如蜂窝网络、互联网、或计算机网络(例如，LAN或广域网(WAN)))与外部电子装置进行通信。可将这些各种类型的通信模块实现为单个部件(例如，单个芯片)，或可将这些各种类型的通信模块实现为彼此分离的多个部件(例如，多个芯片)。无线通信模块692可使用存储在用户识别模块696中的用户信息(例如，国际移动用户识别码(IMSI))识别并验证通信网络(诸如第一网络698或第二网络699)中的电子装置601。
天线模块697可将信号或电力发送到电子装置601的外部(例如，外部电子装置)或者从电子装置601的外部(例如，外部电子装置)接收信号或电力。根据实施方式，天线模块697可包括一个或更多个天线，并且因此，可由例如通信模块690(例如，无线通信模块692)选择适合于在通信网络(诸如第一网络198或第二网络699)中使用的通信方案的至少一个天线。随后可经由所选择的至少一个天线在通信模块690和外部电子装置之间发送或接收信号或电力。上述部件中的至少一些可经由外设间通信方案(例如，总线、通用输入输出(GPIO)、串行外设接口(SPI)或移动工业处理器接口(MIPI))相互连接并在它们之间通信地传送信号(例如，命令或数据)。
根据实施方式，可经由与第二网络699连接的服务器608在电子装置601和外部电子装置604之间发送或接收命令或数据。电子装置602和电子装置604中的每一个可以是与电子装置601相同类型的装置，或者是与电子装置601不同类型的装置。根据实施方式，将在电子装置601运行的全部操作或一些操作可在外部电子装置602、外部电子装置604或服务器608中的一个或更多个运行。例如，如果电子装置601应该自动执行功能或服务或者应该响应于来自用户或另一装置的请求执行功能或服务，则电子装置601可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分，而不是运行所述功能或服务，或者电子装置601除了运行所述功能或服务以外，还可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分。接收到所述请求的所述一个或更多个外部电子装置可执行所述功能或服务中的所请求的所述至少部分，或者执行与所述请求相关的另外功能或另外服务，并将执行的结果传送到电子装置601。电子装置601可在对所述结果进行进一步处理的情况下或者在不对所述结果进行进一步处理的情况下将所述结果提供作为对所述请求的至少部分答复。为此，可使用例如云计算技术、分布式计算技术或客户机-服务器计算技术。
根据各种示例性实施方式的电子装置601可包括光源模块，该光源模块包括衬底、第一光发射器、第二光发射器以及透明构件，其中，第一光发射器包括布置在衬底的一个表面上的第一区域中的光源，并包括能够发射第一红外波长带的光的第一发光元件的阵列；第二光发射器包括布置在衬底的一个表面上的第二区域中的光源，并包括能够发射第二红外波长带的光的第二发光元件的阵列；透明构件包括透明材料。透明构件可包括图案层和第一超表面，其中，图案层形成在透明构件的第一表面上或附接到透明构件的第一表面，并配置为改变从第一发光元件输出的光的图案；第一超表面布置在透明构件的第二表面上，且包括多个第一单元结构，多个第一单元结构配置为改变穿过图案层的光的角度。电子装置601可包括相机模块，该相机模块包括配置为使用第一红外波长带获取图像的第一相机和配置为使用第二红外波长带获取图像的第二相机。电子装置601可包括处理器620，其配置为控制电子装置通过第一光发射器向对象发射特定图案的光、通过第一相机获取对象的图像、基于所获取的图像识别由对象引起的特定图案的位置变化和/或失真、并且估计对象的三维形状。
根据各种示例性实施方式，电子装置601的第一单元结构可具有长度小于第一红外波长带的至少一个维度元素。
根据各种示例性实施方式，电子装置601的图案层可由至少部分具有孔的金属片形成。
根据各种示例性实施方式，电子装置601的处理器620可配置为控制电子装置通过第二光发射器向对象发射红外波段的光、通过第二相机获取对象的生物信息、并且基于所获取的生物信息执行生物认证。
根据各种示例性实施方式，电子装置601的透明构件还可包括第二超表面，其中，第二超表面面向第二光发射器并包括配置为改变从第二发光元件输出的光的角度的第二单元结构。
根据各种示例性实施方式，电子装置601的第二单元结构可具有长度小于第二红外波长带的至少一个维度元素。
根据各种实施方式的电子装置可以是各种类型的电子装置之一。电子装置可包括例如便携式通信装置(例如，智能电话)、计算机装置、便携式多媒体装置、便携式医疗装置、相机、可穿戴装置或家用电器。根据本公开的实施方式，电子装置不限于以上所述的那些电子装置。
应该理解的是，本公开的各种实施方式以及其中使用的术语并不意图将在此阐述的技术特征限制于具体实施方式，而是包括针对相应实施方式的各种改变、等同形式或替换形式。对于附图的描述，相似的参考标号可用来指代相似或相关的元件。将理解的是，与术语相应的单数形式的名词可包括一个或更多个事物，除非相关上下文另有明确指示。如这里所使用的，诸如“A或B”、“A和B中的至少一个”、“A或B中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B或C中的至少一个”的短语中的每一个短语可包括在与所述多个短语中的相应一个短语中一起列举出的项的所有可能组合。如这里所使用的，诸如“第1”和“第2”或者“第一”和“第二”的术语可用于将相应部件与另一部件进行简单区分，并且不在其它方面(例如，重要性或顺序)限制所述部件。将理解的是，在使用了术语“可操作地”或“通信地”的情况下或者在不使用术语“可操作地”或“通信地”的情况下，如果一元件(例如，第一元件)被称为“与另一元件(例如，第二元件)结合”、“结合到另一元件(例如，第二元件)”、“与另一元件(例如，第二元件)连接”或“连接到另一元件(例如，第二元件)”，则意味着所述一元件可与所述另一元件直接(例如，有线地)连接、与所述另一元件无线连接、或经由第三元件与所述另一元件连接。
如这里所使用的，术语“模块”可包括以硬件、软件或固件实现的单元，并可与其他术语(例如，“逻辑”、“逻辑块”、“部分”或“电路”)可互换地使用。模块可以是被适配为执行一个或更多个功能的单个集成部件或者是该单个集成部件的最小单元或部分。例如，根据实施方式，可以以专用集成电路(ASIC)的形式来实现模块。
可将在此阐述的各种实施方式实现为包括存储在存储介质(例如，内部存储器636或外部存储器638)中的可由机器(例如，电子装置601)读取的一个或更多个指令的软件(例如，程序640)。例如，在处理器的控制下，所述机器(例如，电子装置601)的处理器(例如，处理器620)可在使用或无需使用一个或更多个其它部件的情况下调用存储在存储介质中的所述一个或更多个指令中的至少一个指令并运行所述至少一个指令。这使得所述机器能够操作用于根据所调用的至少一个指令执行至少一个功能。所述一个或更多个指令可包括由编译器产生的代码或能够由解释器运行的代码。可以以非暂时性存储介质的形式来提供机器可读存储介质。其中，术语“非暂时性”仅意味着所述存储介质是有形装置，并且不包括信号(例如，电磁波)，但是该术语并不在数据被半永久性地存储在存储介质中与数据被临时存储在存储介质中之间进行区分。
根据实施方式，可在计算机程序产品中包括和提供根据本公开的各种实施方式的方法。计算机程序产品可作为产品在销售者和购买者之间进行交易。可以以机器可读存储介质(例如，紧凑盘只读存储器(CD-ROM))的形式来发布计算机程序产品，或者可经由应用商店(例如，PlayStoreTM)在线发布(例如，下载或上传)计算机程序产品，或者可直接在两个用户装置(例如，智能电话)之间分发(例如，下载或上传)计算机程序产品。如果是在线发布的，则计算机程序产品中的至少部分可以是临时产生的，或者可将计算机程序产品中的至少部分至少临时存储在机器可读存储介质(诸如制造商的服务器、应用商店的服务器或转发服务器的存储器)中。
根据各种实施方式，上述部件中的每个部件(例如，模块或程序)可包括单个实体或多个实体。根据各种实施方式，可省略上述部件中的一个或更多个部件，或者可添加一个或更多个其它部件。可选择地或者另外地，可将多个部件(例如，模块或程序)集成为单个部件。在这种情况下，根据各种实施方式，该集成部件可仍旧按照与所述多个部件中的相应一个部件在集成之前执行一个或更多个功能相同或相似的方式，执行所述多个部件中的每一个部件的所述一个或更多个功能。根据各种实施方式，由模块、程序或另一部件所执行的操作可顺序地、并行地、重复地或以启发式方式来执行，或者所述操作中的一个或更多个操作可按照不同的顺序来运行或被省略，或者可添加一个或更多个其它操作。
虽然参考本公开的各种示例性实施方式描述了本公开，但是应当理解，各种示例性实施方式旨在是说明性的，而不是限制性的。本领域技术人员将理解，在不脱离例如所附权利要求和其等效物中阐述的本公开的真实精神和全部范围的情况下，可在形式和细节上做出各种改变。

Claims (15)

1.光源模块，包括：
衬底；
光发射器，包括布置在所述衬底的一个表面上的光源，并包括配置为发射光的发光元件的阵列；
支承构件，布置在所述衬底的所述一个表面上，并容纳所述光发射器的至少一部分；以及
透明构件，包括布置在所述支承构件上方的透明材料，
其中，所述透明构件包括：
图案层，布置在所述透明构件的第一表面上，并配置为改变从所述发光元件输出的光的图案，以及
第一超表面，布置在所述透明构件的第二表面上，并包括配置为改变穿过所述图案层的光的角度的多个第一单元结构。
2.根据权利要求1所述的光源模块，其中，所述多个第一单元结构以小于所述光的波长的间隔布置。
3.根据权利要求1所述的光源模块，其中，所述图案层包括具有孔的金属片或具有第二单元结构的第二超表面。
4.根据权利要求1所述的光源模块，其中，所述光发射器和所述图案层彼此隔开预定距离，其中，从所述发光元件输出的光配置为在所述图案层上提供平面光源。
5.根据权利要求1所述的光源模块，其中，所述透明构件包括玻璃或聚合物中的至少一种。
6.光源模块，包括：
衬底；
光发射器，包括布置在所述衬底的一个表面上的光源，并包括配置为发射光的发光元件的阵列；
支承构件，布置在所述衬底的所述一个表面上，并容纳所述光发射器的至少一部分，其中，所述光发射器配置为朝向所述支承构件的至少一部分输出所述光；以及
透明构件，布置在所述支承构件上方，
其中，所述透明构件包括：
图案层，布置在所述透明构件的第一表面上，并配置为改变从所述发光元件输出的光的图案，以及
第一超表面，布置在所述透明构件的第二表面上，并包括配置为改变穿过所述图案层的光的角度的多个第一单元结构。
7.根据权利要求6所述的光源模块，其中，所述光发射器包括边缘激光器或分布式反馈激光器中的至少之一。
8.根据权利要求6所述的光源模块，其中，所述支承构件的所述至少一部分相对于所述光发射器具有特定角度的斜率，以将从所述光发射器输出的光朝向所述透明构件反射。
9.根据权利要求6所述的光源模块，其中，所述支承构件包括配置为提供全反射的反射层。
10.根据权利要求6所述的光源模块，其中，所述图案层包括具有孔的金属片或具有第二单元结构的第二超表面。
11.光源模块，包括：
衬底；
第一光发射器，包括布置在所述衬底的一个表面上的第一区域中的第一光源，并包括配置为发射具有第一红外波长带的光的第一发光元件的阵列；
第二光发射器，包括布置在所述衬底的所述一个表面上的第二区域中的第二光源，并包括配置为发射具有第二红外波长带的光的第二发光元件的阵列；
支承构件，布置在所述衬底的所述一个表面上，并容纳所述第一光发射器和所述第二光发射器的至少一部分；以及
透明构件，包括布置在所述支承构件上方的透明材料，
其中，所述透明构件包括：
图案层，布置在所述透明构件的第一表面上，并配置为改变从所述第一发光元件输出的光的图案，以及
第一超表面，布置在所述透明构件的第二表面上，并包括配置为改变穿过所述图案层的光的角度的多个第一单元结构。
12.根据权利要求11所述的光源模块，其中，所述图案层和所述第一超表面布置在所述第一区域的至少一部分上方。
13.根据权利要求11所述的光源模块，其中，所述图案层包括具有孔的金属片或具有第二单元结构的第二超表面。
14.根据权利要求11所述的光源模块，其中，所述透明构件还包括第三超表面，所述第三超表面布置在所述透明构件的第二表面上并且包括配置为改变从所述第二发光元件输出的光的角度的多个第三单元结构。
15.根据权利要求11所述的光源模块，其中，所述第一单元结构的至少一个维度元素的长度小于所述第一红外波长带。
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