具有菲涅尔组合透镜的支架、电路板和电子设备

摘要

本发明提出一种具有菲涅尔组合透镜的支架、电路板和电子设备，具有菲涅尔组合透镜的支架包括本体，本体包括：第一区域、环绕所述第一区域的第二区域和位于第一区域与第二区域之间的中间区域，其中，第一区域设置有第一菲涅尔透镜，第二区域设置有第二菲涅尔透镜，第二菲涅尔透镜为环形结构，中间区域设有不透光隔件。本发明提供的具有菲涅尔组合透镜的支架结构紧凑，可以实现更复杂的光学功能。

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其是涉及一种具有菲涅尔组合透镜的支架、电路板和电子设备。

背景技术

当前穿戴产品的功能不断完善，有一些穿戴产品具有健康检测功能，包括血氧检测，心率检测，心电检测等，这些功能的实现依赖于发光器和光学传感器，发光器发出的光线发射光线后，经过生命体反射后被光学传感器接收，光学传感器接收到的光信号利用算法进行处理，得到生命体的健康检测信息。这种具有健康检测功能的穿戴产品中的一个重要部件是用于聚光的菲涅尔透镜，相关技术中常见的菲涅尔透镜通常与设备底壳的透明镜片作为一体结构，这种结构无法适应复杂光学，并且无法实现多机型共用，适用性较差，此外，还有采用UV转印技术形成的具有菲涅尔纹的PET膜片，然后将多个PET膜片组装到支架上，然而这种结构组装工序复杂，良率极低，一致性差，且成本较高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种具有菲涅尔组合透镜的支架。本发明的实施例还提出一种电路板和电子设备。

本发明实施例提供的具有菲涅尔组合透镜的支架包括本体，所述本体包括：第一区域、环绕所述第一区域的第二区域和位于所述第一区域与所述第二区域之间的中间区域，其中，所述第一区域设置有第一菲涅尔透镜，所述第二区域设置有第二菲涅尔透镜，所述第二菲涅尔透镜为环形结构，所述中间区域设有不透光隔件。

本发明实施例提供的具有菲涅尔组合透镜的支架的本体包括依次套设并相连为一体的第一区域、中间区域和第二区域，结构紧凑。分别利用第一区域和第二区域为载体，巧妙地将菲涅尔纹设计在第一区域和环状的第二区域上。可以在第一区域和第二区域上制作不同的菲涅尔纹纹路，即第一菲涅尔透镜与第二菲涅尔透镜的光学功能可以不同，从而使具有菲涅尔组合透镜的支架可以实现更复杂的光学功能。

此外，中间区域的不透光隔件不仅起到连接第一区域和第二区域的作用，还将第二区域和第一区域完全阻隔开来，具有阻断隔绝光在第一区域和第二区域之间传播的作用，有效防止发生窜光现象，使得光效聚集效应更强，因此本发明实施例的具有菲涅尔组合透镜的支架具有较高的精确度和较高的聚光效应。

在一些实施例中，所述支架一体成型。

在一些实施例中，所述第一区域设有第一凹槽，所述第一菲涅尔透镜设置在所述第一凹槽内，所述第二区域设有环形的第二凹槽，所述第二凹槽环绕所述第一凹槽，所述第二菲涅尔透镜设置于所述第二凹槽内。

在一些实施例中，所述第一区域的外边界设有第一台阶部，所述不透光隔件的内壁设有与所述第一台阶部相匹配的第二台阶部；和/或

所述第二区域的内边界设有第三台阶部，所述不透光隔件的外壁设有与所述第三台阶部相匹配的第四台阶部。

在一些实施例中，所述本体还包括围绕所述第二区域设置的第三区域，所述第三区域上设置有至少一个定位柱，所述定位柱用于定位所述支架。

在一些实施例中，所述本体还包括环形的封光件，所述封光件设置在所述不透光隔件上方。

本发明另一方面提供的电路板，包括：基板；和

具有菲涅尔组合透镜的支架，所述支架为根据上述任一项实施例所述的支架，所述支架设置在所述基板上。

在一些实施例中，电路板包括设置在所述基板上的至少一个光源和至少一个光学传感器，所述支架盖设于所述光源和所述至少一个光学传感器上。

在一些实施例中，所述至少一个光源与所述第一菲涅尔透镜位置相对，所述至少一个光学传感器与所述第二菲涅尔透镜位置相对；或者所述至少一个光源与所述第二菲涅尔透镜位置相对，所述至少一个光学传感器与所述第一菲涅尔透镜位置相对。

在一些实施例中，所述光源容纳于所述第一凹槽内，所述光学传感器容纳于所述第二凹槽内，或者所述光源容纳于所述第二凹槽内，所述光学传感器容纳于所述第一凹槽内。

在一些实施例中，第一背胶部和/或第二背胶部，所述第一背胶部和所述第二背胶部用于将所述支架与所述基板相互粘连，其中所述第一背胶部环绕所述第一菲涅尔透镜并至少与所述不透光隔件粘连，所述第二背胶部环绕所述第二菲涅尔透镜并与所述第二区域粘连。

在一些实施例中，所述基板设有与所述定位柱适配的定位孔。

本发明再一方面实施例提供的电子设备，包括：

电路板，所述电路板为根据上述任一项实施例所述的电路板；

壳体，所述电路板设置在所述壳体内，所述壳体的底部设有在所述第一方向上与所述第一区域和所述第二区域分别对应的透明区域。

在一些实施例中，所述封光件在所述第一方向上位于所述不透光隔件与所述壳体之间并与所述壳体相抵。

附图说明

图1是本发明实施例的具有菲涅尔组合透镜的支架的一个侧面示意图。

图2是本发明实施例的具有菲涅尔组合透镜的支架的另一个侧面的示意图。

图3是本发明实施例的具有菲涅尔组合透镜的支架的结构解析图。

图4是本发明实施例的具有菲涅尔组合透镜的支架的剖视图。

图5是本发明实施例的电子器件的部分爆炸示意图一。

图6是本发明实施例的电子器件的部分爆炸示意图二。

图7是本发明实施例的电子器件的剖视图。

图8是图7的局部示意图。

图9是本发明实施例的镜片的示意图。

附图标记：

1、支架；2、电子设备；11、第一区域；111、第一菲涅尔透镜；112、第一凹槽；12、不透光隔件；13、第二区域；131、第二菲涅尔透镜；132、定位柱；133、第二凹槽；134、第三区域；14、基板；141、光源；142、光学传感器；143、定位孔；151、第一台阶部；152、第二台阶部；153、第三台阶部；154、第四台阶部；161、第一背胶部；162、第二背胶部；17、壳体；171、通孔；18、镜片；181、第一环形油墨区；182、第二环形油墨区；183、第一透明区；184、第二透明区；19、封光件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据图1-图4描述本发明实施例提供的具有菲涅尔组合透镜的支架1。如图所示，本发明实施例提供的支架1包括本体，本体包括第一区域11、环绕第一区域11的第二区域13和位于第一区域11与第二区域13之间的中间区域，其中，第一区域11设置有第一菲涅尔透镜111，第二区域13设置有第二菲涅尔透镜131，第二菲涅尔透镜131为环形结构，中间区域设有不透光隔件12。

本发明实施例提供的支架1的本体包括依次套设并相连为一体的第一区域11、中间区域和第二区域13，结构紧凑。分别利用第一区域11和第二区域13为载体，巧妙地将菲涅尔纹设计在第一区域11和环状的第二区域13上。可以在第一区域11和第二区域13上制作不同的菲涅尔纹纹路，即第一菲涅尔透镜111与第二菲涅尔透镜131的光学功能可以不同，从而使支架1可以实现更复杂的光学功能。

此外，中间区域的不透光隔件12不仅起到连接第一区域11和第二区域13的作用，还将第二区域13和第一区域11完全阻隔开来，具有阻断隔绝光在第一区域11和第二区域13之间传播的作用，有效防止发生窜光现象，使得光效聚集效应更强，因此本发明实施例的支架1具有较高的精确度和较高的聚光效应。

本发明的实施例还提供了一种电路板，电路板包括基板14和上述任一项实施例中的支架1，支架1与基板14在第一方向上叠置并彼此相连。

具体地，如图5所示，基板14的一个侧面上设有光源141和若干光学传感器142，若干光学传感器142围绕光源141间隔分布，支架1与基板14相连并在第一方向上相对，其中光源141在第一方向上与第一菲涅尔透镜111相对，若干光学传感器142在第一方向上与第二菲涅尔透镜131相对。

在其他实施例中，光源141可以为多个。并且，光源141在第一方向上可与第二菲涅尔透镜131相对，光学传感器142在第一方向上与第一菲涅尔透镜111相对。

本发明实施例提供的电路板的光源141用于发射光线，光线穿过第一菲涅尔透镜111被聚集后经过生命体反射，反射光线穿过第二菲涅尔透镜131被聚集，而后被光学传感器142感应，利用算法对光学传感器142接收到的光信号进行处理，从而得到生命体的健康检测信息。电路板的一种可选实现为PCB板

本发明的实施例还提供了一种电子设备2。电子设备2包括上述任一实施例中的电路板以及壳体17，电路板设置在壳体17内，壳体17的底部设有在第一方向上与第一区域11和第二区域13分别对应的透明区域。

该电子设备2可以为具有血氧检测功能的可穿戴电子设备2或者具有其他类似功能的电子设备2。经过验证，本发明实施例提供的电子设备2的漏光少、光学性能高、装配简单、成本低、检测结果准确度高的优点。

下面根据图1-9详细描述本发明实施例提供的支架1及电子设备2。

如图1-4所示，本公开一些实施例的支架1包括第一区域11、中间区域和第二区域13。中间区域设有不透光隔件13，第一区域11为圆形，不透光隔件12和第二区域13为圆环形。第一区域11包括位于中部的圆形的第一菲涅尔透镜111。不透光隔件12套设第一区域11并与第一区域11相连。第二区域13套设不透光隔件12并与不透光隔件12相连，第二区域13设有环形的第二菲涅尔透镜131，第二菲涅尔透镜131环绕第一菲涅尔透镜111。不透光隔件12为不透光隔件，不透光隔件12将第一区域11和第二区域13隔开以实现光学上的隔断。也就是说，第一区域11与第二区域13之间的光路被不透光隔件12完全阻断，有利于提高支架1的精确度。

在本公开一些实施例中，为了使支架1的结构更加合理，第一菲涅尔透镜111、不透光隔件12与第二菲涅尔透镜131的中心轴线重合，并沿第一方向延伸。

在一些实施例中，支架1采用双色注塑工艺一体成型。第一区域11和第二区域13均由透明材料形成。或者也可以采用其他方式制作，本公开实施例不限于此。

可选地，不透光隔件12由黑色材料制成，由黑色材料制成的不透光隔件12能够更好地阻断第一区域11与第二区域13之间的光线传播，避免漏光。

采用双色注塑工艺使支架1一体成型，即第一区域11、不透光隔件12和第二区域13一次成型，整体性更强、一致性更好，且工艺简单、效率高、成本低。具体地，第二区域13为透明材料成型，在第二区域13上制作菲涅尔纹纹路形成第二菲涅尔透镜131，第一区域11为透明材料成型，在第一区域11上制作菲涅尔纹纹路形成第一菲涅尔透镜111。第二区域13和第一区域11为第一射成型体。不透光隔件12为黑色材料成型，为第二射成型体，不透光隔件12会覆盖圆形第一区域11的第一射进胶口。不透光隔件12为完整的闭合环形，可以将圆形的第一区域11和环形的第二区域13完全阻隔开来，通过双色注塑工艺可以巧妙实现。

可选地，第一区域11和第二区域13的制备材料相同。可以理解的是，第一区域11和第二区域13的制备材料也可以不同。

为了表述方便，下面以图4所示的箭头方向表示上下方向，第一方向沿上下方向延伸。

第一区域11设有第一凹槽112，第一菲涅尔透镜111设置在所述第一凹槽内并构造为第一凹槽112的槽底。第二区域13形成第二凹槽133，第二凹槽133环绕第一凹槽112，第二菲涅尔透镜131设置在第二凹槽内并构造为第二凹槽133的槽底。具体地，如图4所示，第一区域11的上表面的一部分向下凹陷形成第一凹槽112，第一凹槽112位于第一区域11的中部。在第一区域11的第一凹槽112的槽底面上制作菲涅尔纹纹路，从而使第一凹槽112的槽底形成第一菲涅尔透镜111。第二区域13的上表面的一部分向下凹陷形成第二凹槽133，在第二凹槽133的槽底面上制作菲涅尔纹纹路，从而使第二凹槽133槽底形成第二菲涅尔透镜131。

可选地，形成第一菲涅尔透镜111的菲尼尔纹路可以与第二菲涅尔透镜131的菲尼尔纹路不同，从而使得第一菲涅尔透镜111与第二菲涅尔透镜131达到不同的光学功能，使本公开一些实施例的支架1具有更复杂的光学功能。

为了使支架1的结构稳定性更强，在第一区域11与不透光隔件12的连接处，以及第二区域13与不透光隔件12的连接处设计若干台阶结构。

具体地，如图4所示，第一区域11的外边界设有第一台阶部151，不透光隔件12的内壁设有与第一台阶部151相匹配的第二台阶部152，第一台阶部151与第二台阶部152相抵。第二区域13的内边界设有向内突出的第三台阶部153，不透光隔件12的外壁设有与第三台阶部153相匹配的第四台阶部154，第三台阶部153与第四台阶部154相抵。内外方向如图4中的箭头所示，第一台阶部151抵接在第二台阶部152的上方，第三台阶部153抵接在第四台阶部154的上方。

进一步地，本体还包括围绕第二区域13设置的第三区域134，第三区域134上设置有至少一个定位柱132，定位柱132用于定位支架1。本体还包括环形的封光件19，封光件19环绕第一菲涅尔透镜111设置并与不透光隔件12的一侧相连。在一些实施例中，封光件19与不透光隔件12一体成型。

如图5-9所示，电子设备2包括电路板和壳体17，电路板包括上述任一项实施例中的支架1以及基板14。

如图5所示，基板14的一个侧面上设有光源141和若干光学传感器142，若干光学传感器142围绕光源141间隔分布，支架1与基板14相连并在第一方向上相对。其中光源141在第一方向上与第一菲涅尔透镜111相对，若干光学传感器142在第一方向上与第二菲涅尔透镜131相对。可选地，光源141为发光三色光源141。

为了便于支架1与基板14的安装，基板14设有与定位柱132相互适配的定位孔143，定位柱132穿过定位孔143。如图5和图8所示，在本公开一些实施例中，第三区域134上设有在支架1径向上相对的两个定位柱132，基板14上设有两个定位孔143，两个定位柱132与两个定位孔143一一对应地设置，定位柱132穿过与其对应的定位孔143。

在一些实施例中，本发明实施例提供的电子器件的第三区域134设有多个定位柱132，从而使支架1与基板14进行安装时，定位更加准确。

为了表述方便，下面以图8所示的箭头方向表示上下方向，第一方向沿上下方向延伸。基板14位于支架1的上方。位于基板14中部的光源141向下伸入第一凹槽112中与第一菲涅尔透镜111相对，环绕光源141的若干光学传感器142向下伸入第二凹槽133中与第二菲涅尔透镜131相对。可以理解的是，在其他实施例中，光源141可以向下伸入第二凹槽133中与第二菲涅尔透镜131相对，光学传感器142可以向下伸入第一凹槽112中与第一菲涅尔透镜111相对。

为了实现菲尼尔组合透镜与基板14的相连，在本公开一些实施例中的电子设备2包括第一背胶部161和第二背胶部162。第一背胶部161和第二背胶部162具有粘连作用。如图5和8所示，第一背胶部161和第二背胶部162均位于支架1和基板14之间，并且均与具有菲涅尔组合透镜的支架和基板14中的每一者粘连。其中，第一背胶部161环绕第一菲涅尔透镜111并至少与不透光隔件12粘连，第二背胶部162环绕第二菲涅尔透镜131并与第二区域13粘连。第一背胶部161和第二背胶部162的设置有利于支架1与基板14之间形成较强的稳定性。

具体地，如图8所示，第一背胶部161在第一方向上位于支架1和基板14之间，其上表面与基板14粘连，下表面与支架1粘连。在本公开一些实施例中，第一背胶部161在上下方向上与不透光隔件12相对，其下表面与不透光隔件12的上表面、第一区域11的上表面以及第二区域13的上表面均有粘连关系。可以理解的是，在其他实施例中，第一背胶部161可以只与不透光隔件12的上表面粘连。第一背胶部161环绕第一菲涅尔透镜111，第一背胶部161的设置在基板14与支架1之间形成了一个密闭的腔体，与第一菲涅尔透镜111相对的光源141位于该腔体内，有效地保护了光源141。

第二背胶部162在第一方向上位于支架1和基板14之间，其上表面与基板14粘连，下表面与第二区域13粘连。第二背胶部162环绕第二菲涅尔透镜131，其在上下方向上与第二区域13相对。第二背胶部162的设置在基板14与支架1之间形成了环形的密闭的腔体，与第二菲涅尔透镜131相对的光学传感器142位于该腔体内，有效地保护了光学传感器142。

如图8所示，光源141与第一菲涅尔透镜111之间在上下方向上具有间隔，光学传感器142与第二菲涅尔透镜131之间在上下方向上具有间隔。

如图6、图7和图9所示，壳体17包括主体和镜片18，主体的中部具有通孔171，镜片18安装在通孔171处。可选地，主体与镜片18粘连。主体与镜片18单独为一体，结构简单，组装方便，成本较低，且主体可以浓度做外观上的处理，不影响镜片18和支架1的结构，灵活方便。

壳体17的主体与基板14相连，支架1夹设于壳体17与基板14之间。镜片18在第一方向上与支架1相对，镜片18具有第一环形油墨区181和第二环形油墨区182，第二环形油墨区182中部形成第一透明区183，第一环形油墨区181环绕第二环形油墨区182并与第二环形油墨区182之间具有间隔以形成环形的第二透明区184，第一透明区183在第一方向上与第一菲涅尔透镜111相对，第二透明区184在第一方向上与第二菲涅尔透镜131相对。

可选地，第一环形油墨区181和第二环形油墨区182由丝印印刷在镜片18上。

进一步地，如图8所示，封光件19在第一方向上位于镜片18和具有菲涅尔组合透镜的支架之间，封光件19的一侧与不透光隔件12相连，封光件19的另一侧与镜片18相抵。封光件19的设置可进一步避免第一菲涅尔透镜111与第二菲涅尔透镜131之间的窜光问题，提高本公开一些实施例的电子设备2的光学性能和检测准确性。

本公开一些实施例的电子设备2中的壳体17与支架1为分体结构，即在组装之前彼此独立完成，意味着电子设备2中的支架1可更换，有利于实现多机型共用，提高电子设备2的适用性。并且本公开一些实施例的电子设备2中的壳体17、基板14与支架1之间的装配简单，组装效率高，一致性较好，有利于控制成本。

本公开实施例公开了一种含有环形外圈本体、环形孤岛和圆形内圈本体的支架，并将菲涅尔纹设置在环形外圈本体和圆形内圈本体之内，可通过模具双色注塑或其他方式一体成型，结构紧凑。

在一些实施例中，环形外圈本体为透明材料成型，在上面制作环形外圈菲涅尔纹纹路，类似地，圆形内圈本体也为透明材料成型，在上面制作圆形内圈菲涅尔纹纹路。可选地，环形外圈本体和圆形内圈本体为一射成型。

在一些实施例中，环形孤岛结构连接环形外圈本体和圆形内圈本体，环形孤岛为黑色材料成型，以阻断隔绝光在环形本体和圆形本体之间传播。可选地，环形孤岛为第二射成型，第二射成型会覆盖圆形内圈本体的第一射进胶口。

在一些实施例中，环形孤岛为完整闭合环形，对环形外圈本体和内圈本体完全阻隔分开。本公开实施例中，环形外圈本体和圆形内圈本体，环形孤岛结构为一起成型出来，工艺简单结构巧妙，效率高成本低，整体性强，一致性更好。在一些实施例中，环形外圈本体上正反面可以设计定位柱，组装定位精准，保证了环形外圈和圆形内圈的相对定位进度。在一些实施例中，通过环形外圈本体定位柱精准装配到PCB板上，环形外圈本体和圆形内圈本体上制作光学菲涅尔纹。在一些实施例中，PCB板上光学传感器件环形布局，中间器件为发光三色灯，外圈均匀环形布局多PD，环形孤岛黑色料既隔绝环形本体和圆形本体又实现联通环形本体和圆形本体为一起的作用；即形成环形本体环绕圆形本体的一个封闭组合式一体式支架结构；从而实现简单装配，光效聚集增强，器件遮蔽作用。

在一些实施例中，通过环形本体上的两个定位柱组装定位在PCB板上，通过封光背胶密封形成一个密闭的腔体，可以有效保护了传感器件又形成了一个和传感器相对位置稳定一致性高的一体结构，和PCB板一体组装在底壳上(底壳对应位置点胶组装透明镜片，镜片对应环形本体和圆形本体为透明区域)，这样底壳单独为一件结构简单，成本低，且可以单独做外观处理，不影响镜片和光学支架结构，灵活方便。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为具有附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。