具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，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基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。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申请中的具体含义。

下面结合图1至图3所示，描述根据本申请实施例的光学传感器和电子设备200。

如图1和图3所示，根据本申请一些实施例的光学传感器，其包括单通道感光元件120、可调谐滤波器110和驱动件，可调谐滤波器110设于单通道感光元件120的入光侧，可调谐滤波器110具有多个透光模式。驱动件与可调谐滤波器110相连，驱动件用于驱动可调谐滤波器110在多个透光模式中切换以透过不同中心波长的光。

在该实施例中，光学传感器包括单通道感光元件120、可调谐滤波器110和驱动件，其中，单通道感光元件120能够利用光电转换功能,将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。可调谐滤波器110设于单通道感光元件120的入光侧，可调谐滤波器110具有多个透光模式，在不同的透光模式下，可调谐滤波器110可以透过指定波长的光。驱动件与可调谐滤波器110相连，驱动件用于控制可调谐滤波器110在多个透光模式下进行切换，从而实现可调谐滤波器110透过不同中心波长的光，令单通道感光元件120对不同中心波长的光进行针对性的感知。本申请通过在单通道感光元件120的入光侧设置具有多种透光模式的可调谐滤波器110，从而可以令单通道感光元件120对每个透光模式下指定的光线进行感知，且无需限定单通道感光元件120的面积，即可以将单通道感光元件120设置为单通道宽谱感光器件，也就是说，单通道感光元件120包括一个光电二极管，从而确保单通道感光元件120的视场角一致性较好，避免相关技术中存在的检测准确性低下、对安装空间需求较高、无法对具体颜色进行针对性识别等问题。本申请采用单通道感光元件120和可调谐滤波器110分时工作，替代了相关技术中的阵列式多通道传感器，实现了单通道多光谱光学传感。

需要说明的是，单通道感光元件120可以在很宽的光谱范围内感应光强，并将光转化为电。可调谐滤波器110具有多个透光模式，在一个透光模式下，可以透过指定中心波长和带宽。进一步地，可调谐滤波器110的透光模式包括第一透光模式和第二透光模式，与第一透光模式对应的指定光线包括两个中心波长，固定的带宽。与第二透光模式对应的指定光线包括两种带宽，固定的中心波长。

可选地，如图1和图3所示，可调谐滤波器110设置于单通道感光元件120的正上方，在一个工作周期内，可调谐滤波器110能够在不同的时间里透过不同中心波长的光，从而实现多光检测。其中，由于可调谐滤波器110对于指定光线的波长、带宽均可调制，从而使得可调谐滤波器110的选择自由度高，应用范围更广。

进一步地，如图2所示，可调谐滤波器110包括液晶可调滤色片，驱动件包括驱动电路。

进一步地，驱动件通过调整施加于可调谐滤波器110的电压以切换透光模式。

在该实施例中，可调谐滤波器110包括液晶可调滤色片，液晶可调滤色片是根据液晶电控双折射效应制成的分光器件，具有光调制、偏转和滤光等功能。驱动件包括驱动电路，其中，驱动件通过调整施加于可调谐滤波器110的电压以切换透光模式，简化可调谐滤波器110的控制，仅通过电压即可实现可调谐滤波器110在多种透光模式下的精准切换，操作简便易于控制。

进一步地，如图2所示，可调谐滤波器110包括多个波片，多个波片沿光线的入射方向层叠设置。其中，多个波片中每个波片包括液晶层111、石英层112、偏振片113、第一玻璃衬底114和第二玻璃衬底115，石英层112位于液晶层111的一侧。偏振片113设于石英层112背离液晶层111的一侧。第一玻璃衬底114设于液晶层111和石英层112之间。第二玻璃衬底115设于液晶层111背离石英层112的一侧。

在该实施例中，液晶层111具有双折射效应，会使o光与e光的折射率发生变化，从而改变o光与e光的折射率差。其中，遵守普通的折射定律的光，称作寻常光(或o光)，不遵守普通的折射定律的光，称作非常光(或e光)。

Δn＝n_o-n_e (1)

Δδ＝2πΔnd/λ (2)

式中，Δn为液晶电控双折射效应后产生的折射率差，Δδ为液晶电控双折射效应后产生的相位差，n_o为o光折射率，n_e为e光折射率，λ表示光在真空中的波长，n表示介质的折射率。

由于可调谐滤波器110包括多个波片，多个波片单元级联构成，波片利奥波片。如图2所示，单组波片包括偏振片113、液晶层111、石英，构成相位延迟片。

由双折射效应可知，当自然光通过波片时，o光与e光产生的相位延迟为：

δ＝2πΓ_总/λ (3)

式中，Γ＝dΔn为o光与e光产生的光程差，因此对于单组波片，可知：

Γ_总＝Γ_液晶+Γ_石英 (4)

其光谱透过率为：

T₁＝I₁/I₀＝0.5(1+cosδ)＝0.5[1+cos(2πΔnd/λ)] (5)

因此，对于多个波片而言，Γ_n+1＝2Γ_n，即结构中任意一个波片的光程差是其前一个单元光程差的两倍，其中，光通过第一个波片的光谱透射率为：

T₁＝I₁/I₀＝0.5(1+cosδ)＝0.5[1+cos(2πΔnd/λ)] (6)

式中，I为光强适量，由于Γ_n+1＝2Γ_n，那么对于其他波片而言：

T₂＝I₂/I₁＝0.5(1+cos2δ) (7)

T₃＝I₃/I₂＝0.5(1+cos4δ) (8)

同理，可得T₄、T₅、T₆等等。

其中，

T_总＝T₁×T₂×T₃×...T_n (9)

当T＝1时，即mλ＝Δnd时(m取整数)，波长在λ处的波段被选择输出。因此，可调谐滤波器110在很宽的波段内能够实现电控调谐。通过改变对液晶层111所施加的电压的大小，分别对波长的相位进行调制，选择波段的输出范围，同时锁定其他波长，从而实现对可调谐滤波器110的动态调制，获得高精度的窄波输出，可调谐滤波器110中无移动部件，孔径大，视场角大，并具有良好的光学特性，通过驱动件来选择输出波段，具有控制简单、调制电压小，在一定的波段范围内连续可调等优点。

需要说明的是，由于可调谐滤波器110的透光特性，可调谐滤波器110与单通道感光元件120，即与单个宽谱的光电二极管配合，则可以组成可见光到近红外光较宽的光谱范围内，任意中心波长和任意带宽的光学传感器，可以实现不常见的光谱成分组成光的感知能力，以满足一些特殊的需求，例如，红光和绿光的组合光。

此外，可调谐滤波器110还可以应用于屏幕组件中屏幕显示面板的滤色层，在节省面积的同时还能够探索同样面积下更大像素单元排布的可能性。

进一步地，驱动件的数量为多个，多个驱动件与多个波片中的液晶层111一一对应连接。

在该实施例中，驱动件的数量为多个，多个驱动件分别与每个波片中的液晶层111对应连接，每个驱动件能够控制与其对应的液晶层111，从而为每个波片的液晶层111提供相应的电压。多个波片在某个波段范围内干涉加强获得输出，在其他的波段范围内则相互抵消，被锁定。通过改变施加在液晶层111上的电压，从而改变输出的波段，以实现液晶可调滤色片在不同波段输出的目的，进而使得可调谐滤波器110具有多个不同的透光模式。

进一步地，可调谐滤波器110位于单通道感光元件的正上方。

在该实施例中，光线射向可调谐滤波器110后，能够尽可能地传播至感光元件处，防止由于可调谐滤波器110和单通道感光元件的错位安装而导致的光线逃逸，或者是导致单通道感光元件的进光量受限。

进一步地，单通道感光元件120包括光敏二极管或光敏三极管。

在该实施例中，单通道感光元件120包括光敏二极管或光敏三极管，从而实现光信号至电信号的转换。单通道感光元件120可以在可见光很宽的光谱范围内感应光强，以实现将光转化为电。单通道感光元件120与可调谐滤波器110配合即可替代阵列式多通道传感器，解决了多通道传感器中多个光敏二极管或光敏三极管的视场角不一致的问题，使得多光谱感应的一致性提升。与此同时，在实现多光谱感知的基础上，还能够进一步节省空间占用，能够应用于极度狭小的空间。

根据本申请的一些实施例提供的摄像模组，其包括镜头和上述第一方面的实施例中所提到光学传感器，其中，光学传感器设在镜头的背光侧。

在该实施例中，摄像模组包括镜头和光学传感器，光学传感器设在镜头的背光侧，外界光线穿过镜头射向光学传感器，在光学传感器的作用下，能够实现识别多种颜色的光。光学传感器可以等同于相关技术中摄像模组的滤色层。

根据本申请的一些实施例提供的电子设备200，其包括上述第一方面的实施例中所提到光学传感器，电子设备还包括壳体组件，壳体组件具有连通的容纳腔和光通道，光学传感器的至少部分对应光通道设在容纳腔中。

在该实施例中，电子设备200包括上述任意实施例中所提供的光学传感器，因此具有该光学传感器的全部有益效果，在此不在赘述。

具体地，壳体组件包括后盖、框体和显示屏，三者围合形成容纳腔，显示屏和框体之间的缝隙构成光通道，光学传感器设在容纳腔内。由于光通道较为狭小，且容纳腔内空间有限，通过设置占用空间较小的光学传感器，从而可以优化电子设备的整体布局。

进一步地，如图1所示，电子设备200包括处理器210，处理器210与光学传感器相连，处理器210用于控制光学传感器的可调谐滤波器110按序运行多个透光模式，单通道感光元件120采集每个透光模式对应的光线数据。

在该实施例中，电子设备200还包括处理器210，处理器210与光学传感器相连，处理器210能够控制光学传感器中的可调谐滤波器110和单通道感光元件120配合工作。具体地，处理器210能够控制可调谐滤波器110按序运行多个透光模式，比如，在可调谐滤波器110具有至少一个工作周期，一个工作周期被分为5个等长时间段(第一时间段、第二时间段等等)。在第一时间段时，处理器210控制可调谐滤波器110切换为第一透光模式，在第一透光模式下，可调谐滤波器110可以使得红光通过，也就是说，在第一时间段内，光学传感器等同于R通道光电二极管。类似的，第二时间段至第五时间段，可以按序控制可调谐滤波器110切换至相应的透光模式，从而可以分别让绿光、蓝光、红外光、宽谱光通过。同样地，在这些时间段内，光学传感器分别等同于单个G通道光电二极管、单个B通道光电二极管、单个I通道光电二极管和单个W通道光电二极管。具体的，如图1所示，在一个工作周期内，处理器210依次在5个时间段内控制可调谐滤波器110在5中透光模式下切换，与此同时，在每个时间段内单通道感光元件120均可以采集光线数据。进一步地，一个周期结束后可以进入下一个周期。

进一步地，当可调谐滤波器110为液晶可调滤色片时，则可以控制液晶可调滤色片的带宽在一个很小的值(比如1nm)，之后可以锁定带宽，通过令中心波长在一定范围内变化。比如，从380nm～1500nm之间间隔1nm，每个中心波长停留一段比较短的时间，至少为单通道感光元件120的依次采集周期，与此同时同步采集光线数据，这样在一个工作周期后就可以获得目标光的光谱曲线，即液晶可调滤色片和单个宽谱光电二极管的组合可以形成一个卫星光谱仪，具有光谱检测能力。

进一步地，如图3所示，电子设备200包括导光件230，导光件230设于光通道221内，并位于光学传感器的入光侧。

在该实施例中，当电子设备200为手机时，由于全面屏手机中高屏占比的需求，光学传感器常被隐藏设置在微缝或小孔之下。电子设备200的壳体220会形成一个狭长的通道(光通道221)，光学传感器设置在光通道221的下方，外界的光会从壳体220入射，然后通过狭长的通道最终到达光学传感器的感光面。通过在光学传感器的入光侧设置导光件230，从而可以为光学传感器提供稳定的光传导路径，环境光通过光通道221射向导光件230，再通过导光件230到达光学传感器接收端(即可调谐滤波器110)。

进一步地，导光件230的入光端延伸至光通道的入口处。

在该实施例中，导光件230的入光端延伸至光通道221的入口处。即在光通道的有限空间内，设置了尽可能多的导光件230，外界环境光可以在光通道的入口处就与导光件230接触，从而开始光线折射、反射等，可以令外界环境光得到充分的传播。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。