CN104794466A - 活体生物特征信息光学图像采集模组及移动终端 - Google Patents

活体生物特征信息光学图像采集模组及移动终端 Download PDF

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Abstract

本发明活体生物特征信息光学图像采集模组，包括设有LED芯片的LED芯片基座和支架引脚，在LED芯片上设有折射板和包覆折射板的外层胶壳，在外层胶壳内侧设有的导光板，该导光板上设有与控制电路连接的温度传感器，在导光板下部设有与控制电路连接的图像传感器，所述折射板将光折射进入导光板内全反射传播，当破坏全反射传播时，使光向图像传感器方向传播和同步采集接触部位的温度。LED芯片发出的光通过折射板定向折射出光进入导光板内全反射传播，当活体生物接触导光板时破坏全反射条件使光传播方向改变，温度传感器实时采集活体生物温度，当两个参数都符合设定要求时验证通过，该光学图像采集模组采集图像和温度两个参数，提高安全性，同时其厚度薄，利于产品的小型化。

Description

活体生物特征信息光学图像采集模组及移动终端
技术领域
本发明涉及安全领域生物信息采集识别技术领域，特别涉及一种活体生物特征信息光学图像采集模组、移动终端。
背景技术
移动终端为了保护用户隐私，通常设有授权开启装置，现有的授权开启包括两种，一种是通过软件加密通过设置的密码打开，其加密简单，既容易通过破译密码的方式打开，又容易忘记密码。另一种授权开启是利用特定的生物信息，如指纹进行授权验证开启。
目前采集指纹作为授权开启的有两种技术入方案，一是采用纯光学成像技术方式采集指纹信息，虽然采集的指纹图像的分辨率高达1000DPI，安全性高，但该方案需要通过透镜折射来实现，厚度较大，传播光路复杂，无法适应于对体积要求较高的移动电子产品或安装空间有限的场所，如智能手机、平板电脑等。另一种是采用半导体成像技术方式采集，通过接触电感应生成指纹图像，分辨率一般在500DPI左右，虽然其体积可以轻薄化，但其采集图像的分辨率不高，且采集图像成像面积小，容易出现误读误判影响，无法应用在安全级别要求较高的移动终端或场所。同时需要在移动终端上设有用于放置感应采集器的窗口，既影响用户体验，又影响美观。上述现有利用指纹验证都存在一个重要缺陷，可以复制指模通过验证，给用户制造安全风险。
发明内容
    本发明主要解决的技术问题是提供一种活体生物特征信息光学图像采集模组，该活体生物特征信息光学图像采集模组避免复制的高精度指纹通过验证，降低安全风险，提高验证的可靠性安全性的同时降低模组的体积。
为了解决上述问题，本发明提供一种活体生物特征信息光学图像采集模组，该活体生物特征信息光学图像采集模组包括：设有LED芯片的LED芯片基座和连通LED芯片与控制电路的支架引脚，在LED芯片上设有折射板和包覆折射板的外层胶壳，在外层胶壳内侧设有四周与外层胶壳和折射板配合固定的导光板，该导光板上设有与控制电路连接的温度传感器，在导光板下部设有与控制电路连接的图像传感器，所述折射板将LED芯片发出的光折射进入导光板内全反射传播，当破坏全反射传播时，使光向图像传感器方向传播和同步采集接触部位的温度。
进一步地说，所述LED芯片基座设有多个突起，该突起的上表面大于其底部。
进一步地说，所述外层胶壳内侧设有形成喇叭状的斜面。
进一步地说，所述导电支架基材包括金属磷青铜料带。
进一步地说，所述折射板包括有机玻璃。
进一步地说，所述外层胶壳为可挡光的黑色或深色塑胶材料。
进一步地说，所述图像传感器包括CCD图像传感器和COMS图像传感器。
进一步地说，所述支架引脚12折弯成S或Z形。
进一步地说，所述温度传感器或与温度传感器连接的温度感器探头设外层胶壳或折射板位于导光板区域外侧，至少有部分祼漏于外层胶壳或折射板表面。
进一步地说，所述温度感器探头为封闭的环形或矩形。
 本发明还提供一种移动终端，包括光学图像采集模组，该光学图像采集模组设有LED芯片的LED芯片基座和连通LED芯片与控制电路的支架引脚，在LED芯片上设有折射板和包覆折射板的外层胶壳，在外层胶壳内侧设有四周与外层胶壳和折射板配合固定的导光板，设有温度传感器的导光板与玻璃面板上的采集孔配合，在导光板下部设有与控制电路连接的图像传感器，所述折射板将LED芯片发出的光折射进入导光板内全反射传播，当接触破坏全反射传播时，即时采集接触部位温度，使光向图像传感器方向传播和同步采集接触部位的温度。
进一步地说，所述LED芯片基座设有多个突起，该突起的上表面大于其底部。
进一步地说，所述外层胶壳内侧设有形成喇叭状的斜面。
进一步地说，所述图像传感器包括CCD图像传感器和COMS图像传感器。
进一步地说，所述温度传感器或与温度传感器连接的温度感器探头设外层胶壳或折射板位于导光板区域外侧，至少有部分祼漏于外层胶壳或折射板表面。
进一步地说，所述温度感器探头为封闭的环形或矩形。
 本发明还提供一种移动终端，该移动终端包括设于移动终端玻璃面板下部的光学图像采集模组，该光学图像采集模组设有带LED芯片的LED芯片基座和连通LED芯片与控制电路的支架引脚，在LED芯片上设有折射板和包覆折射板的外层胶壳，在外层胶壳内侧设有四周与外层胶壳和折射板配合固定的导光板，该导光板的上表面与移动终端玻璃面板形成紧密接触，其下部设有与控制电路连接的图像传感器，在玻璃面板上设有与控制电路连接的温度传感器，所述折射板将LED芯片发出的光折射进入由导光板和玻璃面板组成的全反射介质全反射传播，当接触破坏全反射传播时，即时采集接触部位温度，使光向图像传感器方向传播和同步采集接触部位的温度。
进一步地说，所述温度传感器或与温度传感器连接的温度感器探头设于与导光板对应的玻璃面板外侧，至少有部分祼漏于玻璃面板表面。
进一步地说，所述温度感器探头为封闭的环形或矩形。
 本发明活体生物特征信息光学图像采集模组，包括设有LED芯片的LED芯片基座和连通LED芯片与控制电路的支架引脚，在LED芯片上设有折射板和包覆折射板的外层胶壳，在外层胶壳内侧设有四周与外层胶壳和折射板配合固定的导光板，该导光板上设有与控制电路连接的温度传感器，在导光板下部设有与控制电路连接的图像传感器，所述折射板将LED芯片发出的光折射进入导光板内全反射传播，当破坏全反射传播时，使光向图像传感器方向传播和同步采集接触部位的温度。利用导光板作为光全反射传播的介质，LED芯片发出的光通过折射板定向折射出光进入导光板内全反射传播，其光路较短，减少光的衰减。同时活体生物接触导光板时破坏全反射条件使光传播方向至图像传感器，获得高分辨率的图像，同步由温度传感器实时采集活体生物温度，当验证时候的生物图像信息和生物温度参数都符合预设要求时验证通过。该光学图像采集模组采集图像和温度两个参数，提高安全性可靠性，利于产品的小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1 是活体生物特征信息光学图像采集模组实施例结构***示意图。
图2 是光学图像采集模组实施例正视结构示意图。
图3是图2中沿A-A方向结构剖视示意图。
图4是图3中B部分结构放大示意图。
图5是光学图像采集模组与玻璃面板配合一实施例剖视示意图。
图6是光学图像采集模组与玻璃面板配合另一实施例剖视示意图。
 下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是发明一部分实施例，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做出创造性劳动的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。
如图1-3所示，本发明提供一种活体生物特征信息光学图像采集模组实施例。
该活体生物特征信息光学图像采集模组包括：设有LED芯片11的LED芯片基座1和连通LED芯片1与控制电路的支架引脚12，在LED芯片11上设有折射板4和包覆折射板4的外层胶壳3，在外层胶壳3内侧设有四周与外层胶壳3和折射板4配合固定的导光板5，该导光板5上设有与控制电路连接的温度传感器8，在导光板5下部设有与控制电路连接的图像传感器6，所述折射板3将LED芯片11发出的光折射进入导光板5全反射传播，当接触破坏全反射传播时，使光向图像传感器方向传播和同步采集接触部位的温度。
具体地说，所述LED芯片基座2部分地包覆导电支架1上，在成型时先在导电支架1包覆LED芯片基座2，需要预留有能使LED芯片11与导电支架1焊接的空间，并使LED芯片基座2形成中空的框架式结构，所述LED芯片基座2的结构不作特别限定，但通常是与图像传感器，如COMS或CCD图像传器相匹配，可以将LED芯片基座2设为方形，其中间为空的框状结构。上述所述LED芯片11以框状结构LED芯片基座2为例设置时，该LED芯片11可以是对称设置于两侧。在所述导电支架1上部分地包覆LED芯片基座2，其重要目的之一就是使导电支架1具有适应的强度，因为作为电路一部分的导电支架1强度小，在后续加工时容易出现变形等现象，影响成型效率和成品率。所述导电支架1可以采用包括金属磷青铜片在内可导电材料。
该LED芯片11是指可以蓝光的LED芯片，也包括可见的线外光的LED芯片11，其数量根据需要进行设置，可以是一个、两个或多个，其具体的数量不作特别限定。所述温度传感器8与控制电路信号连接，用于在生物接触导光板5时，采集生物的温度，确定为活体生物特征信息，温度传感器8或其温度探头位置可以根据需要进行设置，通常设置在便于采集温度数据的准确性，按压手指时能接触温度传感器8或其温度探头，包括但不限于设置在所述外层胶壳3或折射板4上，且位于导光板5区域外侧附近，至少有部分祼漏于外层胶壳3或折射板4表面。该温度感器探头通常可以采用导热的金属材料。为了便于更好与手指接触，可以将温度感器探头设为封闭的环形或矩形。
在所述LED芯片11上包覆有折射板4和部分包覆折射板4的中空外层胶壳3，该外层胶壳3可挡光的黑色或深色塑胶材料，避免出现漏光现象，减少进入玻璃面板全反射光的强度，进而影响图像传感器采集的指纹图像的分辨率。
所述折射板4采用包括有机玻璃在内的可以将LED芯片11发出的光折射进入玻璃面板内，使其能在玻璃面板内进行全反射传播，在外层胶壳3中空位置收纳有图像传感器和与图像传感器信号连接的控制电路，所述支架引脚12连通LED芯片11和控制电路。
以手指进行操作为例，工作时，在控制电路的控制下LED芯片11发光，该光经过折射板4使绝大部分光能进入导光板5内进行全反射传播。当手指按压导光板5，即全反射传播区域时，手指破坏导光板5的光线全反射传播条件，使得光路发生改变而投射至图像传感器6上，获得按压手指由指纹主汗腺高清晰指纹图像，同时手指在接触导光板5时可以实时采集到手指的温度。应用时先采集指纹和手指的温度预存，当需要验证时，实现采集待验证的指纹和相应的温度，当指纹和相应的温度完全与预设的数据相同时，通过验证，该活体生物特征信息光学图像采集模组结构薄，体积小，可以避免复制指纹通过验证，提高验证的可靠性安全性，可以广泛用于安全等级要求较高的场所和对轻便要求较高的便携式电子产品。
在本实施例中，所述LED芯片基座2设有多个突起21，该突起1的上表面大于其底部，即突起21至少有一个侧面是向外倾斜，便于后序工序中注塑折射板3时能与LED芯片基座2形成较牢靠的固定结合。
在外层胶壳3为中空的框架结构，可在中空部分收纳图像传感器6，可以很好地降低采用光控制模组的厚度，有更为广泛应用空间。在所述外层胶壳3内侧设有形成喇叭状的斜面，可以在与图像传感器配合时，便于装配。
在本实施例中，所述支架引脚12结构不作特别限定，为了便于焊接可以将所述支架引脚12折弯成S或Z形，这样便于将光控制组件固定于PCB板上与控制电路进行连接。
 如图5所示，本发明还提供一种移动终端实施例。
该移动终端包括光学图像采集模组，该光学图像采集模组设有LED芯片11的LED芯片基座2和连通LED芯片11与控制电路的支架引脚12，在LED芯片11上设有折射板4和包覆折射板4的外层胶壳3，在外层胶壳3内侧设有四周与外层胶壳3和折射板4配合固定的导光板5，设有温度传感器8的导光板5与玻璃面板7上的采集孔（附图未标示）配合，在导光板5下部设有与控制电路连接的图像传感器6，所述折射板3将LED芯片11发出的光折射进入导光板5内全反射传播，当接触破坏全反射传播，使得光向图像传感器方向传播，由图像传感器进行处理获得接触部件的高分辨率的图像，同时由于在导光板对应的玻璃面板外侧有祼漏的温度感器探头或温度感器，可以实现即时对接触部位的温度进行采集。
具体地说，所述玻璃面板7上的采集孔使得导光板5能露出在外部，便于接触导光板5能采集接触部位的图像和位于导光板5上的温度传感器或温度传感器探头能即时采集接触部位的温度。所述光控制模组采用上述实施例结构，其作用功能与上述实施例相同。所述玻璃面板通常是可以利用现有智能手机上的触摸。
工作时，在控制电路的控制下LED芯片11发光，该光经过折射板4使绝大部分光能进入导光板5内进行全反射传播。当手指按压导光板5，即全反射传播区域时，手指破坏导光板5的光线全反射传播条件，使得光路发生改变而投射至图像传感器6上，获得按压手指由指纹主汗腺高清晰指纹图像，同时手指在接触导光板5时可以实时采集到手指的温度。应用时先采集指纹和手指的温度预存，当需要验证时，实现采集待验证的指纹和相应的温度，当指纹和相应的温度完全与预设的数据相同时，通过验证，该活体生物特征信息光学图像采集模组结构薄，体积小，可以避免复制指纹通过验证，提高验证的可靠性安全性，可以广泛用于安全等级要求较高的场所和对轻便要求较高的便携式电子产品。
 如图6所示，本发明还提供另一种移动终端实施例。
该移动终端包括：设于移动终端玻璃面板7下部的光学图像采集模组，该光学图像采集模组设有带LED芯片11的LED芯片基座2和连通LED芯片11与控制电路的支架引脚12，在LED芯片11上设有折射板4和包覆折射板4的外层胶壳3，在外层胶壳4内侧设有四周与外层胶壳和折射板配合固定的导光板5，该导光板5的上表面与移动终端玻璃面板7形成紧密接触，其下部设有与控制电路连接的图像传感器6，在玻璃面板7上设有与控制电路连接的温度传感器8。工作时，在控制电路的控制下，LED芯片11发光，由折射板4将光折射进入由导光板5和玻璃面板7组成的全反射介质全反射传播，当接触破坏全反射传播，使得光向图像传感器方向传播，由图像传感器进行处理获得接触部件的高分辨率的图像，同时由于在导光板对应的玻璃面板外侧有祼漏的温度感器探头或温度感器，可以实现即时对接触部位的温度进行采集。
具体地说，本实施例与上述实施例的区别在于将折射板将LED芯片发出的光折射进入由导光板和玻璃面板组成的全反射介质全反射传播，即全反射介质由导光板和玻璃面板组成。对于如何实现光能玻璃面板和导光板5内全反射传播并不为本发明所要解决的技术，因此不作特别限定。理论上只需要做到导光板和玻璃面板的对光的折射率相同，且导光板与玻璃面板接触面在理想状态下用于固定的胶水的折射率与导光板和玻璃面板都相同。所述温度传感器或温度传感器采集探头位于导光板对应的玻璃面板外侧，并且至少部分祼漏在外，便于在采集接触部位图像和温度同时完成，便于操作。所述温度感器探头为封闭的环形或矩形也是便于更好地一次性完成两上数据采集。其他结构、原理技术效果与上述实施例相同不再赘述。与上述实施例相比其优点还包括不需要在显示屏或玻璃面板7上开设采集，减少加工工序，产品的更加美观。
 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.活体生物特征信息光学图像采集模组，其特征在于，包括：
设有LED芯片的LED芯片基座和连通LED芯片与控制电路的支架引脚，在LED芯片上设有折射板和包覆折射板的外层胶壳，在外层胶壳内侧设有四周与外层胶壳和折射板配合固定的导光板，该导光板上设有与控制电路连接的温度传感器，在导光板下部设有与控制电路连接的图像传感器，所述折射板将LED芯片发出的光折射进入导光板全反射传播，当接触破坏全反射传播时，使光向图像传感器方向传播和同步采集接触部位的温度。
2.根据权利要求1所述的活体生物特征信息光学图像采集模组，其特征在于：
所述LED芯片基座设有多个突起，该突起的上表面大于其底部。
3.根据权利要求1所述活体生物特征信息光学图像采集模组，其特征在于，所述温度传感器或与温度传感器连接的温度感器探头设外层胶壳或折射板位于导光板区域外侧，至少有部分祼漏于外层胶壳或折射板表面。
4.根据权利要求3所述活体生物特征信息光学图像采集模组，其特征在于，所述温度感器探头为封闭的环形或矩形。
5.一种移动终端，包括光学图像采集模组，该光学图像采集模组设有LED芯片的LED芯片基座和连通LED芯片与控制电路的支架引脚，在LED芯片上设有折射板和包覆折射板的外层胶壳，在外层胶壳内侧设有四周与外层胶壳和折射板配合固定的导光板，设有温度传感器的导光板与玻璃面板上的采集孔配合，在导光板下部设有与控制电路连接的图像传感器，所述折射板将LED芯片发出的光折射进入导光板内全反射传播，当接触破坏全反射传播时，使光向图像传感器方向传播和同步采集接触部位的温度。
6.根据权利要求5所述移动终端，其特征在于，所述温度传感器或与温度传感器连接的温度感器探头设外层胶壳或折射板位于导光板区域外侧，至少有部分祼漏于外层胶壳或折射板表面。
7.根据权利要求6所述移动终端，其特征在于，所述温度感器探头为封闭的环形或矩形。
8. 一种移动终端，其特征在于，包括设于移动终端玻璃面板下部的光学图像采集模组，该光学图像采集模组设有带LED芯片的LED芯片基座和连通LED芯片与控制电路的支架引脚，在LED芯片上设有折射板和包覆折射板的外层胶壳，在外层胶壳内侧设有四周与外层胶壳和折射板配合固定的导光板，该导光板的上表面与移动终端玻璃面板形成紧密接触，其下部设有与控制电路连接的图像传感器，在玻璃面板上设有与控制电路连接的温度传感器，所述折射板将LED芯片发出的光折射进入由导光板和玻璃面板组成的全反射介质全反射传播，当接触破坏全反射传播时，使光向图像传感器方向传播和同步采集接触部位的温度。
9.根据权利要求8所述移动终端，其特征在于，所述温度传感器或与温度传感器连接的温度感器探头设于与导光板对应的玻璃面板外侧，至少有部分祼漏于玻璃面板表面。
10.根据权利要求9所述移动终端，其特征在于，所述温度感器探头为封闭的环形或矩形。
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