CN107004118A - 指纹图像传感器及用其进行无线光通信的方法 - Google Patents

指纹图像传感器及用其进行无线光通信的方法 Download PDF

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Abstract

一种指纹图像传感器和采用所述指纹图像传感器进行无线光通信的方法，其中所述指纹图像传感器包括：背光板；图像传感单元，位于所述背光板上；以及保护层，位于所述图像传感单元上；其中所述指纹图像传感器至少能够以发射模式和接收模式工作，在所述发射模式下，所述背光板被打开并且能够发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息，在所述接收模式下，所述背光板被关闭，所述图像传感单元感知外部光并将所述外部光转换为携带编码信息的电信号。本发明实施例还提供一种采用所述指纹图像传感器传输和接收信息的方法。因此，所述指纹图像传感器能够作为收发器实现无线光通信。

Description

指纹图像传感器及用其进行无线光通信的方法
技术领域
本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种指纹图像传感器和采用指纹图像传感器进行无线光通信的方法。
背景技术
无线光通信在不使用任何有线介质(如光纤)的情况下，能够借助于光传输和接收信息。由于无线光通信技术，尤其是无线光通信的光源，仍然处于研究阶段，所以无线光通信还未实现商业应用。无线光通信的优点是能够受到较少的电磁干扰和较少的频谱冲突。
发明内容
本发明实施例提供一种指纹图像传感器，包括：背光板；图像传感单元，位于所述背光板上；以及保护层，位于所述图像传感单元上；其中所述指纹图像传感器至少能够以发射模式和接收模式工作，在所述发射模式下，所述背光板被打开并且能够发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息，在所述接收模式下，所述背光板被关闭，所述图像传感单元感知外部光并将所述外部光转换为携带编码信息的电信号。
可选地，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
可选地，所述背光板能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
可选地，由所述背光板发射的具有不同的光学特征的光持续一段时间。
可选地，所述背光板包括至少一个光源和导光板，所述导光板位于所述光源旁边且用于传输光。所述光源为可见光源，红外光源或者紫外光源。
所述指纹图像传感器还可以包括：背光驱动电路，与所述背光板耦合，所述背光驱动电路适于控制所述背光板发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息；编码电路，与所述背光驱动电路耦合，所述编码电路适于将原始信息进行编码以形成编码信息。
所述指纹图像传感器还可以包括：解码电路，与所述指纹图像传感器耦合，所述解码电路适于将从图像传感单元接收的携带有编码信息的电信号进行解码，以恢复原始信息。
可选地，所述指纹图像传感器还包括：光学转换基底，位于所述背光板和图像传感单元之间，所述光学转换基底包括多个像素并且适于将所述背光板发射的光转换为面阵光，所述面阵光携带有与所述多个像素分别对应的多个光学信息，并且每个光学信息都由不同的亮度、颜色或者更新频率表达。
相应地，本发明实施例还提供一种采用所述指纹图像传感器传输信息的方法，包括：打开所述背光板以发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息。
可选地，所述光包括面阵光。
可选地，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
可选地，所述背光板能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
可选地，由所述背光板发射的具有不同的光学特征的光持续一段时间。
所述方法还包括：提供原始信息；将所述原始信息进行编码以形成编码信息；以及将所述编码信息转换为背光驱动信息，所述背光驱动信息控制所述背光板发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息。
本发明实施例还提供一种采用所述指纹图像传感器接收信息的方法，包括：关闭所述背光板；感知外部光；将所述外部光转换为携带编码信息的电信号；以及将所述携带编码信息的电信号进行解码以恢复原始信息。
可选地，所述外部光包括面阵光源。
可选地，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
可选地，所述背光板能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
可选地，由所述背光板发射的具有不同的光学特征的光持续一段时间。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：在无需对硬件做大量改变的情况下，采用本发明实施例的指纹图像传感器能够实现无线光通信尤其是无线面阵光通信，降低了成本且提高集成度。
附图说明
图1是本发明一个实施例的指纹图像传感器的结构示意图；
图2是本发明另一个实施例的指纹图像传感器的结构示意图；
图3是本发明另一个实施例的指纹图像传感器的结构示意图；
图4是本发明另一个实施例的指纹图像传感器的结构示意图；
图5是采用本发明实施例的指纹图像传感器传输和接收信息的方法的流程示意图。
具体实施方式
发明人经研究发现一种包括背光板和图像传感单元的指纹图像传感器。所述背光板用于发射具有不同特征的光，所述具有不同特征的光用来包含信息。所述图像传感单元可以用于感知手指反射的光以获取指纹，还可以用于感知不同的外部光。因此，所述指纹图像传感器可以作为无线光通信的收发器。
本发明实施例提供一种指纹图像传感器，包括：背光板；图像传感单元，位于所述背光板上；以及保护层，位于所述图像传感单元上；其中所述指纹图像传感器至少能够以发射模式和接收模式工作，在所述发射模式下，所述背光板被打开并且能够发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息，在所述接收模式下，所述背光板被关闭，所述图像传感单元感知外部光并将所述外部光转换为携带编码信息的电信号。因此，在无需对硬件做大量改变的情况下，采用本发明实施例的指纹图像传感器能够实现无线光通信尤其是无线面阵光通信，降低了成本且提高集成度。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。本发明由一些特定实施例来描述，然而本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改。
图1是本发明一个实施例的指纹图像传感器的结构示意图。
参考图1，所述指纹图像传感器100包括：背光板110；基底130，所述基底130包括图像传感单元1302，且位于所述背光板110之上；以及保护层150，位于所述基底130上；其中，所述指纹图像传感器100至少能够以发射模式和接收模式工作，在所述发射模式下，所述背光板110被打开并且能够发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息，在所述接收模式下，所述背光板110被关闭，并且所述图像传感单元1302能够感知外部光并且将所述外部光转换为携带编码信息的电信号。
具体地，所述光学特征包括颜色，强度，频率和相位。
在一些实施例中，所述背光板能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
在一些实施例中，由所述背光板发射的具有不同的光学特征的光能够持续一段时间。
具体地，所述编码信息与所述光学特征相对应。例如，所述背光板打开对应于编码信息中的“真”，“真”在二进制***里表示为“1”；所述背光板关闭对应于编码信息中的“假”，“假”在二进制***里表示为“0”。
在本实施例中，所述背光板110包括至少一个光源和导光板，所述导光板位于光源旁边用于传输光。所述光源可以为可见光源、红外光源或者紫外光源。具体地，所述可见光源可以是发光二极管(LED)或者电灯泡。此外，如果所述背光板110包括多个光源，所述多个光源的颜色可以相同或者不同。
在本实施例中，所述指纹图像传感器100还包括背光驱动电路(未示出)，所述背光驱动电路与所述背光板耦合，并且所述背光驱动电路适于控制所述背光板发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息。
在本实施例中，所述指纹图像传感器100还包括编码电路(未示出)，所述编码电路与所述背光驱动电路耦合，且所述编码电路适于将原始信息进行编码以形成编码信息。
在本实施例中，所述指纹图像传感器100还包括解码电路(未示出)，所述解码电路与所述指纹图像传感器耦合，且所述解码电路适于将从图像传感单元接收的、携带有编码信息的电信号解码，以恢复原始信息。
在本实施例中，所述图像传感单元嵌入于透明的薄膜晶体管(TFT)衬底中。此外，所述保护层150可以是透光或者透明的。这样由所述背光板110发射的光能够不经过多次反射、折射或者散射，透过所述TFT衬底和保护层150传播，并且所述光在透过所述TFT衬底和保护层150传播后，仍能保留大部分能量。由所述背光板110发射的光可能会被所述图像传感单元1302阻挡。
图2是本发明另一个实施例的指纹图像传感器的结构示意图。
参考图2，所述指纹图像传感器200包括：背光板210；基底250，所述基底250包括图像传感单元2502，且位于所述背光板210之上；以及保护层270，位于所述基底250之上；其中所述指纹图像传感器200至少能够以发射模式和接收模式工作，在所述发射模式下，所述背光板210被打开并且发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息，在所述接收模式下，所述背光板210被关闭，所述图像传感单元2502能够感知外部光并将所述外部光转换为携带编码信息的电信号。
具体地，所述光学特征包括颜色，强度，频率和相位。
在一些实施例中，所述背光板210能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
在一些实施例中，由所述背光板210发射的具有不同的光学特征的光能够持续一段时间。
在一些实施例中，所述背光板210包括至少一个光源和导光板，所述导光板位于光源旁边用于传输光。所述光源为可见光源，红外光源或者紫外光源。具体地，所述可见光源可以是发光二极管或者电灯泡。此外，如果所述背光板210包括多个光源，所述多个光源的颜色可以相同或者不同。
在一些实施例中，所述指纹图像传感器200还包括：背光驱动电路(未示出)，所述背光驱动电路与所述背光板耦合，且适于控制所述背光板发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息；编码电路(未示出)，与所述背光驱动电路耦合，且适于将原始信息进行编码以形成编码信息。
本实施例中，所述指纹图像传感器200还包括：解码电路(未示出)，所述解码电路与所述指纹图像传感器耦合，且适于将从图像传感单元2502接收的携带有编码信息的电信号解码，以恢复原始信息。
本实施例中，所述指纹图像传感器200还包括：光学转换基底230，位于所述背光板210之上以及基底250之下，所述光学转换基底230可以是透明或者透光的，可以包括多个像素。所述光学转换基底230适于将所述背光板210发射的光转换为面阵光，所述面阵光携带有与所述多个像素分别对应的多个光学信息，并且每个光学信息可以由不同的亮度、颜色或者更新频率表达。具体地，所述光学转换基底230可以由滤色片、液晶或者偏振片形成。
本实施例中，所述图像传感单元嵌入于透明的TFT衬底。此外，所述保护层270可以是透光或者透明的。这样由所述背光板210发射的光能够不经过多次反射、折射或者散射，透过所述光学转换基底230、TFT衬底和保护层270传播，并且所述光在穿透所述光学转换基底230、TFT衬底和保护层270后，仍能保留大部分能量。其中，由所述背光板210发射的光可能会被所述图像传感单元2502阻挡。
图3是本发明另一个实施例的指纹图像传感器的结构示意图。
参考图3，所述指纹图像传感器300包括：背光板310；图像传感基底330，所述图像传感基底330包括图像传感单元3304，且所述图像传感基底330位于所述背光板310之上；以及保护层350，位于所述图像传感基底330之上；其中所述指纹图像传感器300至少能够以发射模式和接收模式工作，在所述发射模式下，所述背光板310被打开并且能够发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息，在所述接收模式下，所述背光板310被关闭，所述图像传感单元3304能够感知外部光并将所述外部光转换为携带编码信息的电信号。
具体地，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
在一些实施例中，所述背光板310能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
在一些实施例中，由所述背光板310发射的具有不同的光学特征的光能够持续一段时间。
在本实施例中，所述背光板310包括至少一个光源和导光板，所述导光板位于光源旁边用于传输光。所述光源为可见光源、红外光源或者紫外光源。具体地，所述可见光源可以是发光二极管或者电灯泡。此外，如果所述背光板310包括多个光源，所述多个光源的颜色可以相同或者不同。
在本实施例中，所述指纹图像传感器300还包括：背光驱动电路(未示出)，所述背光驱动电路与所述背光板310耦合，且适于控制所述背光板310发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息；编码电路(未示出)，与所述背光驱动电路耦合，且适于将原始信息进行编码以形成编码信息。
本实施例中，所述指纹图像传感器300还包括：解码电路(未示出)，所述解码电路与所述图像传感器耦合，且适于将从图像传感单元3304接收的携带有编码信息的电信号解码，以恢复原始信息。
本实施例中，所述图像传感基底330还包括：基板3302，位于所述背光板310之上，所述图像传感单元3304位于所述基板3302上；以及基底3306，位于所述基板3302上，所述图像传感单元3304可以嵌入于所述基底3306内。
具体地，所述基板3302可以是不透明的，所述基底3306可以为不透明的CMOS衬底。
本实施例中，所述图像传感基底330还包括：多个透明单元3308，位于所述图像传感单元3304中的图像传感器的至少一侧，并且贯穿所述基板3302和基底3306；由所述背光板310发射的光能够不经过多次反射、折射或者散射，透过所述透明单元3308和保护层350传播，并且所述光在透过所述透明单元3308和保护层350后，仍能保留大部分能量，其中所述保护层350可以是透光或者透明的；其中，由所述背光板310发射的光可能会被所述图像传感单元3304、基板3302或者基底3306阻挡。
图4是本发明另一个实施例的指纹图像传感器的结构示意图。
参考图4，所述指纹图像传感器400包括：背光板410；图像传感基底450，所述图像传感基底450包括图像传感单元4504，且位于所述背光板410之上；以及保护层470，位于所述图像传感基底450之上；其中所述指纹图像传感器400至少能够以发射模式和接收模式工作，在所述发射模式下，所述背光板410被打开并且能够发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息，在所述接收模式下，所述背光板410被关闭，所述图像传感单元4504能够感知外部光并将所述外部光转换为携带编码信息的电信号。
具体地，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
在一些实施例中，所述背光板410能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
在一些实施例中，由所述背光板410发射的具有不同的光学特征的光能够持续一段时间。
本实施例中，所述背光板410包括至少一个光源和导光板，所述导光板位于光源旁边用于传输光。所述光源为可见光源、红外光源或者紫外光源。具体地，所述可见光源可以是发光二极管或者电灯泡。此外，如果所述背光板410包括多个光源，所述多个光源的颜色可以相同或者不同。
本实施例中，所述指纹图像传感器400还包括：背光驱动电路(未示出)，所述背光驱动电路与所述背光板410耦合，且适于控制所述背光板410发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息；编码电路(未示出)，所述编码电路与所述背光驱动电路耦合，且适于将原始信息进行编码以形成编码信息。
本实施例中，所述指纹图像传感器400还包括：解码电路(未示出)，所述解码电路与所述图像传感器耦合，适于将从所述图像传感单元接收的携带有编码信息的电信号解码，以恢复原始信息。
本实施例中，所述指纹图像传感器400还包括：光学转换基底430，位于所述背光板410之上以及基底450之下，所述光学转换基底可以是透明或者透光的，可以包括多个像素。所述光学转换基底430适于将所述背光板410发射的光转换为面阵光，所述面阵光携带有与所述多个像素分别对应的多个光学信息，并且每个光学信息可以由不同的亮度、颜色或者更新频率表达。具体地，所述光学转换基底430可以由滤色片、液晶或者偏振片形成。
本实施例中，所述图像传感基底450还包括：基板4502，位于所述背光板410之上，所述图像传感单元4504位于所述基板4502上；以及基底4506，位于所述基板4502上，所述图像传感单元4504可以嵌入于所述基底4506内。
具体地，所述基板4502可以是不透明的，所述基底4506可以为不透明的CMOS衬底。
本实施例中，所述图像传感基底450还包括：多个透明单元4508，位于所述图像传感单元4504中的图像传感器的至少一侧，并且贯穿所述基板4502和基底4506；其中，由所述背光板410发射的光能够在不经过多次反射、折射或者散射的情况下，透过所述光学转换基底430、透明单元4508和保护层470传播，并且所述光在透过所述光学转换基底430、透明单元4508和保护层470后，仍能保留大部分能量，其中所述光学转换基底430和保护层470可以是透光或者透明的；由所述背光板410发射的光可能会被所述图像传感单元4504、基板4502或者基底4506阻挡。
图5是采用本发明实施例的指纹图像传感器传输和接收信息的方法的流程示意图。参考图5，实线表示传输过程，虚线表示接收过程。
本发明实施例提供一种采用指纹图像传感器505传输信息的方法。所述方法包括：打开所述指纹图像传感器505的背光板以发射出具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息。
所述指纹图像传感器505可以是上述实施例的指纹图像传感器中的任何一个。
具体地，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
本实施例中，所述背光板能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
在一些实施例中，由所述背光板发射的具有不同的光学特征的光能够持续一段时间。
参考图5，所述方法还包括：提供原始信息；通过编码电路501对所述原始信息进行编码以形成编码信息；以及通过背光驱动电路503将从所述编码电路501接收的所述编码信息转换为背光驱动信息，所述背光驱动信息被发送至所述指纹图像传感器505，并控制所述背光板发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息。
具体地，所述指纹图像传感器505能够基于所述背光驱动信息发射光。在一些实施例中，如果所述指纹图像传感器505包括光学转换基底，则所述指纹图像传感器505发射面阵光。
本发明实施例提供一种采用所述指纹图像传感器505接收信息的方法。所述方法包括：关闭所述指纹图像传感器505的背光板；使用所述指纹图像传感器505感知外部光；通过所述指纹图像传感器505的图像传感单元，将所述外部光转换为携带编码信息的电信号；以及使用解码电路502将所述电信号进行解码以恢复原始信息。
所述指纹图像传感器505可以是上述实施例中的任何一个指纹图像传感器。
具体地，所述外部光包括面阵光。
具体地，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
本实施例中，所述背光板能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
本实施例中，由所述背光板发射的具有不同的光学特征的光能够持续一段时间。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (23)

1.一种指纹图像传感器，其特征在于，包括：
背光板；
图像传感单元，位于所述背光板上；以及
保护层，位于所述图像传感单元上；
其中所述指纹图像传感器至少能够以发射模式和接收模式工作，在所述发射模式下，所述背光板被打开并且能够发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息，在所述接收模式下，所述背光板被关闭，所述图像传感单元感知外部光并将所述外部光转换为携带编码信息的电信号。
2.如权利要求1所述的指纹图像传感器，其特征在于，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
3.如权利要求1所述的指纹图像传感器，其特征在于，所述背光板能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
4.如权利要求1所述的指纹图像传感器，其特征在于，由所述背光板发射的具有不同的光学特征的光持续一段时间。
5.如权利要求1所述的指纹图像传感器，其特征在于，所述背光板包括至少一个光源和导光板，所述导光板位于所述光源旁边且用于传输光。
6.如权利要求5所述的指纹图像传感器，其特征在于，所述光源为可见光源，红外光源或者紫外光源。
7.如权利要求1所述的指纹图像传感器，其特征在于，还包括：
背光驱动电路，与所述背光板耦合，所述背光驱动电路适于控制所述背光板发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息。
8.如权利要求7所述的指纹图像传感器，其特征在于，还包括：
编码电路，与所述背光驱动电路耦合，所述编码电路适于将原始信息进行编码以形成编码信息。
9.如权利要求1所述的指纹图像传感器，其特征在于，还包括：
光学转换基底，位于所述背光板和图像传感单元之间，所述光学转换基底包括多个像素并且适于将所述背光板发射的光转换为面阵光，所述面阵光携带有与所述多个像素分别对应的多个光学信息，并且每个光学信息都由不同的亮度、颜色或者更新频率表达。
10.如权利要求9所述的指纹图像传感器，其特征在于，所述光学转换基底由滤色片、液晶或者偏振片形成。
11.如权利要求1所述的指纹图像传感器，其特征在于，所述图像传感基底为CMOS衬底或者TFT衬底。
12.如权利要求1所述的指纹图像传感器，其特征在于，还包括：
解码电路，与所述指纹图像传感器耦合，所述解码电路适于将从图像传感单元接收的携带有编码信息的电信号进行解码，以恢复原始信息。
13.一种采用如权利要求1至12所述的指纹图像传感器传输信息的方法，其特征在于，包括：
打开所述背光板以发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述光包括面阵光。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述背光板能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，由所述背光板发射的具有不同的光学特征的光持续一段时间。
18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
提供原始信息；
将所述原始信息进行编码以形成编码信息；以及
将所述编码信息转换为背光驱动信息，所述背光驱动信息控制所述背光板发射具有不同的光学特征的光，所述不同的光学特征表示编码信息。
19.一种采用如权利要求1至12所述的指纹图像传感器接收信息的方法，其特征在于，包括：
关闭所述背光板；
感知外部光；
将所述外部光转换为携带编码信息的电信号；以及
将所述携带编码信息的电信号进行解码以恢复原始信息。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述外部光包括面阵光。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述光学特征包括颜色、强度、频率和相位。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述背光板能够在每个时间点发射具有不同的光学特征的光。
23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，由所述背光板发射的具有不同的光学特征的光持续一段时间。
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