CN108256399B - 指纹成像模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种指纹成像模组和电子设备，指纹成像模组包括：光源，用于产生入射光，所述光源包括出光面；导光件，位于所述光源出光面上，用于传导入射光；颜色层，位于所述光源和所述导光件上，包括与导光件位置相对应的透光区，所述透光区用于透射经所述导光件传导的入射光，所述入射光经反射形成反射光；图像传感器，位于所述透光区远离所述光源的一侧，用于接收所述反射光以获得指纹图像。能够增加投射至所述透光区的入射光。因此所述导光件的设置能够提高经所述透光区透射而投射至手指的入射光光强，从而有利于提高手指反射所形成携带有指纹信息的反射光的光强，有利于提高所获得指纹图像的质量。

Description

指纹成像模组和电子设备

技术领域

本发明涉及指纹成像领域，特别涉及一种指纹成像模组和电子设备。

背景技术

指纹识别技术通过指纹成像模组采集到人体的指纹图像，然后与指纹识别***里已有指纹成像信息进行比对，以实现身份识别。由于使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域，比如：公安局、海关等安检领域，楼宇的门禁***，以及个人电脑和手机等消费品领域等等。

指纹识别技术中所采用的指纹成像模组，有一种是通过光学指纹成像模组采集人体的指纹图像：通过光源产生入射光；入射光投射至手指表层，经手指反射形成带有指纹信息的反射光；由图像传感器接收所述反射光，获得指纹图像。

当这种光学式指纹成像模组应用于手机或其他移动设备时，指纹成像模组成为了设备外观的一部分，因此对传感器的外观颜色就有所要求，需要对指纹成像模组进行上色处理，以适应设备的外观设计。

但是现有技术中经上色处理的指纹成像模组的外观颜色和成像效果均有待进一步改善。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种指纹成像模组和电子设备，以提高成像效果，改善外观颜色。

为解决上述问题，本发明提供一种指纹成像模组，包括：

光源，用于产生入射光，所述光源包括出光面；导光件，位于所述光源出光面上，用于传导入射光；颜色层，位于所述光源和所述导光件上，包括与导光件位置相对应的透光区，所述透光区用于透射经所述导光件传导的入射光，所述入射光经反射形成反射光；图像传感器，位于所述透光区远离所述光源的一侧，用于接收所述反射光以获得指纹图像。

可选的，所述导光件的材料为UV胶或玻璃。

可选的，所述导光件具有朝向光源的入射面和朝向所述透光区的出射面；所述导光件的入射面与所述光源的出光面相贴合，所述导光件的出射面与所述颜色层的透光区相贴合。

可选的，朝向透光区方向，所述导光件的尺寸逐渐减小。

可选的，所述导光件为底面为直角三角形的三棱柱形，包括第一侧面、垂直于所述第一侧面的第二侧面以及连接所述第一侧面和第二侧面的第三侧面；所述第一侧面为入射面，所述第二侧面为出射面。

可选的，所述第二侧面至少完全覆盖所述颜色层的透光区。

可选的，所述第一侧面至少完全覆盖所述光源的出光面。

可选的，垂直所述第一侧面的方向为第一方向，垂直所述第二侧面的方向为第二方向；所述导光件沿所述第一方向尺寸与所述导光件沿所述第二方向尺寸的比值在5:1到1:1范围内。

可选的，所述图像传感器包括朝向所述光源的侧面；所述指纹成像模组还包括：位于所述侧面上的遮光层。

可选的，所述遮光层完全覆盖所述侧面。

可选的，所述遮光层为油墨层或者胶膜。

可选的，所述遮光层的颜色为黑色。

可选的，所述光源为发光二极管。

相应的，本发明还提供一种电子设备，包括：

保护盖板；本发明的指纹成像模组，所述颜色层位于所述保护盖板朝向所述图像传感器一侧的表面上。

可选的，所述电子设备为手机或平板电脑。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案中，通过在光源出光面上设置导光件，用于传导入射光。所述导光件能够出传导入射光，从而能够增加投射至所述透光区的入射光。因此所述导光件的设置能够提高经所述透光区透射而投射至手指的入射光光强，从而有利于提高手指反射所形成携带有指纹信息的反射光的光强，有利于提高所获得指纹图像的质量。

本发明可选方案中，朝向透光区方向，所述导光件的尺寸逐渐减小。为此，所述导光件为底面为直角三角形的三棱柱形，包括第一侧面、垂直于所述第一侧面的第二侧面以及连接所述第一侧面和第二侧面的第三侧面，所述第一侧面与所述出光面相贴合，所述第二侧面与所述透光区相贴合。将所述导光件设置成这种形状，能够使尽可能多的入射光投射至所述入射面，能够有效的提高经所述导光件传导的入射光光强，从而有利于提高所获得指纹图像的质量。

本发明可选方案中，所述导光件为底面为直角三角形的三棱柱形，包括第一侧面、第二侧面以及第三侧面；所述第一侧面为入射面；所述第一侧面至少完全覆盖所述出光面；所述第二侧面至少完全覆盖所述透光区。所以所述导光件的设置能够有效的提高所述导光件对于入射光的传导能力，有利于减少入射的损耗，有利于提高入射光透射所述颜色层的透射率，有利于获得高质量的指纹图像；还能够使入射光在所述第三侧面上发生全反射，即减少入射光的损耗，又改善经所述第三侧面出射的入射光对所述图像传感器造成干扰的问题，有利于提高所述指纹成像模组的信噪比，也有利于指纹图像质量的提高。

本发明可选方案中，所述图像传感器朝向所述光源的侧面上，设置有遮光层。遮光层的设置能够有效的缓解入射光对所述图像传感器的干扰，有利于改善所获得指纹图像的质量。

附图说明

图1是一种光学式指纹成像模组的剖视结构示意图；

图2是本发明指纹成像模组一实施例的剖面结构示意图；

图3是本发明电子设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中经上色处理的指纹成像模组存在成像效果不佳的问题。现结合所述指纹成像模组的结构分析其成像效果不佳问题的原因：

参考图1，示出了一种光学式指纹成像模组的剖视结构示意图。

光源12发出的光经过导光板13形成入射光14。入射光14透过图像传感器15后投射到手指10表层，经手指10反射形成反射光16。图像传感器15接收所述反射光16，对所述反射光16处理后得到手指的指纹图像。

为了使指纹成像模组的外观颜色适应设备的外观设计，现有技术中在图像传感器15上设置具有一定颜色的颜色层17，使所述指纹成像模组呈现一定的外观颜色。

现有技术中的光学式指纹成像模组中采用的是背光源，也就是光源12位于所述导光板13的一侧，所述导光板13位于所述图像传感器15的下方。因此所述入射光线14在投射至手指10表面需要依次透射所述图像传感器15和颜色层17。所述图像传感器15和颜色层17都会对投射至所述手指10的所述入射光14的强度造成影响。其中颜色层17的影响尤其明显。

颜色层17通常是光学镀膜方式形成的功能光学膜或丝网印刷工艺形成油墨层。当颜色层17为油墨层时，油墨层中的颗粒会对入射光产生严重的散射效应，严重影响投射至手指10入射光14的光强，影响所述图像传感器15接收反射光16所获得的指纹图像质量。特别是当油墨层的颜色为白色或金色，油墨层中颗粒的散射效应较强，甚至可能造成无法获得指纹图像。

当颜色层17为光学镀膜形成的膜层时，虽然能够实现透过率的控制，提高投射至手指10入射光14的光强，但是光学镀膜方式难以控制膜层的颜色，所述指纹成像模组的外观容易出现色差。

为解决所述技术问题，本发明提供一种指纹成像模组，包括：

光源，用于产生入射光，所述光源包括出光面；导光件，位于所述光源出光面上，用于传导入射光；颜色层，位于所述光源和所述导光件上，包括与导光件位置相对应的透光区，所述透光区用于透射经所述导光件传导的入射光，所述入射光经反射形成反射光；图像传感器，位于所述透光区远离所述光源的一侧，用于接收所述反射光以获得指纹图像。

本发明技术方案中，通过在光源出光面上设置导光件，用于传导入射光。所述导光件能够出传导入射光，从而能够增加投射至所述透光区的入射光。因此所述导光件的设置能够提高经所述透光区透射而投射至手指的入射光光强，从而有利于提高手指反射所形成携带有指纹信息的反射光的光强，有利于提高所获得指纹图像的质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图2，示出了本发明指纹成像模组一实施例的剖面结构示意图。

如图2所示，所述指纹成像模组包括：

光源100，用于产生入射光，所述光源100包括出光面；导光件130，位于所述光源100出光面上，用于传导入射光；颜色层120，位于所述光源100和所述导光件130上，包括与所述导光件130位置相对应的透光区122，所述透光区122用于透射经所述导光件130传导的入射光，所述入射光经反射形成反射光；图像传感器110，位于所述透光区122远离所述光源100的一侧，用于接收所述反射光以获得指纹图像。

所述导光件130能够出传导入射光，能够提高经所述透光区122透射而投射至手指的入射光光强，从而有利于提高手指反射所形成携带有指纹信息反射光的光强，有利于提高所获得指纹图像的质量。

下面结合附图，详细说明所述指纹成像模组的结构。

所述光源100用于产生的入射光。

所述入射光投射至手指101，经手指101反射形成携带有指纹信息的反射光。本实施例中，所述光源100为发光二极管，以缩小所述指纹成像模组的体积，降低所述指纹成像模组的能耗。

本实施例中，所述光源100为侧向出光的光源，也就是说，所述光源100具有朝向所述图像传感器110的出光面。所述光源100所产生入射光的发散角在110°到120°范围内。

所述图像传感器110用于获得手指101的指纹图像。

具体的，所述图像传感器110的感光面上形成有感光器件；经手指101反射所形成的所述反射光投射至所述感光器件上，被所述感光器件采集。所述感光器件感测所述反射光的光强，根据所述反射光的光强分布，获得所述指纹图像。

所述颜色层120用使所述指纹成像模组呈现一定的外观颜色，包括透光区122和上色区121。

所述上色区121用于遮挡光源100和图像传感器110等硬件设备，从而使所述指纹成像模组呈现一定的外观颜色，以适应集成有所述指纹成像模组电子设备的外观设计。

本实施例中，所述上色区121的材料可以为油墨或者光学膜层。其中，所述光学镀膜的材料为通过镀膜工艺形成的二氧化硅、三氧化二铝或者五氧化三钛等材料的膜层。具体的，所述上色区121可以是通过丝网印刷方式形成的油墨层或者是通过光学镀膜方式形成的光学功能膜。

与所述上色区121相比，所述透光区122的透射率较高，用于透射入射光，从而增加投射至所述手指101表面的入射光，降低颜色层120对入射光的影响，以改善所获得指纹图像的质量。

此外，需要说明的是，本实施例中，所述光源100与所述颜色层120接触相连，从而减小所述光源100至所述透光区122的距离，以使投射至所述透光区122上入射光的光强足够大；而且所述光源100为发光二极管，所产生入射光的发散角在110°到120°范围内，所以采用这样的设置，也能够使所述入射光以较好的入射角投射至手指101，从而使手指101反射所形成反射光投射至所述图像传感器110的位置位于所述图像传感器110感光面的中心区域，从而有利于获得较高质量的指纹图像。

所述导光件130用于传导光源100所产生的入射光，并使所述入射光投射至所述透光区122，从而增加经所述透光区122透射所述颜色层120的入射光，提高投射至手指101的入射光光强，改善所获得指纹图像的质量。

本实施例中，所述导光件130的材料为UV胶。采用UV胶形成所述导光件130的做法，有利于降低所述导光件130的成本，从而有利于控制所述指纹成像模组的成本；此外采用UV胶形成所述导光件130，仅需要在所述光源100和所述图像传感器110之间填充液体的UV胶，之后使所述UV胶固化即可形成所述导光件130，从而降低形成所述导光件130的工艺难度。

但是将所述导光件130的材料设置为UV胶的做法仅为一示例，本发明其他实施例中，所述导光件的材料还可以为玻璃、光纤板等其他可以实现导光功能的材料。

所述导光件130具有朝向所述光源100的入射面和朝向所述透光区122的出射面。本实施例中，所述导光件130的入射面与所述光源100的出光面相贴合，所述导光件130的出射面与所述颜色层120的透光区122相贴合。

所述导光件130的入射面与所述光源100出光面相贴合的做法，能够使所述光源100所产生的入射光，尽可能多的投射至所述入射面上，从而经所述入射面透射进入所述导光件130，从而减少所述入射光的损耗，有利于提高经所述导光件130传导的入射光的光强；所述导光件130的出射面与所述颜色层120的透光区122相贴合的做法，能够使从所述出射面出射的入射光尽可能多的投射至所述透光区122，从所述透光区122透射所述颜色层120，也可以减少所述入射光的损耗，有利于提高投射至手指101的入射光光强。

如图2所示，朝向透光区122方向，所述导光件130的尺寸逐渐减小。

具体的，本实施例中，所述导光件130为底面是直角三角形的三棱柱形。所述导光件130包括第一侧面、垂直于所述第一侧面的第二侧面以及连接所述第一侧面和第二侧面的第三侧面。所述第一侧面为入射面，所述第二侧面为出射面。

所述导光件130的第一侧面至少完全覆盖所述光源100的出光面；所述导光件130的第二侧面至少完全覆盖所述颜色层120的透光区。这种做法能够有效的提高入射光投射至所述导光件130的效率，减少入射光的损耗，从而有利于提高所述导光件130传导入射光的效率，能够有效的减小入射的损耗，有利于提高投射至手指101的入射光光强，有利于改善所获得指纹图像的质量。

具体的，本实施例中，垂直所述第一侧面的方向为第一方向，沿所述第一方向所述导光件130的尺寸L与所述透光区122的尺寸相等，在2mm到5mm范围内；垂直所述第二侧面的方向为第二方向，沿所述第二方向，所述导光件130的尺寸D与所述出光面尺寸相等，在0.5mm到2mm范围内；与所述第一方向和第二方向相垂直的方向为第三方向，沿所述第三方向，所述透光区122的尺寸大于所述光源100的尺寸，所以所述导光件130的尺寸与所述透光区122的尺寸相等，在2mm到5mm范围内。

需要说明的是，如图2所示，所述光源100产生的入射光经所述导光件130传导，从所述透光区122透射所述颜色层120，投射至手指101上，因此入射光是斜入射至手指101上的。所述入射光投射至手指101的入射角度会影响手指101反射所形成反射光投射至图像传感器110感光面上的位置。

所述入射光投射至手指101的入射角度与所述导光件130的尺寸比例相关，所以所述导光件130沿所述第一方向的尺寸L与所述导光件130沿所述第二方向的尺寸D的比值不宜太大也不宜太小。

所以所述导光件130沿所述第一方向的尺寸L与所述导光件130沿所述第二方向的尺寸D的比值如果太大，则会造成入射光投射至手指101表面的入射角度太大，所形成反射光投射至图像传感器110的位置距离过远；所述导光件130沿所述第一方向的尺寸L与所述导光件130沿所述第二方向的尺寸D的比值如果太小，则会造成入射光投射至手指101表面的入射角度太小，所形成反射光投射至图像传感器110的位置距离过近；反射光投射至传感器110的位置过远或过近，都不利于所述图像传感器获得高质量的指纹图像。因此本实施例中，所述导光件130沿所述第一方向尺寸L与所述导光件130沿所述第二方向尺寸D的比值在5:1到1:1范围内。

此外，本实施例中，所述导光件130为底面是直角三角形的三棱柱形，所以将所述导光件130的尺寸设置在合理范围内，能够使入射光在所述导光件130的第三侧面上发生全反射，从而能够有效的提高所述导光件130对于入射光的传导能力，有利于减少入射的损耗，有利于提高入射光透射所述颜色层120的透射率，有利于提高投射至手指101的入射光光强，有利于获得高质量的指纹图像。而且使入射光在所述第三侧面上发生全反射的做法，还能够改善经所述第三侧面出射的入射光对所述图像传感器造成干扰的问题，有利于提高所述指纹成像模组的信噪比，也有利于指纹图像质量的提高。

需要说明的是，本实施例中，所述导光件130的形成步骤可以包括：将呈液态的UV胶涂覆于所述光源100以及所述透光区122上，并利用重力使其形成三棱柱形；之后再通过UV光照射等方式使UV胶固化，从而形成所述导光件130。

但是将所述导光件130的形状设置为三棱柱形的做法仅为一示例。本发明其他实施例中，所述导光件的形状也可以根据光源产生入射光波长的变化、透光区颜色层形状的变化、光源形状的变化以及所述指纹成像模组内部结构设置的边缘等其他具体情况下，设置为其他形状。

需要说明的是，所述图像传感器110包括朝向所述光源100的侧面；本实施例中，所述指纹成像模组还包括：位于所述侧面上的遮光层111。

本实施例中，所述光源100为发光二极管，所产生入射光的发散角在110°到120°范围内，所以可能会有少量的入射光无法投射进入所述导光件130，从而形成漏光。所述遮光层111用于遮挡漏光，降低漏光对所述图像传感器110对反射光采集的影响，抑制漏光对图像传感器110的干扰，以提高所获得指纹图像的质量。

为了提高所述遮光层111的遮光能力，减少透射所述遮光层111的漏光光强，所述遮光层111的颜色为黑色。具体的，所述遮光层111为油墨层或者胶膜，也就是说，所述遮光层111可以为黑色油墨层或者黑色吸光性较强的胶膜。

需要说明的是，为了降低制造工艺难度，为了提高遮光层111的遮光能力，本实施例中，所述遮光层111完全覆盖所述侧面，即所述遮光层111完全覆盖所述图像传感器110朝向所述光源100的侧面。

相应的，本发明还提供一种电子设备。

参考图3，示出了本发明电子设备一实施例的结构示意图。

所述电子设备包括：保护盖板240；本发明所提供的指纹成像模组，所述颜色层220位于所述保护盖板240朝向所述图像传感器210一侧的表面上。

需要说明的是，本实施例中所述电子设备为具有指纹识别功能的手机。在本发明其他实施例中，所述电子设备还可以是具有指纹识别功能的平板电脑等其他电子设备。

所述保护盖板240用于保护所述指纹成像模组。所述电子设备为手机，所述保护盖板240为所述手机的盖板玻璃。所以所述保护盖板240还用于保护所述手机的内部硬件设备。

所述指纹成像模组为本发明所提供的指纹成像模组。具体方案参考前述指纹成像模组的实施例，本发明在此不再赘述。

所述颜色层220位于所述保护盖板240朝向所述图像传感器210的一侧表面上。所以光源200产生的入射光通过所述导光件230的传导，经所述透光区222透射所述颜色层220；在透射所述保护盖板240后，投射至手指202；经手指202反射投射至图像传感器210，以获得指纹图像。

所述上色区221的颜色层220可以通过丝网印刷或者镀膜工艺形成于所述保护盖板240上。将所述颜色层220形成于所述保护盖板240上的做法，能够有效降低形成所述颜色层220的难度，有利于提高良率，有利于降低成本。

综上，本发明技术方案中，通过在光源出光面上设置导光件，用于传导入射光。所述导光件能够出传导入射光，从而能够增加投射至所述透光区的入射光。因此所述导光件的设置能够提高经所述透光区透射而投射至手指的入射光光强，从而有利于提高手指反射所形成携带有指纹信息的反射光的光强，有利于提高所获得指纹图像的质量。而且，本发明可选方案中，朝向透光区方向，所述导光件的尺寸逐渐减小。为此，所述导光件为底面为直角三角形的三棱柱形，包括第一侧面、垂直于所述第一侧面的第二侧面以及连接所述第一侧面和第二侧面的第三侧面，所述第一侧面与所述出光面相贴合，所述第二侧面与所述透光区相贴合。将所述导光件设置成这种形状，能够使尽可能多的入射光投射至所述入射面，能够有效的提高经所述导光件传导的入射光光强，从而有利于提高所获得指纹图像的质量。此外，本发明可选方案中，所述导光件为底面为直角三角形的三棱柱形，包括第一侧面、第二侧面以及第三侧面；所述第一侧面为入射面；所述第一侧面至少完全覆盖所述出光面；所述第二侧面至少完全覆盖所述透光区。所以所述导光件的设置能够有效的提高所述导光件对于入射光的传导能力，有利于减少入射的损耗，有利于提高入射光透射所述颜色层的透射率，有利于获得高质量的指纹图像；还能够使入射光在所述第三侧面上发生全反射，即减少入射光的损耗，又改善经所述第三侧面出射的入射光对所述图像传感器造成干扰的问题，有利于提高所述指纹成像模组的信噪比，也有利于指纹图像质量的提高。另外，本发明可选方案中，所述图像传感器朝向所述光源的侧面上，设置有遮光层。遮光层的设置能够有效的缓解入射光对所述图像传感器的干扰，有利于改善所获得指纹图像的质量。

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 (14)

1.一种指纹成像模组，其特征在于，包括：

光源，用于产生入射光，所述光源包括出光面；

导光件，位于所述光源出光面上，用于传导入射光；

颜色层，位于所述光源和所述导光件上，包括与导光件位置相对应的透光区，所述透光区用于透射经所述导光件传导的入射光，所述入射光经反射形成反射光，所述导光件具有朝向光源的入射面和朝向所述透光区的出射面，所述导光件的入射面与所述光源的出光面相贴合，所述导光件的出射面与所述颜色层的透光区相贴合；

图像传感器，位于所述透光区远离所述光源的一侧，用于接收所述反射光以获得指纹图像。

2.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述导光件的材料为UV胶或玻璃。

3.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，朝向透光区方向，所述导光件的尺寸逐渐减小。

4.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述导光件为底面为直角三角形的三棱柱形，包括第一侧面、垂直于所述第一侧面的第二侧面以及连接所述第一侧面和第二侧面的第三侧面；

所述第一侧面为入射面，所述第二侧面为出射面。

5.如权利要求4所述的指纹成像模组，其特征在于，所述第二侧面至少完全覆盖所述颜色层的透光区。

6.如权利要求4所述的指纹成像模组，其特征在于，所述第一侧面至少完全覆盖所述光源的出光面。

7.如权利要求4所述的指纹成像模组，其特征在于，垂直所述第一侧面的方向为第一方向，垂直所述第二侧面的方向为第二方向；

所述导光件沿所述第一方向尺寸与所述导光件沿所述第二方向尺寸的比值在5:1到1:1范围内。

8.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述图像传感器包括朝向所述光源的侧面；所述指纹成像模组还包括：位于所述侧面上的遮光层。

9.如权利要求8所述的指纹成像模组，其特征在于，所述遮光层完全覆盖所述侧面。

10.如权利要求8所述的指纹成像模组，其特征在于，所述遮光层为油墨层或者胶膜。

11.如权利要求8或10所述的指纹成像模组，其特征在于，所述遮光层的颜色为黑色。

12.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述光源为发光二极管。

13.一种电子设备，其特征在于，包括：

保护盖板；

如权利要求1至权利要求12任意一项权利要求所述的指纹成像模组，所述颜色层位于所述保护盖板朝向所述图像传感器一侧的表面上。

14.如权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为手机或平板电脑。

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