CN109598248B - 纹路识别装置的操作方法以及纹路识别装置 - Google Patents

纹路识别装置的操作方法以及纹路识别装置 Download PDF

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Abstract

一种纹路识别装置的操作方法以及纹路识别装置。该纹路识别装置具有触摸侧，且包括光源阵列和图像传感器阵列；光源阵列包括多个光源；图像传感器阵列设置在光源阵列的一侧，包括多个图像传感器，其中，多个图像传感器配置为可接收从光源发出的且经纹路反射至图像传感器的光以用于纹路采集；该操作方法包括：在图像传感器阵列进行纹路采集的过程中，在第一时刻点亮连续排列为第一图案的多个光源，以用作图像传感器阵列的感光光源；其中，第一图案所占据的区域的长宽比大于2。该操作方法可以提高纹路识别装置采集纹路图像的清晰度和准确性。

Description

纹路识别装置的操作方法以及纹路识别装置
技术领域
本公开的实施例涉及一种纹路识别装置的操作方法以及纹路识别装置。
背景技术
随着移动终端的日益普及，越来越多的用户使用移动终端进行身份验证、电子支付等操作。由于皮肤纹路例如指纹图案或掌纹图案的唯一性，结合光学成像的指纹识别技术逐渐被移动电子设备采用以用于身份验证、电子支付等。如何设计更加优化的显示面板结构是本领域关注的焦点问题。
发明内容
本公开至少一个实施例提供一种纹路识别装置的操作方法，所述纹路识别装置具有触摸侧，且包括光源阵列和图像传感器阵列；光源阵列包括多个光源；图像传感器阵列设置在所述光源阵列的一侧，包括多个图像传感器，其中，所述多个图像传感器配置为可接收从所述光源发出的且经纹路反射至所述图像传感器的光以用于纹路采集；所述操作方法包括：在所述图像传感器阵列进行所述纹路采集的过程中，在第一时刻点亮连续排列为第一图案的多个光源，以用作所述图像传感器阵列的感光光源；其中，所述第一图案所占据的区域的长宽比大于2。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，所述纹路识别装置包括显示面板，所述显示面板包括像素单元阵列，所述像素单元阵列包括多个像素单元；所述光源阵列包括所述像素单元阵列，所述多个光源包括所述多个像素单元；所述操作方法包括：在所述图像传感器阵列进行所述纹路采集的过程中，在第一时刻点亮连续排列为所述第一图案的多个像素单元，以用作所述图像传感器阵列的所述感光光源。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，所述第一图案所占据的区域为长方形区域。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，所述第一图案所占据的区域的长为L而宽为D，所述长与所述宽的比L/D为K，所述K的取值范围为9≥K＞2。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，所述K的取值范围为7≥K≥5。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，所述第一图案所占据的区域包括3×21个像素单元。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，所述图像传感器可感应的最小光照度为Q，所述第一图案所占据的区域的面积为S，Q与S满足：
Figure BDA0001896720710000021
其中，I为所述像素单元的发光强度，H为所述纹路识别装置的位于触摸侧的表面距离所述图像传感器阵列的距离，θ为所述像素单元的最大发光角度。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，所述第一图案所占据的区域的长为L，宽为D，所述长与所述宽的比L/D为K，所述K的数值选择为使得所述图像传感器对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C最大，其中，
C＝|R-G|/|R+G|
其中，R为所述图像传感器获得的纹脊信号值，G为所述图像传感器获得的纹谷信号值。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，在所述图像传感器阵列进行所述纹路采集的过程中，在所述第一个时刻控制点亮呈阵列排布的多个所述第一图案的多个像素单元。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，呈阵列排布的多个所述第一图案中，相邻的所述第一图案之间的距离选择为使得相邻的所述第一图案在所述图像传感器阵列上的成像范围之间的干扰在阈值以下。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，呈阵列排布的多个所述第一图案中，相邻的所述第一图案之间的距离选择为使得相邻的所述第一图案在所述图像传感器阵列上的成像范围不重叠。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法还包括：在所述图像传感器阵列进行所述纹路采集的过程中，在不同于所述第一时刻的第二时刻点亮连续排列为第二图案的多个像素单元，以用作所述图像传感器阵列的感光光源，其中，所述第二图案所占据的区域的长宽比大于2，且所述第一图案和所述第二图案不重叠。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，在所述第二时刻，点亮呈阵列排布的多个所述第二图案的多个像素单元。
例如，本公开至少一个实施例提供的操作方法中，所述第一图案的形状和所述第二图案的形状相同。
本公开至少一个实施例提供一种纹路识别装置，该纹路识别装置具有触摸侧，且包括光源阵列、图像传感器阵列以及控制器；光源阵列包括多个光源；图像传感器阵列设置在所述光源阵列的一侧，包括多个图像传感器，所述多个图像传感器配置为可接收从所述光源发出的且经纹路反射至所述图像传感器的光以用于纹路采集；控制器与所述光源阵列耦接，配置为在所述纹路采集的过程中在第一时刻控制点亮连续排列为第一图案的多个光源，以用作所述图像传感器阵列的感光光源；其中，所述第一图案所占据的区域的长宽比大于2。
例如，本公开至少一个实施例提供的纹路识别装置还包括显示面板，所述显示面板包括像素单元阵列，所述像素单元阵列包括多个像素单元；所述光源阵列包括所述像素单元阵列，所述多个光源包括所述多个像素单元阵；所述控制器配置为在所述图像传感器阵列进行所述纹路采集的过程中，在第一时刻控制点亮连续排列为所述第一图案的多个像素单元，以用作所述图像传感器阵列的所述感光光源。
例如，本公开至少一个实施例提供的纹路识别装置中，所述显示面板包括OLED显示面板或者QLED显示面板。
例如，本公开至少一个实施例提供的纹路识别装置中，所述控制器还被配置为在所述第一个时刻控制点亮呈阵列排布的多个所述第一图案的多个像素单元。
例如，本公开至少一个实施例提供的纹路识别装置中，所述控制器还配置为在所述纹路采集的过程中，在不同于所述第一时刻的第二时刻控制点亮连续排列为第二图案的多个像素单元，以用作所述图像传感器阵列的感光光源，其中，所述第二图案所占据的区域的长宽比大于2，且所述第一图案和所述第二图案不重叠。
例如，本公开至少一个实施例提供的纹路识别装置中，所述控制器还配置为在所述第二时刻控制点亮呈阵列排布的多个所述第二图案的多个像素单元。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1A为本公开一些实施例提供的一种纹路识别装置的截面示意图；
图1B为本公开再一些实施例提供的一种纹路识别装置的截面示意图；
图2为本公开一些实施例提供的一种纹路识别装置的平面示意图；
图3A-图3D为本公开一些实施例提供的一种纹路识别装置中呈第一图案的感光光源的示意图；
图4为本公开一些实施例提供的一种纹路识别装置的截面示意图；
图5A-图5B为本公开实施例对不同形式感光光源的成像效果进行测试的结果图；
图6为本公开一些实施例提供的一种纹路识别装置中呈第一图案的感光光源的成像效果图；
图7为本公开一些实施例提供的一种纹路识别装置进行纹理采集的示意图；
图8A-图8B为本公开一些实施例提供的一种纹路识别装置中呈第一图案的感光光源的成像范围的示意图；
图9为本公开一些实施例提供的另一种纹路识别装置的截面示意图；
图10为本公开一些实施例提供的另一种纹路识别装置的平面示意图；
图11为本公开一些实施例提供的另一种纹路识别装置的截面示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
目前，窄边框显示屏技术逐渐成为主流，实现这种技术的手段之一是将具有指纹识别功能的图像传感器集成到显示屏中，实现屏下指纹识别方式，提高显示屏的显示区域的面积。
在指纹识别过程中，当手指与图像传感器的距离较大时，由于经过手指反射后的光线会发生散射，造成图像传感器获取的图像模糊，进而导致指纹识别不准确。例如，可以通过设置准直器来调制光线，以达到区分指纹信息的目的，但是设置了准直器的显示屏结构较厚，不利用显示屏的薄型化设计。在一些实施方式中，可以采用点状光源发出光线作为感光光源，但是点光源发出的光强度不足，图像传感器难以感光，导致指纹识别不准确。
本公开的一个实施例提供了一种纹路识别装置的操作方法，该纹路识别装置具有触摸侧，且包括光源阵列和图像传感器阵列；光源阵列包括多个光源；图像传感器阵列设置在光源阵列的一侧，包括多个图像传感器，其中，多个图像传感器配置为可接收从光源发出的且经纹路反射至图像传感器的光以用于纹路采集；该操作方法包括：在图像传感器阵列进行纹路采集的过程中，在第一时刻点亮连续排列为第一图案的多个光源，以用作图像传感器阵列的感光光源；其中，第一图案所占据的区域的长宽比大于2。
本公开至少一实施例提供一种纹路识别装置，该纹路识别装置具有触摸侧，且包括光源阵列、图像传感器阵列以及控制器；光源阵列包括多个光源；图像传感器阵列设置在光源阵列的一侧，包括多个图像传感器，多个图像传感器配置为可接收从光源发出的且经纹路反射至图像传感器的光以用于纹路采集；控制器与光源阵列耦接，配置为在纹路采集的过程中在第一时刻控制点亮连续排列为第一图案的多个光源，以用作图像传感器阵列的感光光源；其中，第一图案所占据的区域的长宽比大于2。
下面，将参考附图详细地说明本公开实施例提供的纹路识别装置的操作方法以及纹路识别装置。
图1A为本公开一实施例提供的一种纹路识别装置100的截面示意图；图2为该实施例提供的纹路识别装置100的平面示意图。
如图1A和图2所示，纹路识别装置100具有触摸侧(图1A中示出为纹路识别装置100的上侧)，且包括光源阵列和图像传感器阵列120，例如该纹路识别装置100可以用于纹路，例如指纹或掌纹的采集以用于指纹或掌纹识别。光源阵列包括多个光源111，这些光源111在预定区域内布置为阵列；图像传感器阵列120设置在光源阵列的一侧，例如设置在光源阵列的远离触摸侧的一侧，图像传感器阵列120包括多个图像传感器121，这些图像传感器121在预定区域内布置为阵列。该多个图像传感器121配置为可接收从光源111发出的且经纹路反射至图像传感器121的光以用于纹路采集。例如，该反射至图像传感器121的光是由具有纹路的操作体，例如操作者的手指或手掌反射到该纹路识别装置100中的光；该多个图像传感器121根据该光产生的各个电信号来合成得到需要的纹路图案。
纹路识别装置100的操作方法如下所述。在操作者的手指等具有纹路的操作体触摸纹路识别装置100的触摸侧表面112的过程中，纹路识别装置100开始进行纹路采集。在纹路识别装置100进行纹路采集的过程中，在第一时刻点亮连续排列为第一图案140的多个光源111(图2中示出为三个光源111)以向触摸侧发光，并用作图像传感器阵列120的感光光源，第一图案140所占据的区域的长宽比大于2。由此，第一图案140所占据的区域形成为长条形区域，整体上为图像传感器阵列120提供长条形光源作为感光光源。该长条形光源可以使图像传感器阵列120采集到更清晰、更准确的纹路图像，对此稍后将详细描述。
参见图1A，当手指等具有纹路的操作体触摸纹路识别装置100的触摸侧表面112时，光源111发出的光线可以***作体反射，例如光线经光源阵列中各个光源111之间的间隙到达图像传感器121，图像传感器121即可以采集操作体的纹路图像。
如上所述，具有纹路的操作体可以为手，此时图像传感器121识别的纹路为皮肤纹路，例如指纹、掌纹等；另外，具有纹路的操作体也可以为具有一定纹路的非生物体，例如采用树脂等材料制作的具有一定纹路的物体，本公开的实施例对此不做具体限定。
上述实施例中，图像传感器阵列120设置在光源阵列的远离触摸侧的一侧，例如，在其他实施例中，图像传感器阵列120可以与光源阵列同层排布，例如图像传感器阵列120包括的多个图像传感器121与光源111同层间隔排布。又例如，光源阵列可以设置在图像传感器阵列120的远离触摸侧的一侧，此时，光源111发出的光可以从相邻的图像传感器121的间隙射出并经纹路反射至图像传感器121。本公开的实施例对图像传感器阵列120与光源阵列的排布方式不做具体限定，只要可实现多个图像传感器121可接收从光源111发出的且经纹路反射至图像传感器121的光以用于纹路采集即可。
例如，在一些实施例中，纹路识别装置100例如为具有屏下纹路识别功能的显示屏，相应地包括显示面板110，该显示面板110包括像素单元阵列，该像素单元阵列包括多个像素单元101。例如，显示面板110的像素单元阵列被用于实现为光源阵列，多个像素单元101实现为多个光源111。也即，显示面板110的像素单元101被复用为感光光源，因此可以提高装置的紧凑性、降低各功能结构的布置难度。此时，纹路识别装置100的操作方法包括：在图像传感器阵列120进行纹路采集的过程中，在第一时刻点亮连续排列为第一图案140的多个像素单元101，以用作图像传感器阵列120的感光光源。例如，显示面板110的整个显示区中的像素单元101都可以受控以被复用为感光光源，图像传感器阵列120也可以相应地布置在整个显示区下方，由此可以实现全屏纹路识别。
在另一些实施例中，具有屏下纹路识别功能的显示屏包括显示面板110以及单独提供的作为实现纹路识别的感光光源的发光元件，这些发光元件例如设置于像素单元阵列中相邻的像素单元之间，或者与像素单元重叠设置。
例如，在一些实施例中，第一图案140所占据的区域为长方形区域。需要注意的是，本公开实施例中第一图案所占据的区域还包括长方形区域的变形形式，例如圆弧形、平行四边形、跑道型，甚至三角形等，这些形状整体上仍然为长条形状，在一个方向上的尺寸(简称“长”)大于另一个方向上的尺寸(简称“宽”)。
例如，设定第一图案140所占据的区域的长为L，宽为D，长宽比即为L/D。当第一图案140所占据的区域为长方形区域时，如图2所示，L即为长方形的长，D即为长方形的宽。如图3A所示，当第一图案140所占据的区域为圆弧形区域时，L即为弧形两个端部的距离，D即为垂直于弧形延伸方向上圆弧形的宽度。如图3B所示，当第一图案140所占据的区域为平行四边形区域时，L即为平行四边形底边的长度，D即为平行四边形的高度。如图3C所示，当第一图案140所占据的区域为跑道形区域时，L即为跑道形两个弧顶端的距离，D即为跑道形两个平行边的距离。如图3D所示，当第一图案140所占据的区域为三角形区域时，L即为三角形底边的长度，D即为三角形的高度。例如，在一些实施例中，第一图案140所占据的区域也可以为其他形状，并可以按照上述规律对该形状的长L与宽D进行划分。
例如，在一些实施例中，图像传感器121可感应的最小光照度为Q，第一图案140所占据的区域的面积为S，Q与S满足：
Figure BDA0001896720710000081
其中，I为像素单元101的发光强度，H为纹路识别装置100的位于触摸侧的表面112距离图像传感器阵列120的距离，θ为像素单元101的最大发光角度，如图4所示。本实施例中，像素单元101的最大发光角度θ为像素单元101发出的光线中与垂直于纹路识别装置100的位于触摸侧的表面112的方向(图中的竖直方向)形成的最大角度。
在Q与S满足上述关系时，呈第一图案140的感光光源恰好满足图像传感器121的感应需求，因此可以为第一图案140的尺寸设计提供理论依据。
例如，在一些实施例中，由于纹路的纹脊和纹谷对于感光光源发出的光的反射强度不同，因此图像传感器采集到的对应于纹路的纹脊和纹谷的信号值也彼此不同。设定第一图案140所占据的区域的长与宽的比L/D为K，K的数值选择为使得图像传感器121对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C最大，其中，
C＝|R-G|/|R+G|
其中，R为图像传感器121获得的纹脊信号值，G为图像传感器121获得的纹谷信号值。该信号值例如为亮度值。
因此，在第一图案140所占据的区域的面积S一定的情况下，可以根据上述公式选择K，进而设计第一图案140的形状与参数。例如，可以通过实验获得在不同K下图像传感器121对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C，从而获取最佳K值以对第一图案140的形状与参数进行设计，进而决定如何点亮作为感光光源的多个像素单元101。由此，图像传感器121可以获得清晰、准确的纹路图像。
例如，在一些实施例中，K的取值范围为9≥K＞2，从而第一图案140所占据的区域形成为细长条形区域，图像传感器阵列120的感光光源形成为细长条形光源。例如，在一些实施例中，K的取值范围为7≥K≥5，根据测试，此时图像传感器121对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C较大，从而图像传感器121可以获得清晰、准确的纹路图像，使得纹路识别装置100可以准确地识别纹路图像。
例如，在一个示例中，通过实验对不同形状的第一图案140的成像效果进行了测试。当第一图案140仅包括一个像素单元101时，即感光光源为点状光源时，如图5A所示，图像传感器121由于感光不足因此没有采集到纹路图像。在一个示例中，当根据图像传感器121可感应的最小光照度为Q获得了第一图案140所占据的区域的面积S后，结合每个像素单元101所占据的区域的面积，确定出第一图案140包括的像素单元101的个数约为63个，此时，当第一图案140所占据的区域为正方形区域，且包括8×8个像素单元101时，即K的取值约为1时，如图5B所示，图像传感器121由于感光过多，且由于像素单元101集中设置导致采集图像串扰，因此也无法采集到纹路图像。当第一图案140所占据的区域为长方形区域，且包括3×21个像素单元时，即K的取值约为7时，图像传感器121对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C最大，获得如图6所示的清晰的纹路图像(图6中虚线框圈出了一条纹路图像)。因此，可以控制点亮该3×21个像素单元(即第一图案140包括3×21个像素单元作为图像传感器阵列120的感光光源)，使图像传感器121进行纹路采集，从而图像传感器121可获得清晰、准确的纹路图像，以提高纹路识别装置100对纹路的识别准确性。
例如，在一些实施例中，如图7所示，当具有纹路的操作体例如手指触摸纹路识别装置100的触摸侧表面112时，手指的触摸面积可能大于第一图案140所占据的区域的面积，因此可以采用同时或分时点亮更多个像素单元101的方式，形成呈阵列排布的多个第一图案140，以使图像传感器阵列120获得更大面积的(例如完整的)指纹纹路图像。如图2所示，多个第一图案140彼此间隔排列为阵列，相应地，图像传感器阵列120的分布区域也更宽，例如可以配置为在整个触摸侧上提供检测功能。
例如，在图像传感器阵列120进行纹路采集的过程中，在第一个时刻控制点亮呈阵列排布的多个第一图案140的多个像素单元101，此时图像传感器阵列120可以获得多个部分纹路图像，该多个部分纹路图像可以组成一个图像整体，以用于识别。
图8A示出了呈第一图案140的多个像素单元101在点亮时的成像模拟图，图8B为图8A的简易线条图。如图8B所示，第一图案140的成像图像包括高亮区10、暗区11以及成像区12。高亮区10和暗区11往往难以获得清晰的纹路图像，成像区12主要用于获得纹路图像。在呈阵列排布的多个第一图案140中，相邻的第一图案140需要具有一定的距离，以免其成像区12有重叠的部分而造成对成像的干扰。
例如，在一些实施例中，呈阵列排布的多个第一图案140中，相邻的第一图案140之间的距离选择为使得相邻的第一图案140在图像传感器阵列120上的成像范围之间的干扰在阈值以下，以避免图像传感器阵列120中的图像传感器121所采集的图像由于串扰而变得模糊，导致采集图像不准确。
例如，在一些实施例中，为了进一步降低该干扰，呈阵列排布的多个第一图案140中，相邻的第一图案140之间的距离选择为使得相邻的第一图案140在图像传感器阵列120上的成像范围不重叠，即不存在交叠的部分。由此，每个图像传感器121均可获得清晰的纹路图像，从而可提高路识别装置100对纹路的识别准确性。此时，相邻的第一图案140之间可间隔多个像素单元101。
例如，在一些实施例中，由于相邻的第一图案140之间具有一定的距离，因此采用呈阵列排布的多个第一图案140获得的多部分纹路图像可能不完整。为了获得更完整、更准确的纹路图像，如图2所示，操作方法例如还可以包括：在图像传感器阵列120进行纹路采集的过程中，在不同于第一时刻的第二时刻点亮连续排列为第二图案150的多个光源，以用作图像传感器阵列120的感光光源。对于屏下纹路识别显示屏的实施例，例如，在图像传感器阵列120进行纹路采集的过程中，在不同于第一时刻的第二时刻点亮连续排列为第二图案150的多个像素单元101，以用作图像传感器阵列120的感光光源。例如，第二图案150所占据的区域的长宽比大于2，且第一图案140和第二图案150不重叠，即不存在交叠的部分。例如，在一些实施例中，第一图案140的形状和第二图案150的形状相同。
例如，如图2所示，在第二时刻，点亮呈阵列排布的多个第二图案150的多个像素单元。例如，相邻的第二图案150之间的距离选择为使得相邻的第二图案150在图像传感器阵列120上的成像范围之间的干扰在阈值以下，以避免图像传感器阵列120中的图像传感器121所采集的图像由于串扰而变得模糊，导致采集图像不准确。
例如，在一些实施例中，为了进一步降低该干扰，在呈阵列排布的多个第二图案150中，相邻的第二图案150之间的距离选择为使得相邻的第二图案150在图像传感器阵列120上的成像范围不重叠，即不存在交叠的部分。由此，每个图像传感器121均可获得清晰的纹路图像，从而可提高路识别装置100对指纹的识别准确性。
例如，第二图案150与第一图案140相互间隔，形成如图2所示的间隔排列方式。在这些实施例中，分时点亮呈阵列排布的多个第一图案140以及呈阵列排布的多个第二图案150即可获得完整、清晰且准确的指纹图像。
本实施例中，通过控制点亮呈一定图案的像素单元作为图像传感器阵列的感光光源，使得图像传感器阵列可以采集到清晰、准确的纹路图像，可提高纹路识别装置的识别准确性。另外，通过分时点亮不同区域的像素单元还可以实现对较大纹路的整体识别，从而进一步提高纹路识别装置的识别准确性。
需要注意的是，本公开的实施例中，显示面板110和图像传感器121可以采用各种形式，本公开的实施例对此不做限定。
例如，在一些实施例中，显示面板110可以为有机发光二极管(OLED)显示面板，也可以为量子点发光二极管(QLED)显示面板等，本公开的实施例对此不做限定。OLED显示面板例如可以为柔性OLED显示面板。OLED显示面板具有自发光特性，并且其显示像素单元的发光还可以根据需要进行控制或调制，从而可以为纹路采集提供便利，而且有助于提高装置的集成度。
例如，显示面板110除了包括像素单元阵列以外，还包括用于提供电信号(包括扫描信号、数据信号、检测信号等)的信号线(包括栅线、数据线、检测线等)，像素单元阵列中的每个像素单元101包括例如三个子像素，即红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，每个子像素包括发光器件(例如，OLED器件)以及用于驱动该发光器件(OLED器件)发光的像素驱动电路(例如包括薄膜晶体管、电容等)等。例如，可以通过驱动电路控制发光器件的发光状态以实现像素单元的点亮，并形成用作感光光源的第一图案140和第二图案150等。
例如，在一些实施例中，图像传感器121可以为电荷耦合装置(CCD)型或互补金属氧化物半导体(CMOS)型图像传感器或者光敏二极管等各种适当类型的图像传感器。根据需要，该图像传感器121例如可以仅对某个波长的光(例如红光或绿光)感测，也可以对全部可见光进行感测。例如，该图像传感器121通过引线与处理器(例如集成电路芯片)耦接，从而可以将采集的纹路图像以数据信号的方式传送给该处理器，处理器可以实现纹路识别等操作。例如，该处理器可以由通用处理器或专用处理器实现，本公开的实施例对此不做限定。
图1B为本公开另一些实施例提供的一种纹路识别装置1000的截面示意图。该实施例提供了显示面板的具体结构以及显示面板与图像传感器阵列的结合方式。参考图1B，该纹路识别装置1000包括显示面板1010和图像传感器阵列1030，显示面板1010为OLED显示面板。
如图1B所示，该OLED显示面板1010包括顶层膜1001、薄膜封装1007、像素单元阵列1003、柔性衬底1004、滤光功能层1005以及底层膜1006等结构。在该显示面板1010中，滤光功能层1005和底层膜1006的叠层整体上提供了具有滤光作用的滤光层，且起到显示面板1010的底部膜的作用，该底部膜位于显示面板1010的背侧，具体而言，在柔性衬底1004上与像素单元阵列1003相反的一侧。
底层膜1006为位于其上的其他结构和功能层提供保护与支撑功能，其例如为强度较大的塑料基板或玻璃基板。滤光功能层1005位于底层膜1006之上，用于过滤掉杂质光，该滤光功能层1005可以包括红外光滤光功能层、紫外光滤光功能层、可见光滤光功能层、远红外光滤光功能层中的一种或多种。柔性衬底1004用于提供缓冲，例如为聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)等材料制备的柔性衬底。
像素单元阵列1003形成在柔性衬底1004上，其包括多个排列为预定阵列的像素单元以及用于提供电信号(包括扫描信号、数据信号、检测信号等)的信号线(包括栅线、数据线、检测线等)，每个像素单元包括发光器件(例如，OLED器件)以及用于驱动该发光器件(OLED器件)发光的像素驱动电路等，像素驱动电路与信号线耦接，从而可以接收相应的控制信号以及驱动电压，根据需要驱动发光器件发光，以进行显示、触控或纹路(例如指纹或掌纹)识别等功能。像素单元发出的光可用于显示以及作为屏下指纹检测的入射光，具体地，像素单元中的发光器件工作时发出的光被显示面板1010的显示侧的操作体1050(例如手指或手掌)反射用于用户皮肤纹理图像识别。
薄膜封装1007覆盖在像素单元阵列1003以防止外界的水汽进入到像素单元阵列1003之中导致其老化或劣化，其可以为多层薄膜封装，例如包括层叠的无机绝缘层和有机绝缘层等。
顶层膜1001可以为盖板，例如为玻璃或塑料制备的基板或厚膜，用于提供支撑与保护，例如供用户进行触控、按压等操作。
根据需要，该OLED显示面板1010还可以包括其他结构或功能层。例如，该OLED显示面板1010可以包括触控结构以用于实现触控功能。该触控结构例如可以内置于像素单元阵列1003之中，或者形成在顶层膜上等，例如可以为电容式、电阻式等。
为了实现屏下指纹检测功能，上述顶层膜1001、薄膜封装1007、柔性衬底1004、滤光功能层1005以及底层膜1006为至少部分透明的。像素单元中的发光器件工作时发出的光(实线箭头)被显示面板1010的显示侧的操作体1050反射，反射的光(虚线箭头)可以入射到图像传感器阵列1030，从而图像传感器阵列1030可以成像，且所得到的图像用于实现后续的指纹识别操作。图像传感器阵列1030可以包括棱镜膜1020，该棱镜膜10100设置在该图像传感器阵列1030的入光侧，该图像传感器阵列1030通过该棱镜膜1020与该底层膜1006结合，从而该图像传感器阵列1030与该显示面板1010层叠设置，且设置在该显示面板的底层膜1006的面向该图像传感器阵列1030的一侧，被显示面板1010的显示侧的操作体1050反射的光通过该棱镜膜1020入射到图像传感器阵列1030。
纹路识别装置1000的操作方式同上述实施例，在此不再赘述。
本公开至少一实施例提供一种纹路识别装置，图9为该实施例提供的纹路识别装置200的截面示意图；图10为该实施例提供的纹路识别装置200的平面示意图。
如图9和图10所示，纹路识别装置200具有触摸侧(图中示出为纹路识别装置200的上侧)，且包括光源阵列、图像传感器阵列220以及控制器230。光源阵列包括多个光源211。图像传感器阵列220设置在光源阵列的远离触摸侧的一侧，包括多个图像传感器221，多个图像传感器221配置为可接收从触摸侧入射的光以用于纹路采集。控制器230与光源阵列耦接，配置为在纹路采集的过程中在第一时刻控制点亮连续排列为第一图案240的多个光源211，以用作图像传感器阵列220的感光光源。第一图案240所占据的区域的长宽比大于2。由此，第一图案240所占据的区域形成为长条形区域，图像传感器阵列220的感光光源形成为长条形光源。该长条形光源可以使图像传感器阵列220采集到更清晰、更准确的纹路图像(稍后将详细描述)。
如图9所示，当手指等具有纹路的操作体触摸纹路识别装置200的触摸侧表面212时，光源211发出的光线可以***作体反射到达图像传感器221，图像传感器221即可以采集操作体的纹路图像。
上述实施例中，图像传感器阵列220设置在光源阵列的远离触摸侧的一侧，例如，在其他实施例中，图像传感器阵列220可以与光源阵列同层排布，例如图像传感器阵列220包括的多个图像传感器221与光源211同层间隔排布。又例如，光源阵列可以设置在图像传感器阵列220的远离触摸侧的一侧，此时，光源211发出的光可以从相邻的图像传感器221的间隙射出并经纹路反射至图像传感器221。本公开的实施例对图像传感器阵列220与光源阵列的排布方式不做具体限定，只要可实现多个图像传感器221可接收从光源211发出的且经纹路反射至图像传感器221的光以用于纹路采集即可。
例如，在一些实施例中，纹路识别装置200包括显示面板210，显示面板210包括像素单元阵列，该像素单元阵列包括多个像素单元201。例如，显示面板210的像素单元阵列实现为光源阵列，多个像素单元201实现为多个光源211。此时，控制器230与像素单元阵列耦接，配置在图像传感器阵列220进行纹路采集的过程中，在第一时刻控制点亮连续排列为第一图案240的多个像素单元201，以用作图像传感器阵列220的感光光源。
例如，在一些实施例中，第一图案240所占据的区域为长方形区域。需要注意的是，本公开实施例中第一图案所占据的区域还包括长方形区域的变形形式，例如圆弧形、平行四边形、跑道型，甚至三角形等，这些形状整体上仍然为长条形状，在一个方向上的尺寸(简称“长”)大于另一个方向上的尺寸(简称“宽”)。
例如，设定第一图案240所占据的区域的长为L，宽为D，长宽比即为L/D。当第一图案240所占据的区域为长方形区域时，如图10所示，L即为长方形的长，D即为长方形的宽。同样，参见图3A-图3D，可以对不同形状的第一图案240的长L与宽D进行划分。
并且，与上述类似地可以设定图像传感器221可感应的最小光照度为Q以及长与宽的比L/D为K。第一图案240所占据的区域的面积为S，Q与S满足：
Figure BDA0001896720710000151
其中，I为像素单元101的发光强度，H为纹路识别装置200的位于触摸侧的表面212距离图像传感器阵列220的距离，θ为像素单元201的最大发光角度，如图11所示。本实施例中，像素单元201的最大发光角度θ为像素单元201发出的光线中与垂直于纹路识别装置200的位于触摸侧的表面212的方向(图中的竖直方向)形成的最大角度。
在Q与S满足上述关系时，呈第一图案240的感光光源恰好满足图像传感器221的感应需求，因此可以为第一图案240的尺寸设计提供理论依据。
例如，在一些实施例中，第一图案240所占据的区域的长与宽的比L/D为K，K的数值选择为使得图像传感器221对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C最大，其中，
C＝|R-G|/|R+G|
其中，R为图像传感器221获得的纹脊信号值，G为图像传感器221获得的纹谷信号值。该信号值例如为亮度值。
因此，在第一图案240所占据的区域的面积S一定的情况下，可以根据上述公式选择K，进而设计第一图案140的形状与参数。例如，可以通过实验获得在不同K下图像传感器221对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C，从而获取最佳K值以对第一图案240的形状与参数进行设计，进而决定控制器230如何点亮作为感光光源的多个像素单元201。由此，图像传感器221可以获得清晰、准确的纹路图像。
例如，在一些实施例中，K的取值范围为9≥K＞2，从而第一图案240所占据的区域形成为细长条形区域，图像传感器阵列220的感光光源形成为细长条形光源。例如，在一些实施例中，K的取值范围为7≥K≥5，此时图像传感器221对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C较大，从而图像传感器221可以获得清晰、准确的纹路图像，使得纹路识别装置200可以准确地识别纹路图像。
例如，在一个示例中，当第一图案240所占据的区域为长方形区域，且包括3×21个像素单元时，即K的取值约为7时，图像传感器221对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C最大，获得如图6所示的清晰的纹路图像(图6中虚线框圈出了一条纹路图像)。因此，控制器230可以配置为控制点亮该3×21个像素单元(即第一图案240包括3×21个像素单元作为图像传感器阵列220的感光光源)，使图像传感器221进行纹路采集，从而图像传感器221可获得清晰、准确的纹路图像，以提高纹路识别装置200对纹路的识别准确性。
例如，在一些实施例中，如图7所示，当具有纹路的操作体例如手指触摸纹路识别装置200的触摸侧表面212时，手指的触摸面积可能大于第一图案240所占据的区域的面积，因此控制器可以配置为同时或分时点亮多个像素单元201的方式，形成呈阵列排布的多个第一图案240，以使图像传感器阵列220获得完整的指纹纹路图像。
例如，控制器230配置为在图像传感器阵列220进行纹路采集的过程中，在第一个时刻控制点亮呈阵列排布的多个第一图案240的多个像素单元201，此时图像传感器阵列220可以获得多部分纹路图像，该多部分纹路图像可以组成一个图像整体，以用于识别。
同样，在呈阵列排布的多个第一图案240中，相邻的第一图案240需要具有一定的距离，以免其成像区12有重叠的部分而造成对成像的干扰，例如相邻的第一图案240之间的距离设置为使得相邻的第一图案240在图像传感器阵列220上的成像范围之间的干扰在阈值以下，或者相邻的第一图案240之间的距离设置为使得相邻的第一图案240在图像传感器阵列220上的成像范围不重叠，即不存在交叠的部分。
例如，在一些实施例中，由于相邻的第一图案240之间具有一定的距离，因此采用呈阵列排布的多个第一图案240获得的多部分纹路图像可能不完整。为了获得更完整、更准确的纹路图像，控制器230例如还配置为：在图像传感器阵列220进行纹路采集的过程中，在不同于第一时刻的第二时刻控制点亮连续排列为第二图案250的多个像素单元201，以用作图像传感器阵列220的感光光源。例如，第二图案250所占据的区域的长宽比大于2，且第一图案240和第二图案250不重叠，即不存在交叠的部分。例如，在一些实施例中，第一图案240的形状和第二图案250的形状相同。
例如，如图10所示，控制器230配置为：在第二时刻，控制点亮呈阵列排布的多个第二图案150的多个像素单元。例如，相邻的第二图案250之间的距离选择为使得相邻的第二图案250在图像传感器阵列220上的成像范围之间的干扰在阈值以下，或者相邻的第二图案250之间的距离选择为使得相邻的第二图案250在图像传感器阵列220上的成像范围不重叠，即不存在交叠的部分。由此，每个图像传感器221均可获得清晰的纹路图像，从而可提高路识别装置200对指纹的识别准确性。
例如，第二图案250与第一图案240相互间隔，形成如图10所示的间隔排列方式。此时，控制器230配置为分时控制点亮呈阵列排布的多个第一图案140以及呈阵列排布的多个第二图案150，图像传感器阵列220即可获得完整、清晰且准确的指纹图像。
本实施例中，通过控制器控制点亮呈一定图案的像素单元作为图像传感器阵列的感光光源，使得图像传感器阵列可以采集到清晰、准确的纹路图像，可提高纹路识别装置的识别准确性。另外，通过控制器分时控制点亮不同区域的像素单元还可以实现对较大纹路的整体识别，从而进一步提高纹路识别装置的识别准确性。
需要注意的是，本公开的上述实施例中，显示面板210、图像传感器221以及控制器230可以采用各种形式，本公开的实施例对此不做限定。
例如，在一些实施例中，显示面板210可以为有机发光二极管(OLED)显示面板，也可以为量子点发光二极管(QLED)显示面板等，本公开的实施例对此不做限定。OLED显示面板例如可以为柔性OLED显示面板。OLED显示面板具有自发光特性，并且其显示像素单元的发光还可以根据需要进行控制或调制，从而可以为纹路采集提供便利，而且有助于提高装置的集成度。
例如，显示面板210除了包括像素单元阵列以外，还包括用于提供电信号(包括扫描信号、数据信号、检测信号等)的信号线(包括栅线、数据线、检测线等)，像素单元阵列中的每个像素单元201包括例如三个子像素，即红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，每个子像素包括发光器件(例如，OLED器件)以及用于驱动该发光器件(OLED器件)发光的像素驱动电路(例如包括薄膜晶体管、电容等)等。例如，控制器230可以通过控制驱动电路来控制发光器件的发光状态以实现像素单元的点亮，并形成用作感光光源的第一图案240和第二图案250等。
例如，在一些实施例中，图像传感器221可以为电荷耦合装置(CCD)型或互补金属氧化物半导体(CMOS)型图像传感器或者光敏二极管等各种适当类型的图像传感器。根据需要，该图像传感器221例如可以仅对某个波长的光(例如红光或绿光)感测，也可以对全部可见光进行感测。例如，该图像传感器121通过引线与处理器(例如集成电路芯片)耦接，从而可以将采集的纹路图像以数据信号的方式传送给该处理器，处理器可以实现纹路识别等操作。例如，该处理器可以由通用处理器或专用处理器实现，本公开的实施例对此不做限定。
例如，控制器230可以为各种类型的具有处理功能的集成电路芯片，其可以具有各种计算架构，例如复杂指令集计算机(CISC)结构、精简指令集计算机(RISC)结构或者一种实行多种指令集组合的结构。在一些实施例中，控制器230可以是微处理器，例如X86处理器或ARM处理器，或者可以是数字处理器(DSP)等。
例如，在一些实施例中，控制器230还可以包括存储器，该存储器用于存储点亮形成一定形状的多个光源的控制程序以及分时点亮不同区域的多个光源的控制程序等。例如，该存储单元可以为任意形式的存储介质，例如易失性存储器或非易失性存储器等，例如半导体存储器或磁性介质存储器等，本公开的实施例对此不做限定。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种纹路识别装置的操作方法，所述纹路识别装置具有触摸侧，包括：
光源阵列，包括多个光源；
图像传感器阵列，设置在所述光源阵列的一侧，包括多个图像传感器，其中，所述多个图像传感器配置为可接收从所述光源发出的且经纹路反射至所述图像传感器的光以用于纹路采集；
显示面板，所述显示面板包括像素单元阵列，所述像素单元阵列包括多个像素单元，所述光源阵列包括所述像素单元阵列，所述多个光源包括所述多个像素单元；所述操作方法包括：
在所述图像传感器阵列进行所述纹路采集的过程中，在第一时刻点亮呈阵列排布的多个第一图案的多个像素单元，以用作所述图像传感器阵列的感光光源；
在所述图像传感器阵列进行所述纹路采集的过程中，在不同于所述第一时刻的第二时刻点亮呈阵列排布的多个第二图案的多个像素单元，以用作所述图像传感器阵列的感光光源，
其中，所述第一图案所占据的区域的长宽比大于2,
所述第一图案所占据的区域为长方形区域,
所述第一图案所占据的区域的长为L而宽为D，
所述长与所述宽的比L/D为K，所述K的取值范围为9≥K＞2，
其中，所述第二图案所占据的区域的长宽比大于2，且所述第一图案和所述第二图案不重叠,
其中所述多个第一图案和所述多个第二图案间隔设置。
2.根据权利要求1所述的操作方法，其中，所述K的取值范围为7≥K≥5。
3.根据权利要求1所述的操作方法，其中，所述第一图案所占据的区域包括3×21个像素单元。
4.根据权利要求1所述的操作方法，其中，所述图像传感器可感应的最小光照度为Q，所述第一图案所占据的区域的面积为S，Q与S满足：
Figure FDA0003911632310000011
其中，I为所述像素单元的发光强度，H为所述纹路识别装置的位于触摸侧的表面距离所述图像传感器阵列的距离，θ为所述像素单元的最大发光角度。
5.根据权利要求1所述的操作方法，其中，所述第一图案所占据的区域的长为L，宽为D，所述长与所述宽的比L/D为K，所述K的数值选择为使得所述图像传感器对纹路的纹脊和纹谷的识别对比度C最大，其中，
C＝|R-G|/|R+G|
其中，R为所述图像传感器获得的纹脊信号值，G为所述图像传感器获得的纹谷信号值。
6.根据权利要求1所述的操作方法，其中，呈阵列排布的多个所述第一图案中，相邻的所述第一图案之间的距离选择为使得相邻的所述第一图案在所述图像传感器阵列上的成像范围之间的干扰在阈值以下。
7.根据权利要求1所述的操作方法，其中，呈阵列排布的多个所述第一图案中，相邻的所述第一图案之间的距离选择为使得相邻的所述第一图案在所述图像传感器阵列上的成像范围不重叠。
8.根据权利要求1所述的操作方法，其中，所述第一图案的形状和所述第二图案的形状相同。
9.一种纹路识别装置，具有触摸侧，包括：
光源阵列，包括多个光源；
图像传感器阵列，设置在所述光源阵列的一侧，包括多个图像传感器，所述多个图像传感器配置为可接收从所述光源发出的且经纹路反射至所述图像传感器的光以用于纹路采集；
显示面板，所述显示面板包括像素单元阵列，所述像素单元阵列包括多个像素单元，所述光源阵列包括所述像素单元阵列，所述多个光源包括所述多个像素单元；
控制器，与所述光源阵列耦接，配置为在所述纹路采集的过程中在第一时刻控制点亮呈阵列排布的多个第一图案的多个像素单元，以用作所述图像传感器阵列的感光光源；
其中，所述第一图案所占据的区域的长宽比大于2,
所述第一图案所占据的区域为长方形区域,
所述第一图案所占据的区域的长为L而宽为D，
所述长与所述宽的比L/D为K，所述K的取值范围为9≥K＞2，
其中，所述控制器还配置为在所述纹路采集的过程中，在不同于所述第一时刻的第二时刻控制点亮呈阵列排布的多个第二图案的多个像素单元，以用作所述图像传感器阵列的感光光源，
其中，所述第二图案所占据的区域的长宽比大于2，且所述第一图案和所述第二图案不重叠，
其中所述多个第一图案和所述多个第二图案间隔设置。
10.根据权利要求9所述的纹路识别装置，其中，所述显示面板包括OLED显示面板或者QLED显示面板。
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