CN109670368A - 生物特征图像采集*** - Google Patents

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Abstract

本发明属于图像采集技术领域，提供了一种生物特征图像采集***，通过在基板(200)上设有多个阵列传感器单元(210)，每个阵列传感器单元(210)都包括第一预设区域(211)和第二预设区域(212)，该第一预设区域(211)用于使显示面板发出的光信号穿透，该第二预设区域(212)用于当显示面板关闭时产生红外光至被采集的生物体上，并对反射后的信号进行处理及生成生物特征图像，由此不受显示面板光源显示内容的限制，即使显示面板关闭也可获取到生物特征图像，因此解决了现有的生物特征图像采集技术存在着因需要显示面板发出的光线作为信号源，导致只有在显示面板工作时才能获取生物特征图像从而使得应用受限的问题。

Description

生物特征图像采集***
技术领域
本发明属于图像采集技术领域，特别是涉及一种生物特征图像采集***。
背景技术
自从2013年苹果手机IPhone5S引入指纹识别以来，指纹识别技术在智能设备中就被广泛应用，其简易快捷同时兼顾安全的特点，让数以亿计的人们接收并依赖指纹识别作为手机、平板等智能设备的解锁装置，同时随着移动支付的兴起，借助指纹识别代替密码给用户省去了输入密码带来的烦恼。时至今日，指纹识别模组已经成为了智能手机标准配置。
然后，为适应用户对手机屏占比增高需求以及全屏幕指纹识别的需求，指纹识别与显示技术的结合成为了手机开发者的难题。如屏下光学指纹技术以及屏下超声波指纹技术，都只能应用于OLED屏，对屏幕的要求高，其限制了应用，以及指纹识别的区域固定在一个较小的范围，与全屏指纹技术相去甚远。
Apple公司拥有的全面屏专利，其技术方案是结合Micro-LED技术，在显示单元同层间的间隙中加入红外发射和接收单元，但这种技术无论是对显示技术还是红外发射与接收单元的加工工艺要求都非常高。且该技术只能用于Micro-LED屏技术，无法与现有的LCD屏、OLED屏兼容。
图1示出了现有技术涉及到的光学指纹采集装置的结构，其采用显示面板300作为发光源，将传感器200设于显示面板300的上方，利用显示面板300发出的光线作为光信号源，当手指500放置于保护盖板400上方进行触摸时，需要显示面板300对生物特征图像抓取时提供信号源，因此特别依赖于显示面板300工作时显示的信息，一旦屏幕关闭或者用户对显示信息有要求时，将无法获得有效的生物特征图像，导致其应用受到了限制。
因此，现有的生物特征图像采集技术存在着因需要显示面板发出的光线作为信号源，导致只有在显示面板工作时才能获取生物特征图像从而使得应用受限的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物特征图像采集***，旨在解决现有的生物特征图像采集技术存在着因需要显示面板发出的光线作为信号源，导致只有在显示面板工作时才能获取生物特征图像从而使得应用受限的问题。
本发明提供了一种生物特征图像采集***，包括置于显示面板之上的基板，所述基板设有多个阵列传感器单元，每个所述阵列传感器单元包括第一预设区域和第二预设区域；
所述第一预设区域用于使所述显示面板发出的光信号穿透，所述第二预设区域设有红外发射器件、图像传感器件以及开关器件，所述开关器件与所述红外发射器件以及所述图像传感器件电性连接；
所述开关器件用于控制所述红外发射器件以及图像传感器件是否工作；所述红外发射器件用于当所述显示面板关闭时发射红外光至被采集的生物体上并反射，以使对应的所述图像传感器件接收，并生成生物特征图像。
优选地，所述图像传感器件对反射的所述红外光进行信号放大、滤波以及模数转换，以生成所述生物特征图像。
优选地，所述红外发射器件具体为红外发光二极管。
优选地，所述图像传感器件包括光电二极管或者光敏电阻。
优选地，所述开关器件具体为薄膜晶体管。
优选地，所述显示面板包括LCD面板、OLED面板、QLED面板以及Micro LED面板。
综上所述，上述一种生物特征图像采集***，通过在基板上设有多个阵列传感器单元，每个阵列传感器单元都包括第一预设区域和第二预设区域，该第一预设区域用于使显示面板发出的光信号穿透，该第二预设区域用于当显示面板关闭时产生红外光至被采集的生物体上，并对反射后的信号进行处理及生成生物特征图像，由此不受显示面板光源显示内容的限制，即使显示面板关闭也可获取到生物特征图像，因此解决了现有的生物特征图像采集技术存在着因需要显示面板发出的光线作为信号源，导致只有在显示面板工作时才能获取生物特征图像从而使得应用受限的问题。
附图说明
图1示出了现有技术涉及到的光学指纹采集装置的结构示意图。
图2为本发明提供的一种生物特征图像采集***中基板的结构示意图。
图3为本发明提供的一种生物特征图像采集***中阵列传感器单元的结构示意图。
图4为本发明提供的一种生物特征图像采集***中基板上第二预设区域所对应的示例电路图。
图5为本发明提供的一种生物特征图像采集***的应用原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的一种生物特征图像采集***，通过在基板上设有多个阵列传感器单元，每个阵列传感器单元都包括第一预设区域和第二预设区域，该第一预设区域用于使显示面板发出的光信号穿透，该第二预设区域用于当显示面板关闭时产生红外光至被采集的生物体上，并对反射后的信号进行处理及生成生物特征图像。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图2和图3分别示出了本发明提供的一种生物特征图像采集***中基板以及阵列传感器单元的具体结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
上述一种生物特征图像采集***，包括置于显示面板之上的基板200，所述基板200设有多个阵列传感器单元210，每个所述阵列传感器单元210包括第一预设区域211和第二预设区域212；
所述第一预设区域211用于使显示面板发出的光信号穿透，所述第二预设区域212设有红外发射器件215、图像传感器件216以及开关器件217，所述开关器件与所述红外发射器件215以及所述图像传感器件216 217电性连接；
所述开关器件217用于控制所述红外发射器件215以及所述图像传感器件216是否工作；所述红外发射器件215用于当所述显示面板关闭时发射红外光至被采集的生物体上并反射，以使对应的所述图像传感器件216接收，并生成生物特征图像。
作为本发明一实施例，上述图像传感器件216对反射的所述红外光进行信号放大、滤波以及模数转换，以生成所述生物特征图像。生物体可以为人的手指或者手掌或者是其他具有生物特征的个体及物体。
作为本发明一实施例，上述多个阵列传感器单元210呈阵列式排布，每个阵列传感器单元210都包括第一预设区域211和第二预设区域212，其第一预设区域211为透明区域，可用于使显示面板发出的光信号穿透，其第二预设区域212为不透明区域。
图4示出了本发明提供的一种生物特征图像采集***中基板上第二预设区域所对应的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，上述红外发射器件215具体为红外发光二极管D1。
作为本发明一实施例，上述图像传感器件216包括光电二极管或者光敏电阻(图4采用光电二极管D2表示)。
作为本发明一实施例，上述开关器件217具体为薄膜晶体管(图4采用TFT1和TFT2表示)，该薄膜晶体管包括a-si(无定形硅)、LTPS(低温多晶硅)以及IGZO(铟镓锌氧化物)等薄膜晶体管。
作为本发明一实施例，上述显示面板包括LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)面板、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机电激光显示)面板、QLED(QuantumDot Light Emitting Diodes，不需要额外光源的自发光)面板以及Micro LED(LED微缩化和矩阵化)面板。
作为本发明一实施例，上述第二预设区域212所对应的示例电路还包括控制单元600，控制单元600包括信号发生器616、信号放大器611、滤波器612以及数模转换器613；信号发生器616的输出端接第一薄膜晶体管TFT1的第一端，第一薄膜晶体管TFT1的第二端接红外发光二极管D1的阳极，红外发光二极管D1的阴极接地，第二薄膜晶体管TFT2的第一端接光电二极管D2的阳极，光电二极管D2的阴极接地，第二薄膜晶体管TFT2的第二端接信号放大器611的输入端，信号放大器611的输出端接滤波器612的输入端，滤波器612的输出端接数模转换器613的输出端。
其中，第一薄膜晶体管TFT1控制红外发光二极管D1是否工作，第二薄膜晶体管TFT2控制光电二极管D2是否工作，光电二极管D2接收到反射的信号依序经过信号放大器611进行信号放大、滤波器612进行滤波以及数模转换器613进行数模转换后生成生物特征图像。
图5示出了本发明提供的一种生物特征图像采集***的应用原理，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
一种生物特征图像采集***，包括LCD液晶显示面板，其具有背光模块900、液晶模块800、基板200、红外光滤光片300以及盖板400。
根据手机的应用场景，分为灭屏和亮屏的情况下都会用到生物识别功能。如手机显示面板关闭时，基板200自身发射红外光，该波长对人眼不可见，因此对用户而言，仍然处于灭屏状况，当检测到反射信号并进行生物图像并进行采集、匹配对比成功后便完成了熄屏解锁动作；
当屏幕点亮有解锁要求时，显示面板发射的可见光通过基板200的第一预设区域211，再穿过透明盖板400，让显示内容可见。而第二预设区域212的红外发射器件215发出红外光信号源，对人眼可见的正常显示并无影响，图像传感器件216接收反射回来的信号。
图5中的滤光片300用于阻挡显示面板发出的可见光的发射以及外界的可见光进入到图像传感器件216。
因此，上述生物特征图像采集***的优势具体体现在：
(1)采用薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)开关技术，代替目前的硅基技术，克服了硅晶圆不透光的缺陷，同时也克服了硅晶圆高成本，不利于制作手机屏幕大小光学传感器的特点；利用该技术，让大面积或者全面屏生物图像识别低成本方案变得可行；
(2)采用发射与接收光学一体化的设计，对显示面板显示内容无要求，也可应用于显示面板关闭的场景，适合手机应用端的工作场景，避免了应用受限；
(3)采用本发明，对显示技术无要求，可应用于LCD、OLED、QLED及Micro-LED等显示技术，其无需修改现有的显示技术的结构，降低了技术及工艺难度，有利于快速产业化；
(4)无需将显示与光学发射接收集成在一起，其方式更灵活，制作简单，加工良率高，既可以与其他显示装置配合，又可将其单独作为生物图像传感器使用。
以下结合图2-图5，对上述一种生物特征图像采集***的工作原理进行说明如下：
当显示面板正常工作时，可借助显示面板透射的光线作为光源；
当显示面板关闭时，红外发射器件215发出红外不可见光，照射至被采集的生物体上，如人体的手指、手掌，部分被人体的手指500或手掌的表层反射，部分进入到表层以内的静脉血管发生反射，而图像传感器件216接收到反射的光信号，其电学特性发生变化，如光电二极管类型的图像传感器件216，其表现的特点是电流显著增加。开关器件217作为图像传感器件216的开通选择开关及信号输出开关，选择将特定区域的图像传感器件216开启，形成通路并将信号连接至信号走线，信号走线连接至控制单元600，依序通过信号放大器611对信号进行放大、滤波器612进行滤波以及数模转换器613进行量化等处理后生成有效的生物特征图像。当用作生物特征识别时，需要将数模转换器613量化得到的图像信息与先前录入存留的信息在算法上进行对比识别，判断是否匹配。
综上所述，本发明实施例提供了一种生物特征图像采集***，通过在基板上设有多个阵列传感器单元，每个阵列传感器单元都包括第一预设区域和第二预设区域，该第一预设区域用于使显示面板发出的光信号穿透，该第二预设区域用于当显示面板关闭时产生红外光至被采集的生物体上，并对反射后的信号进行处理及生成生物特征图像，由此不受显示面板光源显示内容的限制，即使显示面板关闭也可获取到生物特征图像，因此解决了现有的生物特征图像采集技术存在着因需要显示面板发出的光线作为信号源，导致只有在显示面板工作时才能获取生物特征图像从而使得应用受限的问题。本发明实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种生物特征图像采集***，包括置于显示面板之上的基板，其特征在于，所述基板设有多个阵列传感器单元，每个所述阵列传感器单元包括第一预设区域和第二预设区域；
所述第一预设区域用于使所述显示面板发出的光信号穿透，所述第二预设区域设有红外发射器件、图像传感器件以及开关器件，所述开关器件与所述红外发射器件以及所述图像传感器件电性连接；
所述开关器件用于控制所述红外发射器件以及所述图像传感器件是否工作；所述红外发射器件用于当所述显示面板关闭时发射红外光至被采集的生物体上并反射，以使对应的所述图像传感器件接收，并生成生物特征图像。
2.如权利要求1所述的生物特征图像采集***，其特征在于，所述图像传感器件对反射的所述红外光进行信号放大、滤波以及模数转换，以生成所述生物特征图像。
3.如权利要求1所述的生物特征图像采集***，其特征在于，所述红外发射器件具体为红外发光二极管。
4.如权利要求1所述的生物特征图像采集***，其特征在于，所述图像传感器件包括光电二极管或者光敏电阻。
5.如权利要求1所述的生物特征图像采集***，其特征在于，所述开关器件具体为薄膜晶体管。
6.如权利要求1所述的生物特征图像采集***，其特征在于，所述显示面板包括LCD面板、OLED面板、QLED面板以及Micro LED面板。
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