CN111108511B - 指纹检测装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及指纹检测装置和电子设备，该指纹检测装置适用于包括指纹检测区域的显示屏的下方，该指纹检测装置包括：多个指纹检测单元，每个指纹检测单元的尺寸以及相邻指纹检测单元的距离为根据每个指纹检测单元或者指纹检测区域的相关尺寸参数确定的；每个指纹检测单元自上至下包括：微透镜阵列；至少一个挡光层，以形成有每个微透镜对应的多个倾斜导光通道；光学感应像素阵列，每个光学感应像素分别用于接收经由微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，以检测手指的指纹信息。本申请实施例的指纹检测装置和电子设备，能够用更小的芯片面积实现同样的指纹有效识别视场，降低了成本。

Description

指纹检测装置和电子设备

本申请要求于2019年7月12日提交中国专利局、申请号为PCT/CN2019/095880、申请名称为“指纹检测装置和电子设备”的PCT专利申请，2019年8月2日提交中国专利局、申请号为PCT/CN2019/099135、申请名称为“指纹检测装置和电子设备”的PCT专利申请，以及2019年8月23日提交中国专利局、申请号为PCT/CN2019/102366、申请名称为“指纹检测装置、方法和电子设备”的PCT专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及生物识别领域，尤其涉及指纹检测装置和电子设备。

背景技术

随着手机行业的高速发展，生物识别技术越来越受到人们重视，更加便捷、低成本的屏下指纹识别技术实用化成为大众所需。屏下光学指纹识别技术是将光学指纹模组设置于显示屏下，通过采集光学指纹图像，实现指纹识别。随着终端产品的发展，对指纹识别性能、尺寸以及成本的要求越来越高。

例如，某些场景中会出现的干手指问题，干手指和显示屏的接触面积非常小，识别响应面积非常小，导致采集的指纹不连续，特征点容易丢失，影响了指纹识别的性能。另外，在解决上述如何提升指纹识别的性能的问题的同时，还需考虑指纹识别装置应用于屏下这一特殊场景时的成本以及尺寸等问题。

发明内容

本申请提供了一种的指纹检测装置和电子设备，能够用更小的芯片面积实现同样的指纹有效识别视场，从而减小了芯片面积并降低了成本。

第一方面，提供了一种指纹检测装置，该指纹检测装置适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹检测，所述显示屏包括指纹检测区域，所述指纹检测区域用于手指触摸以进行指纹检测，所述指纹检测装置包括：多个指纹检测单元，所述多个指纹检测单元中每个指纹检测单元的尺寸以及相邻两个指纹检测单元之间的距离为根据尺寸参数设置的，所述尺寸参数包括以下参数中的至少一个：所述每个指纹检测单元的视场范围、所述指纹检测区域的面积、所述显示屏的厚度以及所述每个指纹检测单元的光路上表面至所述显示屏的下表面的距离。

其中，所述每个指纹检测单元包括：微透镜阵列，用于设置在所述显示屏的下方，且包括多个微透镜；至少一个挡光层，设置在所述微透镜阵列的下方，且形成有所述多个微透镜中的每个微透镜对应的多个导光通道，所述每个微透镜对应的多个导光通道中每个导光通道与所述每个微透镜的光轴之间的夹角小于90°；光学感应像素阵列，设置在所述至少一个挡光层的下方，且包括多个光学感应像素，所述每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道的下方设置有一个光学感应像素，所述一个光学感应像素用于接收经由微透镜汇聚并通过对应的导光通道传输的光信号，所述光信号用于检测手指的指纹信息。

因此，本申请实施例的包括多个指纹检测单元的指纹检测装置，能够解决以下问题：1、垂直光信号对干手指的识别效果过差的问题；2、单物方远心微透镜阵列方案曝光时间过长的问题；3、指纹检测装置的厚度过大的问题；4、指纹检测装置的公差容忍度过差的问题；5、指纹检测装置尺寸过大的问题；6、指纹检测装置成本过高的问题。

结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，所述多个指纹检测单元的尺寸相同。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个指纹检测单元中位于同一行的多个指纹检测单元的间隔距离相等；和/或，所述多个指纹检测单元中位于同一列的多个指纹检测单元的间隔距离相等。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个指纹检测单元的个数为两个。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，两个指纹检测单元左右并排设置。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，在所述尺寸参数包括：所述每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为所述每个指纹检测单元的边沿外扩至少第一值X、以及所述指纹检测区域的长度大于或者等于第二值Y、以及所述指纹检测区域的宽度大于或者等于第三值Z的情况下，所述每个指纹检测单元的长度大于或者等于Y-2X，所述每个指纹检测单元的宽度大于或者等于0.5Z-2X，所述两个指纹检测单元之间的水平距离小于或者等于2X。

例如，在所述尺寸参数包括：所述每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为所述每个指纹检测单元的边沿外扩至少0.3mm、以及所述指纹检测区域的面积大于或者等于6mm*6mm的情况下，所述每个指纹检测单元的长度大于或者等于5.4mm，所述每个指纹检测单元的宽度大于或者等于2.4mm，所述两个指纹检测单元之间的水平距离小于或者等于0.6mm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个指纹检测单元的长度为6mm，所述每个指纹检测单元的宽度为2.3mm，所述两个指纹检测单元之间的水平距离为1mm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个指纹检测单元的长度为6.5mm，所述每个指纹检测单元的宽度为2.6mm，所述两个指纹检测单元之间的水平距离为1mm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个指纹检测单元的个数为四个。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，四个指纹检测单元按照2*2的矩阵排列。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，在所述尺寸参数包括：所述每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为所述每个指纹检测单元的边沿外扩至少第一值X、以及所述指纹检测区域的长度大于或者等于第二值Y、以及所述指纹检测区域的宽度大于或者等于第三值Z的情况下，所述每个指纹检测单元的长度大于或者等于0.5Y-2X，所述每个指纹检测单元的宽度大于或者等于0.5Z-2X，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离小于或者等于2X，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离小于或者等于2X。

例如，在所述尺寸参数包括：所述每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为所述每个指纹检测单元的边沿外扩至少0.3mm、以及所述指纹检测区域的面积大于或者等于6mm*6mm的情况下，所述每个指纹检测单元的长度大于或者等于2.4mm，所述每个指纹检测单元的宽度大于或者等于2.4mm，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离小于或者等于0.6mm，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离小于或者等于0.6mm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个指纹检测单元的长度为2.3mm，所述每个指纹检测单元的宽度为2.3mm，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离为1.2mm，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离为1.2mm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个指纹检测单元的长度为2.6mm，所述每个指纹检测单元的宽度为2.6mm，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离为1mm，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离为1mm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部位于同一个微透镜的下方。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个微透镜对应的多个导光通道沿同一微透镜的光轴方向中心对称分布。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道和第一平面形成预设夹角，以使所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由一个或者多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，其中，所述第一平面为与所述显示屏平行的平面。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述预设夹角的范围为15度至60度。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个微透镜对应的多个导光通道在所述第一平面的投影相对同一微透镜的光轴在所述第一平面的投影中心对称分布。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述光学感应像素阵列包括多组光学感应像素，所述多组光学感应像素中同一组光学感应像素接收的光信号所经过的导光通道的方向相同，所述多组光学感应像素用于接收多个方向的光信号以得到多张图像，所述多张图像用于检测手指的指纹信息。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多组光学感应像素中的一组光学感应像素用于接收所述多个方向中一个方向的光信号得到所述多张图像中的一张图像。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多组像素中每组像素的像素数量相等，且排列方式相同。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多组光学感应像素中的一组光学感应像素中一个光学感应像素对应一张图像中的一个像素点。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多组光学感应像素中的一组光学感应像素中连续的多个光学感应像素对应一张图像中的一个像素点。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个微透镜下方的多个光学感应像素的分布呈多边形。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多边形为矩形或菱形。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述至少一个挡光层为多个挡光层，不同挡光层中设置有所述每个微透镜对应的至少一个开孔，以形成所述每个微透镜对应的多个导光通道。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的数量由上至下依次增大。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的孔径由上至下依次减小。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中的底层挡光层中设置有所述每个微透镜对应的多个开孔，所述每个微透镜对应的多个导光通道分别穿过所述底层挡光层中的同一微透镜对应的多个开孔。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中的非底层挡光层在所述多个微透镜中相邻的两个微透镜的后焦点的中间位置设置有开孔，所述相邻的两个微透镜对应的两个导光通道均穿过所述非底层挡光层中的所述相邻的两个微透镜对应的开孔，以使所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中的顶层挡光层在所述每个微透镜的光轴上设置有开孔，所述每个微透镜对应的多个导光通道均穿过所述顶层挡光层中同一微透镜对应的开孔。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述至少一个挡光层仅包括一个挡光层，所述多个导光通道为所述一个挡光层中的同一微透镜对应的多个倾斜通孔。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述一个挡光层的厚度大于预设阈值，以使所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由一个或者多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个指纹检测单元还包括：透明介质层，设置在以下位置中的至少一处：

所述微透镜阵列和所述至少一个挡光层之间，所述至少一个挡光层之间，以及所述至少一个挡光层和所述光学感应像素阵列。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述至少一层挡光层和所述微透镜阵列集成设置，或所述至少一层挡光层和所述光学感应像素阵列集成设置。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个微透镜满足以下条件中的至少一项：所述微透镜的聚光面在与其光轴垂直的平面上的投影为矩形或圆形；所述微透镜的聚光面为非球面；所述微透镜的聚光面的各个方向上的曲率相同；所述微透镜包括至少一片透镜；以及所述微透镜的焦距范围为10um-2mm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述微透镜阵列满足以下条件的至少一项：所述微透镜阵列呈多边形排列，以及所述微透镜阵列的占空比的范围为100％-50％。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述微透镜阵列的周期与所述光学感应像素阵列的周期不相等，且所述微透镜阵列的周期是所述光学感应像素阵列的周期的有理数倍。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述指纹检测装置与所述显示屏之间的距离为20um-3000um。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个指纹检测单元还包括：滤光层，设置在以下位置中的至少一处：所述微透镜阵列的上方，以及所述微透镜阵列与所述光学感应像素阵列之间。

第二方面，提供了一种电子设备，包括：显示屏；以及根据上述第一方面或者第一方面的任意可能的实现方式中的指纹检测装置。

结合第二方面，在第二方面的一种实现方式中，所述显示屏包括指纹检测区域，所述指纹检测区域用于为手指提供触摸界面。

附图说明

图1是本申请实施例的电子设备的示意性正视图。

图2是本申请实施例的图1中的电子设备的剖面示意图。

图3是本申请实施例的指纹检测装置中一个指纹检测单元的主视图。

图4是本申请实施例的指纹检测装置中另一个指纹检测单元的主视图。

图5是本申请实施例的指纹检测单元中任意微透镜与其对应的光学感应像素的示意性俯视图。

图6是本申请实施例的指纹检测单元中任意微透镜与其对应的光学感应像素的另一示意性俯视图。

图7是本申请实施例的指纹检测装置中另一个指纹检测单元的主视图。

图8是本申请实施例的指纹检测装置中另一个指纹检测单元的主视图。

图9是本申请实施例的具有单个指纹检测单元的指纹检测装置的视场的示意图。

图10是本申请实施例的具有单个指纹检测单元的指纹检测装置的视场的计算方式的示意图。

图11是本申请实施例的具有多个指纹检测单元的指纹检测装置的视场的示意图。

图12是本申请实施例的两个指纹检测单元的排列方式的示意性正视图。

图13是本申请实施例的四个指纹检测单元的排列方式的示意性正视图。

图14是本申请实施例的四个指纹检测单元的排列方式的示意性侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备。例如，智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(Automated Teller Machine，ATM)等其他电子设备。但本申请实施例对此并不限定。

本申请实施例的技术方案可以用于生物特征识别技术。其中，生物特征识别技术包括但不限于指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、人脸识别以及活体识别等识别技术。为了便于说明，下文以指纹识别技术为例进行说明。

本申请实施例的技术方案可以用于屏下指纹识别技术和屏内指纹识别技术。

屏下指纹识别技术是指将指纹识别模组安装在显示屏下方，从而实现在显示屏的显示区域内进行指纹识别操作，不需要在电子设备正面除显示区域外的区域设置指纹采集区域。具体地，指纹识别模组使用从电子设备的显示组件的顶面返回的光来进行指纹感应和其他感应操作。这种返回的光携带与显示组件的顶面接触或者接近的物体(例如手指)的信息，位于显示组件下方的指纹识别模组通过采集和检测这种返回的光以实现屏下指纹识别。其中，指纹识别模组的设计可以为通过恰当地配置用于采集和检测返回的光的光学元件来实现期望的光学成像，从而检测出手指的指纹信息。

相应的，屏内(In-display)指纹识别技术是指将指纹识别模组或者部分指纹识别模组安装在显示屏内部，从而实现在显示屏的显示区域内进行指纹识别操作，不需要在电子设备正面除显示区域外的区域设置指纹采集区域。

图1至图2示出了本申请实施例可以适用的电子设备的示意图。其中，图1为电子设备10的正视图，图2为图1所示的电子设备10的剖面示意图。

如图1和图2所示，电子设备10可以包括显示屏120和光学指纹识别模组130。

显示屏120可以为自发光显示屏，其采用具有自发光的显示单元作为显示像素。比如显示屏120可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。在其他可替代实施例中，显示屏120也可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)或者其他被动发光显示屏，本申请实施例对此不做限制。进一步地，显示屏120还可以具体为触控显示屏，其不仅可以进行画面显示，还可以检测用户的触摸或者按压操作，从而为用户提供一个人机交互界面。比如，在一种实施例中，电子设备10可以包括触摸传感器，该触摸传感器可以具体为触控面板(Touch Panel，TP)，其可以设置在显示屏120表面，也可以部分集成或者整体集成到该显示屏120内部，从而形成触控显示屏。

光学指纹模组130包括光学指纹传感器，该光学指纹传感器包括具有多个光学感应单元131(也可以称为光学感应像素、感光像素、像素单元等)的感应阵列133。该感应阵列133所在区域或者其感应区域为该光学指纹模组130对应的指纹检测区域103(也称为指纹采集区域、指纹识别区域等)。

其中，该光学指纹模组130设置在该显示屏120下方的局部区域。

如图1所示，该指纹检测区域103可以位于该显示屏120的显示区域之中。在一种可替代实施例中，该光学指纹模组130还可以设置在其他位置，比如该显示屏120的侧面或者该电子设备10的边缘非透光区域，并通过光路设计来将来自该显示屏120的至少部分显示区域的光信号导引到该光学指纹模组130，从而使得该指纹检测区域103实际上位于该显示屏120的显示区域。

针对电子设备10，用户在需要对该电子设备10进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于显示屏120的指纹检测区域103，便可以实现指纹输入。由于指纹检测可以在屏内实现，因此采用上述结构的电子设备10无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，从而可以采用全面屏方案，即该显示屏120的显示区域可以基本扩展到整个电子设备10的正面。

如图2所示，光学指纹模组130可以包括光检测部分134和光学组件132。该光检测部分134包括感应阵列133(也可称为光学指纹传感器)以及与该感应阵列133电性连接的读取电路及其他辅助电路，其可以在通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)上，比如光学成像芯片或者光学指纹传感器。该感应阵列133具体为光探测器(Photo detector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，该光探测器可以作为上述的光学感应单元。该光学组件132可以设置在该光检测部分134的感应阵列133的上方，其可以具体包括滤光层(Filter)、导光层或光路引导结构、以及其他光学元件，该滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而该导光层或光路引导结构主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至该感应阵列133进行光学检测。

在本申请的一些实施例中，光学组件132可以与光检测部分134封装在同一个光学指纹部件。比如该光学组件132可以与该光学检测部分134封装在同一个光学指纹芯片，也可以将该光学组件132设置在该光检测部分134所在的芯片外部，比如将该光学组件132贴合在该芯片上方，或者将该光学组件132的部分元件集成在上述芯片之中。

在本申请的一些实施例中，该光学指纹模组130的感应阵列133的所在区域或者光感应范围对应该光学指纹模组130的指纹检测区域103。其中，该光学指纹模组130的指纹采集区域103可以等于或不等于该光学指纹模组130的感应阵列133的所在区域的面积或者光感应范围，本申请实施例对此不做具体限定。

例如，通过光线准直方式进行光路引导，该光学指纹模组130的指纹检测区域103可以设计成与该光学指纹模组130的感应阵列的面积基本一致。

又例如，例如通过例如透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，可以使得该光学指纹模组130的指纹检测区域103的面积大于该光学指纹模组130的感应阵列133的面积。

下面对光学组件132可以包括的光路引导结构进行示例性说明。

以该光路引导结构包括具有高深宽比的通孔阵列的光学准直器为例，该光学准直器可以具体为在半导体硅片制作而成的准直器(Collimator)层，其具有多个准直单元或者微孔，该准直单元可以具体为小孔，从手指反射回来的反射光中，垂直入射到该准直单元的光线可以穿过并被其下方的传感器芯片接收，而入射角度过大的光线在该准直单元内部经过多次反射被衰减掉，因此每一个传感器芯片基本只能接收到其正上方的指纹纹路反射回来的反射光，能够有效提高图像分辨率，进而提高指纹识别效果。

以该光路引导结构包括光学镜头的光路设计为例，该光路引导结构可以为光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个透镜单元，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组，其用于将从手指反射回来的反射光汇聚到其下方的光检测部分134的感应阵列133，以使得该感应阵列133可以基于该反射光进行成像，从而得到该手指的指纹图像。进一步地，该光学透镜层在该透镜单元的光路中还可以形成有针孔或者微孔光阑，比如，在该透镜单元的光路中可以形成有一个或者多个遮光片，其中至少一个遮光片可以在该透镜单元的光轴或者光学中心区域形成有透光微孔，该透光微孔可以作为上述针孔或者微孔光阑。该针孔或者微孔光阑可以配合该光学透镜层和/或该光学透镜层上方的其他光学膜层，扩大光学指纹模组130的视场，以提高该光学指纹模组130的指纹成像效果。

以该光路引导结构包括微透镜(Micro-Lens)层的光路设计为例，该光路引导结构可以为包括由多个微透镜形成的微透镜阵列，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在该光检测部分134的感应阵列133上方，并且每一个微透镜可以分别对应于该感应阵列133的其中一个感应单元。并且该微透镜层和该感应单元之间还可以形成其他光学膜层，比如介质层或者钝化层。更具体地，该微透镜层和该感应单元之间还可以包括具有微孔(或称为开孔)的挡光层(或称为遮光层、阻光层等)，其中该微孔形成在其对应的微透镜和感应单元之间，该挡光层可以阻挡相邻微透镜和感应单元之间的光学干扰，并使得该感应单元所对应的光线通过该微透镜汇聚到该微孔内部并经由该微孔传输到该感应单元以进行光学指纹成像。

应理解，上述针对光路引导结构的几种实现方案可以单独使用也可以相互结合使用。

例如，可以在该准直器层或者该光学透镜层的上方或下方进一步设置微透镜层。当然，在该准直器层或者该光学透镜层与该微透镜层结合使用时，其具体叠层结构或者光路可能需要按照实际需要进行调整。

另一方面，该光学组件132还可以包括其他光学元件，比如滤光层(Filter)或其他光学膜片，其可以设置在该光路引导结构和该光学指纹传感器之间或者设置在该显示屏120与该光路引导结构之间，主要用于隔离外界干扰光对光学指纹检测的影响。其中，该滤光层可以用于滤除穿透手指并经过该显示屏120进入该光学指纹传感器的环境光，与该光路引导结构相类似，该滤光层可以针对每个光学指纹传感器分别设置以滤除干扰光，或者也可以采用一个大面积的滤光层同时覆盖该多个光学指纹传感器。

指纹识别模组140可以用于采集用户的指纹信息(比如指纹图像信息)。

以显示屏120采用具有自发光显示单元的显示屏为例，比如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。该光学指纹模组130可以利用该OLED显示屏120位于指纹检测区域103的显示单元(即OLED光源)作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在该指纹检测区域103时，显示屏120向该指纹检测区域103上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过该手指140内部散射而形成散射光(透射光)。

在本申请实施例中，为便于描述，将上述反射光和散射光统称为返回光。由于指纹的脊(ridge)141与谷(valley)142对于光的反射能力不同，因此，来自指纹脊的反射光151和来自指纹谷的反射光152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被光学指纹模组130中的感应阵列133所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于该指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在电子设备10实现光学指纹识别功能。

在其他替代方案中，光学指纹模组130也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测识别的光信号。在这种情况下，光学指纹模组130不仅可以适用于如OLED显示屏等自发光显示屏，还可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。

对于具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，电子设备10的光学指纹***还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，该激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源，其可以设置在该液晶显示屏的背光模组下方或者设置在电子设备10的保护盖板下方的边缘区域，而光学指纹模组130可以设置液晶面板或者保护盖板的边缘区域下方并通过光路引导以使得指纹检测光可以到达该光学指纹模组130；或者，该光学指纹模组130也可以设置在背光模组下方，且该背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达该光学指纹模组130。当采用该光学指纹模组130采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号时，其检测原理与上面描述内容是一致的。

在具体实现上，该电子设备10还可以包括透明保护盖板，该盖板可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于该显示屏120的上方并覆盖该电子设备10的正面。因此，本申请实施例中，所谓的手指按压在该显示屏120实际上是指按压在该显示屏120上方的盖板或者覆盖该盖板的保护层表面。

另一方面，该光学指纹模组130可以仅包括一个光学指纹传感器，此时光学指纹模组130的指纹检测区域103的面积较小且位置固定，因此用户在进行指纹输入时需要将手指按压到该指纹检测区域103的特定位置，否则光学指纹模组130可能无法采集到指纹图像而造成用户体验不佳。在其他替代实施例中，该光学指纹模组130可以具体包括多个光学指纹传感器。该多个光学指纹传感器可以通过拼接方式并排设置在该显示屏120的下方，且该多个光学指纹传感器的感应区域共同构成该光学指纹模组130的指纹检测区域103。从而该光学指纹模组130的指纹检测区域103可以扩展到该显示屏的下半部分的主要区域，即扩展到手指惯常按压区域，从而实现盲按式指纹输入操作。进一步地，当该光学指纹传感器数量足够时，该指纹检测区域103还可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域，从而实现半屏或者全屏指纹检测。

随着终端产品的发展，对屏下指纹识别性能的要求越来越高。然而，在某些场景中，可能存在干手指的问题，干手指和显示屏的接触面积非常小，识别响应面积非常小，导致采集的指纹不连续，特征点容易丢失，影响了指纹识别的性能。因此，本申请实施例提供了一种指纹检测装置，能够解决目前的指纹识别的方案对干手指的指纹识别效果欠佳的问题，也就是能够提升对干手指的指纹识别性能。

具体地，本申请实施例的指纹检测装置适用于显示屏下方以实现屏下光学指纹检测。本申请实施例中的指纹检测装置包括多个指纹检测单元。下面将结合图3至图8，对该多个指纹检测单元中的任意一个指纹检测单元进行详细描述。

具体地，图3和图4均示出了本申请实施例的指纹检测单元20的示意图。该指纹检测单元20可以适用于图1至图2所示的电子设备10，或者说该指纹检测单元20可以是图1至图2所示的光学指纹模组130。

如图3和图4所示，该指纹检测单元20可以包括微透镜阵列210、至少一层挡光层以及光学感应像素阵列240。该微透镜阵列210可以用于设置在电子设备的显示屏的下方，该至少一层挡光层可以设置在该微透镜阵列210的下方，该光学感应像素阵列240可以设置在该至少一个挡光层的下方。

应理解，该微透镜阵列210和至少一层挡光层可以是图2所示的光学组件132中包括的导光结构，该光学感应像素阵列240可以是图1至图2所示的具有多个光学感应单元131(也可以称为光学感应像素、感光像素、像素单元等)的感应阵列133，为了简洁，此处不再赘述。

在本申请实施例中，该微透镜阵列210可以包括多个微透镜。例如，如图3和图4所示，该微透镜阵列210可以包括第一微透镜211、第二微透镜212以及第三微透镜213。该至少一个挡光层可以包括多个挡光层，例如，如图3和图4所示，该至少一个挡光层可以包括第一挡光层220和第二挡光层230。该光学感应像素阵列240可以包括多个光学感应像素，例如，如图3和图4所示，该光学感应像素阵列240可以包括第一光学感应像素241、第二光学感应像素242、第三光学感应像素243、第四光学感应像素244、第五光学感应像素245以及第六光学感应像素246。

可选地，该微透镜阵列210中每个微透镜可以以圆形进行填充，也可以以方形进行填充；另外，该微透镜阵列210中每个微透镜的材料可以是塑料或者玻璃；该微透镜阵列210中每个微透镜生产工艺可以通过微纳加工工艺或者压模工艺实现，本申请实施例并不限于此。

在本申请实施例中，该至少一层挡光层和该微透镜阵列210可以集成设置，或该至少一层挡光层和该光学感应像素阵列240可以集成设置，甚至该微透镜阵列210、该至少一个挡光层和该光学感应像素240均集成设置成一个部件，本申请实施例并不限于此。

可选地，该微透镜阵列210中的每个微透镜可以满足以下条件中的至少一项：该微透镜的聚光面在与其光轴垂直的平面上的投影为矩形或圆形；该微透镜的聚光面为球面或非球面；该微透镜的聚光面的各个方向上的曲率相同；该微透镜包括至少一片透镜；以及该微透镜的焦距范围为10um-2mm。

在本申请实施例中，该微透镜阵列210满足以下条件的至少一项：该微透镜阵列210呈多边形排列和该微透镜阵列210的占空比的范围为100％-50％。例如该微透镜阵列210呈正方形或六边形排列。又例如该微透镜阵列210的占空比为85％。

在本申请实施例中，该微透镜阵列210的周期与该光学感应像素阵列240的周期不相等，且该微透镜阵列210的周期是该光学感应像素阵列240的周期的有理数倍，进而避免了指纹成像过程中出现莫尔条纹并提升指纹识别效果。

在本申请实施例中，该指纹检测单元20与该显示屏之间的距离可以根据实际应用进行设备，例如，可以设置为20um-1000um，以保证指纹检测单元20与显示屏具有足够的安全距离，进而保证不会因电子设备振动或者跌落而引起指纹检测单元20撞击显示屏而造成器件损坏。

应理解，本申请实施例的至少一个挡光层形成有微透镜阵列210中的每个微透镜对应的多个导光通道，该每个微透镜对应的多个导光通道中每个导光通道与其对应的微透镜的光轴之间的夹角小于90°，也就是说，对于任意一个微透镜，其对应的多个导光通道均为倾斜的，而不是竖直的。

需要说明的是，上述夹角可以是导光通道的中心轴线和微透镜的光轴之间的夹角，也可以是经过该导光通道的任一直线与该光轴的夹角；此外，该夹角的取值范围可以是0°至90°内的任一范围，例如该夹角的范围可以为15°至60°，也可以是10°至70°，例如，该夹角可以等于20°，或者也可以等于40°，但本申请实施例并不限于此。

应理解，导光通道与其对应微透镜的光轴之间的夹角可以根据实际应用设置为任意一个不等于90°的值，例如，可以通过适当的调整微透镜阵列210、至少一个挡光层以及光学感应像素阵列240之间的距离，来调整导光通道与其对应微透镜的光轴之间的夹角的大小。由于导光通道与其对应的微透镜的光轴之间的夹角不等于90°，那么同一微透镜的多个导光通道的最底部可能位于同一微透镜的下方，也可以位于不同微透镜的下方。

可选地，对于任意一个微透镜，该微透镜对应的多个导光通道的底部可能仍然位于该微透镜的下方，例如，如图4所示。

可选地，对于任意一个微透镜，该微透镜对应的多个导光通道的底部还可能不位于该微透镜的下方，而是位于其他不同的微透镜的下方。例如，同一个微透镜对应的多个导光通道的底部可能分别延伸至相邻的多个微透镜的下方，例如，如图3所示；或者，同一个微透镜对应的多个导光通道的底部还可能分别延伸至不与该微透镜相邻的其他多个微透镜的下方，本申请实施例并不限于此。

应理解，为了便于说明，下面将分别结合图3以该每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方为例、以及结合图4以每个微透镜对应的多个导光通道的底部仍然位于该微透镜下方为例进行说明，对于其他情况，可以通过调整微透镜阵列210、至少一个挡光层以及光学感应像素阵列240之间的距离，或者，调整导光通道与其对应微透镜的光轴之间的夹角的大小等方式实现，为了简洁，在此不再赘述。

具体地，如图3所示，该第一挡光层220和该第二挡光层230中分别设置有至少一个开孔，以便于形成该多个微透镜中每个微透镜(即第一微透镜211、第二微透镜212以及第三微透镜213)对应的多个导光通道。具体地，为了便于描述，这里以每个微透镜下方位置能够覆盖的面积范围内包括的孔为例进行描述，以下简称为微透镜的覆盖范围。例如，在图3中，该第一挡光层220设置有第一微透镜211覆盖范围内的第一开孔221和第二开孔222；该第一挡光层220还设置有第二微透镜212覆盖范围内的第二开孔222和第三开孔223；该第一挡光层220中还设置有第三微透镜213覆盖范围内的第三开孔223和第四开孔224；再例如，在图4中也有类似的设置，具体设置如图4所示，在此不赘述。

类似地，如图3所示，该第二挡光层230设置有第一微透镜211覆盖范围内的第五开孔231和第六开孔232；该第二挡光层230还设置有第二微透镜212覆盖范围内的第七开孔233和第八开孔234；该第二挡光层230中还设置有第三微透镜213覆盖范围内的第九开孔235和第十开孔236。同样的，图4中也有类似的设置，具体设置如图4所示，在此不赘述。

为了便于说明，下面主要以该第二微透镜212为例进行描述，但其相关说明同样可以适用于第一微透镜211和第三微透镜213。具体地，如图3所示，该第二微透镜212对应的多个导光通道可以包括由第二开孔222和第六开孔232形成的导光通道，以及由第三开孔223和第九开孔235形成的导光通道。另外，由第二开孔222和第六开孔232形成的导光通道延伸至第一微透镜211的下方，由第三开孔223和第九开孔235形成的导光通道延伸至第三微透镜213的下方。如图4所示，该第二微透镜212对应的多个导光通道可以包括：由开孔226和开孔233形成的导光通道，开孔226和开孔234形成的导光通道，由开孔227和开孔233形成的导光通道以及由开孔227和开孔234形成的导光通道。另外，上述四个导光通道均延伸至该第二微透镜211的下方。

应理解，本申请实施例中描述的任意一个微透镜对应的孔指的是其对应的导光通道经过的多个孔，例如，该第二微透镜212对应的孔指的是其导光通道经过的多个孔，例如图3中的该第二微透镜212对应的孔可以包括上述两个导光通道经过的孔，即第二微透镜212对应的孔至少包括第二开孔222、第六开孔232、第三开孔223和第九开孔235；再例如，图4中的第二微透镜212对应的孔可以包括上述四个导光通道的孔，即开孔226、开孔227、开孔233和开孔234。

进一步地，该微透镜阵列210中的每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道的下方可以设置有一个光学感应像素。

仍然以图3中的该第二微透镜212为例，由第二开孔222和第六开孔232形成的导光通道的下方设置有第二光学感应像素242，由第三开孔223和第九开孔235形成的导光通道的下方设置有第五光学感应像素245。而对于图4中的第二微透镜221，由开孔226和开孔233形成的导光通道以及由开孔227和开孔233形成的导光通道下方均设置有第三光学感应像素243；由开孔226和开孔234形成的导光通道以及由开孔227和开孔234形成的导光通道下方均设置有第四光学感应像素244。

更进一步地，该微透镜阵列210中的每个微透镜的下方设置有多个光学感应像素，该每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由一个或者多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，该光信号用于检测手指的指纹信息。也就是说，对于任意一个微透镜，若该微透镜对应的多个导光通道的底部仍然位于该微透镜的下方，则该微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由该微透镜汇聚的，并且通过其对应的多个导光通道传输的光信号；或者，若该微透镜对应的多个导光通道的底部延伸至相邻的多个微透镜的下方，则该微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由相邻的多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号。

仍然以图3中的该第二微透镜212为例，在图3中的该第二微透镜212的覆盖的正下方范围内设置有两个光学感应像素，也就是该第二微透镜212的下方可以设置有第三光学感应像素243和第四光学感应像素244，其中，该第三光学感应像素243可以用于接收经过第一微透镜211汇聚的并通过由第二开孔222和第七开孔233形成的导光通道传输的倾斜光信号，该第四光学感应像素244可以用于接收经过第三微透镜213汇聚的并通过由第三开孔223和第八开孔234形成的导光通道传输的倾斜光信号，并且，第一微透镜211和第三微透镜213均与第二微透镜212相邻。

再例如，如图4所示，仍然以第二微透镜212为例，其覆盖的正下方范围内设置有两个光学感应像素，也就是该第二微透镜212的下方可以设置有第三光学感应像素243和第四光学感应像素244，其中，该第三光学感应像素243可以用于接收经过该第二微透镜212汇聚的并通过由开孔226和开孔233形成的导光通道传输的倾斜光信号，该第三光学感应像素243还可以用于接收经过该第二微透镜212汇聚的并通过由开孔227和开孔233形成的导光通道传输的倾斜光信号；类似的，该第四光学感应像素244可以用于接收经过第二微透镜212汇聚的并通过由开孔226和开孔234形成的导光通道传输的倾斜光信号，该第四光学感应像素244还可以用于接收经过第二微透镜212汇聚的并通过由开孔227和开孔234形成的导光通道传输的倾斜光信号。

此外，该微透镜阵列210中的每个微透镜下方的多个光学感应像素的个数可以根据实际应用进行设置，例如，本申请实施例中以每个微透镜下方设置4个光学感应像素为例；或者，每个微透镜下方也可以对应9个光学感应像素，或者也可以设置为其他个数，本申请实施例并不限于此。另外，每个微透镜下方的多个光学感应像素的分布可以呈多边形。例如，该多边形包括但不限于矩形或菱形。又例如，该微透镜阵列210中的每个微透镜下方的多个光学感应像素的分布可以呈圆形或椭圆形。

由于该微透镜阵列中的微透镜呈阵列式分布，因此当该每个微透镜下方的多个光学感应像素的分布呈多边形时，能够有效简化微透镜阵列和该光学感应阵列的对应方式，进而简化该指纹检测单元的结构设计。具体地，图5和图6分别是图3或者图4中所示的第二微透镜212的两个示意性俯视图。如图5和图6所示，这里假设该第二微透镜212下方可以设置4个光学感应像素，其中图5中的4个光学感应像素的分布呈现为矩形，图6中的4个微透镜的分布可以呈现为菱形。

需要说明的是，本申请实施例对每个微透镜和其下方光学感应像素的具体对应方式不做限定。以第二微透镜212下方的第三光学感应像素243为例，该第二微透镜212可以覆盖第三光学感应像素243的感光区域(AA)的部分或全部区域。优选地，以图3的导光通道为例，该第二微透镜212可以覆盖第三光学感应像素243的感光区域(PD area，AA)中的经由该第一微透镜211汇聚的并通过第二开孔222和第七开孔233形成的导光通道传输的倾斜光信号能够照射到的区域，例如图5和图6中每个感光区域中斜线阴影区域，以保证该第三光学感应像素243能够接收到足够的光信号，以提升指纹识别效果。

下面对每个微透镜对应的多个导光通道的设计方式进行详细说明。

在本申请的一些实施例中，微透镜阵列210中的每个微透镜对应的多个导光通道可以沿同一微透镜的光轴方向中心对称分布。通过中心对称的方式设置每个微透镜对应的多个导光通道，能够降低该指纹检测单元的工艺复杂度，也就是能够降低整个指纹检测装置的工艺复杂度。

仍然以图3中的第二微透镜212为例，如图5所示，对于该第二微透镜212的导光通道中能够延伸至右上角微透镜下方的导光通道以及能够延伸至左下角微透镜下方的导光通道，二者沿该第二微透镜212的光轴方向中心对称；对于第二微透镜212的多个导光通道中能够延伸至左上角微透镜下方的导光通道以及能够延伸至右下角微透镜下方的导光通道，二者也沿该第二微透镜212的光轴方向中心对称。图4中的导光通道也类似，为了简洁，在此不再赘述。

在本申请的一些实施例中，微透镜阵列210中的每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道和第一平面可以形成预设夹角，以使该每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由一个或者多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，其中，该第一平面为与该显示屏平行的平面。通过该预设夹角可以保证该每个微透镜对应的多个导光通道的底端分别延伸至同一微透镜下方或者延伸至其相邻的多个微透镜的下方。

如图3和图5所示，仍然以该第二微透镜212为例，该光学感应像素阵列240所在的平面和该第一平面平行，由第二开孔222和第六开孔232形成的导光通道和与该光学感应像素阵列240所在的平面形成第一角度，由第三开孔223和第九开孔235形成的导光通道和与该光学感应像素阵列240所在的平面形成第二角度。其中该第一角度等于该第二角度。当然，在其他可替代实施例中，该第一角度也可以不等于该第二角度，本申请实施例对此不做限制。并且图4中的导光通道也类似，为了简洁，在此不再赘述。

需要说明的是，该预设夹角可以是导光通道的中心轴线和该第一平面的夹角，也可以是经过该导光通道的任一直线与该第一平面的夹角；此外，该预设夹角的范围可以是0度至90度内的任一范围，例如该预设夹角的范围可以为15度至60度，也可以是10度至70度，本申请对此不做具体限定。

在本申请的一些实施例中，微透镜阵列210中的每个微透镜对应的多个导光通道在该第一平面的投影相对同一微透镜的光轴在该第一平面的投影可以中心对称分布，以保证该光学感应像素阵列240中的每个光学感应像素均能够接收到足够的光信号，进而提升指纹图像的分辨率和指纹识别效果。

如图3和图5所示，仍然以该第二微透镜212为例，由于每个导光通道为倾斜通道，因此每个导光通道在该第一平面上的端面均为椭圆形，该第二微透镜212对应的4个导光通道在靠近该光学感应像素阵列240的端面沿该第二微透镜212的光轴在该第一平面的投影中心对称分布。

下面对指纹检测单元20中的至少一个挡光层的实现方式进行详细说明。

在本申请的一些实施例中，该指纹检测单元20可以包括多个挡光层，不同挡光层中设置有与每个微透镜对应的至少一个开孔，以形成该微透镜对应的多个导光通道。例如，该至少一个挡光层可以包括上文中针对图3或图4所描述的第一挡光层220和第二挡光层230。再例如，除了图3和图4中描述的两层挡光层以外，该指纹检测单元20还可以包括更多的挡光层，以图3为例，对应的，图7是本申请实施例的指纹检测单元20的另一示意性结构图。如图7所示，该指纹检测单元20除了包括图3所示的第一挡光层220和第二挡光层230之外还可以包括第三挡光层260，其中，该第三挡光层260包括第十一开孔261、第十二开孔262以及第十三开孔263。为了便于说明，下面主要以图3和图7为例进行描述。

在一些实现方式中，不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的数量可能相同，例如如图4所示；或者不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的数量由上至下可以依次增大或者减小，以形成每个微透镜对应的多个导光通道。

以不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的数量由上至下可以依次增大为例，换句话说，不同挡光层中的开孔之间的间距可以由上至下依次减小。例如，如图3所示，该第一挡光层220中的相邻的两个开孔之间的间距D大于该第二挡光层230中的相邻两个开孔之间的间距d。通过该多个挡光层中的开孔密度较小的上部分挡光层遮挡大部分指纹检测单元不期望接收的光信号，并通过该多个挡光层中的开孔密度较小的上部分挡光层与开孔密度较大的下部分挡光层可以形成每个微透镜对应多个导光通道。此外，还可以降低该至少一个挡光层的制备复杂度并增加上部分遮光层的强度。

在本申请实施例中，该多个挡光层中的底层挡光层中可以设置有每个微透镜对应的多个开孔，每个微透镜对应的多个导光通道分别穿过该底层挡光层中的同一微透镜对应的多个开孔。例如，如图3和图7所示，仍然以第二微透镜212为例，该第二挡光层230上设置有该第二微透镜212对应的第六开孔232和第九开孔235，该第二微透镜212的多个导光通道中的两个导光通道会分别经过该第六开孔232和第九开孔235。

在本申请实施例中，该多个挡光层中的顶层挡光层在每个微透镜的光轴上可以设置有开孔，并且该微透镜对应的多个导光通道均穿过该顶层挡光层中与该微透镜对应的开孔。例如，如图7所示，对于第二微透镜212，该第三挡光层260可以在该第二微透镜260的光轴方向靠近该第一挡光层220的位置设置有第十二开孔262。此时，该第二微透镜212对应的一个导光通道穿过该第十二开孔262、第二开孔222以及第六开孔232，该第二微透镜212对应的另一个导光通道穿过该第十二开孔262、第三开孔223以及第九开孔235，即该第二微透镜212的这两个导光通道均会穿过该第十二开孔262。

在本申请实施例中，对于同一微透镜对应的多个导光通道的底部延伸至相邻微透镜的下方的情况，该多个挡光层中的非底层挡光层在该多个微透镜中相邻的两个微透镜的后焦点的中间位置可以设置有开孔，那么该相邻的两个微透镜对应的两个导光通道均穿过该非底层挡光层中的该相邻的两个微透镜对应的开孔。

例如，如图3和图7所示，对于第二微透镜212，该第一挡光层220在该第一微透镜211的后焦点和该第二微透镜212的后焦点的中间位置可以设置第二开孔222，并且该第一微透镜211和第二微透镜212各有一个导光通道会穿过该第二孔222；类似的，该第一挡光层220在该第三微透镜213的后焦点和该第二微透镜212的后焦点的中间位置可以设置有第三开孔223，并且该第三微透镜213和和第二微透镜212各有一个导光通道会穿过该第三开孔223。

在另一些实现方式中，不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的孔径由上至下还可以依次增加、或者减小或者不变，以筛选出该光学感应像素阵列240期望接收到的光信号。

例如，如图7所示，对于自上而下的三层挡光层，上层的该第三挡光层260的开孔的孔径大于中间层的该第一挡光层220中的开孔的孔径，该中间层的第一挡光层220中的开孔的孔径大于下层的该第二挡光层230中的开孔的孔径。

可选地，上述分别以该指纹检测单元20包括两层或者三层挡光层为例进行说明，类似的，该指纹检测单元20还可以包括更多层的挡光层，或者，该指纹检测单元20也可以仅包括一个挡光层，本申请实施例并不限于此。

例如，对于该指纹检测单元20只包括一个挡光层的情况，此时该一个挡光层上可以设置有多个倾斜通孔，即任意一个微透镜的多个导光通道可以为该挡光层上与该微透镜对应的多个倾斜通孔。例如，该一个挡光层的厚度大于预设阈值，以使该每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由同一个微透镜汇聚或者经由其相邻的多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号。

可选地，本申请实施例的指纹检测单元20还可以包括透明介质层250。其中，如图3、图4和图7所示，该透明介质层250可以设置在以下位置中的至少一处：该微透镜阵列210和该至少一个挡光层之间，该至少一个挡光层之间，以及该至少一个挡光层和光学感应像素阵列240之间。

例如，如图3和图4所示，该透明介质层250可以包括位于该微透镜阵列210和该至少一个挡光层(即该第一挡光层220)之间的第一介质层251以及该第一挡光层220和该第二挡光层230之间的第二介质层252。

再例如，如图7所示，该透明介质层250可以包括：位于该微透镜阵列210和该至少一个挡光层(即该第三挡光层260)之间的第一介质层251以及三个挡光层之间的第二介质层252，其中，第二介质层252包括第三挡光层260和该第一挡光层220之间的第二介质层252以及该第一挡光层220和该第二挡光层230之间的第二介质层252。

透明介质层250的材料是对光透明的任一透明材料，例如玻璃，也可以是由空气或真空过渡，本申请对此不做具体限定。

可选地，本申请实施例的指纹检测单元20还可以包括滤光层。图8是本申请实施例的指纹检测单元20的另一示意性结构图，如图8所示，该指纹检测单元20还可以包括滤光层270，该滤光层270可以设置在以下位置的至少一处：该微透镜阵列210的上方，该微透镜阵列210和该至少一个挡光层之间；该至少一个挡光层之间；以及该至少一个挡光层和光学感应像素阵列240之间。例如，该滤光层270可以设置在该光学感应像素阵列240和该第二挡光层230之间。例如，该滤光层270可以是上文涉及的光学组件132中的滤光层。

滤光层270可以用于减少指纹感应中的不期望的环境光，以提高该光学感应像素阵列240对接收到的光的光学感应。滤光层270具体可以用于过滤掉特定波长的光，例如，近红外光和部分的红光等。例如，人类手指吸收波长低于580nm的光的能量中的大部分，如果一个或多个光学过滤器或光学过滤层被设计为过滤波长从580nm至红外的光，则可以大大减少环境光对指纹感应中的光学检测的影响。

例如，该滤光层270可以包括一个或多个光学过滤器，一个或多个光学过滤器可以配置为例如带通过滤器，以允许OLED屏发射的光的传输，同时阻挡太阳光中的红外光等其他光组分。当在室外使用屏下该指纹检测单元20时，这种光学过滤可以有效地减少由太阳光造成的背景光。一个或多个光学过滤器可以实现为例如光学过滤涂层，光学过滤涂层形成在一个或多个连续界面上，或可以实现为一个或多个离散的界面上。应理解，滤光层270可以制作在沿着到经由手指反射形成的反射光至成该光学感应像素阵列240的光学路径的任一位置上，本申请实施例对此不做具体限定。

此外，该滤光层270的进光面可以设置有光学无机镀膜或有机黑化涂层，以使得滤光层270的进光面的反射率低于第一阈值，例如1％，从而能够保证该光学感应像素阵列240能够接收到足够的光信号，进而提升指纹识别效果。

以该滤光层270通过固定装置固定在光学感应像素阵列240的上表面为例。该滤光层270和该光学感应像素阵列240可以在该光学感应像素阵列240的非感光区域进行点胶固定，且该滤光层270和该光学感应像素阵列240的感光区域之间存在间隙。或者该滤光层270的下表面通过折射率低于预设折射率的胶水固定在该光学感应像素阵列240的上表面，例如，该预设折射率包括但不限于1.3。

因此，本申请实施例的指纹检测装置包括多个指纹检测单元，每个指纹检测单元基于以上技术方案进行设置，可以至少解决以下技术问题：1、垂直光信号对干手指的识别效果过差的问题；2、单物方远心微透镜阵列方案曝光时间过长的问题；3、指纹检测装置的厚度过大的问题；4、指纹检测装置的公差容忍度过差的问题；5、指纹检测装置尺寸过大的问题。

针对问题1，通过为每个微透镜设计多个导光通道，并且使得该每个微透镜对应的多个导光通道中每个导光通道与其对应的微透镜的光轴之间的夹角小于90°，对应的，每个微透镜下的多个光学感应像素分别能够接收到来自同一个微透镜或者多个相邻的微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的倾斜光信号，从而实现利用倾斜光信号检测干手指的指纹信息。当干手指纹与OLED屏接触不好时，垂直方向的指纹图像的指纹脊和指纹谷的对比度差，图像模糊到分辨不了指纹纹路，本申请通过合理的光路设计，让光路接收倾斜方向光信号，在能够较好的获取正常手指指纹的同时，可以更好的检测出干手指指纹图像。在正常生活场景下，例如洗完手、早晨起床、手指抹灰、低温等场景下手指通常较干，其角质层不均匀，其按压在OLED屏上时，手指局部区域会出现接触不良。这种情况的出现造成当前光学指纹方案对干手指纹识别的效果不好，本申请的有益效果就是提升干手指纹成像效果，让干手指纹图像变清晰。

此外，该光学感应像素阵列240通过接收倾斜光信号还能够扩大该光学感应像素阵列240的视场角和视场，例如，能够接收倾斜光的指纹检测单元20的视场可以由6x9mm²扩展到7.5x10.5mm²，进一步提升指纹识别效果。

并且，每个微透镜下方设置有多个光学感应像素，使得透镜阵列210的空间周期和光学感应像素阵列240的空间周期不相等，进而能够避免指纹图像中出现莫尔条纹并提升指纹识别效果。

针对问题2，通过为每个微透镜设计多个导光通道，并且每个导光通道都对应有光学感应像素，以接收通过导光通道的光信号，也就是可以形成单个微透镜与多光学感应像素搭配的成像光路。即通过单个微透镜可以复用多个角度的光信号(例如，如图5或者图6所示，通过单个微透镜可以复用4个角度的光信号)，由此可以对不同的物方孔径角的光束进行分割成像，有效提高了每个指纹检测单元的进光量，也就提升了指纹检测装置的进光量，由此可以降低光学感应像素阵列的曝光时长。需要说明的是，孔径角是微透镜光轴上的物体点与微透镜的前透镜的有效直径所形成的角度，微透镜的孔径角越大，微透镜的进光量就越大，其与微透镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。

具体而言，由于每个微透镜下的多个光学感应像素分别能够接收对应的导光通道传输的倾斜光信号，因此按照导光通道的方向，可以将该光学感应像素阵列划分为多个光学感应像素组，其中每个光学感应像素组中的每个光学感应像素用于接收方向与同一光学感应像素组对应的导光通道的方向相同的倾斜光信号，即每个光学感应像素组可以基于接收到的倾斜光信号生成一张指纹图像，由此该多个光学感应像素组可以用于生成多张指纹图像，在这种情况下，可以将该多张指纹图像进行叠加，以获取一张高分辨率的指纹图像，进而基于这张高分辨率的指纹图像进行指纹识别。

结合图5或者图6来说，该光学感应像素阵列240可以通过每个微透镜对应的4个导光通道分别向4个光学感应像素汇聚倾斜光信号，即该光学感应像素阵列240可以划分为4个光学感应像素组，用于形成4张指纹图像，基于这4张指纹图像可以获取一张分辨率较高的指纹图像，进而提升指纹识别效果。

由此可见，由于每个微透镜可以通过多个导光通道向多个方向汇聚倾斜光信号，或者说该光学感应像素阵列可以通过光路设计同时获取多张指纹图像，因此即使降低该光学感应像素阵列的曝光时长，进而导致每张指纹图像的分辨率较低，也可以通过对分辨率较低的多张指纹图像进行处理，进而获得一张分辨率较高的指纹图像。

也就是说，基于上述技术方案，可以保证指纹识别效果的同时降低该光学感应像素阵列240(即图像传感器)的曝光时长。

针对问题3，通过单个微透镜与多光学感应像素搭配的成像光路可以对屏下指纹的物方光束进行非正对光成像(即倾斜光成像)，尤其是每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由相邻的多个微透镜汇聚的光信号，由此能够扩大光学***的物方数值孔径并缩短该光学感应像素阵列的光路设计(即该至少一个挡光层)的厚度，最终能够有效降低每个指纹检测单元的厚度，也就降低了该指纹检测装置的厚度。

针对问题4，通过单个微透镜与多光学感应像素搭配的成像光路可以对屏下指纹的物方光束进行非正对光成像，能够扩大光学***的物方数值孔径，进而提高***的鲁棒性以及指纹检测单元20的公差容忍度。其中数值孔径可以是微透镜的前透镜与被检物体之间介质的折射率(h)和孔径角(u)半数的正弦的乘积。

针对问题5，通过单个微透镜与多光学感应像素搭配的成像光路和该至少一个挡光层中设置的导光通道，可以在保证相邻两个光学感应像素不相互影响的情况下提升该光学感应像素阵列240中的光学感应像素的密度，进而能够降低每个指纹检测单元的尺寸，也就降低了该指纹检测装置的尺寸。

由上可知，本申请的技术方案通过对每个微透镜对应的多个导光通道的合理设计，可以使得光学感应像素阵列240只接收倾斜角度的光信号，并通过单个微透镜汇聚多个角度的倾斜光信号，解决了单物方远心微透镜阵列方案曝光时间过长的问题。换句话说，该指纹检测单元20不仅能够解决垂直光信号对干手指的识别效果过差的问题以及单物方远心微透镜阵列方案曝光时间过长的问题，还能够解决包括多个指纹检测单元的指纹检测装置的厚度过大、公差容忍度过差以及尺寸过大的问题。

在本申请实施例中，指纹检测装置中包括多个指纹检测单元，每个指纹检测单元可以接收多个不同方向的倾斜光，例如，上述如图3至图8的指纹检测单元20可以接收四个不同的斜方向的光，每个方向的倾斜角度可以相同，也可以不同。

假设屏下的指纹检测装置中仅包括一个指纹检测单元，该指纹检测单元可以用于接收多个方向的倾斜的光，此时，该单个指纹检测单元的有效的成像视场将会在其垂直方向向外偏移一定的距离。例如，图9示出了单个指纹检测单元的视场的示意图，如图9所示，电子设备包括显示屏310，该显示屏310的下方包括单个指纹检测单元，假设该单个指纹检测单元为上述图3至图8中的指纹检测单元20，其可以接收四个不同的斜方向的光。如图9所示，由于该指纹检测单元可以接收倾斜方向上的光，所以该指纹检测单元的上表面的尺寸(或者说该指纹检测单元的视场)会小于显示屏310上方指纹检测区域311的有效区域的面积，也就是说，整个指纹检测单元的尺寸相对于在显示屏310上的指纹检测区域311的视场范围会往该指纹检测单元的边沿外扩ΔL的视场。其中，显示屏310中包括的指纹检测区域311用于为用户进行指纹识别提供触摸界面，其有效面积也可以称为该指纹检测单元在指纹检测区域311的视场，或者称为该指纹检测区域311的视场，其指的是手指触摸进行指纹识别时的有效触摸的范围。应理解，该外扩的视场与屏上表面和指纹检测单元的上表面之间的距离成正比。

具体地，图10示出了本申请实施例的单个指纹检测单元的视场范围计算方式的示意图，如图10所示，整个指纹检测单元20的尺寸相对于在显示屏310上的指纹检测区域311的视场范围会往该指纹检测单元的边沿外扩ΔL的视场，该ΔL可以通过下面的公式(1)计算：

ΔL＝h₁ tanθ₁+h₂ tanθ₂ (1)

其中，如图10所示，h₁为显示屏310的厚度；θ₁为光线在显示屏310内传播的偏转角度；h₂为指纹检测单元20与显示屏310之间的间隙的厚度；θ₂为光线在该间隙内传播的偏转角度，例如，该间隙内为空气时，该θ₂为光线在空气中传播的偏转角度。可选地，该θ₁和θ₂满足公式n₁sinθ₁＝n₂sinθ₂，n₁表示显示屏310的折射率，n₂表示指纹检测单元20与显示屏310之间的间隙的折射率，例如，若该间隙为空气，则该n₂表示空气折射率。

例如，假设指纹检测单元接收的四个不同的斜方向的光，每个方向在空气中的角度均是40°，显示屏310为OLED屏，其厚度为1.4mm。此时，指纹检测单元20安装在显示屏310下方时，通过调节指纹检测单元20与显示屏310之间的距离，指纹检测单元外扩的视场可以调整为ΔL＝0.75mm。

通常情况下，该指纹检测单元的芯片越小，其外扩的视场比率越大。例如，假设一个指纹检测单元的最小的尺寸为2.3mmx2.3mm，该尺寸可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)光敏感区域的尺寸，那么经过该指纹检测单元的光路涉及，会将其视场有效区域扩展到3.8mm*3.8mm，整个视场区域扩展到了接近2.7倍。

根据屏下指纹的使用经验，通常屏下光学指纹的有效面积大于等于6mmx6mm的有效视场，其识别效果较好，也就是说，显示屏310中包括的指纹检测区域311的有效面积通常大于或者等于6mmx6mm，该指纹检测区域311用于为用户进行指纹识别提供触摸界面。为了用尽量小的芯片面积得到尽量多的视场，因此，本申请实施例提供了一种指纹检测装置，通过将多个指纹检测单元进行物理拼接，实现更大的视场。

具体地，本申请实施例的指纹检测装置包括多个指纹检测单元，图11示出了本申请实施例的电子设备300的示意图，如图11所示，该电子设备300包括显示屏310，该显示屏310包括指纹检测区域311，用于为用户进行指纹识别提供触摸界面，该显示屏310下方设置有指纹检测装置，该指纹检测装置包括多个指纹检测单元，例如，该多个指纹检测单元中任意一个指纹检测单元可以为上述指纹检测单元20。

具体地，该多个指纹检测单元中每个指纹检测单元的尺寸以及相邻两个指纹检测单元之间的距离为根据尺寸参数设置的，该尺寸参数包括以下参数中的至少一个：该每个指纹检测单元的视场范围(即包括指纹检测单元能够外扩的视场的总面积)、该指纹检测区域的面积、该显示屏的厚度以及该每个指纹检测单元的光路上表面至该显示屏的上表面的距离。

应理解，本申请实施例中的指纹检测装置中包括的多个指纹检测单元的结构或者尺寸可以相同，也可以不同。具体地，该多个指纹检测单元中任意一个指纹检测单元均可以为上述图3至图8的指纹检测单元20，但是该多个指纹检测单元可以为结构相同或者不同的指纹检测单元，同时也可以为尺寸大小相同或者不同的指纹检测单元。例如，为了便于生产加工，该多个指纹检测单元的结构和尺寸均可以设置为完全相同，比如该多个指纹检测单元均可以为如图3或者图7所示的指纹检测单元20，但本申请实施例并不限于此。

在本申请实施例中，指纹检测装置中包括的多个指纹检测单元可以排列为n*m的矩阵，n和m为正整数。其中，该多个指纹检测单元中位于同一行的多个指纹检测单元的间隔距离相等；和/或，该多个指纹检测单元中位于同一列的多个指纹检测单元的间隔距离相等。

可选地，下面将结合具体实施例详细描述本申请实施例的多个指纹检测单元的排列方式。

可选地，作为第一个实施例，该指纹检测装置包括的多个指纹检测单元的个数可以为两个。

可选地，两个指纹检测单元可以左右并排设置，还可以上下并排设置。例如，图12示出了本申请实施例的两个指纹检测单元的设置方式的示意图。如图12所示，这里假设将两个矩形的指纹检测单元左右并排方式，其中，每个指纹检测单元可以为上述图3至图8所示的指纹检测单元20。

具体地，如图12所示，这里将该指纹检测单元的宽度表示为W，长度表示为H，两个指纹检测单元之间的水平距离表示为G，该图12中的两个指纹检测单元***的矩形方框可以表示指纹检测区域的有效范围，其大于指纹检测单元的面积。可选地，该指纹检测区域的实际面积可能大于其有效范围，该有效范围表示能够用于指纹识别的最小面积，例如，该指纹检测区域内还可以设置有其他功能区域，本申请实施例并不限于此。

应理解，如图12所示，根据每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围的大小，在设置两个指纹检测单元的情况下，通过合理设置W、H和G的大小，可以使其满足指纹检测区域的有效面积尺寸的要求。

具体地，在该尺寸参数包括：该每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为该每个指纹检测单元的边沿外扩至少第一值X(即ΔL大于或者等于该第一值X)、以及该指纹检测区域的长度大于或者等于第二值Y、以及该指纹检测区域的宽度大于或者等于第三值Z的情况下，那么参照图12，对应的可以设置如下参数：每个指纹检测单元的长度H大于或者等于Y-2X，该每个指纹检测单元的宽度W大于或者等于0.5Z-2X，该两个指纹检测单元之间的水平距离G小于或者等于2X。

例如，假设尺寸参数包括：每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为该每个指纹检测单元的边沿外扩至少0.75mm(即ΔL大于或者等于0.75mm)、以及该指纹检测区域的面积大于或者等于6mm*6mm，那么参照图12，对应的可以设置如下参数：每个指纹检测单元的长度H大于或者等于4.5mm，每个指纹检测单元的宽度W大于或者等于1.5mm，该两个指纹检测单元之间的水平距离G小于或者等于1.5mm。例如，每个指纹检测单元的长度H设置为6mm，每个指纹检测单元的宽度W设置为2.3mm，该两个指纹检测单元之间的水平距离G设置为1mm，那么按照上述参数设置，对应的指纹识别区域有效视场或者说有效面积为7.1mm*7.5mm。

再例如，假设尺寸参数包括：每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为该每个指纹检测单元的边沿外扩至少0.6mm(即ΔL大于或者等于0.6mm)、以及该指纹检测区域的面积大于或者等于6mm*6mm，那么参照图12，对应的可以设置如下参数：每个指纹检测单元的长度H大于或者等于4.8mm，每个指纹检测单元的宽度W大于或者等于1.8mm，该两个指纹检测单元之间的水平距离G小于或者等于1.2mm。例如，每个指纹检测单元的长度H设置为6.5mm，每个指纹检测单元的宽度W设置为2.6mm，该两个指纹检测单元之间的水平距离G设置为1mm，那么按照上述参数设置，对应的指纹识别区域有效视场或者说有效面积为7.4mm*7.7mm。

再例如，假设尺寸参数包括：每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为该每个指纹检测单元的边沿外扩至少0.3mm(即ΔL大于或者等于0.3mm)、以及该指纹检测区域的面积大于或者等于6mm*6mm，那么参照图12，对应的可以设置如下参数：每个指纹检测单元的长度H大于或者等于5.4mm，每个指纹检测单元的宽度W大于或者等于2.4mm，该两个指纹检测单元之间的水平距离G小于或者等于0.6mm。

应理解，每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围相对于该每个指纹检测单元的边沿外扩的距离ΔL，可以根据公式(1)，通过参数h₁、h₂、θ₁和θ₂进行确定，并且该ΔL的范围可以根据实际应用进行设置，例如，可以设置上述的0.6mm或者0.75mm，或者也可以设置为更大或者更小的数值，例如，通常将ΔL设置为大于或者等于0.3mm。例如，假设显示屏的厚度h₁为1.4mm，光线在空气中传播的偏转角度θ₂为40°，通过调整指纹检测单元的光路上表面至该显示屏的垂直距离h₂，可以使得ΔL达到0.6mm，或者达到0.75mm；再例如，假设每个指纹检测单元的光路上表面至该显示屏的上表面的垂直距离h₁+h₂为1.6mm，光线在空气中传播的偏转角度θ₂为20°，也可以使得ΔL达到0.6mm。

因此，按照上述设置两个指纹检测单元的方式，也就是双光敏感区拼接的方法，合理设置W、G和H这三个参数，以满足指纹检测区域的有效面积的要求，就能实现低成本的屏下光学指纹识别方案。按照这种拼接的方法，两个指纹检测单元的区域输出的数据可以通过数字图像处理算法将整个视场拼接起来，进而进行指纹识别。

可选地，作为第二个实施例，该指纹检测装置包括的该多个指纹检测单元的个数还可以为四个。

可选地，四个指纹检测单元可以通过多种方式进行排列。例如，可以将四个指纹检测单元排列成一行或者一列，或者，也可以将四个指纹检测单元按照2*2的矩阵排列。

图13示出了本申请实施例的四个指纹检测单元的设置方式的示意图。如图13所示，这里假设将四个矩形的指纹检测单元按照2*2的矩阵排列，其中，每个指纹检测单元可以为上述图3至图8所示的指纹检测单元20。

具体地，如图13所示，这里将每个指纹检测单元的长度表示为H，每个指纹检测单元的宽度表示为W，将水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离表示为G1，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离表示为G2。该图13中的四个指纹检测单元***的矩形方框可以表示指纹检测区域的有效范围，其大于指纹检测单元的总面积。可选地，该指纹检测区域的实际面积可能大于其有效范围，该有效范围表示能够用于指纹识别的最小面积，例如，该指纹检测区域内还可以设置有其他功能区域，本申请实施例并不限于此。

应理解，如图13所示，根据每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围的大小，在设置四个指纹检测单元的情况下，通过合理设置W、H、G1和G2的大小，可以使其满足指纹检测区域的有效面积尺寸的要求。例如，可以基于每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围相对于该每个指纹检测单元的边沿外扩的距离，以及显示屏中指纹检测区域的有效面积的最小值，进而确定每个指纹检测单元的尺寸和距离，以满足指纹检测区域的要求。

具体地，在该尺寸参数包括：该每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为该每个指纹检测单元的边沿外扩至少第一值X(即ΔL大于或者等于该第一值X)、以及该指纹检测区域的长度大于或者等于第二值Y、以及该指纹检测区域的宽度大于或者等于第三值Z的情况下，那么参照图13，对应的可以设置如下参数：该每个指纹检测单元的长度H大于或者等于0.5Y-2X，该每个指纹检测单元的宽度W大于或者等于0.5Z-2X，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离G1小于或者等于2X，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离G2小于或者等于2X。

例如，假设本申请实施例的尺寸参数包括：该每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为该每个指纹检测单元的边沿外扩至少0.75mm(即ΔL大于或者等于0.75mm)、以及该指纹检测区域的面积大于或者等于6mm*6mm，那么参照图13，对应的可以设置如下参数：每个指纹检测单元的长度H可以设置为大于或者等于1.5mm，每个指纹检测单元的宽度W可以设置为大于或者等于1.5mm，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离G1可以设置为小于或者等于1.5mm，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离G2可以设置为小于或者等于1.5mm。

例如，按照上述尺寸参数，可以将每个指纹检测单元的长度H设置为2.3mm，该每个指纹检测单元的宽度W设置为2.3mm，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离G1设置为1.2mm，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离G2设置为1.2mm，那么四电子束眼拼接方案的有效区域为(2.3×2+1.2+1.5)²＝7.3×7.3(mm²)。

再例如，假设本申请实施例的尺寸参数包括：每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为该每个指纹检测单元的边沿外扩至少0.6mm(即ΔL大于或者等于0.6mm)、以及该指纹检测区域的面积大于或者等于6mm*6mm，那么参照图13，对应的可以设置如下参数：每个指纹检测单元的长度H可以设置为大于或者等于1.8mm，每个指纹检测单元的宽度W可以设置为大于或者等于1.8mm，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离G1可以设置为小于或者等于1.2mm，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离G2可以设置为小于或者等于1.2mm。

图14示出了本申请实施例的四个指纹检测单元的设置尺寸的示意图，如图14所示，按照上述每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为该每个指纹检测单元的边沿外扩为0.6mm的情况，可以将将每个指纹检测单元的长度H设置为2.6mm，该每个指纹检测单元的宽度W设置为2.6mm，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离G1设置为1mm，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离G2设置为1mm，那么对应的，指纹检测区域的有效区域则为(2.6×2+1+1.2)²＝7.4×7.4(mm²)，满足该指纹检测区域的面积大于或者等于6mm*6mm的要求。

再例如，假设本申请实施例的尺寸参数包括：每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为该每个指纹检测单元的边沿外扩至少0.3mm(即ΔL大于或者等于0.3mm)、以及该指纹检测区域的面积大于或者等于6mm*6mm，那么参照图13，对应的可以设置如下参数：每个指纹检测单元的长度H可以设置为大于或者等于2.4mm，每个指纹检测单元的宽度W可以设置为大于或者等于2.4mm，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离G1可以设置为小于或者等于0.6mm，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离G2可以设置为小于或者等于0.6mm。

应理解，与设置两个指纹检测单元时类似，无论设置几个指纹检测单元，每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围相对于该每个指纹检测单元的边沿外扩的距离ΔL，都可以根据公式(1)，通过参数h₁、h₂、θ₁和θ₂进行确定，并且该ΔL的范围可以根据实际应用进行设置，例如，可以设置上述的0.6mm或者0.75mm，或者也可以设置为更大或者更小的数值，例如，通常将ΔL设置为大于或者等于0.3mm，为了简洁，在此不再赘述。

根据上述两个实施例，利用拼接的方式，指纹检测装置可以包括两个或者四个指纹检测单元，在此基础上，还可以设置其他个数的指纹检测单元，例如还可以设置多于4个的指纹检测单元，本申请实施例并不限于此。

另外，指纹检测单元的拼接方案可以放在单颗CMOS成像芯片上做，也可以使用多个小面积的指纹检测单元的光路架构的CMOS成像芯片进行拼接实现，二者均可以实现低成本、大视场面积、超薄屏下光学指纹。

在本申请实施例中，对于每个指纹检测单元输出的数据，可以通过数字图像重构算法进行处理。具体地，将每一个指纹检测单元的感应区域的相同方向的图像数据做特定像素的移位，得到该区域最清晰图像；不同指纹检测单元的同一对应区域的图像可以通过移动特定像素将图像拼接，得到最清晰图像。拼接过程中可以使用插值的方式弥补非重叠区域图像数据采样不同的问题。和单物方远心微透镜阵列方案做比较，在相同视场面积下，本申请实施例的指纹识别装置中多个指纹检测单元的面积更小，获得的数据量更少，软件资源消耗更小。另外，各个指纹检测单元的AA区域之间的间隔可以用来布局走线，或者，也可以用于放置CMOS敏感单元像素的驱动电路和控制电路，这样可以进一步的减小芯片的面积。

为了便于说明，这里以一个指纹检测单元中包括的光学感应像素阵列处理图像的方式为例进行描述，指纹检测装置包括的多个指纹检测单元中每个指纹检测单元可以按照相同的方式进行图像处理。

具体地，对于一个指纹检测单元，其包括光学感应像素阵列，该光学感应像素阵列包括多个光学感应像素，将该多个光学感应像素分为多组光学感应像素，同一组光学感应像素用于接收同一方向的光信号，也就是说，同一组光学感应像素接收的光信号所经过的导光通道的方向相同。

光学感应像素阵列分为多组光学感应像素，则该多组光学感应像素用于接收多个方向的光信号以得到多张图像，该多张图像用于检测手指的指纹信息。例如，每个指纹检测单元可以直接输出该多张图像，或者，也可以通过该多张图像重构为一张图像，重构图像用于进行指纹识别。

可选地，该多组光学感应像素中的一组光学感应像素用于接收该多个方向中一个方向的光信号得到该多张图像中的一张图像。例如，如图5所示，假设指纹检测单元中的光学感应像素阵列一共可以接收四个方向的光，也就是该指纹检测单元包括四个方向的导光通道，那么可以将光学感应像素阵列分为四组光学感应像素，其中，第一组光学感应像素用于接收第一方向的光信号，例如该第一组光学感应像素可以包括图5中左上角包括的光学感应像素，并转化为第一组电信号，该第一组电信号用于形成第一图像；依次类推，第二组光学感应像素用于接收第二方向的光信号，例如该第二组光学感应像素可以包括图5中右上角包括的光学感应像素，并转化为第二组电信号，该第二组电信号用于形成第二图像；第三组光学感应像素用于接收第三方向的光信号，例如该第三组光学感应像素可以包括图5中左下角包括的光学感应像素，并转化为第三组电信号，该第三组电信号用于形成第三图像，第四组光学感应像素用于接收第四方向的光信号，例如该第四组光学感应像素可以包括图5中右下角包括的光学感应像素，并转化为第四组电信号，该第四组电信号用于形成第四图像。

可选地，该多组光学感应像素中每组像素的像素数量可以相等或者不相等；若该多组光学感应像素的个数都相等，那么可以采用相同的排列方式。例如，如图5所示，假设每个微透镜下方都像该第二微透镜212一样，对应分布有四个光学感应像素，那么在将光学感应像素阵列分组时，可以将每个微透镜左上方的光学感应像素分为同一组，该同组的光学感应像素接收的光信号方向相同；类似的，一共可以分为四组，该四组光学感应像素中包括的光学感应像素的个数都相同，且排列方式也相同，都位于对应微透镜的左上角的位置处。

应理解，将光学感应像素阵列分为多组光学感应像素，每组光学感应像素中的每个光学感应像素可以对应于一张图像中的一个像素点，也就是说，光学感应像素阵列中每个光学感应像素都只对应于一个像素点，那么对应产生的图像较为清晰，相对计算量也较大。

考虑减小计算量，可选地，对于该多组光学感应像素中任意一组光学感应像素，也可以多个光学感应像素产生一个像素点。例如，假设多组光学感应像素包括的光学感应像素的个数是相同的，可以将一组光学感应像素中位置上连续的预设个数的光学感应像素对应输出一个像素点，这样可以大大缩减计算量。

其中，上述输出同一个像素点的同一组光学感应像素中位置上连续的多个光学感应像素可能并不相邻，也就是说，对于任意的用于输出同一个像素点的连续的多个光学感应像素而言，该连续的多个光学感应像素中任意两个光学感应像素之间的位置可能存在有其它的光学感应像素，但是存在的该其它光学感应像素接收的光信号与该连续的多个光学感应像素接收的光信号方向不同，也就是说，该连续的多个光学感应像素中任意两个光学感应像素之间的位置不可能存在下述光学感应像素：该光学感应像素接收的光信号的方向与该连续的多个光学感应像素接收的光信号方向相同。

例如，以图5为例，假设每个微透镜都与该第二微透镜212一样，对应四个光学感应像素，那么每个微透镜左上角的光学感应像素属于同一组，对于这一组光学感应像素而言，与该第三光学感应像素243连续的一个或者多个光学感应像素可以包括：在与该第二微透镜212相邻的一个或者多个微透镜(例如如图3所示的第一微透镜211和第三微透镜213)中，每个微透镜的左上角对应的光学感应像素；同时，与该第三光学感应像素243连续的一个或者多个光学感应像素不会包括：与该第二微透镜212不相邻的微透镜对应的光学感应像素，例如，不会包括与该第二微透镜212间隔有其他微透镜的任意一个微透镜对应的光学感应像素。并且，该第三光学感应像素243与其他与之连续的一个或者多个光学感应像素可以用于共同输出一个像素点。

应理解，按照上述描述的方式，每个指纹检测单元都可以输出一张或者多张图像，例如，假设该多个指纹检测单元最终各输出一张指纹图像，则可以将该多张图像合并，以进行指纹检测。或者，若多个指纹检测单元中每个指纹检测单元输出多个图像，例如，多个图像对应多个方向的光信号，可以将该多个指纹检测单元输出的全部图像中光信号相同的指纹图像进行合并处理，例如，将每一个指纹检测单元的感应区域的相同方向的图像数据做特定像素的移位，得到该区域最清晰图像；不同指纹检测单元的同一对应区域的图像可以通过移动特定像素将图像拼接，得到最清晰图像。

另外，本申请实施例的指纹检测装置还可以用于2D和3D的真假指纹区分。由于每个指纹检测单元都可以接收多个方向上的图像，例如可以接收四个方向的图像。在指纹的谷和脊按压在OLED屏上表面的情况下，当斜方向接收光时，由于布儒斯特角的特性，OLED屏上表面位于谷的地方反射线偏振光穿入手机。当反射的线偏振光与手机线偏振片呈现平行时，下方传感器接收的光强最大；当反射的线偏振光与手机屏线偏振片方向垂直时，下方传感器接收到的光最弱。也就是3D指纹按压在OLED屏上表面，电子束眼与手机屏线偏振片不同方向图像原始数据有差异，但是2D指纹这个差异就不明显。因此，通过区分不同方向光的原始数据差异，可以一定程度上区分出2D假指纹和3D指纹。

因此，本申请实施例的指纹检测装置，包括多个指纹检测单元，通过将该多个指纹检测单元合理拼接，可以实现大视场和光线斜接收，进而可以降低实际芯片面积，减小了芯片成本，减少软件资源消耗，还能够提升干手指纹的成像效果。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括显示屏以及上述本申请实施例的指纹检测的装置，其中，该指纹检测的装置设置于该显示屏下方，以实现屏下光学指纹检测。

该电子设备可以为任何具有显示屏的电子设备。

显示屏可以采用以上描述中的显示屏，例如OLED显示屏或其他显示屏，显示屏的相关说明可以参考以上描述中关于显示屏的描述，为了简洁，在此不再赘述。

该电子设备还可以包括至少一个处理器，该至少一个处理器用于处理多个指纹检测单元输出的数据。例如，该电子设备可以通过一个处理器分别接收每个指纹检测单元输出的图像数据，例如，可以通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)接收每个指纹检测单元的数据，并将该多个指纹检测单元的数据进行处理。或者，该电子设备还可以通过多个处理器的SPI接口，分别接收每个指纹检测单元输出的图像数据，每个处理器分别进行处理后，再通过其中一个处理器进行合并处理，本申请实施例并不限于此。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。

应理解，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (37)

1.一种指纹检测装置，其特征在于，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹检测，所述显示屏包括指纹检测区域，所述指纹检测区域用于手指触摸以进行指纹检测，所述指纹检测装置包括：

多个指纹检测单元，所述多个指纹检测单元中每个指纹检测单元的最小尺寸以及相邻两个指纹检测单元之间的最大距离为根据尺寸参数设置的，所述尺寸参数包括以下参数中的至少一个：所述每个指纹检测单元的视场范围、所述指纹检测区域的面积、所述显示屏的厚度以及所述每个指纹检测单元的光路上表面至所述显示屏的下表面的距离；

其中，所述指纹检测区域的有效范围大于或等于所述指纹检测区域的面积的最小值，所述有效范围是用于指纹识别的最小面积；

其中，所述每个指纹检测单元包括：

微透镜阵列，用于设置在所述显示屏的下方，且包括多个微透镜；

至少一个挡光层，设置在所述微透镜阵列的下方，且形成有所述多个微透镜中的每个微透镜对应的多个导光通道，所述每个微透镜对应的多个导光通道中每个导光通道与所述每个微透镜的光轴之间的夹角小于90°；

光学感应像素阵列，设置在所述至少一个挡光层的下方，且包括多个光学感应像素，所述每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道的下方设置有一个光学感应像素，所述一个光学感应像素用于接收经由微透镜汇聚并通过对应的导光通道传输的光信号，所述光信号用于检测手指的指纹信息。

2.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多个指纹检测单元的尺寸相同。

3.根据权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多个指纹检测单元中位于同一行的多个指纹检测单元的间隔距离相等；和/或，

所述多个指纹检测单元中位于同一列的多个指纹检测单元的间隔距离相等。

4.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多个指纹检测单元的个数为两个。

5.根据权利要求4所述的指纹检测装置，其特征在于，两个指纹检测单元左右并排设置。

6.根据权利要求5所述的指纹检测装置，其特征在于，在所述尺寸参数包括：所述每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为所述每个指纹检测单元的边沿外扩至少第一值X、以及所述指纹检测区域的长度大于或者等于第二值Y、以及所述指纹检测区域的宽度大于或者等于第三值Z的情况下，所述每个指纹检测单元的长度大于或者等于Y-2X，所述每个指纹检测单元的宽度大于或者等于0.5Z-2X，所述两个指纹检测单元之间的水平距离小于或者等于2X。

7.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多个指纹检测单元的个数为四个。

8.根据权利要求7所述的指纹检测装置，其特征在于，四个指纹检测单元按照2*2的矩阵排列。

9.根据权利要求8所述的指纹检测装置，其特征在于，在所述尺寸参数包括：所述每个指纹检测单元在显示屏的上表面的视场范围为所述每个指纹检测单元的边沿外扩至少第一值X、以及所述指纹检测区域的长度大于或者等于第二值Y、以及所述指纹检测区域的宽度大于或者等于第三值Z的情况下，所述每个指纹检测单元的长度大于或者等于0.5Y-2X，所述每个指纹检测单元的宽度大于或者等于0.5Z-2X，水平方向上相邻的两个指纹检测单元之间的水平距离小于或者等于2X，竖直方向上相邻的两个指纹检测单元之间的竖直距离小于或者等于2X。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，

所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方；或者，

所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部位于同一个微透镜的下方。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个微透镜对应的多个导光通道沿同一微透镜的光轴方向中心对称分布。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道和第一平面形成预设夹角，以使所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，其中，所述第一平面为与所述显示屏平行的平面。

13.根据权利要求12所述的指纹检测装置，其特征在于，所述预设夹角的范围为15度至60度。

14.根据权利要求13所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个微透镜对应的多个导光通道在所述第一平面的投影相对同一微透镜的光轴在所述第一平面的投影中心对称分布。

15.根据权利要求14所述的指纹检测装置，其特征在于，所述光学感应像素阵列包括多组光学感应像素，所述多组光学感应像素中同一组光学感应像素接收的光信号所经过的导光通道的方向相同，所述多组光学感应像素用于接收多个方向的光信号以得到多张图像，所述多张图像用于检测手指的指纹信息。

16.根据权利要求15所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多组光学感应像素中的一组光学感应像素用于接收所述多个方向中一个方向的光信号得到所述多张图像中的一张图像。

17.根据权利要求16所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多组像素中每组像素的像素数量相等，且排列方式相同。

18.根据权利要求16所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多组光学感应像素中的一组光学感应像素中一个光学感应像素对应一张图像中的一个像素点。

19.根据权利要求16所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多组光学感应像素中的一组光学感应像素中连续的多个光学感应像素对应一张图像中的一个像素点。

20.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个微透镜下方的多个光学感应像素的分布呈矩形或菱形。

21.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述至少一个挡光层为多个挡光层，不同挡光层中设置有所述每个微透镜对应的至少一个开孔，以形成所述每个微透镜对应的多个导光通道。

22.根据权利要求21所述的指纹检测装置，其特征在于，不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的数量由上至下依次增大。

23.根据权利要求21所述的指纹检测装置，其特征在于，不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的孔径由上至下依次减小。

24.根据权利要求21所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多个挡光层中的底层挡光层中设置有所述每个微透镜对应的多个开孔，所述每个微透镜对应的多个导光通道分别穿过所述底层挡光层中的同一微透镜对应的多个开孔。

25.根据权利要求21所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多个挡光层中的顶层挡光层在所述每个微透镜的光轴上设置有开孔，所述每个微透镜对应的多个导光通道均穿过所述顶层挡光层中同一微透镜对应的开孔。

26.根据权利要求21所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多个挡光层中的非底层挡光层在所述多个微透镜中相邻的两个微透镜的后焦点的中间位置设置有开孔，所述相邻的两个微透镜对应的两个导光通道均穿过所述非底层挡光层中的所述相邻的两个微透镜对应的开孔，以使所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方。

27.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述至少一个挡光层仅包括一个挡光层，所述多个导光通道为所述一个挡光层中的同一微透镜对应的多个倾斜通孔。

28.根据权利要求27所述的指纹检测装置，其特征在于，所述一个挡光层的厚度大于预设阈值，以使所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号。

29.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个指纹检测单元还包括：

透明介质层，设置在以下位置中的至少一处：

所述微透镜阵列和所述至少一个挡光层之间，

所述至少一个挡光层之间，以及

所述至少一个挡光层和所述光学感应像素阵列。

30.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述至少一层挡光层和所述微透镜阵列集成设置，或所述至少一层挡光层和所述光学感应像素阵列集成设置。

31.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个微透镜满足以下条件中的至少一项：

所述微透镜的聚光面在与其光轴垂直的平面上的投影为矩形或圆形；

所述微透镜的聚光面为非球面；

所述微透镜的聚光面的各个方向上的曲率相同；

所述微透镜包括至少一片透镜；以及

所述微透镜的焦距范围为10um-2mm。

32.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述微透镜阵列满足以下条件的至少一项：

所述微透镜阵列呈多边形排列；和

所述微透镜阵列的占空比的范围为100％-50％。

33.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述微透镜阵列的周期与所述光学感应像素阵列的周期不相等，且所述微透镜阵列的周期是所述光学感应像素阵列的周期的有理数倍。

34.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述指纹检测装置与所述显示屏之间的距离为20um-3000um。

35.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个指纹检测单元还包括：

滤光层，设置在以下位置中的至少一处：

所述微透镜阵列的上方，以及

所述微透镜阵列与所述光学感应像素阵列之间。

36.一种电子设备，其特征在于，包括：

显示屏；以及

根据权利要求1至35中任一项所述的指纹检测装置。

37.根据权利要求36所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏包括指纹检测区域，所述指纹检测区域用于为手指提供触摸界面。