CN111950322A - 一种图像采集装置 - Google Patents

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Abstract

一种图像采集装置，包括：透光盖板，所述透光盖板沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述透光盖板的第一面适于与待采集物体相接触；光源部件，所述光源部件沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述光源部件的第一面朝向所述透光盖板的第二面设置；传感器部件，所述传感器部件设置于所述光源部件的第二面；还包括：散射层，涂覆于所述光源部件的第二面，所述散射层适于使入射光发生散射。通过本发明提供的方案能够有效防止二次全反射，确保信号光线能够成功入射至传感器部件。

Description

一种图像采集装置
技术领域
本发明涉及图像采集技术领域，具体地涉及一种图像采集装置。
背景技术
随着信息科技的发展，生物特征识别技术在保障信息安全等方面发挥着越来越重要的作用，其中，指纹识别已经成为移动互联网领域广泛应用的身份识别、设备解锁的关键技术手段之一。
在智能设备的屏占比越来越大的趋势下，传统的电容式指纹识别技术已经不能满足需求，而超声波指纹识别技术则存在技术成熟度和成本等方面的问题，因而，光学指纹识别技术有望成为指纹识别的主流技术方案。
现有的光学指纹识别方案是基于几何光学透镜成像原理，所用的指纹模组包含微透镜阵列、光学空间滤光器等元件，存在结构复杂、模块厚、感测范围小、成本高等诸多缺点。
而通过物理光学的全反射成像原理实现的无透镜光学屏下指纹识别技术，相比于前述现有光学指纹识别方案，具有结构简单、模块薄、感测范围大、成本低等优点。
但是，在基于光学全反射原理的光学屏下指纹方案中，光电传感器与照明光源之间不能有空气隙，否则，携带指纹信息的信号光线将经历二次全反射，无法达到光电传感器。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何防止二次全反射，确保信号光线能够入射至传感器部件。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像采集装置，包括：透光盖板，所述透光盖板沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述透光盖板的第一面适于与待采集物体相接触；光源部件，所述光源部件沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述光源部件的第一面朝向所述透光盖板的第二面设置；传感器部件，所述传感器部件设置于所述光源部件的第二面；还包括：散射层，涂覆于所述光源部件的第二面，所述散射层适于使入射光发生散射。
可选的，所述散射层的材料为光学胶，所述光学胶中填充有散射颗粒。
可选的，所述散射颗粒选自：空气泡、纳米材料。
可选的，所述散射颗粒的直径小于所述入射光的波长的十五分之一。
可选的，所述散射颗粒在所述光学胶内的填充密度越大，所述入射光的散射越强。
可选的，所述散射层的厚度小于500微米。
可选的，所述光源部件为显示面板。
可选的，所述显示面板选自：液晶显示屏、有源阵列式有机发光二极管显示屏以及微发光二极管显示屏。
可选的，所述传感器部件与所述散射层远离光源部件的一侧相贴合。
可选的，所述传感器部件与所述散射层远离光源部件的一侧之间具有空气间隙。
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：
本发明实施例提供一种图像采集装置，包括：透光盖板，所述透光盖板沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述透光盖板的第一面适于与待采集物体相接触；光源部件，所述光源部件沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述光源部件的第一面朝向所述透光盖板的第二面设置；传感器部件，所述传感器部件设置于所述光源部件的第二面；还包括：散射层，涂覆于所述光源部件的第二面，所述散射层适于使入射光发生散射。较之现有的图像采集装置，本发明实施例所述图像采集装置能够有效防止二次全反射，确保信号光线能够成功入射至传感器部件。具体而言，散射层的设计能够有效降低入射光在光源部件的第二面发生全反射的几率，从而使得防止二次全反射成为可能。
附图说明
图1是本发明实施例的一种图像采集装置的示意图。
具体实施方式
如背景技术所言，现有的光学屏下指纹识别装置存在诸多缺陷，携带指纹信息的入射光(也可称为信号光线)在装置内部会发生二次全反射而无法成功到达光电传感器，影响指纹成像质量。
具体而言，在现有基于全反射原理的光学屏下指纹识别装置中，光源部件和传感器部件之间填充有折射率一致的光学胶，以确保入射光到达光源部件时不会发生反射。
但是，在制造过程中，受到工艺限制，大面积的传感器贴合比较困难，光学胶极有可能没能完全填充光源部件和传感器部件之间的所有空隙。例如，在光源部件和传感器部件之间形成空气泡，入射光在空气泡的位置会发生全反射，导致这部分入射光无法成功到达传感器部件，造成最终形成的指纹图像存在部分图像缺失的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像采集装置，包括：透光盖板，所述透光盖板沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述透光盖板的第一面适于与待采集物体相接触；光源部件，所述光源部件沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述光源部件的第一面朝向所述透光盖板的第二面设置；传感器部件，所述传感器部件设置于所述光源部件的第二面；还包括：散射层，涂覆于所述光源部件的第二面，所述散射层适于使入射光发生散射。
采用本发明实施例的方案能够有效防止二次全反射，确保信号光线能够成功入射至传感器部件。具体而言，散射层的设计能够有效降低入射光在光源部件的第二面发生全反射的几率，通过减少空气泡的形成几率来使得防止二次全反射成为可能。
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。
图1是本发明实施例的一种图像采集装置的示意图。其中，所述图像采集装置100可以为光学屏下图像采集装置，如基于光学全反射原理的光学屏下指纹采集装置。
所述图像采集装置100可以适于采集待采集物体的图像，所述待采集物体可以是手指，所述图像可以是指纹图像。
具体地，参考图1，图像采集装置100可以包括：透光盖板110，所述透光盖板110沿厚度方向(如图示z方向)具有相对的第一面110a和第二面110b，所述透光盖板110的第一面110a适于与待采集物体相接触；光源部件120，所述光源部件120沿厚度方向(如图示z方向)具有相对的第一面120a和第二面120b，所述光源部件120的第一面120a朝向所述透光盖板110的第二面110b设置；传感器部件130，所述传感器部件130设置于所述光源部件120的第二面120b。
更为具体地，所述图像采集装置100还可以包括：散射层140，涂覆于所述光源部件120的第二面120b，所述散射层140适于使入射光发生散射。
在一个实施例中，所述光源部件120可以为显示面板。
例如，所述显示面板可以选自：液晶显示屏、有源阵列式有机发光二极管显示屏以及微发光二极管显示屏。
在一个实施例中，所述透光盖板110可以由玻璃材料制成。
在一个实施例中，所述传感器部件130可以为光电传感器。所述透光盖板110可以基于物理光学的全反射原理进行成像，经由所述透光盖板110全反射形成的影像可以被所述光电传感器捕捉。
当所述图像采集装置100应用于光学屏下指纹识别时，所述透光盖板110的第一面110a可以用于接触指纹，所述透光盖板110的第二面110b可以设置有所述光源部件120，所述光源部件120可以适于朝向所述透光盖板110的第一面110a的不同方向发射光信号，所述光信号在所述透光盖板110的第一面110a发生全反射，形成沿不同方向的全反射光，所述全反射光经过所述透光盖板110和光源部件120进入所述传感器部件130被接收。由于全反射光的强度受到指纹形貌的调制，因此通过采集从光源部件120的第二面120b出射的全反射光可以获得指纹的图像。
例如，参考图1，当手指按压到透光盖板110的第一面110a时，根据全反射原理，发光点O所发射的一条光线在A点发生全反射，全反射的光线(以下称为入射光)入射至光源部件120的C点。
为防止入射光在C点发生二次全反射，本实施例所述图像采集装置100在光源部件120的第二面120b涂覆有所述散射层140，以使入射光在C点发生散射而非全反射。由于光线被散射后其传播方向发生变化，使得入射光在C点的全反射条件被破坏，因而，入射光能够顺利到达传感器部件130上的B点附件，被传感器部件130成功接收。
在一个实施例中，所述散射层140的材料可以为光学胶，所述光学胶中填充有散射颗粒。进一步地，所述散射颗粒可以均匀填充于所述光学胶内，以确保照射至光源部件120的任一点的入射光均能在进入散射层140时发生散射。
优选地，所述散射颗粒可以选自：空气泡、纳米材料。
不同于现有技术中因贴合工艺因素而产生的空气泡，本实施例中作为散射颗粒填充的空气泡可以理解为空气颗粒，所述空气颗粒的直径足够小以至物理性质发生变化，确保入射光照射至所述空气颗粒时也不会发生反射。
例如，所述纳米材料可以包括氧化锌(ZnO)、氧化锆(ZrO)、氧化铬(CrO)等纳米颗粒。
本实施例的方案通过在散射层140内均匀填充低折射率(如所述空气泡)或高折射率(如前述氧化物纳米颗粒)颗粒，使得散射层140的折射率不均匀分布并且不同于光源部件120的折射率，以确保入射光在所述散射层140发生散射而非全反射。在一个实施例中，所述散射颗粒的直径可以小于所述入射光的波长的十五分之一，以使入射光发生瑞利散射，利于确保光线的透过性。例如，当所述入射光为绿光时，所述散射颗粒的直径可以为35纳米以内。
进一步地，当入射光包括多个波长时，可以按照最小波长确定所述散射颗粒的直径。
或者，也可以根据平均波长确定所述散射颗粒的直径。
在一个实施例中，所述散射颗粒在所述光学胶内的填充密度越大，所述入射光的散射越强。
在实际应用中，所述散射颗粒的填充密度和直径适于在确保入射光发生散射的同时，不至于太过密集而阻挡入射光的透过。
在一个实施例中，所述散射层140沿z方向的厚度可以小于500微米，以在确保散射效果的同时，利于器件小型化设计。
在一个实施例中，所述传感器部件130与所述散射层140远离光源部件120的一侧可以相贴合。也即，图1示出的传感器部件130和散射层140之间可以不存在空气间隙，以进一步降低入射光在散射层140和传感器部件130之间发生二次全反射的可能性。
在一个变化例中，所述传感器部件130与所述散射层140远离光源部件120的一侧之间可以具有空气间隙，如图1所示，这样的设计利于提高图像采集装置100内各部件之间的位置设置灵活度，且利于降低散射层140的厚度。
由于光源部件120的第二面120b的透光性较差，因而，在通过散射层140确保入射至C点的入射光发生散射而通过光源部件120的第二面120b和散射层140后，即使在传感器部件130与所述散射层140之间的空气间隙发生反射，也会在再次到达光源部件120的第二面120b时被反射回来，最终仍能到达传感器部件130。
由上，采用本实施例的方案，能够有效防止二次全反射，确保信号光线能够成功入射至传感器部件。具体而言，散射层的设计能够有效降低入射光在光源部件的第二面发生全反射的几率，从而使得防止二次全反射成为可能。
在一个实施例中，本实施例所述图像采集装置100可以应用于手机、智能手环、腕表等电子设备中。
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 (10)

1.一种图像采集装置，包括：
透光盖板，所述透光盖板沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述透光盖板的第一面适于与待采集物体相接触；
光源部件，所述光源部件沿厚度方向具有相对的第一面和第二面，所述光源部件的第一面朝向所述透光盖板的第二面设置；
传感器部件，所述传感器部件设置于所述光源部件的第二面；
其特征在于，还包括：
散射层，涂覆于所述光源部件的第二面，所述散射层适于使入射光发生散射。
2.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述散射层的材料为光学胶，所述光学胶中填充有散射颗粒。
3.根据权利要求2所述的图像采集装置，其特征在于，所述散射颗粒选自：空气泡、纳米材料。
4.根据权利要求2所述的图像采集装置，其特征在于，所述散射颗粒的直径小于所述入射光的波长的十五分之一。
5.根据权利要求2所述的图像采集装置，其特征在于，所述散射颗粒在所述光学胶内的填充密度越大，所述入射光的散射越强。
6.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述散射层的厚度小于500微米。
7.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述光源部件为显示面板。
8.根据权利要求7所述的图像采集装置，其特征在于，所述显示面板选自：液晶显示屏、有源阵列式有机发光二极管显示屏以及微发光二极管显示屏。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的图像采集装置，其特征在于，所述传感器部件与所述散射层远离光源部件的一侧相贴合。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的图像采集装置，其特征在于，所述传感器部件与所述散射层远离光源部件的一侧之间具有空气间隙。
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