CN208271198U - 生物识别光学组件及装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种生物识别光学组件，自物侧依次包括平板玻璃组、含有亮度光圈的透镜组、滤光片和感光芯片，所述平板玻璃组包括第一平板玻璃，并满足以下条件式：TTL/f<10.3；D/f<4.2；其中,TTL是第一平板玻璃物侧面到感光芯片的感光面之间的距离，f是透镜组的焦距，D是感光芯片的感光面的对角长度。本实用新型提供的生物识别光学组件，具有性能好、结构紧凑、小巧的特点。本实用新型还公开了一种生物识别光学装置。

Description

生物识别光学组件及装置
技术领域
本实用新型涉及生物识别光学技术领域，具体地说，涉及一种生物识别光学组件以及装置。
背景技术
移动互联网的普及以即将到来的万物互联的物联网的到来，人们对健康、安全、新事物体验的需求越来越多，要求也越来越高，如移动领域的全面屏兴起，因电容指纹识别占据屏幕的空间，不利于用户体验，迫使指纹识别的区域由屏上移到屏下成为必然，屏下光学识别亦成为一种趋势；又如，各种可穿戴应用需要对生物的血管照影成像来判读生物的各种特征如静脉的形状、血流速度变化、心率变化、血液各种参数等；再如，生物虹膜纹理的识别，如斑点、条纹、细丝、冠状、隐窝和眼球病变等。
然而，如何将屏下光学指纹识别***微薄化集成化是屏下指纹识别的技术难点，同时将芯片逐步缩小又有利于降低整个***中芯片的成本，在较小的空间如何取得优质影像更是技术难点，各种可穿戴产品的轻便需求亦需要功耗降低、部件微小化来提高用户的体验，生物光学识别***的微小化有利于生物血管照影识别装置和生物虹膜识别装置的小型化，从高昂的大型设备转化为大众消费产品。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种生物识别光学组件，具有结构紧凑、小巧的特点。
本实用新型公开的生物识别光学组件所采用的技术方案是:
一种生物识别光学组件，自物侧依次包括平板玻璃组、含有亮度光圈的透镜组、滤光片和感光芯片，所述平板玻璃组包括第一平板玻璃，并满足以下条件式：
TTL/f&lt;10.3；
D/f&lt;4.2；
其中,TTL是第一平板玻璃物侧面到感光芯片的感光面之间的距离，f是透镜组的焦距，D是感光芯片的感光面的对角长度。
作为优选方案，所述平板玻璃组还包括第二平板玻璃，所述第二平板玻璃设于第一平板玻璃和含有亮度光圈的透镜组之间。
作为优选方案，所述含有亮度光圈的透镜组包括亮度光圈和第一透镜。
作为优选方案，所述含有亮度光圈的透镜组还包括第二透镜。
作为优选方案，所述亮度光圈设于第一透镜和平板玻璃组之间，所述第一透镜设于亮度光圈和第二透镜之间。
作为优选方案，所述第一透镜设于亮度光圈和平板玻璃组之间，所述亮度光圈设于第一透镜和第二透镜之间。
作为优选方案，所述第一透镜为一面为非球面的透镜。
作为优选方案，所述第二透镜为塑料透镜。
本实用新型公开的一种生物识别光学组件的有益效果是：TTL/f&lt;10.3确保结构紧凑、扁平，D/f&lt;4.2，利于芯片尺寸微小化，透镜组将第一平板玻璃前的生物特征成像在芯片的感光面上，获得最佳成像效果，能有效解决屏下结构对成像质量的干扰，便于便携移动设备上的应用。
本实用新型还公开生物识别光学装置，可用于用于屏下指纹识别、血管照影识别和虹膜识别。
附图说明
图1是本实用新型生物识别光学组件实施例一的结构示意图；
图2是本实用新型生物识别光学组件实施例一的MTF曲线性能图；
图3是本实用新型生物识别光学组件实施例一的周期条纹分辨识别示意图；
图4是本实用新型生物识别光学组件实施例二的结构示意图；
图5是本实用新型生物识别光学组件实施例二的MTF曲线性能图；
图6是本实用新型生物识别光学组件实施例二的周期条纹分辨识别示意图；
图7是本实用新型生物识别光学组件实施例三的结构示意图；
图8是本实用新型生物识别光学组件实施例三的MTF曲线性能图；
图9是本实用新型生物识别光学组件实施例三的周期条纹分辨识别示意图；
图10是本实用新型生物识别光学组件实施例四的结构示意图；
图11是本实用新型生物识别光学组件实施例四的MTF曲线性能图；
图12是本实用新型生物识别光学组件实施例四的周期条纹分辨识别示意图；
图13是本实用新型生物识别光学组件实施例五的结构示意图；
图14是本实用新型生物识别光学组件实施例五的MTF曲线性能图；
图15是本实用新型生物识别光学组件实施例五的周期条纹分辨识别示意图。
具体实施方式
一种生物识别光学组件,自物侧依次包括平板玻璃组、含有亮度光圈的透镜组、滤光片和感光芯片，所述平板玻璃组包括第一平板玻璃，所述生物识别光学组件满足以下条件式：
TTL/f&lt;10.3；D/f&lt;4.2；
其中,TTL是所述第一平板玻璃前表面到感光芯片的感光面之间的距离，f是所述生物识别光学组件的焦距，D是所述感光芯片的感光面的对角长度。
TTL/f若超过其上限，不利于结构紧凑，D/f若超过其上限，不利于感光芯片尺寸微小化，亮度光圈起到调节入光量多少的作用，含有亮度光圈的透镜组将第一平板玻璃前的生物特征成像在感光芯片的感光面上，前后调节含有亮度光圈的透镜组的位置，可获得最佳成像效果，结合处理电路，数据处理算法获取有用的生物特征信息。
亮度光圈起到调节入光量多少的作用，其大小与含有亮度光圈的透镜组性能有关，与感光芯片单元尺寸有关，设置合适的亮度光圈对最佳识别效果有一定的影响；
作为优选方案，平板玻璃组包括第二平板玻璃，可印刷或贴靠亮度光圈在其后表面，起到固定光圈位置、保护亮度光圈的作用，且其厚度可根据组件外部空间调节，具有微调整体结构长度，满足不同应用需求。
作为优选方案，所述含有亮度光圈的透镜组含有至少1片透镜，含2片及2片以上的透镜，亦有助改善提升性能；
作为优选方案，所述含有亮度光圈的透镜组包括亮度光圈、第一透镜和第二透镜，亮度光圈设于第一透镜和第二透镜之间可降低对亮度光圈的制作难度，同时改善组件对非对称像差的敏感性，如在亮度光圈加大的情况下，效果更具有优势。
所述含有亮度光圈的透镜组含有至少有一面为非球面的透镜，非球面可有效改善周边光线的像差，对球差及周边像差进行更好的校正，取得更好的像差性能，同时有利调整透镜的边缘厚度，利于加工生产；所述透镜组可含多面非球面或全部为非球面。
作为优选方案，所述含有亮度光圈的透镜组含有至少一片塑料透镜，利于批量注塑成型生产，降低成本，可含多片塑料透镜或全部采用塑料透镜。
本实用新型公开的生物识别光学组件能有效解决屏下结构对成像质量的干扰，满足屏下指纹识别；能满足生物识别的需求，具有性能好、结构紧凑、感光芯片可微小化和便于移动便携设备上应用的特点。
为了实现本实用新型的效果和目的，在实施方案中，使用下述非球面公式：
其中，Z表示非球面沿光轴方向的矢高，y表示非球面沿垂直光轴方向的距离，c表示中心曲率，为半径的倒数，k表示圆锥系数或者二次项常数，A2-A16分别表示2次-16次非球面系数。
下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型做进一步阐述和说明:
实施例1
请参考图1,一种生物识别光学组件,依次包括第一平板玻璃10、亮度光圈30、具有正光焦度的第一透镜20、滤光片40和感光芯片50，第一平板玻璃10为屏幕的保护玻璃，厚度1.2mm,所述滤光片40截止不需要的长波段的光,减少长波段光的干扰，所述第一透镜20两面均为非球面，且感光芯片50侧具有凸面非球面，非球面可以全面提升产品的效果。本实施例能实现TTL小于4mm,识别区域大于5mm*5mm，感光芯片50对角尺寸可以小于1.2mm，在满足识别效果的基础上取得较好的成本效果。
以下是关于组件的相关参数：
实施例2
请参考图2,一种生物识别光学组件,依次包括第一平板玻璃10、第二平板玻璃11、亮度光圈30、具有正光焦度的第一透镜20、滤光片40和感光芯片50，所述第一平板玻璃10为屏幕的保护玻璃，厚度1.6mm，所述第二平板玻璃11厚度0.3mm,其厚度可根据组件外部空间调节，可微调整体结构长度，满足不同应用需求，同时第二平板玻璃11的像侧面可印刷或贴靠亮度光圈30，所述滤光片40截止不需要的长波段的光，减少长波段光的干扰，第一透镜20两面均为非球面，所述感光芯片50一侧为凸面非球面，非球面可以全面提升产品的效果。本实施例能实现TTL小于4.2mm,识别区域大于4mm*4mm，芯片对角尺寸可以小于1.2mm，在满足识别效果的基础上，具有装配简单、结构紧凑和综合较好的成本优势效果。
以下是关于组件的相关参数：
实施例3
请参考图7,一种生物识别光学组件,自物侧依次包括第一平板玻璃10、亮度光圈30、第一透镜21、第二透镜22、滤光片40和感光芯片50，所述第一平板玻璃10为屏幕的保护玻璃，厚度2.0mm，所述滤光片40截止不需要的长波段的光,减少长波段光的干扰，第一透镜21的两面均为非球面,且第一透镜21物侧面为具有拐点的非球面，第二透镜22的两面均为非球面,且像侧面为凸面，采用非球面能获得全面的性能均衡提升。本实施例能实现TTL小于5.0mm,识别区域大于6.0mm*6.0mm，感光芯片对角尺寸可以小于1.4mm，取得较好的性能效果和结构紧凑的优点。
以下是关于组件的详细参数：
实施例4
请参考图10,一种生物识别光学组件,自物侧依次包括第一平板玻璃10、第一透镜21、亮度光圈30、第二透镜22、滤光片40和感光芯片50，第一平板玻璃10为屏幕的保护玻璃，厚度2.0mm，所述滤光片40截止不需要的长波段的光,减少长波段光的干扰；第一透镜21的两面均为非球面,且第一透镜20物侧面为具有拐点的非球面，第二透镜22的两面均为非球面,且像侧面为凸面，采用非球面能获得全面的性能均衡提升。本实施例能实现TTL小于5.0mm,识别区域大于6.0mm*6.0mm，芯片对角尺寸D可以小于1.4mm，取得较好的性能效果和结构紧凑的优点。
以下是关于组件的详细参数：
实施例5
请参考图13,一种生物识别光学组件,自物侧依次包括第一平板玻璃10、第二平板玻璃11、第一透镜21、亮度光圈30、第二透镜22、滤光片40和感光芯片50，第一平板玻璃10为屏幕的保护玻璃，厚度2.0mm，第二平板玻璃11厚度为0.3,其厚度根据组件所在的外部空间做调整,可微调整体结构长度，满足不同应用需求，所述滤光片40截止不需要的长波段的光,减少长波段光的干扰，第一透镜21的两面均为非球面,且第一透镜21物侧面为具有拐点的非球面，第二透镜22的两面均为非球面,且像侧面为凸面，采用非球面能获得全面的性能均衡提升。本实施例能实现TTL小于5.0mm,识别区域大于6.3mm*6.3mm，芯片对角尺寸可以小于1.4mm，取得较好的性能效果、结构紧凑且组件的可调整优势。
以下是关于组件的详细参数：
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (11)

1.一种生物识别光学组件，自物侧依次包括平板玻璃组、含有亮度光圈的透镜组、滤光片和感光芯片，所述平板玻璃组包括第一平板玻璃，其特征在于，并满足以下条件式：
TTL/f&lt;10.3；
D/f&lt;4.2；
其中,TTL是第一平板玻璃物侧面到感光芯片的感光面之间的距离，f是透镜组的焦距，D是感光芯片的感光面的对角长度。
2.如权利要求1所述的生物识别光学组件，其特征在于，所述平板玻璃组还包括第二平板玻璃，所述第二平板玻璃设于第一平板玻璃和含有亮度光圈的透镜组之间。
3.如权利要求1或2所述的生物识别光学组件，其特征在于，所述含有亮度光圈的透镜组包括亮度光圈和第一透镜。
4.如权利要求3所述的生物识别光学组件，其特征在于，所述含有亮度光圈的透镜组还包括第二透镜。
5.如权利要求4所述的生物识别光学组件，其特征在于，所述亮度光圈设于第一透镜和平板玻璃组之间，所述第一透镜设于亮度光圈和第二透镜之间。
6.如权利要求4所述的生物识别光学组件，其特征在于，所述第一透镜设于亮度光圈和平板玻璃组之间，所述亮度光圈设于第一透镜和第二透镜之间。
7.如权利要求4所述的生物识别光学组件，其特征在于，所述第二透镜为塑料透镜。
8.如权利要求3所述的生物识别光学组件，其特征在于，所述第一透镜为一面为非球面的透镜。
9.一种生物识别光学装置，其特征在于，含有权利要求1-5任一项所述的生物识别光学组件，用于屏下指纹识别。
10.一种生物识别光学装置，其特征在于，含有权利要求1-5任一项所述的生物识别光学组件，用于血管照影识别。
11.一种生物识别光学装置，其特征在于，含有权利要求1-5任一项所述的生物识别光学组件，用于虹膜识别。
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