CN211956502U - 屏下式指纹感测模块与电子装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种屏下式指纹感测模块与电子装置，所述屏下式指纹感测模块用以配置于一显示面板下方，以感测显示面板上的一手指的指纹。屏下式指纹感测模块包括一图像传感器、一成像镜头及一场镜。图像传感器配置于显示面板下方，而成像镜头配置于显示面板与图像传感器之间。场镜配置于显示面板与成像镜头之间。因此，本实用新型提供的屏下式指纹感测模块与电子装置，可感测到亮度均匀的指纹图像，进而提升了指纹识别的正确率与成功率。

Description

屏下式指纹感测模块与电子装置
技术领域
本实用新型涉及一种指纹感测模块与电子装置，尤其涉及一种屏下式指纹感测模块与电子装置。
背景技术
随着手持式电子装置(例如智能手机、平板计算机等)朝向高屏幕占比发展，于电子装置的正面便没有足够的面积来设置传统的电容式指纹传感器。为解决此问题，侧面指纹传感器、背面指纹传感器甚至是其他生物特征传感器(如人脸感测)便被发展出来。然而，侧面指纹传感器的感测面积较小，背面指纹传感器会有当电子装置置于桌面时无法使用的情形，而人脸传感器有价格昂贵、易因受潮而受损及戴口罩时无法使用的问题。
而有一种解决的方案是将指纹传感器放置于屏幕的下方，并以穿透屏幕的方式来感测指纹，这就是屏下式指纹传感器方案。屏下式指纹传感器可分为超声波式传感器与光学式传感器。超声波式传感器较为昂贵，而光学式传感器则具有成本较低且正确率高的优点。
一种现有的光学式传感器是在透明显示面板(例如有机发光二极管显示面板)下方设置相机，以拍摄按压在透明显示面板上的指纹，而照亮指纹的光源则是透明显示面板所发出的光。然而，一般的有机发光二极管光源为朗伯光源(Lambertian source)，其发光强度与光线出射角度呈余弦比例关系，也就是说，越倾斜出射的光的强度越弱。因此，当相机拍摄指纹图像时，越靠近手指边缘的指纹所反射且入射相机镜头的光越是倾斜入射镜头，越是由有机发光二极管光源所发出的倾斜的光所贡献，如此会导致图像传感器所感测到的手指边缘指纹图像的亮度越弱，进而影响了指纹识别的正确率与成功率。
实用新型内容
本实用新型是针对一种屏下式指纹感测模块，其可感测到亮度均匀的指纹图像。
本实用新型是针对一种电子装置，其屏下式指纹感测模块可以感测到亮度均匀的指纹图像。
本实用新型的一实施例提出一种屏下式指纹感测模块，用以配置于一显示面板下方，以感测显示面板上的一手指的指纹。屏下式指纹感测模块包括一图像传感器、一成像镜头及一场镜。图像传感器配置于显示面板下方，而成像镜头配置于显示面板与图像传感器之间。场镜配置于显示面板与成像镜头之间。
在本实用新型的一实施例中，场镜的最大外径与图像传感器的感测区的对角线长度的比值是落在从4至10的范围内。
在本实用新型的一实施例中，场镜所收集的来自显示面板的上表面且传递至图像传感器的主光线与成像镜头的光轴的夹角小于15度。
在本实用新型的一实施例中，成像镜头与场镜形成远心镜头。
在本实用新型的一实施例中，电子装置还包括中框，具有透光开口，图像传感器配置于透光开口下方，场镜承靠于中框上，且配置于透光开口与显示面板之间。
在本实用新型的一实施例中，场镜的最大外径是落在30毫米至50毫米的范围内。
在本实用新型的一实施例中，场镜与显示面板之间存在空气间隙。
在本实用新型的一实施例中，场镜与显示面板之间存在透明胶体，以使场镜附着于显示面板上，其中透明胶体的折射率小于场镜的折射率。
在本实用新型的一实施例中，显示面板为透明显示面板。
在本实用新型的一实施例中，显示面板为有机发光二极管显示面板。
本实用新型的一实施例提出一种电子装置，包括：显示面板；以及屏下式指纹感测模块，配置于所述显示面板下方，以感测所述显示面板上的手指的指纹，所述屏下式指纹感测模块包括：图像传感器，配置于所述显示面板下方；成像镜头，配置于所述显示面板与所述图像传感器之间；以及场镜，配置于所述显示面板与所述成像镜头之间。
在本实用新型的一实施例中，所述场镜的最大外径与所述图像传感器的感测区的对角线长度的比值是落在从4至10的范围内。
在本实用新型的一实施例中，所述场镜所收集的来自所述显示面板的上表面且传递至所述图像传感器的主光线与所述成像镜头的光轴的夹角小于15度。
在本实用新型的一实施例中，所述成像镜头与所述场镜形成远心镜头。
在本实用新型的一实施例中，还包括中框，具有透光开口，所述图像传感器配置于所述透光开口下方，所述场镜承靠于所述中框上，且配置于所述透光开口与所述显示面板之间。
在本实用新型的一实施例中，所述场镜的最大外径是落在30毫米至50毫米的范围内。
在本实用新型的一实施例中，所述场镜与所述显示面板之间存在空气间隙。
在本实用新型的一实施例中，所述场镜与所述显示面板之间存在透明胶体，以使所述场镜附着于所述显示面板上，其中所述透明胶体的折射率小于所述场镜的折射率。
在本实用新型的一实施例中，所述显示面板为透明显示面板。
在本实用新型的一实施例中，所述显示面板为有机发光二极管显示面板。
在本实用新型的实施例的电子装置与屏下式指纹感测模块中，由于采用场镜使从手指往约略垂直于显示面板的方向发出的光会聚于图像传感器，因此图像传感器所感测到的手指边缘区域与手指中央区域的图像都是由往约略垂直于显示面板的方向发出的光所贡献，并不会因为只感测到斜向光而导致图像亮度降低。如此一来，本实用新型的实施例的电子装置与屏下式指纹感测模块便可以感测到亮度均匀的指纹图像，进而提升了指纹识别的正确率与成功率。
附图说明
图1为本实用新型的一实施例的电子装置的局部剖面示意图。
附图标记说明
50:手指
52:指纹
100:电子装置
110:显示面板
112:像素
113、115:光
114:上表面
117:主光线
200:屏下式指纹感测模块
210:图像传感器
220:成像镜头
230:场镜
240:透明胶体
250:中框
252:透光开口
A:光轴
D1:最大外径
D2:对角线长度
T1:间距
θ:夹角
具体实施方式
现将详细地参考本实用新型的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1为本实用新型的一实施例的电子装置的局部剖面示意图。请参照图1，本实施例的电子装置100包括一显示面板110及一屏下式指纹感测模块200，其中屏下式指纹感测模块200配置于显示面板110下方，以感测显示面板110上的一手指50的指纹52。屏下式指纹感测模块200包括一图像传感器210、一成像镜头220及一场镜230。其中，成像镜头220配置于显示面板110与图像传感器210之间，且场镜230配置于显示面板110与成像镜头220之间。
在本实施例中，显示面板110为透明显示面板，例如为有机发光二极管显示面板。或者，在其他实施例中，显示面板110也可以是液晶显示面板。图像传感器210例如是互补式金氧半导体图像传感器(complementary metal oxide semiconductor image sensor,CMOS image sensor,CIS)。然而，在其他实施例中，图像传感器210也可以是电荷耦合组件(charge coupled device,CCD)。电子装置100例如为智能手机、平板计算机、笔记本电脑或其他各种电子装置。
在本实施例中，显示面板110的像素112所发出的光113往上照亮了手指50，而手指50将光113反射成携带了指纹52信息的光115。在本实施例中，采用场镜230使从手指50往约略垂直于显示面板110的方向发出的光115会聚于图像传感器210，也就是从手指50往约略垂直于显示面板110的方向发出的光115先被场镜230会聚于成像镜头220，然后再被成像镜头220传递至图像传感器210的感测区，进而形成图像。因此图像传感器210所感测到的手指50的边缘区域与手指50的中央区域的图像都是由往约略垂直于显示面板110的方向发出的光115所贡献，并不会因为只感测到斜向光而导致图像亮度降低。如此一来，本实施例的电子装置100与屏下式指纹感测模块200便可以感测到亮度均匀的指纹图像，进而提升了指纹识别的正确率与成功率。
在本实施例中，场镜230的最大外径D1是落在30毫米至50毫米的范围内，取决于待测手指面积。场镜230的最大外径D1与图像传感器210的感测区的对角线长度D2的比值是落在从4至10的范围内。此外，场镜230所收集的来自显示面板110的上表面114且传递至图像传感器210的主光线117与成像镜头220的光轴A的夹角θ小于15度。换言之，场镜230的面积接近于整个指纹感测区(也就是上表面114上供手指按压且可感测到指纹的区域)的面积，以使场镜230可以收集几乎是铅直向下的光115，并使这样的光115传递至图像传感器210而形成亮度均匀的指纹图像。也就是说，成像镜头220与场镜230形成一远心镜头。
也就是说，本实施例在显示面板110下方增加一片场镜230，将物空间的主光线变成接***行，且因为远心设计，对于物空间不同物高的光115，被场镜230收集的收光角度都相近。如此一来，便可使指纹图像的边缘区域与中央区域的亮度趋于一致。
在一实施例中，场镜230与显示面板110之间存在空气间隙。然而，在另一实施例中，场镜230与显示面板110之间存在透明胶体240，以使场镜230附着于显示面板110上，其中透明胶体240的折射率小于场镜的折射率，透明胶体240的折射率例如为1.3。
在本实施例中，电子装置100还包括一中框250，具有一透光开口252，其中图像传感器210配置于透光开口252下方，场镜230承靠于中框250上，且配置于透光开口252与显示面板110之间。
综上所述，在本实用新型的实施例的电子装置与屏下式指纹感测模块中，由于采用场镜来从手指往约略垂直于显示面板的方向发出的光会聚于图像传感器，因此图像传感器所感测到的手指边缘区域与手指中央区域的图像都是由往约略垂直于显示面板的方向发出的光所贡献，并不会因为只感测到斜向光而导致图像亮度降低。如此一来，本实用新型的实施例的电子装置与屏下式指纹感测模块便可以感测到亮度均匀的指纹图像，进而提升了指纹识别的正确率与成功率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种屏下式指纹感测模块，其特征在于，配置于显示面板下方，以感测所述显示面板上的手指的指纹，所述屏下式指纹感测模块包括：
图像传感器；
成像镜头，配置于所述显示面板与所述图像传感器之间；以及
场镜，配置于所述显示面板与所述成像镜头之间。
2.根据权利要求1所述的屏下式指纹感测模块，其特征在于，所述场镜的最大外径与所述图像传感器的感测区的对角线长度的比值是落在从4至10的范围内。
3.根据权利要求1所述的屏下式指纹感测模块，其特征在于，所述场镜所收集的来自所述显示面板的上表面且传递至所述图像传感器的主光线与所述成像镜头的光轴的夹角小于15度。
4.根据权利要求1所述的屏下式指纹感测模块，其特征在于，所述成像镜头与所述场镜形成远心镜头。
5.根据权利要求1所述的屏下式指纹感测模块，其特征在于，所述图像传感器配置于中框的透光开口下方，所述场镜承靠于所述中框上，且配置于所述透光开口与所述显示面板之间。
6.根据权利要求1所述的屏下式指纹感测模块，其特征在于，所述场镜的最大外径是落在30毫米至50毫米的范围内。
7.根据权利要求1所述的屏下式指纹感测模块，其特征在于，所述场镜与所述显示面板之间存在空气间隙。
8.根据权利要求1所述的屏下式指纹感测模块，其特征在于，所述场镜与所述显示面板之间存在透明胶体，以使所述场镜附着于所述显示面板上，其中所述透明胶体的折射率小于所述场镜的折射率。
9.一种电子装置，其特征在于，包括：
显示面板；以及
屏下式指纹感测模块，配置于所述显示面板下方，以感测所述显示面板上的手指的指纹，所述屏下式指纹感测模块包括：
图像传感器，配置于所述显示面板下方；
成像镜头，配置于所述显示面板与所述图像传感器之间；以及
场镜，配置于所述显示面板与所述成像镜头之间。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述场镜的最大外径与所述图像传感器的感测区的对角线长度的比值是落在从4至10的范围内。
11.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述场镜所收集的来自所述显示面板的上表面且传递至所述图像传感器的主光线与所述成像镜头的光轴的夹角小于15度。
12.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述成像镜头与所述场镜形成远心镜头。
13.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，还包括中框，具有透光开口，所述图像传感器配置于所述透光开口下方，所述场镜承靠于所述中框上，且配置于所述透光开口与所述显示面板之间。
14.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述场镜的最大外径是落在30毫米至50毫米的范围内。
15.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述场镜与所述显示面板之间存在空气间隙。
16.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述场镜与所述显示面板之间存在透明胶体，以使所述场镜附着于所述显示面板上，其中所述透明胶体的折射率小于所述场镜的折射率。
17.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述显示面板为透明显示面板。
18.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，所述显示面板为有机发光二极管显示面板。
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