CN212749850U - 光学指纹识别装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种光学指纹识别装置，应用于具有显示屏的电子设备，该光学指纹识别装置的指纹检测区域位于显示屏的显示区域，该光学指纹识别装置包括：光学组件和指纹传感器；该光学组件，用于设置于所述显示屏的下方，以接收至少一个非可见光光源发出的非可见光照射到显示屏的指纹检测区域上方的手指而形成的信号光，并将该信号光引导至其下方的指纹传感器；该指纹传感器，设置在光学组件下方，以接收穿过光学组件的信号光，并且根据信号光检测人体手指的指纹图像；其中，指纹传感器的工作波段与至少一个非可见光光源的发光波段相对应，并且指纹传感器与非可见光光源直接或间接地电性连接，以控制非可见光光源发射非可见光。

Description

光学指纹识别装置和电子设备
本申请要求于2019年4月25日提交国际局、申请号为PCT/CN2019/084400、发明名称为“光学指纹识别装置、电子设备和指纹识别方法”的国际申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及信息技术领域，并且更具体地，涉及一种光学指纹识别装置和电子设备。
背景技术
随着科学技术的快速发展，指纹识别技术已经广泛应用到移动终端、智能家居等各个领域。目前，在指纹识别时，采用一定波长的可见光照射生物特征，利用可见光的反射成像原理，将携带生物特征信息的反射光信号传送给传感器进行采集，根据采集的信息与事先注册存储的生物特征进行对比来确认用户身份的合法性。
但是，指纹传感器只能被动地接收用于指纹识别的反射回来的可见光光信号，因而限制了用于成像的激励光的波长选择的灵活性。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种光学指纹识别装置和电子设备，能够灵活的选择用于进行指纹识别的激励光的波长，并提高对真假手指的区分能力，进一步提升指纹识别的安全性。
第一方面，提供了一种光学指纹识别装置，应用于具有显示屏的电子设备，包括：至少一个非可见光光源，发出非可见光到人体手指，来提供用于进行指纹识别的激励光，并且所述非可见光光源的发光波段的数量至少为1；光学组件，用于设置于所述显示屏的指纹检测区域的下方，接收经由所述人体手指散射和反射回来的信号光，并对所述信号光进行准直和/或汇聚；指纹传感器，设置于所述光学组件的下方，用于基于穿过所述光学组件的所述信号光进行成像，所述指纹传感器的工作波段与所述非可见光光源的发光波段相同，所述工作波段的数量与所述发光波段的数量相同，并且所述指纹传感器与所述非可见光光源直接或间接电性连接，用于控制所述非可见光光源主动发光。
在一种可能的实现方式中，所述光学指纹识别装置还包括滤波片，所述滤波片设置在所述光学组件与所述指纹传感器之间，并且所述滤波片的通光波段与所述非可见光光源的发光波段相同。
在一种可能的实现方式中，所述非可见光光源的数量大于1，所述非可见光光源的发光波段的数量大于等于1，所述滤波片的通光波段的数量与所述非可见光光源的发光波段的数量相等，并且所述发光波段与所述通光波段一一对应。
在一种可能的实现方式中，所述电子设备包括盖板玻璃，所述显示屏与所述非可见光光源并排设置在所述盖板玻璃的下方。
在一种可能的实现方式中，所述非可见光光源设置在所述电子设备的通用串行总线USB接口的至少一侧。
在一种可能的实现方式中，所述显示屏为有机发光二极管OLED显示屏。
在一种可能的实现方式中，所述显示屏包括显示模组和背光模组，并且所述背光模组能够透过所述非可见光光源发出的非可见光。
在一种可能的实现方式中，所述光学组件包括准直器阵列，所述准直器阵列包括多个准直孔，用于对所述信号光进行准直，并将所述信号光导引到所述指纹传感器。
在一种可能的实现方式中，所述光学组件包括：至少一片透镜以及支架；
所述透镜用于对所述信号光进行汇聚，并将所述信号光导引到所述指纹传感器；所述支架用于***述透镜，并对所述透镜进行固定。
在一种可能的实现方式中，所述光学组件包括：至少一片镜头、镜筒以及镜座；所述镜头用于对所述信号光进行汇聚，并将所述信号光导引到所述指纹传感器；所述镜筒用于***述镜头；所述镜座用于固定所述镜筒。
在一种可能的实现方式中，所述镜筒与所述镜座为一体式结构。
在一种可能的实现方式中，所述镜筒与所述镜座为分离式结构，并且所述镜筒与所述镜座通过螺纹连接固定。
在一种可能的实现方式中，所述光学组件包括：微透镜阵列和光阑阵列，所述光阑阵列设置在所述微透镜阵列的下方；所述微透镜阵列包括多个微透镜，所述微透镜用于对所述信号光进行汇聚；所述光阑阵列包括多个光阑，所述光阑与所述微透镜一一对应，所述光阑用于将所述微透镜汇聚后的信号光导引到所述指纹传感器。
在一种可能的实现方式中，所述指纹传感器包括驱动接口，所述驱动接口与所述非可见光光源之间进行电性连接，所述指纹传感器用于直接控制所述非可见光光源主动发光。
在一种可能的实现方式中，所述光学指纹识别装置还包括控制模块，所述指纹传感器与所述非可见光光源之间通过所述控制模块进行电性连接；所述指纹传感器与所述控制模块之间进行通信连接，所述控制模块的驱动接口与所述非可见光光源之间进行电性连接；所述指纹传感器用于通过所述控制模块间接控制所述非可见光光源主动发光。
在一种可能的实现方式中，所述光学指纹识别装置包括两种工作模式，手指接近检测模式以及指纹检测模式。
在一种可能的实现方式中，在所述手指接近检测模式下，所述指纹传感器控制所述非可见光光源周期性间歇发光，发光周期为第一周期，每个周期的发光时间为第一发光时间，所述驱动接口输出的驱动电流为第一驱动电流，所述第一驱动电流用于驱动所述非可见光光源主动发光。
在一种可能的实现方式中，在所述指纹检测模式下，所述指纹传感器控制所述非可见光光源周期性间歇发光，所述非可见光光源的发光周期为第二周期，每个周期的发光时间为第二发光时间，所述驱动接口输出的驱动电流为第二驱动电流，所述第二驱动电流用于驱动所述非可见光光源主动发光；并且所述第二周期大于所述第一周期，所述第二发光时间大于所述第一发光时间，所述第二驱动电流大于所述第一驱动电流。
在一种可能的实现方式中，所述指纹传感器包括多个像素单元，在所述手指接近检测模式下，部分所述像素单元根据所述信号光进行成像；在所述指纹检测模式下，全部所述像素单元根据所述信号光进行成像。
第二方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括显示屏以及第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的光学指纹识别装置，所述显示屏用于显示画面以及检测接触输入的存在。
基于上述技术方案，能够灵活的选择用于进行指纹识别的激励光的波长，并提高对真假手指的区分能力，进一步提升指纹识别的安全性。
附图说明
图1是屏下指纹识别装置的结构示意图。
图2是本申请实施例的光学指纹识别装置的结构示意图。
图3是本申请实施例的光学指纹识别装置进行指纹识别的示意图。
图4是本申请实施例的另一种光学指纹识别装置进行指纹识别的示意图。
图5是本申请实施例的光学指纹识别装置内部连接关系的示意图。
图6是本申请实施例的另一种光学指纹识别装置内部连接关系的示意图。
图7是本申请实施例的光学指纹识别装置应用在电子设备时的位置关系示意图。
图8至图10是本申请实施例的光学指纹识别装置的滤波片对于不同波长的非可见光光源的透过率。
图11是本申请实施例的光学指纹识别装置在手指接近检测模式和指纹识别模式下的工作状态示意图。
图12是本申请实施例的光学指纹识别装置在手指接近检测模式和指纹识别模式下，指纹传感器的像素单元工作的示意图。
图13是本申请实施例的指纹识别方法的示意性流程图。
图14是本申请实施例的指纹识别方法的示例流程图。
图15是本申请实施例的另一种指纹识别方法的示例流程图。
图16是本申请实施例的另一种指纹识别方法的示例流程图。
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。
应理解，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。
作为一种常见的应用场景，本申请实施例提供的光学指纹识别装置可以应用在智能手机、平板电脑以及其他具有显示屏的电子设备或者其他电子设备；更具体地，在上述电子设备中，光学指纹识别装置可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(Under-display或者Under-screen)光学指纹***。
图1为屏下指纹识别装置的结构示意图，如图1所示，显示屏150可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏，所述OLED显示屏的发光单元发出的可见光用于提供进行指纹识别的激励光，当手指按压在显示屏150的指纹检测区域(图1中未示出)时，所述激励光被手指反射，并到达显示屏150的下方，此时反射回来的所述激励光携带手指的指纹信息，成为信号光。所述信号光继续向下传输，到达光学组件120，可选地，光学组件120可以包括透镜121，所述透镜121用于将手指反射回来的信号光汇聚到指纹传感器130的感光区域131上，完成指纹图像的采集。图1的下方为所述指纹传感器130的俯视图。
可选地，还可以在光学组件120和指纹传感器130之间设置滤波片140，所述滤波片140用于滤除杂散光，得到更好的成像效果。
现有的光学指纹识别装置中，指纹传感器140只能被动地接收由OLED显示屏发出的可见光，因而限制了用于成像的激励光的波长选择的灵活性。本申请实施例提供的光学指纹识别装置可以灵活选择用于进行成像的激励光的波长，并提高对真假手指的区分能力，进一步提升指纹识别的安全性。
如图2所示，为本申请实施例的光学指纹识别装置的结构示意图，光学指纹识别装置200可以应用于具有显示屏的电子设备，包括至少一个非可见光光源210，光学组件220，以及指纹传感器230。
非可见光光源210，发出非可见光到人体手指，来提供用于进行指纹识别的激励光，并且非可见光光源210的发光波段的数量至少为1。所述光学指纹识别装置200可以包括至少一个非可见光光源210，当非可见光光源210的数量大于1时，非可见光光源210的发光波段的数量大于等于1，例如，当所述光学指纹识别装置200包括两个非可见光光源210时，这两个非可见光光源210的波长可以分别为850nm和940nm，也可以均为850nm，或者还可以均为940nm。非可见光光源210的数量以及发光波段的数量，本申请实施例不做限定，根据实际产品的需求进行设置。
可以理解的是，当多个非可见光光源210采用相同的发光波段时，其优点为光照强度大，能够得到更强的用于进行指纹检测的信号光，获得更好的指纹成像效果，同时所述多个非可见光光源210处于不同位置时，可以对所述手指进行不同角度的成像，也可以提升指纹成像效果；当多个非可见光光源210采用不同的发光波段时，除了可以增加光照强度之外，还可以对手指进行不同波段的成像，来获得不同的成像特征。具体来说，不同物体对不同波长的光的透过率是有差异的，例如，手指对波长为850nm的光的透过率要比对波长为940nm的光的透过率要差一些，而假手指和其他的异物对以上两种波长的光的透过率比较接近，因而在进行指纹成像时，真手指与假手指或者其他异物的数据将会有明显差异，利用这个特性可以区分真、假手指和异物，提高对假手指攻击的拦截率，也即提高对真、假手指的区分能力，进一步提升指纹识别的安全性。换句话说，增加非可见光光源210的发光波段的数量，就增加了不同物体对于不同波长的光的透过率的差异特征数据，从而提高光学指纹识别装置对真、假手指和异物的区分能力。
光学组件220用于设置在所述显示屏的指纹检测区域的下方，接收经由所述人体手指散射和反射回来的信号光，并对所述信号光进行准直或汇聚。光学组件220对非可见光光源210发出的非可见光具有较高的透过率。作为一种可选的实施例，光学组件220可以包括准直器阵列，所述准直器阵列包括多个准直孔，用于对所述信号光进行准直，并将所述信号光导引到所述指纹传感器230。
作为另一种可选的实施例，光学组件220可以包括至少一片透镜以及支架。所述透镜用于对所述信号光进行汇聚，并将所述信号光导引到指纹传感器230，所述透镜可以增加中心视场的入射角，增加信号光的汇入，得到更好的成像效果。应该理解的是，所述透镜的数量可以是多片，因此可以获得更好的汇聚效果，同时，所述透镜可以为球面透镜或者为非球面透镜，还可以为球面透镜和非球面透镜的组合，本实施例不做限定。所述支架用于***述透镜，并对所述透镜进行固定。
作为另一种可选的实施例，光学组件220可以包括至少一片镜头、镜筒以及镜座，所述镜头用于对所述信号光进行汇聚，并将所述信号光导引到所述指纹传感器230，所述镜筒用于***述镜头，所述镜座用于固定所述镜筒。可选地，所述镜筒与所述镜座可以为一体式结构，或者所述镜筒与所述镜座为分离式结构，并且所述镜筒与所述镜座通过螺纹连接固定。
作为另一种可选的实施例，光学组件220可以包括微透镜阵列和光阑阵列，所述光阑阵列设置在所述微透镜阵列的下方，所述微透镜阵列包括多个微透镜，所述微透镜用于对所述信号光进行汇聚；所述光阑阵列包括多个光阑，所述光阑与所述微透镜一一对应，所述光阑用于将所述微透镜汇聚后的信号光导引到所述指纹传感器230。
指纹传感器230设置于所述光学组件220的下方，用于基于穿过光学组件220的所述信号光进行成像，指纹传感器230的工作波段与非可见光光源210的发光波段相同，所述工作波段的数量与所述发光波段的数量相同，并且指纹传感器230与非可见光光源210直接或间接电性连接，用于控制非可见光光源210主动发光。
可以理解的是，当光学指纹识别装置200包括1个以上的非可见光光源210，同时非可见光光源210的发光波段的数量大于1时，指纹传感器230的工作波段的数量与所述发光波段的数量相同，也大于1，也就是说指纹传感器230的工作波段可以有多个。例如，当所述光学指纹识别装置200包括两个非可见光光源210时，这两个非可见光光源210的波长可以分别为850nm和940nm，那么指纹传感器230的工作波段的数量与非可见光光源210的发光波段的数量相同，也有两个，分别为850nm和940nm，指纹传感器230对除了850nm和940nm的其他波段的光就不敏感，可以减小其他波段的光对指纹成像效果的影响。
指纹传感器230与非可见光光源210直接或间接电性连接(图2当中未示出)，用于控制非可见光光源210主动发光，可以参见图5和图6，本实施例不做详细描述。
图3是本申请实施例的光学指纹识别装置进行指纹识别的示意图，即将图2所示的光学指纹识别装置200应用到电子设备当中进行指纹识别的示意图。如图3所示，指纹识别装置包括非可见光光源310、光学组件320以及指纹传感器330，图2当中已有详细描述，这里不再赘述。
所述电子设备可以包括盖板玻璃360，用于保护显示屏350，所述显示屏350与非可见光光源310可以并排设置在盖板玻璃360的下方。可以理解的是，为了防止用户可以透过盖板玻璃360看到下方的非可见光光源310，可以在盖板玻璃360与非可见光光源310之间设置一层隔离膜(图3中未示出)，所述隔离膜可以阻挡可见光，并且对非可见光光源310发出的非可见光具有较高的透过率。
光学组件320可以设置在显示屏350的下方，具体地，可以位于显示屏350的指纹检测区域(图3中未示出)的下方，所述指纹检测区域位于所述显示屏的显示区域的部分或全部区域。指纹传感器330可以设置于所述光学组件320的下方。本实施例示出的光学组件320包括透镜321以及支架322。透镜321用于对所述信号光进行汇聚，并将所述信号光导引到所述指纹传感器330，透镜321可以增加中心视场的入射角，增加信号光的汇入，得到更好的成像效果。应该理解的是，透镜321的数量可以是多片，因此可以获得更好的汇聚效果，同时，透镜321可以为球面透镜或者为非球面透镜，还可以为球面透镜和非球面透镜的组合，本实施例不做限定。支架322用于***述透镜，并对透镜321进行固定。图3所示的光学指纹识别装置中的光学组件320仅仅是示意性的，光学组件320还可以是包括准直器阵列的光学组件，或者还可以是包括至少一片镜头、镜筒以及镜座的光学组件。具体可以参见图2所述的内容，这里不再赘述。
本实施例的所述光学指纹识别装置进行指纹识别的基本过程为：非可见光光源310发出的非可见光透过盖板玻璃360入射到按压在盖板玻璃360上的人体手指内部后，被手指内部的组织散射或者被手指表面反射后，依次穿过盖板玻璃360、显示屏350、光学组件320到达指纹传感器330，被散射和/或反射的非可见光携带手指的指纹信息，成为信号光，指纹传感器330用于基于所述信号光进行成像。指纹传感器330可以包括感光区域331，感光区域331可以包括多个像素单元。因此，指纹传感器330用于基于所述信号光进行成像实际上是指纹传感器330的感光区域331用于基于所述信号光进行成像。
所述光学指纹识别装置还可以包括滤波片340，滤波片340可以设置在显示屏350到指纹传感器330之间的光路中，作为一种可选的实施例，所述滤波片340设置在光学组件320与指纹传感器330之间，并且滤波片340的通光波段与非可见光光源310的发光波段相同，因而滤波片340能够滤除杂散光，减小杂散光对指纹识别的干扰。例如，可以采用蒸镀工艺，在指纹传感器330表面镀膜形成滤波片340，还可以采用其他的部件，将滤波片340固定在光学组件320与指纹传感器330之间，本实施例不做限定，可以根据实际的产品需要进行设置。
当非可见光光源310的数量大于1时，非可见光光源310的发光波段的数量大于等于1，滤波片340的通光波段的数量与非可见光光源310的发光波段的数量相等，并且所述发光波段与所述通光波段一一对应。应理解，当所述指纹识别装置包括1个以上的非可见光光源310，同时非可见光光源310的发光波段的数量大于1时，滤波片340的通光波段的数量与所述发光波段的数量相同，也大于1，也就是说滤波片340的通光波段可以有多个。例如，当所述指纹识别装置包括两个非可见光光源310时，这两个非可见光光源310的波长可以分别为850nm和940nm，那么滤波片340的通光波段的数量与非可见光光源310的发光波段的数量相同，有两个，分别为850nm和940nm。
本申请实施例当中，显示屏350可以为OLED显示屏，这里采用光学指纹识别装置当中的非可见光光源310作为进行指纹识别的激励光，而不采用所述OLED显示屏发出的可见光作为进行指纹识别的激励光，其优点在于，能够灵活的选择用于进行指纹识别的激励光的波长，并提高对真、假手指的区分能力，进一步提升指纹识别的安全性。作为另一种可选的实施例，光学指纹识别装置也可以应用于具有其他类型的显示屏的电子设备，例如显示屏可以包括显示模组和背光模组，所述背光模组用于提供可见光光源以使所述显示模组显示画面，参见图4。
如图4所示，显示屏450包括显示模组451和背光模组452。可选的，显示模组451可以为液晶模组，显示屏450为液晶显示屏。现有的背光模组当中通常包括点光源和多层不同功能的叠层材料，叠层材料包括反射膜(又称镜面膜)、导光板、匀光膜(又称扩散膜)和棱镜膜(又称增亮膜)，其中匀光膜和棱镜膜都至少会有一层。这些材料叠加组合的目的是使一个或者多个点光源形成面光源，同时提高出光率，使得液晶显示屏显示画面能够看上去亮度均匀。由于反射膜会反射光线，而剩下其他的叠层材料，例如导光板、匀光膜和棱镜膜会打散光线，尤其是匀光膜，会起到雾化的作用，整个背光模组相当于是不透光的。因此需要对背光模组进行改造，使其能够透过非可见光光源410发出的非可见光，进而能够实现指纹识别。背光模组452为对现有的背光模组改造后的模组，其对非可见光光源410发出的非可见光具有较高的透过率，因而可以进行屏下光学指纹检测。
如图4所示，显示屏450和非可见光光源410并排设置在盖板玻璃460下方，光学组件420设置在显示屏450的指纹检测区域(图4中未示出)下方。光学组件420包括透镜421和支架422。指纹传感器430设置在光学组件420的下方，指纹传感器430的感光区域431用于对接收到的信号光进行成像。光学指纹识别装置还可以包括滤波片440，作为一种可选地实施例，滤波片440可以设置在光学组件420与指纹传感器430之间。图4当中，除了显示屏之外，其他特征可以参见图3的内容，这里不再进行赘述。应理解，图3和图4所示出的光学指纹识别装置仅仅是示意性的，而不应理解为对本申请的光学指纹识别装置的限制。
图5和图6是本申请实施例的两种光学指纹识别装置内部连接关系的示意图，应理解，图5和图6适用于图2至图4所示的光学指纹识别装置，为了简洁，这里不再赘述与图2至图4相同的内容。
如图5所示，指纹传感器530与非可见光光源510直接连接，可选的，指纹传感器530包括驱动接口532，指纹传感器530通过驱动接口532输出驱动信号，所述驱动信号可以为驱动电流或者驱动电压，指纹传感器530用于直接控制非可见光光源510主动发光，也即指纹传感器530通过输出的驱动信号来控制非可见光光源510发光。
电子设备的显示屏550能够显示画面，可选地，显示屏550还能够检测接触输入的存在，例如能够检测用户手指的触摸或者按压操作，从而为用户提供一个人机交互的界面，即显示屏550可以为触控显示屏，具有触控功能。比如，在一种实施例中，所述电子设备可以包括触摸传感器，所述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550的表面，也可以部分集成或者整体集成到所述显示屏550内部，从而形成所述触控显示屏。
作为一种可选的实施例，指纹传感器530和显示屏550均可以与所述电子设备的主控单元570通信连接，均可以响应主控单元570的命令及传输数据。
如图6所示，所述光学指纹识别装置还包括控制模块633，指纹传感器630与非可见光光源610之间通过控制模块633进行电性连接。指纹传感器630与控制模块633之间进行通信连接，可以传输数据。
可选地，控制模块633包括驱动接口632，控制模块633通过驱动接口632输出驱动信号，所述驱动信号可以为驱动电流或者驱动电压，指纹传感器530用于通过控制模块633间接控制非可见光光源610主动发光，也即指纹传感器530通过控制模块633输出的驱动信号来间接控制非可见光光源610发光。
图6中的显示屏650与显示屏550类似，可以为触控显示屏，这里不再重复介绍。作为一种可选的实施例，控制单元633和显示屏650均可以与所述电子设备的主控单元670通信连接，均可以响应主控单元670的命令及传输数据。
图7是本申请实施例的光学指纹识别装置应用在电子设备时的位置关系示意图，图7未示出光学指纹识别装置的全部结构，可以结合图3进行理解。如图3所示，光学组件320、指纹传感器330和滤波片340均可以设置于电子设备的显示屏350的指纹检测区域的下方，即图7中显示屏750的指纹检测区域751的下方。考虑到一般的电子设备下端的中央位置会设置通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)接口，所述USB接口可以连接充电器给所述电子设备进行充电或者所述USB接口可以作为耳机插孔，连接耳机。
可选地，所述非可见光光源可以设置在所述电子设备的USB接口的至少一侧。图7中示出了三种实施例，从左至右依次为，第一种实施例为非可见光光源711设置在所述USB接口的左侧；第二种实施例为非可见光光源711和非可见光光源712分别设置在所述USB接口的左侧和右侧，非可见光光源711和非可见光光源712的发光波段可以相同，也可以不同，本实施例不做限定；与第二种实施例不同的是，第三种实施例的非可见光光源711和非可见光光源712的数量分别可以大于1，本实施例当中，在所述USB接口的左侧设置两个非可见光光源711，在所述USB接口的右侧设置两个非可见光光源712。图7所示的实施例仅仅是示例性的，并不应作为对本申请的限制。可选地，显示屏750与所述非可见光光源可以并排设置在盖板玻璃下方。
图8至图10是本申请实施例的光学指纹识别装置的滤波片对于不同波长的非可见光光源的透过率的示意图。所述滤波片的通光波段的数量可以大于1，并且与所述非可见光光源的发光波段的数量相等。如图8所示，所述滤波片可以同时通过两个波段的非可见光，通光波段数量为2，也即所述滤波片对两个波段的非可见光有较高的透过率，参见图7的第二个实施例或者第三个实施例，例如，非可见光光源711的发光波段可以为850nm，非可见光光源712的发光波段可以为940nm。所述滤波片的通光波段为850nm和940nm，因而对非可见光光源711和非可见光光源712具有较高的透过率。
如图9和图10所示，所述滤波片可以只通过一个波段的非可见光，通光波段的数量为1，即所述滤波片只对一个波段的非可见光具有较高的透过率，同样可以参见图7的第二个实施例或者第三个实施例，例如，非可见光光源711和非可见光光源712的发光波段均可以为850nm，所述滤波片的通光波段为850nm。或者非可见光光源711和非可见光光源712的发光波段均可以为940nm，相应的所述滤波片的通光波段为940nm。本申请实施例对滤波片的通光波段的数量和波段不做限定，只要与所述非可见光源的发光波段的数量和波段对应即可。所述滤波片用于滤除杂散光，来提高指纹识别的成像效果。
图11是本申请实施例的光学指纹识别装置在手指接近检测模式和指纹检测模式下的工作状态示意图。本申请实施例的光学指纹识别装置包括两种工作模式，手指接近检测模式和指纹检测模式，所述光学指纹识别装置可以实现两种模式的切换。所述指纹传感器与所述非可见光光源直接或者间接电性连接，用于控制所述非可见光光源主动发光。
手指接近检测模式下，不需要清晰的指纹图像，只需要判断手指是否靠近。因此所述指纹传感器可以控制所述非可见光光源周期性间歇发光，以检测手指是否靠近。
可选地，所述指纹传感器可以直接输出驱动信号来驱动所述非可见光光源发光，例如，如图5所示，指纹传感器530通过驱动接口532输出驱动信号来驱动非可见光光源510主动发光。
可选地，所述指纹传感器可以间接通过其他部件，如控制模块，输出驱动信号来驱动所述非可见光光源主动发光，例如，如图6所示，控制模块633通过驱动接口632输出驱动信号来驱动非可见光光源610主动发光，即指纹传感器630通过控制模块633间接控制非可见光光源610主动发光。
作为一种可选的实施例，所述驱动信号可以为驱动电流，手指接近检测模式下，所述非可见光光源的发光周期为第一周期T1，每个周期的发光时间为第一发光时间t1，所述驱动电流为第一驱动电流I1。并且在手指接近检测模式下，如图12中左图所示，可以只启动所述指纹传感器的部分像素单元进行检测，部分像素单元根据所述信号光进行成像。同理，由于手指接近检测模式不需要清晰的指纹图像，只需要判断手指是否靠近，只启动部分像素单元进行检测，不会影响手指接近检测的精度，而且可以降低所述指纹传感器的功耗。
与手指接近检测模式不同的是，指纹检测模式下，所述指纹传感器控制所述非可见光光源周期性间歇发光时，所述非可见光光源的发光周期为第二周期T2，每个周期的发光时间为第二发光时间t2，所述驱动电流为第二驱动电流I2。并且T2>T1，t2>t1，I2>I1。在手指接近检测模式下，所述非可见光光源的驱动电流较小，发光时间较短，因此其功耗也可以控制在相当低的水平。指纹检测模式下，如图12中右图所示，可以启动所述指纹传感器的全部像素单元，全部像素单元根据所述信号光进行成像，以保证指纹检测的精度。
可以理解的是图12中所示的指纹传感器的多个像素单元为所述指纹传感器的感光区域。
通过手指接近检测模式，配合具有触控功能的显示屏的按压检测，可以更加准确地判断手指是否按压以及启动指纹检测模式，不仅可以减少误触事件，还可以拦截一些非透明假指纹的伪装，实现活体指纹识别。
本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括显示屏以及本申请实施例的光学指纹识别装置，所述显示屏用于显示画面以及检测接触输入的存在。作为示例而非限定，所述电子设备可以为终端设备、手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、车载电子设备或穿戴式智能设备等，该穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或部分的功能，例如：智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等设备。
图13是本申请实施例的指纹识别方法的示意性流程图，可以应用到本申请实施例的电子设备中。
如图13所示，指纹识别方法包括如下步骤。
S101，开启手指接近检测模式，根据非可见光光源照射指纹采集区域时，从所述指纹采集区域上方的物体散射和/或反射的信号光进行成像，并判断是否有物体接近；
S102，通过按压检测来判断是否有物体按压显示屏；
S103，若判断有物体接近，再根据所述按压检测的结果，来判断所述物体的按压为手指按压还是异物误触；
S104，若判断所述物体的按压为所述手指按压，则开启指纹检测模式，根据所述信号光进行成像，得到指纹图像。
在S101中，所述开启手指接近检测模式包括：指纹传感器控制所述非可见光光源主动发光，所述指纹传感器通过驱动电流来驱动所述非可见光光源，所述非可见光光源的发光周期为第一周期，每个周期的发光时间为第一发光时间，所述驱动电流为第一驱动电流。
手指接近检测模式下，指纹传感器可以控制所述非可见光光源主动发光，手指接近检测模式下，不需要清晰的指纹图像，只需要判断手指是否靠近。因此所述指纹传感器可以控制所述非可见光光源周期性间歇发光，以检测手指是否靠近。可选地，所述指纹传感器可以直接或者间接通过驱动信号来驱动所述非可见光光源，所述驱动信号可以为驱动电压或者驱动电流。具体可以参照图11。例如，所述非可见光光源的发光周期为第一周期T1，每个周期的发光时间为第一发光时间t1，所述驱动电流为第一驱动电流I1。
在S104中，所述若判断所述物体的按压为所述手指按压，则开启指纹检测模式包括：所述指纹传感器控制所述非可见光光源主动发光，所述指纹传感器通过驱动电流来驱动所述非可见光光源，所述非可见光光源的发光周期为第二周期，每个周期的发光时间为第二发光时间，所述驱动电流为第二驱动电流；并且所述第二周期大于所述第一周期，所述第二发光时间大于所述第一发光时间，所述第二驱动电流大于所述第一驱动电流。
指纹检测模式下，指纹传感器可以控制所述非可见光光源主动发光，所述非可见光光源的发光周期为第二周期T2，每个周期的发光时间为第二发光时间t2，所述驱动电流为第二驱动电流I2。并且T2>T1，t2>t1，I2>I1。因而在手指接近检测模式中，既能达到手指接近检测的精度，又可以将功耗控制在较低的水平。
图14至图16示出了本申请三个实施例的指纹识别方法的示例流程图。应理解，与图13相比，图14至图16扩展了三种不同的应用场景，其中相同的内容就不再赘述。
图14中为采用单光源的指纹识别方法的工作流程。指纹识别方法包括：
S201，物体按压显示屏的指纹采集区域；
S202，开启手指接近检测模式，根据非可见光光源照射所述指纹采集区域时，从所述指纹采集区域上方的物体散射和/或反射的信号光进行成像，并判断是否有物体接近；
S203，通过按压检测来判断是否有物体按压所述显示屏；
S204，若判断有物体接近，再根据所述按压检测的结果，来判断所述物体的按压为手指按压还是异物误触；
S205，若判断所述物体的按压为所述手指按压，则开启指纹检测模式；
S206，指纹传感器控制非可见光光源主动发光，并根据所述信号光进行成像，得到指纹图像。
在S206中，可以将得到的指纹图像与事先存储的已认证的指纹图像匹配，若匹配成功，则可以继续进一步操作，所述操作可以进行解锁或者是其他操作，本实施例不做限定。
图15中以两个非可见光光源为例，实际应用中可根据实际应用场景的选择多于两个非可见光光源来进行指纹识别。图15中为采用双光源、单发光波段的指纹识别方法的工作流程。指纹识别方法包括：
S301，物体按压显示屏的指纹采集区域；
S302，开启手指接近检测模式，根据非可见光光源照射所述指纹采集区域时，从所述指纹采集区域上方的物体散射和/或反射的信号光进行成像，并判断是否有物体接近；
S303，通过按压检测来判断是否有物体按压所述显示屏；
S304，若判断有物体接近，再根据所述按压检测的结果，来判断所述物体的按压为手指按压还是异物误触；
S305，若判断所述物体的按压为所述手指按压，则开启指纹检测模式；
S306，指纹传感器控制发光波段为λ1的第一非可见光光源主动发光，并根据所述手指散射和/或反射的所述第一非可见光光源发出的非可见光进行成像，得到第一指纹图像；
S307，所述指纹传感器控制发光波段为λ1的第二非可见光光源主动发光，并根据所述手指散射和/或反射的所述第二非可见光光源发出的非可见光进行成像，得到第二指纹图像；
S308，对所述第一指纹图像和所述第二指纹图像，分别独立进行指纹识别。
所述第一非可见光光源和所述第二非可见光光源可以对手指进行不同角度的成像，因而在S307中，可以得到更好的成像效果。
图16中以两个非可见光光源，波长分别为λ1和λ2为例，来描述指纹识别方法，实际应用中可根据实际应用场景选择多于两个非可见光光源和多于两个发光波段来进行指纹识别。图16中为采用双光源、双发光波段的指纹识别方法的工作流程。指纹识别方法包括：
S401，物体按压显示屏的指纹采集区域；
S402，开启手指接近检测模式，根据非可见光光源照射所述指纹采集区域时，从所述指纹采集区域上方的物体散射和/或反射的信号光进行成像，并判断是否有物体接近；
S403，通过按压检测来判断是否有物体按压所述显示屏；
S404，若判断有物体接近，再根据所述按压检测的结果，来判断所述物体的按压为手指按压还是异物误触；
S405，若判断所述物体的按压为所述手指按压，则开启指纹检测模式；
S406，指纹传感器控制发光波段为λ1的第一非可见光光源主动发光，并根据所述手指散射和/或反射的所述第一非可见光光源发出的非可见光进行成像，得到第一指纹图像；
S407，所述指纹传感器控制发光波段为λ2的第二非可见光光源主动发光，并根据所述手指散射和/或反射的所述第一非可见光光源发出的非可见光进行成像，得到第二指纹图像；
S408，根据所述第一指纹图像和所述第二指纹图像在不同发光波段下的差异，进行指纹识别，并区分真、假手指。
图14至图16中，所述指纹传感器控制非可见光光源主动发光，可以参照图13所述内容，为了简洁，这里不再赘述。另外，图15和图16所述的实施例当中包括两个非可见光光源，在手指接近检测模式下，不需要清晰的指纹图像，只需要判断手指是否靠近，可以采用一个非可见光光源进行接近检测，也可以同时采用两个非可见光光源一起进行接近检测，本实施例不做限定。
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，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本申请的保护范围内。
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 (15)

1.一种光学指纹识别装置，应用于具有显示屏的电子设备，所述光学指纹识别装置的指纹检测区域位于所述显示屏的显示区域，其特征在于，所述光学指纹识别装置包括：光学组件和指纹传感器；
所述光学组件，用于设置于所述显示屏的下方，以接收至少一个非可见光光源发出的非可见光照射到所述显示屏的指纹检测区域上方的人体手指而形成的信号光，并将所述信号光引导至其下方的所述指纹传感器；
所述指纹传感器，设置在所述光学组件下方，以接收穿过所述光学组件的所述信号光，并且根据所述信号光检测所述人体手指的指纹图像；
其中，所述指纹传感器的工作波段与所述至少一个非可见光光源的发光波段相对应，并且所述指纹传感器与所述非可见光光源直接或间接地电性连接，以控制所述非可见光光源发射所述非可见光。
2.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述信号光为所述非可见光在所述人体手指散射或反射而形成的且携带有所述人体手指的指纹信息的散射光或反射光，且所述光学组件用于通过准直或者汇聚的方式将所述信号光引导至所述指纹传感器。
3.根据权利要求2所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学指纹识别装置还包括滤波片，所述滤波片设置在所述光学组件与所述指纹传感器之间，用于滤除进入到所述指纹传感器的干扰光，其中所述非可见光光源的发光波段至少覆盖所述滤波片的通光波段。
4.根据权利要求3所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述非可见光光源具有多个发光波段，所述指纹传感器的工作波段、所述非可见光光源的发光波段和所述滤波片的通光波段相互匹配，以使得所述非可见光光源发出的非可见光照射到所述人体手指而形成的信号光能穿透所述滤波片并被所述指纹传感器检测以获得所述人体手指的指纹图像。
5.根据权利要求3所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述非可见光光源具有单独一个发光波段，且所述指纹传感器的工作波段、所述非可见光光源的发光波段和所述滤波片的通光波段相同。
6.根据权利要求3所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述电子设备包括盖板玻璃，所述显示屏与所述非可见光光源并排设置在所述盖板玻璃的下方，其中所述非可见光光源位于所述盖板玻璃下方的边缘区域，并设置在所述电子设备的通用串行总线USB接口的至少一侧。
7.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述显示屏包括显示模组和背光模组，所述显示模组为液晶显示模组，并且所述背光模组能够透过所述非可见光光源发出的非可见光。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学组件包括准直器阵列，所述准直器阵列包括多个准直孔，用于对所述信号光进行准直，并将所述信号光导引到所述指纹传感器。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学组件包括：至少一片透镜以及支架；所述透镜用于对所述信号光进行汇聚，并将所述信号光导引到所述指纹传感器；所述支架用于***述透镜，并对所述透镜进行固定。
10.根据权利要求9所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述支架包括镜筒以及镜座，所述镜筒用于***述透镜，所述镜座用于固定所述镜筒；其中，所述镜筒与所述镜座为一体式结构；或者，所述镜筒与所述镜座为分离式结构，并且所述镜筒与所述镜座通过螺纹连接固定。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学组件包括：微透镜阵列和光阑阵列，所述光阑阵列设置在所述微透镜阵列的下方；所述微透镜阵列包括多个微透镜，所述微透镜用于对所述信号光进行汇聚；所述光阑阵列包括多个光阑，所述多个光阑与所述多个微透镜一一对应，所述光阑用于将所述微透镜汇聚后的信号光导引到所述指纹传感器。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述指纹传感器包括驱动接口，所述驱动接口与所述非可见光光源之间进行电性连接，所述指纹传感器用于通过所述驱动接口直接控制所述非可见光光源主动发光。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学指纹识别装置还包括控制模块，所述指纹传感器与所述非可见光光源之间通过所述控制模块进行电性连接；所述指纹传感器与所述控制模块之间进行通信连接，所述控制模块的驱动接口与所述非可见光光源之间进行电性连接；所述指纹传感器用于通过所述控制模块间接控制所述非可见光光源主动发光。
14.根据权利要求1至7中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述指纹传感器包括多个像素单元，其中所述指纹传感器在指纹检测模式下用于通过其全部像素单元检测所述信号光以获取所述人体手指的指纹图像，而所述指纹传感器在手指接近检测模式下用于通过选择其部分像素单元检测所述信号光以进行手指接近检测。
15.一种电子设备，其特征在于，包括液晶显示屏以及权利要求1至14中任一项所述的光学指纹识别装置，所述液晶显示屏包括液晶模组和背光模组，所述光学指纹识别装置用于设置在所述液晶显示屏的下方以实现屏下光学指纹检测。
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