CN220137716U - 一种光学指纹传感器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种光学指纹传感器及电子设备，包括：光学部件，所述光学部件周侧面、相对设置的第一表面和第二表面；其中，所述第一表面用于指纹按捺采集面，所述第二表面用于出光面；所述周侧面靠近所述出光面的一部分用于进光面；光源，所述光源面向所述光学部件的进光面设置；以及成像装置，所述成像装置面向所述光学部件出光面一侧，用于对从所述出光面出射的含有指纹信息的光进行成像。本申请提供一种光学指纹传感器，能够利用指纹指内漫射光、指纹表面漫反射光等等效应，从这些效应调制的光场中采集的指纹图像对比度低但敏感深度更大，可以改善干指纹成像效果和降低指纹残印成像效果。

Description

一种光学指纹传感器及电子设备

技术领域

本申请涉及图像传感技术领域，具体涉及一种光学指纹传感器。

背景技术

自动指纹识别技术应用普遍，先使用指纹传感器采集按捺指纹图像，再对采集的指纹图像进行模式识别。将指纹传感器设置在设备外壳壁内侧并穿透外壳壁采集指纹是对产品结构形态最友好的方式，具有密封防水的优势和外观优势。

主流的指纹采集技术包括电容、超声波、光三种。电容式指纹传感器由于电场无方向性，穿透介质的能力不足(一般认为不大于400um)不能胜任。声波在固体中传播时有较好的方向性，超声波指纹传感器已应用于手机屏下指纹传感器，但因材料和电路的成本高暂不具备普遍应用的经济可行性。光有最好的传播方向性，且光学成像装置价格低廉，具备功能和经济双重的可能性。

光学指纹传感器包括光场调制器和成像装置，指纹采集效果主要取决于光场调制器所使用的物理效应。传统光学指纹传感器(基于棱镜)利用的是光在界面发生的量子隧穿效应，只将界面空气侧波长(小于1um)以下是否存在光密介质的信息调制入出射光场，导致干指纹图像中脊线不连续(指纹干硬导致脊线距离界面1um以下的区域不连续)，还对指纹残留在按捺面的油脂指纹印成像，对指纹图像识别算法造成困难并降低了指纹识别表现。

实用新型内容

本申请提供一种光学指纹传感器，能够利用指纹指内漫射光、指纹表面漫反射光等等效应，从这些效应调制的光场中采集的指纹图像对比度低但敏感深度更大，可以改善干指纹成像效果，同时由于指纹残印不具备指内漫射光效应而降低指纹残印成像效果。也即：本实用新型的光学指纹传感器能够使其光场调制多种光学效应组合，便可得其利而避其害，得其介质穿透深度大之利，又避其干指纹图像脊线不连续之害，和指纹残印成像之害。

本申请实施例提出一种光学指纹传感器，包括：

光学部件，所述光学部件周侧面、相对设置的第一表面和第二表面；其中，所述第一表面用于指纹按捺采集面，所述第二表面用于出光面；所述周侧面靠近所述出光面的一部分用于进光面；

光源，所述光源面向所述光学部件的进光面设置；以及

成像装置，所述成像装置面向所述光学部件出光面一侧，用于对从所述出光面出射的含有指纹信息的光进行成像。

可选地，所述光源为点光源、线光源、面光源中的至少一种。

可选地，所述光源为二次光源。

可选地，所述光源为红外光源，所述光学部件采用红外透过可见光吸收材料制成。

可选地，所述光源从所述进光面入射的光以到达所述指纹按捺采集面时的入射角度大于全反射角度。

可选地，所述光学部件设置有光学限制部件，用于使得从所述进光面入射的光以到达所述指纹按捺采集面时的入射角度大于全反射角度；或者；

所述光源从所述进光面入射的光经过折射后形成的光在到达所述指纹按捺采集面时的入射角度大于全反射角度。

可选地，所述光源紧贴所述进光面设置。

可选地，所述出光面设置有增透膜。

可选地，该光学传感器还包括：面板，所述面板具有透光区；所述第一表面与所述透光区的底面光学贴合。

可选地，本申请还提出一种电子设备，包括如前所述的光学指纹传感器。

在本申请实施例的技术方案中，当指纹放置于光学部件的指纹按捺采集面上时，光源发出的光从光学部件的周侧面的下部分入射至光学部件内；其中，一部分光线从指纹按捺采集界面隧穿，经过指内漫射又出射穿过光学部件从出光面出射，是一组脊线亮谷线暗的光场；另一部分光线在指纹脊线处形成指纹漫反射光场，从出光面出射，是另一组脊线亮谷线暗的光场；这两组指纹指内漫射光形成的脊线亮谷线暗的光场、指纹表面漫反射光脊线亮谷线暗的光场叠加后形成的光场由成像装置成像，以使得干指纹图像脊线具有连续性，并相对地抑制了指纹残印成像。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的光学指纹传感器中光源与光学部件的布局结构示意图；

图2是本申请实施例提供的光学指纹传感器的光源的布局示意图；

图3是本申请实施例提供的光学指纹传感器的光源的另一布局示意图；

图4是本申请实施例提供的光学指纹传感器中光学部件的另一结构示意图；

图5是本申请实施例提供的光学指纹传感器中的结构示意图。

附图标记列表

100	面板	230	第一表面
				110	透光区	240	光阑
200	光学部件	300	光源
				210	进光面	400	成像装置
220	出光面	500	电路板

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本实用新型，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本实用新型。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本实用新型的描述变得晦涩。因此，本实用新型并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

图1和图5所示，本申请实施例提出一种光学指纹传感器，包括：

光学部件200，所述光学部件周侧面、相对设置的第一表面和第二表面；其中，所述第一表面用于指纹按捺采集面230，所述第二表面用于出光面220；所述周侧面靠近所述出光面的一部分用于进光面210；

光源300，所述光源300面向所述光学部件的进光面设置；以及

成像装置400，所述成像装置400面向所述光学部件200的出光面220一侧，用于对从所述出光面200出射的含有指纹信息的光进行成像。

在本申请实施例的技术方案中，当指纹放置于光学部件的指纹按捺采集面上时，光源发出的光从光学部件的周侧面的下部分入射至光学部件内；其中，一部分光线从指纹按捺采集界面隧穿，经过指内漫射又出射穿过光学部件从出光面出射，是一组脊线亮谷线暗的光场；另一部分光线在指纹脊线处形成指纹漫反射光场，从出光面出射，是另一组脊线亮谷线暗的光场；这两组指纹指内漫射光形成的脊线亮谷线暗的光场、指纹表面漫反射光脊线亮谷线暗的光场叠加后形成的光场由成像装置成像，以使得干指纹图像脊线具有连续性，并相对地抑制了指纹残印成像。

作为上述实施例的可选实施方式，所述光源300为点光源、线光源、面光源中的至少一种。根据不同的需求，光源300可以配置为点光源、线光源或者面光源，以向光学部件200的进光面210发出光线。

作为上述实施例的可选实施方式，所述光源300具有多个。所述光学部件200具有多个进光面210。比如，如图2和3所示，光学部件200呈方形，其具有与透光采集区110贴合的与进光面210相对设置的贴合面、四个周向设置的侧面和背离透光采集区110设置的出光面220。其中，如图2所示，多个所述光源300围绕所述光学部件200设置；比如，每个侧面均作为进光面210正对设置有一个或者两个以上的光源300，以围绕光学部件200设置。或者，如图3所示，多个所述光源300正对分别正对所述多个进光面210中的一部分；比如，四个侧面中的一个或者两个或者三个用作进光面210，且每一个侧面正对设置有一个或者两个以上的光源300，以使得光源300未完全保包围光学部件200设置。

作为上述实施例的可选实施方式，所述光源300为二次光源。即光源300可以经过反射散射等效应将原光源300出射光线向光学部件200投射。

作为上述实施例的可选实施方式，所述光源300为红外光源，所述光学部件200采用红外透过可见光吸收材料制成。为抵抗环境光干扰，可设置与光源300光谱对应的滤光设施：一种方法是在成像装置400的镜头里使用滤片；另一种则是，光源300采用红外光源的同时光学部件200采用红外透过可见光吸收材料(若使用红外透过可见光反射材料则形成不同的外观效果)；进一步，在具体实施时，可以采用不同频谱的红外光源交替发光，通过对比不同频谱的反射光强，可以起到一定防止假指纹的效果。

在实施例中，光源300紧贴进光面210设置。

作为上述实施例的可选实施方式，所述进光面210与所述出光面220垂直。

作为上述实施例的可选实施方式，所述光源300从所述进光面210入射的光以到达所述指纹按捺采集面230时的入射角度大于全反射角度。在实施例中，所述光源300从所述进光面210入射的光经过折射后形成的光在到达所述指纹按捺采集面230时的入射角度大于全反射角度。比如，光源300的光线发出角度是根据光线在光学结构内的折射率(和光学结构的材质有关，一般而言透光采集区110和光学部件200可以采用同一折射率的材质制成)与空气的折射率进行具体设置。比如，当进光面为透射界面时，进光面的角度和光学部件折射率也可以起到这个效果，例如进光面垂直于指纹按捺面和出光面，且光学部件折射率大于1.414，则折射本身就限制了光源出射光的角度。

又比如，所述光学部件200设置有光学限制部件，用于使得从所述进光面入射的光以到达所述指纹按捺采集面时的入射角度大于全反射角度。比如，光学部件内设置有光阑240限制出射光角度，避免来自光源的按捺面全反射角以下的光线到达指纹。

优选的，出光面220制作增透膜，以提高出射率改善成像质量，并抑制多次反射光使指纹漫反射成分过大。

作为上述实施例的可选实施方式，所述成像装置400包括摄像头或者准直成像器件。成像装置400可以用摄像头直拍，可以反射或折射光线，将摄像头在等效光路中直拍。像装置也可以使用准直成像器件，如超薄屏下指纹的成像传感器。

在实施例中，传感器还包括面板100，所述面板100设置有透光区110；所述第一表面与透光区110的底面贴合。实施例中，底面为透光区110面向成像装置的一侧。进而，透光区110的另一侧(背向透成像装置的一侧)替代第一表面作为指纹按捺采集面，在该结构中，面板100的透光区110与光学部件200构建出新的光学件。在本申请的技术方案中，面板100为平板型透光介质。光学部件200、光源300和成像装置400均设置在面板100的同一侧，因而本申请提出了一种外壳壁内侧的光学指纹传感器，以丰富光学指纹传感器的类型。在具体实施例中，光源300包括灯板。灯板设置在面板100形成的空间内，其可以与面板100固定连接。

本申请还提出一种电子设备，包括如前所述的光学指纹传感器。所述光学指纹传感器采用了前述实施例的一部分技术方案或者全部的技术方案，因而具备前述实施例的一部分技术优势或者全部技术优势。在实施例中，电子设备包括外壳。其中，光学指纹传感器的面板100可以为外壳的一部分结构。成像装置400和光源300可以位于该外壳的内侧。传感器还包括面板100，所述面板100设置有透光区110；所述第一表面与透光区110的底面贴合。实施例中，底面为透光区110面向成像装置的一侧。进而，透光区110的另一侧(背向透成像装置的一侧)替代第一表面作为指纹按捺采集面。电子设备内的处理器可以基于该指纹图像执行其内存储的识别方法步骤，识别方法不是本申请的改进重点，可以采用本领域的常规识别方法，在此不做过多赘述。

作为上述实施例的可选实施方式，所述电子设备还包括电路板500。所述电路板500与所述光源300电连接。电路板500用于控制光源300同时或者不同时输出两种不同频率的光线。所述电路板500可以设置于所述成像装置400背离所述光源300的一侧，以与面板100一起构建皮肤识别传感器的密闭空间。在实施例中，所述成像装置400安装于所述电路板500上。电路板500还与成像装置400电连接，配置为获取成像装置400上的指纹图像，并进一步配置为识别该指纹图像，或者将该指纹图像发送至设置有该皮肤识别传感器的电子设备的处理器上。

以上对本申请实施例所提供的一种光学指纹传感器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种光学指纹传感器，其特征在于，包括：

光学部件，所述光学部件周侧面、相对设置的第一表面和第二表面；其中，所述第一表面用于指纹按捺采集面，所述第二表面用于出光面；所述周侧面靠近所述出光面的一部分用于进光面；

光源，所述光源面向所述光学部件的进光面设置；以及

成像装置，所述成像装置面向所述光学部件出光面一侧，用于对从所述出光面出射的含有指纹信息的光进行成像。

2.如权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述光源为点光源、线光源、面光源中的至少一种。

3.如权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述光源为二次光源。

4.如权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述光源为红外光源，所述光学部件采用红外透过可见光吸收材料制成。

5.如权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述光源从所述进光面入射的光以到达所述指纹按捺采集面时的入射角度大于全反射角度。

6.如权利要求5所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述光学部件设置有光学限制部件，用于使得从所述进光面入射的光以到达所述指纹按捺采集面时的入射角度大于全反射角度；或者；

所述光源从所述进光面入射的光经过折射后形成的光在到达所述指纹按捺采集面时的入射角度大于全反射角度。

7.如权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述光源紧贴所述进光面设置。

8.如权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述出光面设置有增透膜。

9.如权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，还包括：面板，所述面板具有透光区；所述第一表面与所述透光区的底面光学贴合。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的光学指纹传感器。