TWI793764B - 屏下光學指紋鏡頭位置補償方法、屏下光學指紋採集裝置及資訊處理裝置 - Google Patents
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Abstract
一種屏下光學指紋鏡頭位置補償方法,包括:在一屏幕之一發光層顯示一圓形光斑以在該屏幕上方產生一圓形光斑虛像;利用位於該發光層下方之一透鏡將該圓形光斑及該圓形光斑虛像成像於位於該透鏡下方之一圖像感測器上以形成一第一圓形圖案及一第二圓形圖案;以及依該第一圓形圖案及該第二圓形圖案之圓心位置差異進行至少一次負回授控制程序以調整該圓形光斑之圓心位置,從而使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值。
Description
本發明係有關於光學指紋採集,特別是關於一種可補償屏下光學指紋採集裝置之鏡頭位置偏移之指紋採集方法。
屏下光學指紋識別是一種應用於移動智慧終端機的指紋識別技術。請參照圖1a,其為一現有屏下光學指紋識別裝置之示意圖。如圖1a所示,一屏下光學指紋採集裝置10係位於一螢幕20下方,當一手指30接觸螢幕20時,螢幕20在手指30之接觸處顯示一光斑,該光斑發出的光線經過手指30的指紋反射後會穿透螢幕20下方之一光學透鏡11而在一圖像感測器12上成像。
然而,當光學透鏡11的中心和圖像感測器12的中心沒有對齊時,圖像感測器12所採集到之指紋圖像,如圖1b所示之一指紋圖像11a,會有指紋成像偏離中心區域而使有效採圖範圍變小、不利指紋識別之問題。
為解決上述的問題,本領域亟需一新穎的屏下光學指紋鏡頭位置補償方法。
本發明之主要目的在於揭露一種屏下光學指紋鏡頭位置補償方法,其可使在發光層顯示之一圓形光斑及該圓形光斑在屏幕上方產生之一圓形光斑虛像經過一透鏡成像於一圖像感測器上以形成兩個圓形圖案,並依所述兩個圓形圖案之圓心位置差異調整發光層上之圓形光斑之圓心位置,以使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值,從而使所述兩個圓形圖案實質上成為一同心圓組合。
本發明之另一目的在於揭露一種屏下光學指紋鏡頭位置補償方法,其可依所述同心圓組合相對該圖像感測器之中心的位置偏移在該圖像感測器上界定出一縮小的圖像感測區,以使該圖像感測區以實質對稱的方式將所述同心圓組合包含於其中,從而在不須增加額外硬體電路的情況下極大化有效採圖範圍。
本發明之另一目的在於揭露一種屏下光學指紋採集裝置,其可藉由上述的屏下光學指紋鏡頭位置補償方法提供一高品質的指紋採集效果。
本發明之又一目的在於揭露一種資訊處理裝置,其可藉由上述的屏下光學指紋採集裝置提供一高品質的指紋識別效果。
為達前述目的,一種屏下光學指紋鏡頭位置補償方法乃被提出,其包括:
在一屏幕之一發光層顯示一圓形光斑以在該屏幕上方產生一圓形光斑虛像;
利用位於該發光層下方之一透鏡將該圓形光斑及該圓形光斑虛像成像於位於該透鏡下方之一圖像感測器上以形成一第一圓形圖案及一第二圓形圖案;以及
依該第一圓形圖案及該第二圓形圖案之圓心位置差異進行至少一次負回授控制程序以調整該圓形光斑之圓心位置,從而使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值。
在一實施例中,所述之屏下光學指紋鏡頭位置補償方法,其進一步包括:判斷該第一圓形圖案或該第二圓形圖案之圓心相對該圖像感測器之中心的位置偏移,並依該位置偏移在該圖像感測器上界定出一縮小的圖像感測區,以使該圖像感測區以實質對稱的方式將該第一圓形圖案包含於其中。
在一實施例中,該上表面係疊接於該發光層上方之一透明介質層之上表面。
在一實施例中,該透明介質層係一玻璃層。
在可能的實施例中,該發光層可為一微發光二極體元件層、一迷你發光二極體元件層、一量子點發光二極體元件層或一有機發光二極體元件層。
在可能的實施例中,所述圖像感測器可為一CCD感測器或一CMOS感測器。
為達前述目的,本發明進一步提出一種屏下光學指紋採集裝置,其包括一屏幕、一透鏡、一圖像感測器及一控制電路,其中,該控制電路係用以執行一位置偏移補償程序,該位置偏移補償程序包括:
在該屏幕之一發光層顯示一圓形光斑以在該屏幕上方產生一圓形光斑虛像,從而使該圓形光斑及該圓形光斑虛像通過位於該發光層下方之該透鏡成像於位於該透鏡下方之該圖像感測器上以形成一第一圓形圖案及一第二圓形圖案;以及
依該第一圓形圖案及該第二圓形圖案之圓心位置差異進行至少一次負回授控制程序以調整該圓形光斑之圓心位置,從而使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值。
在一實施例中,該位置偏移補償程序進一步包括:判斷該第一圓形圖案或該第二圓形圖案之圓心相對該圖像感測器之中心的位置偏移,並依該位置偏移在該圖像感測器上界定出一縮小的圖像感測區,以使該圖像感測區以實質對稱的方式將該第一圓形圖案包含於其中。
在一實施例中,該發光層上方疊接一透明介質層。
在一實施例中,該透明介質層係一玻璃層。
在可能的實施例中,該發光層可為一微發光二極體元件層、一迷你發光二極體元件層、一量子點發光二極體元件層或一有機發光二極體元件層。
在可能的實施例中,所述圖像感測器可為一CCD感測器或一CMOS感測器。
為達前述目的,本發明進一步提出一種資訊處理裝置,其具有一中央處理單元及一自發光顯示裝置,其中,該自發光顯示裝置包含如前述之屏下光學指紋採集裝置,且該中央處理單元係用以與該自發光顯示裝置通信。
在可能的實施例中,所述之資訊處理裝置可為一智慧型手機、一可攜式電腦、一車載電腦、一穿戴式電子裝置或一門禁設備。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的,茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
本發明的原理在於:
(一)在一發光層顯示一圓形光斑以在一屏幕上方產生一圓形光斑虛像;
(二)利用一透鏡將該圓形光斑及該圓形光斑虛像成像於一圖像感測器上以形成一第一圓形圖案及一第二圓形圖案;以及
(三)依該第一圓形圖案及該第二圓形圖案之圓心位置差異調整該圓形光斑之圓心位置以使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值,從而使所述第一圓形圖案及第二圓形圖案實質上成為一同心圓組合。
依上述的原理,本發明即可在不須增加額外硬體電路的情況下極大化有效採圖範圍,從而提高指紋採集的圖像品質。
請參照圖2,其為本發明之屏下光學指紋採集裝置之一實施例之方塊圖。如圖2所示,一屏下光學指紋採集裝置100包括一屏幕110、一透鏡120、一圖像感測器130及一控制電路140,其中,屏幕110具有一發光層111及一透明介質層112,控制電路140係用以執行一位置偏移補償程序以補償透鏡120之位置偏移問題。
詳細而言,控制電路140執行一控制程式以實現以下步驟:
(一)驅使屏幕110之發光層111在一預設區域顯示一圓形光斑111a以在屏幕110上方產生一圓形光斑虛像112a,其中,發光層111可為一微發光二極體元件層、一迷你發光二極體元件層、一量子點發光二極體元件層或一有機發光二極體元件層,透明介質層112疊接於發光層111上方,且透明介質層112可為一玻璃層。依此步驟,圓形光斑111a及圓形光斑虛像112a即可分別經由位於發光層111下方之透鏡120之成像作用投射於位於透鏡120下方之圖像感測器130上以形成一第一圓形圖案131及一第二圓形圖案132。事實上,當圓形光斑111a之圓心與透鏡120之中心未對齊時,第一圓形圖案131與第二圓形圖案132間之關係可以是相交、相切或包含。請參照圖3a-3c,其分別為第一圓形圖案131及第二圓形圖案132成相交、相切及包含之示意圖。另外,圖像感測器130可為CCD(charge coupled device;感光耦合元件)感測器或是CMOS(complementary metal-oxide semiconductor;互補性氧化金屬半導體)感測器。
(二)依第一圓形圖案131及第二圓形圖案132之圓心位置差異調整圓形光斑111a之圓心位置以使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值,例如該閾值可為兩個畫素間距。以圖3a所示為例,由於第二圓形圖案132之圓心係位於第一圓形圖案131之圓心之左上方,因此可將圓形光斑111a之圓心向左上方移動,並使其移動距離與該圓心位置差異之絕對值成正比,從而使第一圓形圖案131及第二圓形圖案132實質上成為一同心圓組合,其結果如圖3d所示。亦即,本發明可依該圓心位置差異對圓形光斑111a之圓心位置進行一負回授控制,以使第一圓形圖案131及第二圓形圖案132實質上成為一同心圓組合。
另外,在使第一圓形圖案131及第二圓形圖案132實質上成為一同心圓組合後,本發明可進一步判斷該同心圓組合之圓心與圖像感測器130之中心的位置偏移,並依該位置偏移在圖像感測器130上界定出一縮小的圖像感測區130a,如圖3e所示,以對稱地將該同心圓組合包含於其中,從而進一步提高指紋採集的圖像品質。 例如,在捨棄右邊及下方的區域後,使具有10*10個像素之一圖像感測器130縮小為具有6*6個像素的圖像感測區130a ,以對稱地將該同心圓組合包含於圖像感測區130a之中。
依上述的說明,本發明提出一種屏下光學指紋鏡頭位置補償方法。請參照圖4,其為本發明之屏下光學指紋鏡頭位置補償方法之一實施例之流程圖。如圖4所示,該方法包括:在一屏幕之一發光層顯示一圓形光斑以在該屏幕上方產生一圓形光斑虛像,其中,該發光層上方疊接一透明介質層(步驟a);利用位於該發光層下方之一透鏡將該圓形光斑及該圓形光斑虛像成像於位於該透鏡下方之一圖像感測器上以形成一第一圓形圖案及一第二圓形圖案(步驟b);以及依該第一圓形圖案及該第二圓形圖案之圓心位置差異進行至少一次負回授控制程序以調整該圓形光斑之圓心位置,從而使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值(步驟c)。
在上述的方法中,所述發光層可為一微發光二極體元件層、一迷你發光二極體元件層、一量子點發光二極體元件層或一有機發光二極體元件層;所述透明介質層可為一玻璃層;以及所述圖像感測器可為CCD(charge coupled device;感光耦合元件)感測器或是CMOS(complementary metal-oxide semiconductor;互補性氧化金屬半導體)感測器。
另外,所述負回授控制程序係用以使所述第一圓形圖案及第二圓形圖案實質上成為一同心圓組合。
另外,在使所述第一圓形圖案及第二圓形圖案實質上成為一同心圓組合後,本發明可進一步判斷該同心圓組合之圓心相對該圖像感測器之中心的位置偏移,並依該位置偏移在該圖像感測器上界定出一縮小的圖像感測區,以使該圖像感測區對稱地將該同心圓組合包含於其中,從而進一步提高指紋採集的圖像品質。
依上述的說明,本發明進一步提出一種資訊處理裝置。請參照圖5,其繪示本發明之資訊處理裝置之一實施例的方塊圖。如圖5所示,一資訊處理裝置200具有一中央處理單元210及一自發光顯示裝置220,其中,自發光顯示裝置220包含一屏下光學指紋採集裝置221,屏下光學指紋採集裝置221係由屏下光學指紋採集裝置100實現,且中央處理單元210係用以與自發光顯示裝置220通信。另外,資訊處理裝置200可為一智慧型手機、一可攜式電腦、一車載電腦、一穿戴式電子裝置或一門禁設備。
藉由前述所揭露的設計,本發明乃具有以下的優點:
一、本發明的屏下光學指紋鏡頭位置補償方法可使在發光層顯示之一圓形光斑及該圓形光斑在屏幕上方產生之一圓形光斑虛像經過一透鏡成像於一圖像感測器上以形成兩個圓形圖案,並依所述兩個圓形圖案之圓心位置差異調整發光層上之圓形光斑之圓心位置,以使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值,從而使所述兩個圓形圖案實質上成為一同心圓組合。
二、本發明的屏下光學指紋鏡頭位置補償方法可依所述同心圓組合相對該圖像感測器之中心的位置偏移在該圖像感測器上界定出一縮小的圖像感測區,以使該圖像感測區以實質對稱的方式將所述同心圓組合包含於其中,從而在不須增加額外硬體電路的情況下極大化有效採圖範圍。
三、本發明的屏下光學指紋採集裝置可藉由上述的屏下光學指紋鏡頭位置補償方法提供一高品質的指紋採集效果。
四、本發明的資訊處理裝置可藉由上述的屏下光學指紋採集裝置提供一高品質的指紋識別效果。
本案所揭示者,乃較佳實施例,舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者,俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳,本案無論目的、手段與功效,皆顯示其迥異於習知技術,且其首先發明合於實用,確實符合發明之專利要件,懇請 貴審查委員明察,並早日賜予專利俾嘉惠社會,是為至禱。
10:屏下光學指紋採集裝置
11:光學透鏡
11a:指紋圖像
12:圖像感測器
20:行驅動器
30:手指
100:屏下光學指紋採集裝置
110:屏幕
111:發光層
111a:圓形光斑
112:透明介質層
112a:圓形光斑虛像
120:透鏡
130:圖像感測器
130a:圖像感測區
131:第一圓形圖案
132:第二圓形圖案
140:控制電路
200:資訊處理裝置
210:中央處理單元
220:自發光顯示裝置
221:屏下光學指紋採集裝置
步驟a:在一屏幕之一發光層顯示一圓形光斑以在該屏幕上方產生一圓形光斑虛像,其中,該發光層上方疊接一透明介質層
步驟b:利用位於該發光層下方之一透鏡將該圓形光斑及該圓形光斑虛像成像於位於該透鏡下方之一圖像感測器上以形成一第一圓形圖案及一第二圓形圖案
步驟c:依該第一圓形圖案及該第二圓形圖案之圓心位置差異進行至少一次負回授控制程序以調整該圓形光斑之圓心位置,從而使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值
圖1a為一現有屏下光學指紋採集裝置之示意圖。
圖1b繪示圖1a之屏下光學指紋採集裝置之圖像感測器所感測到之偏離中心區域之一指紋圖像。
圖2為本發明之屏下光學指紋採集裝置之一實施例之方塊圖。
圖3a-3c分別為圖2之屏下光學指紋採集裝置所產生之第一圓形圖案及第二圓形圖案成相交、相切及包含之示意圖。
圖3d為圖3a所示之第一圓形圖案及第二圓形圖案實質上成為一同心圓組合之示意圖。
圖3e為本發明在判斷一同心圓組合之圓心與圖像感測器之中心的位置偏移後,依該位置偏移在圖像感測器上界定出一縮小的圖像感測區之示意圖。
圖4為本發明之之屏下光學指紋鏡頭位置補償方法之一實施例之流程圖。
圖5繪示本發明之資訊處理裝置之一實施例的方塊圖。
步驟a:在一屏幕之一發光層顯示一圓形光斑以在該屏幕上方產生一圓形光斑虛像,其中,該發光層上方疊接一透明介質層
步驟b:利用位於該發光層下方之一透鏡將該圓形光斑及該圓形光斑虛像成像於位於該透鏡下方之一圖像感測器上以形成一第一圓形圖案及一第二圓形圖案
步驟c:依該第一圓形圖案及該第二圓形圖案之圓心位置差異進行至少一次負回授控制程序以調整該圓形光斑之圓心位置,從而使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值
Claims (10)
- 一種屏下光學指紋鏡頭位置補償方法,包括:在一屏幕之一發光層顯示一圓形光斑以在該屏幕上方產生一圓形光斑虛像,其中該發光層上方疊接一透明介質層;利用位於該發光層下方之一透鏡將該圓形光斑及該圓形光斑虛像成像於位於該透鏡下方之一圖像感測器上以形成一第一圓形圖案及一第二圓形圖案;一控制電路依該第一圓形圖案及該第二圓形圖案之圓心位置差異進行至少一次負回授控制程序以調整該圓形光斑之圓心位置,從而使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值;以及該控制電路判斷該第一圓形圖案或該第二圓形圖案之圓心相對該圖像感測器之中心的位置偏移,並依該位置偏移在該圖像感測器上界定出一縮小的圖像感測區,以使該圖像感測區以實質對稱的方式將該第一圓形圖案包含於其中。
- 如申請專利範圍第1項所述之屏下光學指紋鏡頭位置補償方法,其中,該透明介質層係一玻璃層。
- 如申請專利範圍第1項所述之屏下光學指紋鏡頭位置補償方法,其中,該發光層係由一微發光二極體元件層、一迷你發光二極體元件層、一量子點發光二極體元件層和一有機發光二極體元件層所組成之群組所選擇的一發光元件層。
- 如申請專利範圍第1項所述之屏下光學指紋鏡頭位置補償方法,其中,所述圖像感測器係一CCD感測器或一CMOS感測器。
- 一種屏下光學指紋採集裝置,其包括一屏幕、一透鏡、一圖像感測器及一控制電路,其中,該控制電路係用以執行一位置偏移補償程序,該位置偏移補償程序包括:在該屏幕之一發光層顯示一圓形光斑以在該屏幕上方產生一圓形光斑虛像,其中該發光層上方疊接一透明介質層,從而使該圓形光斑及該圓形光斑虛像通過位於該發光層下方之該透鏡成像於位於該透鏡下方之該圖像感測器上以形成一第一圓形圖案及一第二圓形圖案; 依該第一圓形圖案及該第二圓形圖案之圓心位置差異進行至少一次負回授控制程序以調整該圓形光斑之圓心位置,從而使該圓心位置差異之絕對值小於一閾值;以及該控制電路判斷該第一圓形圖案或該第二圓形圖案之圓心相對該圖像感測器之中心的位置偏移,並依該位置偏移在該圖像感測器上界定出一縮小的圖像感測區,以使該圖像感測區以實質對稱的方式將該第一圓形圖案包含於其中。
- 如申請專利範圍第5項所述之屏下光學指紋採集裝置,其中,該透明介質層係一玻璃層。
- 如申請專利範圍第5項所述之屏下光學指紋採集裝置,其中,該發光層係由一微發光二極體元件層、一迷你發光二極體元件層、一量子點發光二極體元件層和一有機發光二極體元件層所組成之群組所選擇的一發光元件層。
- 如申請專利範圍第5項所述之屏下光學指紋採集裝置,其中,所述圖像感測器係一CCD感測器或一CMOS感測器。
- 一種資訊處理裝置,其具有一中央處理單元及一自發光顯示裝置,其中,該自發光顯示裝置包含如申請專利範圍第5至8項中任一項所述之屏下光學指紋採集裝置,且該中央處理單元係用以與該自發光顯示裝置通信。
- 如申請專利範圍第9項所述之資訊處理裝置,其係由一智慧型手機、一可攜式電腦、一車載電腦、一穿戴式電子裝置和一門禁設備所組成群組中所選擇的一種裝置。
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