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CN107077620A - 光学指纹成像系统及光学组件 - Google Patents

光学指纹成像系统及光学组件 Download PDF

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CN107077620A CN201580003351.0A CN201580003351A CN107077620A CN 107077620 A CN107077620 A CN 107077620A CN 201580003351 A CN201580003351 A CN 201580003351A CN 107077620 A CN107077620 A CN 107077620A
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Abstract

一种光学指纹成像系统和一种光学组件。所述光学指纹成像系统包括：传感器，包括基板和感光层，其中所述基板具有第一表面和与所述第一表面相对且低于所述第一表面的第二表面，所述感光层与所述基板的所述第一表面相接触；光源，位于低于所述第一表面且高于所述第二表面的位置上，从所述光源射出的光适于被所述基板引导至所述基板的所述第一表面；以及安装件，适于将所述光源安装于固定位置上。因此，所述光学指纹成像系统具有高光利用率和稳定的光源。

Description

光学指纹成像系统及光学组件
技术领域
本发明涉及光学成像领域，尤其涉及一种光学指纹成像系统和一种光学组件。
背景技术
光学指纹成像系统可基于光反射/折射以及光感应实现指纹图像的捕捉。具体地，当手指触摸所述指纹成像系统的工作区域时，从所述指纹成像系统发出的光到达手指并由手指反射。由于手指的不同区域，例如，凸纹和凹纹，所反射的光具有不同的强度，从而与手指相对应的指纹特征可基于光强度进行表征。在一些技术方案中，设置传感器用于接收所述反射光，并将光强信息转化为电信号。这样，指纹图像可通过处理所述电信号获得。
通常，需要背光板为所述指纹图像的捕捉过程提供光。所述背光板包括光源(例如，发光二极管)和导光板，其中所述光源设置成靠近所述导光板的横侧面。从而，所述光源发出的光线可被所述导光板引导至所述光学指纹成像系统的所述工作区域。然而，所述光学指纹成像系统的图像捕捉性能可能会受到光利用率以及光源稳定性的影响。
因此，需要一种光学指纹成像系统，其具有较高的光利用率和稳定的光源。
发明内容
本发明的一实施例提供了一种光学指纹成像系统。所述指纹成像系统包括：传感器，包括基板和感光层，其中所述基板具有第一表面和与所述第一表面相对且低于所述第一表面的第二表面，所述感光层与所述基板的所述第一表面相接触；光源，位于低于所述第一表面且高于所述第二表面的位置上，其中所述光源发出的光适于被所述传感器的所述基板引导至所述基板的所述第一表面；以及安装件，适于将所述光源安装在固定位置上。
在一些实施例中，所述安装件适于将所述光源固定在所述基板的横侧面上。
在一些实施例中，所述安装件包括主体和形成于所述主体上的凹槽；所述主体适于被固定于所述传感器上，以使得其上的所述凹槽位于所述基板的所述横侧面上；所述主体上的所述凹槽适于容纳所述光源，从而所述光源被固定于所述基板的所述横侧面上。
在一些实施例中，所述传感器具有凸起，所述安装件的所述主体具有与所述凸起相对应的凹面，从而通过将所述凸起插入所述凹面，所述主体可被固定于所述传感器上。
在一些实施例中，所述凸起包括所述传感器的读出芯片。
在一些实施例中，所述安装件包括支架结构，所述支架结构适于将所述光源固定于柔性印刷电路板上；所述柔性印刷电路板适于粘结于所述传感器上，以使得其上的支架结构抵靠于所述基板的所述横侧面上，从而所述光源被固定于所述基板的所述横侧面上。
在一些实施例中，所述安装件适于将所述光源固定于所述基板的端部。
在一些实施例中，所述安装件包括形成于所述基板的所述端部的凹面，所述凹面适于容纳所述光源。
在一些实施例中，所述凹面具有设置于所述基板的所述第一表面、所述第二表面和横侧面的至少其中之一上的开口。
在一些实施例中，所述的光学指纹成像系统还包括处理器，适于基于由所述传感器的所述感光层所转换的电信号生成指纹图像。
本发明的一实施例提供了一种光学组件，用于光学指纹成像系统。所述光源组件包括：传感器，包括基板和感光层，其中所述基板具有第一表面和与所述第一表面相对且低于所述第一表面的第二表面，所述感光层与所述基板的所述第一表面相接触；光源，位于低于所述第一表面且高于所述第二表面的位置上，其中所述光源发出的光适于被所述传感器的所述基板引导至所述基板的所述第一表面；以及安装件，适于将所述光源安装在固定位置上。
在一些实施例中，所述安装件适于将所述光源固定在所述基板的横侧面上。
在一些实施例中，所述安装件包括主体和形成于所述主体上的凹槽；所述主体适于被固定于所述传感器上，以使得其上的所述凹槽位于所述基板的所述横侧面上；所述主体上的所述凹槽适于容纳所述光源，从而所述光源被固定于所述基板的所述横侧面上。
在一些实施例中，所述传感器具有凸起，所述安装件的所述主体具有与所述凸起相对应的凹面，从而通过将所述凸起插入所述凹面，所述主体可被固定于所述传感器上。
在一些实施例中，所述凸起包括所述传感器的读出芯片。
在一些实施例中，所述安装件包括支架结构，所述支架结构适于将所述光源固定于柔性印刷电路板上；所述柔性印刷电路板适于粘结于所述传感器上，以使得其上的支架结构抵靠于所述基板的所述横侧面上，从而所述光源被固定于所述基板的所述横侧面上。
在一些实施例中，所述安装件适于将所述光源固定于所述基板的端部。
在一些实施例中，所述安装件包括形成于所述基板的所述端部的凹面，所述凹面适于容纳所述光源。
在一些实施例中，所述凹面具有设置于所述基板的所述第一表面、所述第二表面和横侧面的至少其中之一上的开口。
由此，在本发明提供的光学指纹成像系统中，采用安装件将光源固定于传感器的基板的横侧面上，或者将所述光源置于所述传感器的所述基板的端部。从而，所述光源和作为导光板的所述基板之间实质上不存在间隙。因此，所述光源发出的光能够直接进入所述基板。如此一来，光利用率提高。
进一步，所述光源被安装在固定的位置上，即所述光源与所述传感器的所述基板之间没有相对运动。从而，可以获得稳定的光源。如此一来，所述光学指纹成像系统捕捉图像的性能提高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的光学指纹成像系统的示意图；
图2是本发明第一实施例提供的光学指纹成像系统的基板的俯视示意图；
图3是本发明第一实施例提供的光学指纹成像系统的基板的截面示意图；
图4是本发明第二实施例提供的光学指纹成像系统的基板的截面示意图；
图5是本发明第三实施例提供的光学指纹成像系统的基板的截面示意图；
图6是本发明第四实施例提供的光学指纹成像系统的基板的截面示意图；
图7是本发明实施例提供的用于光学指纹成像系统的光学组件的截面示意图；
图8是图7所示的光学组件的俯视示意图；
图9是图7所示的光学组件的仰视示意图；
图10是本发明另一实施例提供的用于光学指纹成像系统的光学组件的截面示意图；
图11是图10所示的光学组件的俯视示意图；以及
图12是图10所示的光学组件的立体示意视图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。本发明虽参考具体实施例进行说明，但本发明并不限于所披露的实施例。本领域技术人员可理解的是，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种变化。
在本发明提供的光学指纹成像系统中，设置有安装件以将光源固定在基板的横侧面上，或者将所述光源置于所述基板的端部内。另外，所述基板不仅用于在其上形成感光层，还用于引导从所述光源射出的光。换句话说，现有指纹成像系统中通常所设置的导光板由传感器的所述基板代替。因此，所述光源与所述传感器的所述基板(作为导光板)之间的距离减小。如此一来，光利用率提高。
另外，所述安装件适于将所述光源安装在固定的位置上。从而，可以获得稳定的光源。由此，到达所述光学指纹成像系统的工作区域的光的特性(例如，强度、均匀性、亮度等)可保持不变。如此一来，所述光学指纹成像系统的性能提高。
参考图1所示，本发明实施例提供了一种光学指纹成像系统100。所述光学指纹成像系统100包括：光学组件(图1中未标注)，用于捕捉指纹图像；和壳体101，用于容纳所述光学组件。
所述光学组件包括：光源102和传感器103。所述传感器103包括基板1031和感光层1032。所述基板1031具有第一表面和第二表面，其中所述第二表面与所述第一表面相对且低于所述第一表面。所述感光层1032位于所述基板1031的所述第一表面上，并且与所述第一表面相接触。所述光源102位于所述基板1031的端部低于所述第一表面且高于所述第二表面的位置上，并且从所述光源102发出的光适于被所述基板1031引导至所述基板1031的所述第一表面(如图1中的箭头所示)。值得注意的是，在本发明中，高于和低于是以所述光学指纹成像系统的最高面作为参照进行衡量的。当所述光学指纹成像系统在使用中时，手指将放置于所述最高面上。在所述光学指纹成像系统中，距所述最高面较近的位置高于距所述最高面较远的位置。
所述感光层1032可通过本领域所知悉的一系列工序，例如薄膜沉积、图形化以及刻蚀，形成于所述基板1031的所述第一表面上。所述基板1031由透明材料制成，例如，玻璃。
所述光学组件进一步包括安装件，用于将所述光源102固定地且牢牢地置于所述基板1031的端部，从而将所述光源102安装在固定位置上。换句话说，所述光源102被安装在位于所述基板1031的所述端部的固定位置上。值得注意的是，所述基板1031的所述端部是指所述基板1031靠近其横侧面的部分。
如图2所示，在本发明的一些实施例中，所述安装件包括凹面104。所述凹面104形成于所述基板1031的所述端部。所述凹面104被设置成适于将所述光源102容纳于内，即所述光源102被固定于所述凹面104内，且所述光源102和所述基板1031之间没有相对运动。值得注意的是，当所述光源102被牢牢地容纳于所述凹面104内时，所述光源102与形成于所述基板1031内的所述凹面104的内表面之间基本上不存在间隙。因此，从所述光源102发出的光能够直接进入所述传感器的所述基板1031而不会经过多次的折射。如此一来，光利用率提高。另外，所述光源102与所述基板1031之间没有相对运动。因此，所述光源102的稳定性提高。
在本发明的一些实施例中，所述凹面设置成具有两个开口，如图3中的104a所示。具体地，所述凹面104a具有位于所述基板1031的所述第一表面的第一开口，以及位于所述基板1031的所述第二表面的第二开口。所述第一开口和所述第二开口相连通。换句话说，所述凹面104a被设置成通孔。
在本发明的一些实施例中，所述凹面设置成具有一个开口，如图4中的104b所示。具体地，所述凹面104b具有位于所述基板1031的所述第一表面的第一开口。换句话说，所述凹面104b被设置成盲孔。
在本发明的一些实施例中，所述凹面设置成具有两个开口，如图5中的104c所示。具体地，所述凹面104c具有位于所述基板1031的所述第一表面的第一开口，以及位于所述基板1031的所述横侧面的第三开口。所述第一开口与所述第三开口相连通。
在本发明的一些实施例中，所述凹面设置成具有三个开口，如图6中的104d所示。具体地，所述凹面104a具有位于所述基板1031的所述第一表面的第一开口，位于所述基板1031的所述第二表面的第二开口，以及位于所述基板1031的横侧面的第三开口。所述第一开口、所述第二开口以及所述第三开口相连通。
在一些实施例中，所述光学指纹成像系统进一步包括处理器(未示出)。所述处理器被设置成可基于所述传感器103的所述感光层1032所转换的电信号生成指纹图像。
参考图7至9所示，本发明实施例还提供了一种光学组件200。所述光学组件200包括传感器和光源202。所述传感器包括基板2011和感光层2012，所述感光层2012位于所述基板2011的所述第一表面上且与所述第一表面相接触。所述光源202通过安装件贴附于所述基板2011的横侧面上。
如图所示，所述安装件包括主体2031和形成于所述主体2031内的凹槽2032。所述光源202可被牢固地放置于所述凹槽2032内。所述安装件进一步包括凹面2033，所述传感器进一步包括凸起2013，其中所述凸起2013可插入所述凹面2033，从而将所述安装件固定于所述传感器上。由于所述光源202与所述安装件之间的相对位置固定，并且所述安装件与所述传感器之间的相对位置固定，因此所述光源202与所述传感器之间的相对位置也固定。换句话说，所述光源202与作为所述光学组件的导光板的所述传感器的所述基板2011之间不存在相对运动。因此，所述光源202的稳定性提高。
在本发明的一些实施例中，所述传感器的读取芯片作为所述凸起2013。
另外，所述安装件被设置成：当所述安装件被固定于所述传感器时，容纳于所述凹槽2032的所述光源202贴附于所述传感器的所述基板的横侧面上。换句话说，所述光源202与所述基板2011的所述横侧面之间基本上不存在间隙。因此，从所述光源202发出的光能够直接进入所述基板2011。如此一来，光利用率提高。值得注意的是，在本发明的一些实施例中，所述主体2031上的所述凹槽2032与所述基板2021的所述横侧面界定一定的距离。换句话说，所述光源202与所述基板2012的所述横侧面不相接触，而是相间隔。在这种情况下，所述安装件的所述主体2031为透光的。
另外，所述光学组件进一步包括盖板204，与所述传感器的所述感光层2012相接触。所述盖板204用于保护所述感光层2012，并且位于所述盖板204上的手指的指纹图像可被所述光学组件获得。所述安装件进一步包括另一凹槽(图7中未标注)用于将所述盖板204容纳于内。
在一些实施例中，所述安装件的所述主体2031可以设置成其它形状，另外，所述主体2031还可通过胶合、卡扣或粘着的方式固定于所述传感器上。
参考图10至图12所示，本发明实施例还提供了一种光学组件300。所述光学组件300包括传感器301和光源302。所述传感器301包括基板和位于所述基板的第一表面且与所述第一表面相接触的感光层(未示出)。所述光源302通过所述安装件贴附于所述传感器301的横侧面上。
所述安装件被设置成托架结构303。所述托架结构303设置成可将所述光源302固定于所述光学组件300的柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit,FPC)304上。具体地，所述光源302被容纳于由所述支架结构303和所述FPC304所形成的腔室(图10至图12中未标注)内。另外，所述FPC 304可被粘结于所述传感器301上，以使得位于其上的所述托架结构303抵靠在所述传感器301的所述横侧面上。如此一来，所述光源302可被设置于靠近所述传感器301的所述横侧面的位置上。所述托架结构303被设置成：当所述FPC 304粘结于所述传感器301上时，所述光源302被置于与所述传感器301的所述横侧面基本上不存在间隙的位置上。从而，从所述光源302发出的光能够直接进入所述传感器301(具体地，所述传感器301的所述基板)。由此，光利用率提高。
另外，所述支架结构303由刚性材料制成，从而所述光源302可被所述支架结构303安装在固定位置上。由此，所述光源302的稳定性提高。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (19)

1.一种光学指纹成像系统，其特征在于，包括：
传感器，包括基板和感光层，其中所述基板具有第一表面和与所述第一表面相对且低于所述第一表面的第二表面，所述感光层与所述基板的所述第一表面相接触；
光源，位于低于所述第一表面且高于所述第二表面的位置上，其中所述光源发出的光适于被所述传感器的所述基板引导至所述基板的所述第一表面；以及
安装件，适于将所述光源安装在固定位置上。
2.根据权利要求1所述的光学指纹成像系统，其特征在于，所述安装件适于将所述光源固定在所述基板的横侧面上。
3.根据权利要求2所述的光学指纹成像系统，其特征在于，所述安装件包括主体和形成于所述主体上的凹槽；所述主体适于被固定于所述传感器上，以使得其上的所述凹槽位于所述基板的所述横侧面上；所述主体上的所述凹槽适于容纳所述光源，从而所述光源被固定于所述基板的所述横侧面上。
4.根据权利要求3所述的光学指纹成像系统，其特征在于，所述传感器具有凸起，所述安装件的所述主体具有与所述凸起相对应的凹面，从而通过将所述凸起插入所述凹面，所述主体可被固定于所述传感器上。
5.根据权利要求4所述的光学指纹成像系统，其特征在于，所述凸起包括所述传感器的读出芯片。
6.根据权利要求2所述的光学指纹成像系统，其特征在于，所述安装件包括支架结构，所述支架结构适于将所述光源固定于柔性印刷电路板上；所述柔性印刷电路板适于粘结于所述传感器上，以使得其上的支架结构抵靠于所述基板的所述横侧面上，从而所述光源被固定于所述基板的所述横侧面上。
7.根据权利要求1所述的光学指纹成像系统，其特征在于，所述安装件适于将所述光源固定于所述基板的端部。
8.根据权利要求7所述的光学指纹成像系统，其特征在于，所述安装件包括形成于所述基板的所述端部的凹面，所述凹面适于容纳所述光源。
9.根据权利要求8所述的光学指纹成像系统，其特征在于，所述凹面具有设置于所述基板的所述第一表面、所述第二表面和横侧面的至少其中之一上的开口。
10.根据权利要求1所述的光学指纹成像系统，其特征在于，还包括处理器，适于基于由所述传感器的所述感光层所转换的电信号生成指纹图像。
11.一种光学组件，用于光学指纹成像系统，其特征在于，包括：
传感器，包括基板和感光层，其中所述基板具有第一表面和与所述第一表面相对且低于所述第一表面的第二表面，所述感光层与所述基板的所述第一表面相接触；
光源，位于低于所述第一表面且高于所述第二表面的位置上，其中所述光源发出的光适于被所述传感器的所述基板引导至所述基板的所述第一表面；以及
安装件，适于将所述光源安装在固定位置上。
12.根据权利要求11所述的光学组件，其特征在于，所述安装件适于将所述光源固定在所述基板的横侧面上。
13.根据权利要求12所述的光学组件，其特征在于，所述安装件包括主体和形成于所述主体上的凹槽；所述主体适于被固定于所述传感器上，以使得其上的所述凹槽位于所述基板的所述横侧面上；所述主体上的所述凹槽适于容纳所述光源，从而所述光源被固定于所述基板的所述横侧面上。
14.根据权利要求13所述的光学组件，其特征在于，所述传感器具有凸起，所述安装件的所述主体具有与所述凸起相对应的凹面，从而通过将所述凸起插入所述凹面，所述主体可被固定于所述传感器上。
15.根据权利要求14所述的光学组件，其特征在于，所述凸起包括所述传感器的读出芯片。
16.根据权利要求12所述的光学组件，其特征在于，所述安装件包括支架结构，所述支架结构适于将所述光源固定于柔性印刷电路板上；所述柔性印刷电路板适于粘结于所述传感器上，以使得其上的支架结构抵靠于所述基板的所述横侧面上，从而所述光源被固定于所述基板的所述横侧面上。
17.根据权利要求11所述的光学组件，其特征在于，所述安装件适于将所述光源固定于所述基板的端部。
18.根据权利要求17所述的光学组件，其特征在于，所述安装件包括形成于所述基板的所述端部的凹面，所述凹面适于容纳所述光源。
19.根据权利要求18所述的光学组件，其特征在于，所述凹面具有设置于所述基板的所述第一表面、所述第二表面和横侧面的至少其中之一上的开口。
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