CN108009500A - 指纹检测装置及其检测方法、触摸屏和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹检测装置及其检测方法、触摸屏和电子设备。其中，该装置包括：玻璃盖板，用于承载指纹的触摸操作；至少一组检测设备，其中，至少一组检测设备包括：光源，设置于玻璃盖板的一侧，用于发出检测光线，其中，检测光线从一侧射入玻璃盖板；透镜，设置于感光阵列与玻璃盖板的另一侧之间，用于汇聚玻璃盖板反射的检测光线，得到汇聚光；感光阵列，设置于玻璃盖板的另一侧，用于根据汇聚光确定指纹的图像信息，其中，感光阵列横向的分辨率大于纵向的分辨率。本发明解决了现有的屏下指纹识别技术中，指纹识别的效果较差的技术问题。

Description

指纹检测装置及其检测方法、触摸屏和电子设备

技术领域

本发明涉及指纹识别领域，具体而言，涉及一种指纹检测装置及其检测方法、触摸屏和电子设备。

背景技术

随着手机技术的发展，全面屏已成为智能终端发展的一大趋势。但是对于传统的电容式指纹识别技术，由于电容检测无法穿透较厚玻璃等多方面限制，从而难以完成去除主控制键(Home键)的任务。

图1是一种屏下指纹识别的原理图，结合图1所示，利用光学指纹识别技术，将指纹识别模组置于屏幕下方，从而实现针对特定区域内指纹进行光学指纹识别。但这种方式要求显示屏能够透光。

对于传统的LCD显示屏，利用了背光及偏光片等原理进行显示，为了避免背光泄露，非显示部分由黑色矩阵进行遮盖，不满足显示屏能够透光的要求，因此无法实现屏下指纹识别技术。

对于OLED显示屏，利用有机自发光原理进行显示，在显示像素之间留有缝隙可以透过光线，现有的屏下指纹技术也都采用OLED显示屏。图2是根据现有技术的一种屏下指纹识别装置的示意图，结合图2所示，为了提高屏下指纹的识别效果，要求透光的缝隙越大越好；但是为了提高OLED屏的分辨率，要求透光的缝隙越小越好，这个矛盾就导致OLED显示屏无法兼顾指纹识别效果和显示屏的分辨率。

而对于通过显示屏的玻璃盖板对检测光线进行折射来检测指纹的显示屏，由于玻璃盖板的厚度有限，得到的指纹信息会发生畸变，从而导致指纹识别的准确性较低。

针对现有的屏下指纹识别技术中，指纹识别的效果较差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种指纹检测装置及其检测方法、触摸屏和电子设备，以至少解决现有的屏下指纹识别技术中，指纹识别的效果较差的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种指纹检测装置，包括：玻璃盖板，用于承载指纹的触摸操作；至少一组检测设备，其中，至少一组检测设备包括：光源，设置于玻璃盖板的一侧，用于发出检测光线，其中，检测光线从一侧射入玻璃盖板；透镜，设置于感光阵列与玻璃盖板的另一侧之间，用于汇聚玻璃盖板反射的检测光线，得到汇聚光；感光阵列，设置于玻璃盖板的另一侧，用于根据汇聚光确定指纹的图像信息，其中，感光阵列横向的分辨率大于纵向的分辨率。

进一步地，感光阵列为矩形。

进一步地，至少一组检测设备中的光源、透镜和感光阵列呈一条直线设置。

进一步地，装置包括多组检测设备。

进一步地，多组检测设备均匀的设置于玻璃盖板两侧。

进一步地，感光阵列横向的分辨率为纵向的分辨率的四倍。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种指纹检测装置的检测方法，包括：指纹检测装置的感光阵列横向的分辨率大于纵向的分辨率，检测方法包括：检测指纹的触摸操作；通过玻璃盖板对检测光线的反射，将指纹的谷脊信息转化为指纹对应的亮暗信息，其中，亮暗信息把包括：亮条纹和暗条纹；通过感光阵列根据指纹的亮暗信息获取指纹的图像信息。

进一步地，当玻璃盖板与指纹的指纹谷接触时，检测光线发生多次全反射穿出玻璃盖板侧面，并通过透镜聚焦到感光阵列上，形成亮条纹；当玻璃盖板与指纹的指纹脊接触时，检测光线发生多次漫反射，形成暗条纹。

进一步地，多个光源依次开启或同时开启。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述的指纹检测装置的检测方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，其特征在于，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的指纹检测装置的检测方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种触摸屏，包括上述的指纹检测装置。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括显示屏和指纹检测装置，指纹检测装置为上述的指纹检测装置。

进一步地，显示屏为LCD显示屏、LED显示屏、OLED显示屏与Micro LED显示屏中的至少一种。

在本发明实施例通过设置于玻璃盖板一侧光源来发出检测光线，无需显示像素之间留有缝隙，因此无需牺牲显示屏的分辨率，且上述方案还通过改变感光阵列的像素形状，提高感光阵列横向方向上的像素分辨率，得到了未畸变的指纹的图像信息，进而解决了现有的屏下指纹识别技术中，指纹识别的效果较差。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是一种屏下指纹识别的原理图；

图2是根据现有技术的一种屏下指纹识别装置的示意图；

图3是根据本申请实施例的指纹检测装置的侧视图；

图4是一种屏下指纹识别装置的示意图；

图5是一种畸变后的指纹的图像信息；

图6是一种未畸变的指纹的图像信息；

图7是一种方形感光阵列的示意图；

图8是根据本申请实施例的一种矩形感光阵列的示意图；

图9是根据本申请实施例的一种指纹识别装置的俯视图；以及

图10是根据本发明实施例的指纹检测装置的检测方法的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、玻璃盖板；20、光源；30、透镜；40、感光阵列；51、指纹谷；52、指纹脊。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种指纹检测装置的实施例，图3是根据本申请实施例的指纹检测装置的侧视图，如图3所示，该装置包括：

玻璃盖板10，用于承载指纹的触摸操作。

至少一组检测设备，其中，至少一组检测设备包括：

光源20，设置于玻璃盖板10的一侧，用于发出检测光线，其中，检测光线从一侧射入玻璃盖板。

具体的，上述光源20发出的检测光线通过盖板玻璃10的一侧照射到盖板玻璃上表面时，若盖板玻璃上表面某部位与指纹谷51接触，光线发生多次全反射穿出盖板玻璃侧面并通过透镜聚焦到感光阵列上，形成亮条纹；若盖板玻璃上表面某部位与指纹脊52接触，由于接触面变得粗糙，光线在此发生漫反射，难以形成到达感光阵列的穿透光线，形成暗条纹。

在上述方案中，通过玻璃盖板10对检测光线的反射得到指纹对应的亮条纹和暗条纹。

透镜30，设置于感光阵列40与玻璃盖板10的另一侧之间，用于汇聚玻璃盖板10反射的检测光线，得到汇聚光。

感光阵列40，设置于玻璃盖板10的另一侧，用于根据汇聚光确定指纹的图像信息，其中，感光阵列横向的分辨率大于纵向的分辨率。

在上述方案中，通过感光矩阵40根据亮条纹和暗条纹得到指纹对应的图像，由于上述感光矩阵40为横向分辨率大于纵向分辨率的感光矩阵，因此能够抵消实际操作过程中指纹信息受限于盖板玻璃厚度所导致的畸变，得到指纹未畸变的图像信息，下面进行具体的说明。

图4是一种屏下指纹识别装置的示意图，结合图4所示，已知指纹直径大小约为8毫米，盖板玻璃厚度约为0.5毫米，为使入射光由侧边投射到盖板玻璃上表面后能够覆盖整个指纹，则需要光线与盖板玻璃上表面的夹角θ特别小(3.5°-3.6°)，不利于实际应用。而且受限于盖板玻璃的厚度，感光阵列的尺寸也会变得窄长，从感光阵列上得到的指纹信息也会产生类似的畸变，这种畸变导致横向上的指纹信息分辨率降低，不利于指纹信息认证。畸变后的指纹图像信息如图5所示。

而本申请上述方案通过设置于玻璃盖板一侧光源来发出检测光线，无需显示像素之间留有缝隙，因此无需牺牲显示屏的分辨率，且上述方案还通过改变感光阵列的像素形状，提高感光阵列横向方向上的像素分辨率，得到了未畸变的指纹的图像信息，具体可如图6所示，进而解决了现有的屏下指纹识别技术中，指纹识别的效果较差。

可选的，根据本申请上述实施例，感光阵列40为矩形。

图7是一种方形感光阵列的示意图，该感光阵列像素为正方向，横向和纵向的分辨率相同，由该感光阵列得到的指纹的图像信息即为畸变的图像信息。图8是根据本申请实施例的一种矩形感光阵列的示意图，结合图7所示，该感光阵列为矩形，横向分辨率高于纵向分辨率，从而能够抵消由于玻璃盖板引起的指纹的图像信息的畸变。

可选的，根据本申请上述实施例，所以检测设备中的光源20、透镜30和感光阵列40呈一条直线设置。

图9是根据本申请实施例的一种指纹识别装置的俯视图，结合图9对上述方案进行说明，以一组指纹检测装置进行为例，一组指纹检测装置包括：光源20，透镜30和感光阵列40；一组指纹检测装置中的光源20，透镜30和感光阵列40在一条直线上，从而使得透镜30能够将经过玻璃盖板10反射的检测光线进行汇聚，还是得透镜30汇聚得到的汇聚光能够照射在感光阵列40上。

可选的，根据本申请上述实施例，装置包括多组检测设备。

可选的，根据本申请上述实施例，多组检测设备均匀的设置于玻璃盖板10两侧。

具体的，仍结合图9所示，在该示例中设置了四组检测设备，通过设置多组“光源-透镜-感光阵列”的检测设备，可以将多个指纹检测区域联通，覆盖整个显示屏，从而实现对整个显示屏任意位置的指纹进行识别。依次或同时开启光源，对应地检查感光阵列接收到的指纹信息，从而获得整个显示屏上的指纹信息。

进一步的，由于光源发出的光线在盖板玻璃内进行了多次反射，因此与可以通过改变光源20的入射角度(或改变全反射的角度)，在盖板玻璃10表面形成多个指纹检测区域。

可选的，根据本申请上述实施例，感光阵列40横向的分辨率为纵向的分辨率的四倍。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种指纹检测装置的检测方法的实施例，指纹检测装置的感光阵列横向的分辨率大于纵向的分辨率，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图10是根据本发明实施例的指纹检测装置的检测方法的流程图，本实施例提出的指纹检测装置的检测方法可以应用于实施例1提出的指纹检测装置，如图10所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，检测指纹的触摸操作。

步骤S104，通过玻璃盖板对检测光线的反射，将指纹的谷脊信息转化为指纹对应的亮暗信息，其中，亮暗信息把包括：亮条纹和暗条纹。

步骤S106，通过感光阵列根据指纹的亮暗信息获取指纹的图像信息。

在上述方案中，通过感光矩阵根据亮条纹和暗条纹得到指纹对应的图像，由于上述感光矩阵为横向分辨率大于纵向分辨率的感光矩阵，因此能够抵消实际操作过程中指纹信息受限于盖板玻璃厚度所导致的畸变，得到指纹未畸变的图像信息。

由上可知，本申请上述实施例检测指纹的触摸操作，通过玻璃盖板对检测光线的反射，将指纹的谷脊信息转化为指纹对应的亮暗信息，通过感光阵列根据指纹的亮暗信息获取指纹的图像信息。上述方案通过改变感光阵列的像素形状，提高感光阵列横向方向上的像素分辨率，解决了现有的屏下指纹识别技术中，指纹识别的效果较差的技术问题。

可选的，根据本申请上述实施例，通过玻璃盖板对检测光线的反射，将指纹的谷脊信息转化为指纹对应的亮暗信息，包括：

步骤S1061，当玻璃盖板与指纹的指纹谷接触时，检测光线发生多次全反射穿出玻璃盖板侧面，并通过透镜聚焦到感光阵列上，形成亮条纹。

步骤S1063，当玻璃盖板与指纹的指纹脊接触时，检测光线发生多次漫反射，形成暗条纹。

具体的，可以如图3所示，上述光源20发出的检测光线通过盖板玻璃10的一侧照射到盖板玻璃上表面时，若盖板玻璃上表面某部位与指纹谷51接触，光线发生多次全反射穿出盖板玻璃侧面并通过透镜聚焦到感光阵列上，形成亮条纹；若盖板玻璃上表面某部位与指纹脊52接触，由于接触面变得粗糙，光线在此发生漫反射，难以形成到达感光阵列的穿透光线，形成暗条纹。

可选的，根据本申请上述实施例，指纹检测装置具有在玻璃盖板一侧均匀设置的多个光源，在接收指纹的触摸操作之后，方法还包括：多个光源依次开启或同时开启。

具体的，结合图9所示，在该示例中设置了四组检测设备，通过设置多组“光源-透镜-感光阵列”的检测设备，可以将多个指纹检测区域联通，覆盖整个显示屏，从而实现对整个显示屏任意位置的指纹进行识别。依次或同时开启光源，对应地检查感光阵列接收到的指纹信息，从而能够达到获得整个显示屏上的指纹信息的目的。

实施例3

根据本发明实施例，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行实施例2中的指纹检测装置的检测方法。

实施例4

根据本发明实施例，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行实施例2中的指纹检测装置的检测方法。

实施例5

根据本发明实施例，提供了一种触摸屏，包括实施例2中的指纹检测装置。

实施例6

根据本发明实施例，提供了一种电子设备，包括显示屏和指纹检测装置，指纹检测装置为实施例1中的指纹检测装置。

可选的，根据本申请上述实施例，上述显示屏为LCD显示屏、LED显示屏、OLED显示屏与Micro LED显示屏中的至少一种。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种指纹检测装置，其特征在于，包括：

玻璃盖板(10)，用于承载指纹的触摸操作；

至少一组检测设备，其中，所述至少一组检测设备包括：

光源(20)，设置于所述玻璃盖板(10)的一侧，用于发出检测光线，其中，所述检测光线从一侧射入所述玻璃盖板；

透镜(30)，设置于感光阵列(40)与所述玻璃盖板(10)的另一侧之间，用于汇聚所述玻璃盖板(10)反射的检测光线，得到汇聚光；

所述感光阵列(40)，设置于所述玻璃盖板(10)的另一侧，用于根据所述汇聚光确定所述指纹的图像信息，其中，所述感光阵列横向的分辨率大于纵向的分辨率。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感光阵列(40)为矩形。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一组检测设备中的光源(20)、透镜(30)和感光矩阵(40)呈一条直线设置。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括多组检测设备。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述多组检测设备均匀的设置于所述玻璃盖板(10)两侧。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的装置，其特征在于，所述感光阵列(40)横向的分辨率为所述纵向的分辨率的四倍。

7.一种指纹检测装置的检测方法，其特征在于，所述指纹检测装置的感光阵列横向的分辨率大于纵向的分辨率，其中，所述检测方法包括：

检测指纹的触摸操作；

通过玻璃盖板对检测光线的反射，将所述指纹的谷脊信息转化为所述指纹对应的亮暗信息，其中，所述亮暗信息把包括：亮条纹和暗条纹；

通过所述感光阵列根据所述指纹的亮暗信息获取所述指纹的图像信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过玻璃盖板对检测光线的反射，将所述指纹的谷脊信息转化为所述指纹对应的亮暗信息，包括：

当玻璃盖板与所述指纹的指纹谷接触时，所述检测光线发生多次全反射穿出所述玻璃盖板侧面，并通过透镜聚焦到感光阵列上，形成亮条纹；

当玻璃盖板与所述指纹的指纹脊接触时，所述检测光线发生多次漫反射，形成暗条纹。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述指纹检测装置具有在玻璃盖板一侧均匀设置的多个光源，在接收指纹的触摸操作之后，所述方法还包括：所述多个光源依次开启或同时开启。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求7至9中任意一项所述的指纹检测装置的检测方法。

11.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求7至9中任意一项所述的指纹检测装置的检测方法。

12.一种触摸屏，其特征在于，包括权利要求1至6中任意一项所述的指纹检测装置。

13.一种电子设备，包括显示屏和指纹检测装置，其特征在于，所述指纹检测装置为权利要求1至6中任意一项所述的指纹检测装置。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为LCD显示屏、LED显示屏、OLED显示屏与Micro LED显示屏中的至少一种。