CN109815941A - 指纹识别装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种指纹识别装置以及电子设备，涉及屏下指纹识别技术领域，所述指纹识别装置用于设置在显示屏的下方，包括：至少一个光源模块，光源模块包括：光源和聚光镜头，聚光镜头能将从光源发射出的光线会聚到显示屏的指定区域；指纹信息获取模块，包括：成像镜头和传感器，在被识别物进入显示屏的指定区域内的情况下，光线能经被识别物反射后，沿成像镜头投射至传感器上；连接板，传感器和光源设置在连接板上。本发明提供的指纹识别装置以及电子设备，通过在显示屏下设置有光源模块，该指纹识别装置的指纹识别功能可以不再依赖于显示屏自发光产生的光，能够有效实现被动发光显示屏的屏下指纹识别功能。

Description

指纹识别装置以及电子设备

技术领域

本申请涉及屏下指纹识别技术领域，尤其是涉及一种指纹识别装置以及电子设备。

背景技术

生物识别技术已经广泛应用于智能手机中，其中尤以指纹识别技术发展最为迅速。光学指纹识别技术现已广泛应用于以OLED(Organic Light-Emitting Diode)屏智能手机为代表的智能手机屏下。其原理是：OLED屏下指纹识别装置利用OLED屏本身具备的透光特性，通过接收OLED屏自身发出的经过被识别物反射后而形成的反射光，进行指纹检测。

由此可见，目前的屏下指纹识别装置通常需要依靠OLED屏配合点亮对应的指纹识别区域，才能实现指纹识别功能。

发明内容

为实现上述目的，本申请提供了一种新的指纹识别装置以及电子设备，能够有效实现被动发光显示屏的屏下指纹识别功能，技术方案如下所述：

一种指纹识别装置，所述指纹识别装置用于设置在显示屏的下方，包括：至少一个光源模块，所述光源模块包括：光源和聚光镜头，所述聚光镜头能将从所述光源发射出的光线会聚到所述显示屏的指定区域；指纹信息获取模块，包括：成像镜头和传感器，在被识别物进入所述显示屏的指定区域内的情况下，所述光线能经所述被识别物反射后，沿所述成像镜头投射至所述传感器上；连接板，所述传感器和所述光源设置在所述连接板上。

作为一种优选的实施方式，所述聚光镜头包括：透镜，所述透镜的个数≥1。

作为一种优选的实施方式，所述传感器和所述光源集成在集成芯片上，所述集成芯片设置在连接板上。

作为一种优选的实施方式，还包括：支架，所述支架设置在所述连接板与所述显示屏之间，所述聚光镜头和所述成像镜头均安装在所述支架上。

作为一种优选的实施方式，所述光源与所述传感器沿着平行于所述显示屏的平面相邻布置且两者之间设置有预定距离。

作为一种优选的实施方式，所述预定距离为0～15mm。

作为一种优选的实施方式，所述聚光镜头位于所述光源的正上方，所述成像镜头位于所述传感器的正上方。

作为一种优选的实施方式，所述光源模块设置有若干个，多个所述光源以所述传感器为中心对称设置。

作为一种优选的实施方式，所述传感器与所述光源均能与中央控制器电性连接，所述中央控制器能驱动所述光源发出光源信号。

作为一种优选的实施方式，所述光源信号为红外光源，所述传感器为红外传感器或包含有红外波段、可见光波段的传感器。

作为一种优选的实施方式，所述光源信号为可见光光源，所述传感器为可见光传感器或包含有红外波段、可见光波段的传感器。

一种电子设备，具有显示屏和存储器，所述电子设备包括所述的指纹识别装置。

作为一种优选的实施方式，所述显示屏为自发光显示屏。

作为一种优选的实施方式，所述显示屏为被动发光显示屏。

本申请提供的指纹识别装置以及电子设备具有如下优点和特点：所述指纹识别装置设置有光源模块，光源模块能够提供指纹识别所需的光源。所述光源模块包括：光源和聚光镜头，其中，聚光镜头能够将从光源发射出的光线会聚，提高了光源的发光效率以及入射强度，从而光源所发射出的光线能够被放置在显示屏表面的被识别物获取。

本申请提供的指纹识别装置相对于现有技术，该指纹识别装置的指纹识别功能可以不再依赖于显示屏自发光产生的光，能够有效实现被动发光显示屏的屏下指纹识别功能，显示屏可以只做配合的应用层面互动信息的提示等。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1为本申请实施方式中的指纹识别装置结构示意图；

图2为本申请实施方式中的另一种指纹识别装置结构示意图；

图3为本申请实施方式中的指纹识别装置的工作原理图。

附图标记说明：

1、指纹识别装置；11、聚光镜头；12、光源；13、成像镜头；14、传感器；15、连接板；16、集成芯片；2、显示屏。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本发明提供了一种指纹识别装置1，如图1至图3所示，所述指纹识别装置1用于设置在显示屏2的下方，包括：至少一个光源模块，所述光源模块包括：光源12和聚光镜头11，所述聚光镜头11能将从所述光源12发射出的光线会聚到显示屏2的指定区域；指纹信息获取模块，包括：成像镜头13和传感器14，在被识别物进入所述显示屏2的指定区域内的情况下，所述光线能经所述被识别物反射后，沿所述成像镜头13投射至所述传感器14上；连接板15，所述传感器14和所述光源12设置在连接板15上。

本申请提供的指纹识别装置1具有如下优点和特点：所述指纹识别装置1设置有光源模块，光源模块能够提供指纹识别所需的光源。所述光源模块包括：光源12和聚光镜头11，其中，聚光镜头11能够将从光源12发射出的光线会聚，提高了光源12的发光效率以及入射强度，从而光源12所发射出的光线能够被放置在显示屏2表面的被识别物获取。

本申请提供的指纹识别装置1相对于现有技术，该指纹识别装置1的指纹识别功能可以不再依赖于显示屏2自发光产生的光，能够有效实现被动发光显示屏的屏下指纹识别功能，显示屏2可以只做配合的应用层面互动信息的提示等。

需要说明的是，上文所述的指纹识别，仅是运用用户生物特征中的一种常见的实施例。在可预想的实施例中，本领域技术人员可将本申请所提供实施例的技术方案扩展运用于任意合适的生物特征的验证场景中。例如通过获取用户的虹膜这一生物特征信息进行验证的场景，本发明实施例对此不作限定。

下文是以获取用户指纹信息作为主述场景来阐述的。但基于上文描述可知，本发明实施例的保护范围并不因此而受到限定。

具体的，所述光源模块用于提供指纹识别所需的光源。所述光源模块至少具有一个，其具体个数不作限定。光源模块具体包括：光源12和聚光镜头11。所述聚光镜头11位于所述光源12的上方，光源12用于发出光线，聚光镜头11用于将所述光源12发出的光线进行会聚，从而提高光的使用效率以及发光效率。

在本实施例中，所述光源12上方设置的聚光镜头11至少具有一个。该光源模块中的光源12可以为LED光源，其能够发出红外波段的光源或者可见光波段的光源。如图3所示，所述光源12在经过所述聚光镜头11的折射、会聚后，入射至到显示屏2上的指定的识别区域，从而能够穿过该显示屏2并入射至放置在指定区域处的手指上。另外，通过设置有聚光镜头11，能够改变光源12所需要的出光角度，从而保证入射光线能够顺利入射至显示屏2上的指纹识别区域。

本申请所述的指定的识别区域可以不限于一处，可以通过在光源12上方设置有多个聚光镜头11，指定的识别区域能够分布在显示屏2的多个位置。

该聚光镜头11包括镜筒和设置在镜筒中的光学镜片，所述光学镜片具体为透镜，其可以包括单片透镜，也可以由透镜组组成。所述透镜的个数具体根据实际需要以及显示屏2下方的安装空间进行调整。当聚光镜头11具有多片透镜时，可以将多个单片透镜通过注塑完成一个整体的透镜组，具体实现方式不作限定。通过多组透镜的折射，能够进一步提高光源12的发光效率，从而增加入射光线的强度，确保光源12发出的红外波段的光源或可见光段的光源能够被放置在指定的识别区域处的手指所获取。

进一步的，为了确保光源12经聚光镜头11折射后，能够达到最佳的聚光效果，需要调整透镜或透镜组与显示屏2之间的垂直距离。当光源12发出光线时，光线在透镜的两侧经过多次折射后，确保发射到显示屏2上的光具有足够的亮度和发光面积，或者可以根据显示屏2下方安装空间的需求，选择适用的透镜规格，来提高聚光镜头11的使用效率。所述透镜的材质优选为光学玻璃，其具有透光率高、耐温高等优点。

所述指纹信息获取模块用于对经手指反射后形成的反射光进行处理。具体的，指纹信息获取模块包括：成像镜头13和传感器14。所述成像镜头13位于传感器14的上方。该传感器14用于接收经手指反射形成的反射光，所述传感器14可以为单纯的可见光波段传感器，也可以为单纯的红外波段传感器，或者为以上两个波段均包含的广波段传感器。具体的，在本实施例中，当所述光源12为红外光源，所述传感器14为红外传感器或包含有红外波段、可见光波段的传感器；当所述光源12为可见光光源，所述传感器14为可见光传感器或包含有红外波段、可见光波段的传感器。

成像镜头13包括镜筒和设置在镜筒中的透镜，其可以包括单片透镜，也可以由透镜组组成。所述透镜的个数可以根据实际需要以及显示屏2下方的安装空间进行调整。通过多片透镜的折射，从而增加发射光的强度，确保发射光能够在放置于成像镜头13下方的传感器14上成像。其中，反射光携带着用户手指的指纹特征信息。比如，光源12发出的光线在用户手指的指纹发生发射之后，由于手指指纹的纹脊和纹谷处反射出不同强度的反射光，因此反射光便携带有用户的指纹信息。当反射光经成像镜头13折射并达到传感器14时，传感器14接收指纹信息并进行分析处理，从而完成指纹识别功能。关于传感器14实现指纹识别功能的原理已被现有技术所披露，本申请在此不作详细赘述。

在一个具体的实施方式中，所述光源12与所述传感器14沿着平行于所述显示屏2的平面相邻布置且两者之间设置有预定距离。所述预定距离的具体数值本申请不作限定，原则上按照该光源12与传感器14之间所需的最小间距进行布置，从而能够缩小所需的空间尺寸。优选的，所述传感器14与所述光源12之间的距离为0～15mm。将光源12与传感器14相邻放置，如此，一方面能节约空间，另一方面能够保证经手指反射形成的反射光能够落入至传感器14的成像范围内。进一步的，该指纹识别装置1还可以包括：连接板15，所述传感器14和所述光源12分别设置在连接板15上，所述连接板15具体可以为FPC(Flexible PrintedCircuitboard，柔性印刷电路板)。

在一个可行的实施方式中，如图2所示，所述传感器14和所述光源12集成在集成芯片16上，所述集成芯片16设置在连接板15上。通过将传感器14、光源12以芯片的方式设置在集成芯片16上，能够实现传感器14与光源12的一体化，实现该指纹识别装置1的体积小型化，能够为其他模块部分提供更多空间，保障功能的完整性。具体的，所述传感器14与光源12的集成方式不作限定。

在本实施方式中，所述指纹识别装置1还包括支架，所述支架设置在所述连接板15与所述显示屏2之间，所述聚光镜头11和所述成像镜头13均安装在所述支架上。所述支架的内壁设置有内螺纹，所述聚光镜头11的镜筒和成像镜头13的镜筒外壁均设置有外螺纹，镜筒与支架通过螺纹的方式相配合连接。通过旋动镜筒，能够改变透镜与显示屏之间的距离。具体的，一种固定方式如所述支架底部可以通过胶固定连接板15上，从而使镜头位于在传感器14以及光源12的上方。

在一个具体的实施方式中，将支架设置在连接板15上方时，所述聚光镜头11可以位于所述光源12的正上方，所述成像镜头13可以位于所述传感器14的正上方。从而，当光源12发出光线时，光源12发出的光能尽可能多的向上传播，从而尽可能的提高光源12的发光强度。当光线经过手指反射形成反射光后，通过成像镜头13设置的透镜，发射光尽可能多的落入到成像镜头13正下方处的传感器14上，从而在传感器14上成像。

在一个可行的实施方式中，当所述光源模块设置有若干个，多个所述光源12可以以所述传感器14为中心对称设置，当然，所述光源模块与传感器14之间的相对位置不作限定。通过设置有多个光源模块，能够实现光线的叠加，从而进一步提高入射光线的强度。所述光源模块的个数本申请不作具体限定，光源模块的个数可以根据实际需要进行调整。

对应的，所述光源12以及聚光镜头11可以以传感器14为中心对称设置。多个所述光源12发出的光线经多个聚光镜头11的会聚以及折射，将光线投射至显示屏2上的指纹识别区域。需要注意的是，设置有多个光源模块的目的在于实现入射光线的叠加，从而提高发光强度，任何以此目的而对光源模块的个数、位置进行调整的实施方式，都应涵盖在本申请专利保护的范围之内。

在本实施方式中，所述传感器14与所述光源12均能与所述中央控制器电性连接，所述中央控制器能驱动所述光源12发出光源信号。

具体的，当用户手指按压在显示屏2上指定的识别区域时，按压动作会被显示屏2识别，并且由中央控制器控制两个操作：1、发出命令，驱动光源12发出光信号；2、调节传感器14的工作状态，使得传感器14从休眠模式切换到工作模式。通过中央控制器对光源12、传感器14的调节作用，完成采图动作，传感器14采集到的指纹信息由传感器14传输给中央控制器，在中央控制器接收到传感器14的指纹信息后，运行的图像优化算法处理，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而完成当前用户的身份验证。

本申请还提供了一种电子设备，所述电子设备具有显示屏2和存储器，所述电子设备包括上述的指纹识别装置1。

所述电子设备可以包括如智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库等其他电子设备，本申请对此不作限定。所述显示屏2可以采用自发光显示屏，比如可以为OLED显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。当然，所述显示屏也可以采用被动发光显示屏，如TFT-LCD(Thin Film Transistor-LiquidCrystal Display)显示屏或者LCD(Liquid Crystal Display)等其他被动发光显示屏，本申请实施例对此不做限定。

以智能手机为例，如图1至图3所示，对本申请实施方式提供的指纹识别装置1做进一步阐述。

所述指纹识别装置1设置在显示屏2的下方，包括：光源12、聚光镜头11、成像镜头13和传感器14，所述聚光镜头11设置在光源12的正上方，所述聚光镜头11能将从所述光源12发射出的光线会聚到显示屏2的指定区域；所述成像镜头13设置在传感器14的正上方，在被识别物进入所述显示屏2的指定区域内的情况下，所述光线能经所述被识别物反射后，沿所述成像镜头13投射至所述传感器14上；连接板15，所述传感器14和所述光源12设置在连接板15上。

当用户手指按压在显示屏2上指定的识别区域时，按压动作会被显示屏2识别，当中央控制器识别到该按压动作后，控制两个操作：1、发出命令，驱动光源12发出光信号；2、调节传感器14的工作状态，使得传感器14从休眠模式切换到工作模式。所述光源12发出光信号，经所述聚光镜头11折射后，会聚到显示屏2上指定的识别区域，会聚后的光线能够被放置在显示屏2表面上的指纹获取，并在用户手指的指纹发生发射，由于手指指纹的纹脊和纹谷处反射出不同强度的反射光，因此反射光便携带有用户的指纹信息。当反射光经成像镜头13折射并达到传感器14时，传感器14接收指纹信息并进行分析处理，从而完成采图动作。传感器14采集到的指纹信息由传感器14传输给中央控制器，在中央控制器接收到传感器14的指纹信息后，运行的图像优化算法处理，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而完成当前用户的身份验证。

本申请实施例提供的指纹识别装置1，可以不再依赖于显示屏2自发光产生的光，能够有效实现被动发光显示屏的屏下指纹识别功能，显示屏2可以只做配合的应用层面互动信息的提示等。若采用非自发光屏，相较于现有技术中的自发光显示屏，使用寿命长，耗电少，成本低的优点。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不是为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (14)

1.一种指纹识别装置，所述指纹识别装置用于设置在显示屏的下方，其特征在于，包括：

至少一个光源模块，所述光源模块包括：光源和聚光镜头，所述聚光镜头能将从所述光源发射出的光线会聚到所述显示屏的指定区域；

指纹信息获取模块，包括：成像镜头和传感器，在被识别物进入所述显示屏的指定区域内的情况下，所述光线能经所述被识别物反射后，沿所述成像镜头投射至所述传感器上；

连接板，所述传感器和所述光源设置在所述连接板上。

2.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述聚光镜头包括：透镜，所述透镜的个数≥1。

3.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述传感器和所述光源集成在集成芯片上，所述集成芯片设置在连接板上。

4.如权利要求1或3所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括：支架，所述支架设置在所述连接板与所述显示屏之间，所述聚光镜头和所述成像镜头均安装在所述支架上。

5.如权利要求1或3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源与所述传感器沿着平行于所述显示屏的平面相邻布置且两者之间设置有预定距离。

6.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述预定距离为0～15mm。

7.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述聚光镜头位于所述光源的正上方，所述成像镜头位于所述传感器的正上方。

8.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源模块设置有若干个，多个所述光源以所述传感器为中心对称设置。

9.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述传感器与所述光源均能与中央控制器电性连接，所述中央控制器能驱动所述光源发出光源信号。

10.如权利要求9所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源信号为红外光源，所述传感器为红外传感器或包含有红外波段、可见光波段的传感器。

11.如权利要求9所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源信号为可见光光源，所述传感器为可见光传感器或包含有红外波段、可见光波段的传感器。

12.一种电子设备，具有显示屏和存储器，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-11任一所述的指纹识别装置。

13.如权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为自发光显示屏。

14.如权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为被动发光显示屏。