CN104992158A - 提高光学指纹识别性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为提高光学指纹识别性能的方法，包括：发出光线并照射手指指纹；照射手指指纹形成的指纹图像传输至图像传感器单元阵列；通过校准单元，对图像传感器单元分别获取的指纹图像数据的不一致性进行校准，提高光学指纹识别性能。本发明提供透明阵列，透明阵列位于远离图像传感器单元阵列的一面上，在非透镜单元区域形成光栏，以保证光线通过每一透明阵列进入对应的图像传感器阵列；并且提供校准单元，对图像传感器单元分别获取的指纹图像数据的不一致性进行校准，以提高光学指纹识别的性能。

Description

提高光学指纹识别性能的方法

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种提高光学指纹识别性能的方法。

背景技术

光学指纹传感器利用了光的折射和反射原理，射在手指表面脊线（纹线之间的突起部分）上的光线将发生全反射，反射光被投射到图像传感器上，形成黑色图像，而射在手指谷线（纹线之间的凹陷部分）上的光线被手指吸收，形成白色图像，从而光学指纹传感器就会捕捉到一个明暗相间的多灰度指纹图像。

现有的光学指纹传感器主要包含三个部分：LED光源、直角棱镜、CMOS传感器。如图1所示，将手指13放在直角棱镜12上，在LED光源14照射下，光从底部射向直角棱镜12，到达直角棱镜12的上表面，也就是放手指13的表面。如果光束抵达的位置是手指脊线，光束将会形成内部全反射，从直角棱镜12的另一侧面传出，到达CMOS图像传感器11。如果光束抵达的位置是手指谷线，则光束将被手指13的皮肤吸收。

现有光学指纹传感器的厚度至少为10-12mm。随着移动支付、物联网身份认证的应用逐渐火热，如果要在手机等移动领域中应用指纹认证，必须将光学指纹器的厚度控制在6mm以下。目前，只有半导体电容或电感式传感器可以达到此要求，但半导体电容或电感式传感器的成本极高，为大规模量产造成障碍。

此外，中国发明专利申请，申请号：201310698971.3，公开了一种《光学指纹采集方法、光学指纹采集装置及便携式电子装置》，通过图像传感器单元阵列采集指纹图像信息的部分信息，再通过后期的处理将图像信息的部分信息组合形成完整的指纹信息，这样可以降低手指指纹至多个图像传感器单元之间的距离，减小便携式电子装置的厚度，符合小型化、便捷化的市场方向。但这种方法中进入每一图像传感器单元的光亮不一致，会导致后期图像指纹数据的不一致，致使在整合为整体的指纹图像数据时产生与实际图像较大的误差，因此，如何在降低光学指纹识别装置厚度的情况下，同时保持获得指纹图像数据的一致性，成为本领域技术人员研究的课题。

发明内容

鉴于对背景技术中的技术问题的理解，如果能够提出一种提高光学指纹识别性能的方法，是非常有益的。

本发明提供一种提高光学指纹识别性能的方法，包括：发出光线并照射手指指纹；照射手指指纹形成的指纹图像传输至图像传感器单元阵列；通过校准单元，对图像传感器单元分别获取的指纹图像数据的不一致性进行校准，提高光学指纹识别性能。

在依据本发明的一个实施例中，采用灰度色调工艺或半色条工艺形成透镜阵列，述透镜阵列位于远离图像传感器单元阵列的一面上，在非透镜单元区域形成光栏。

在依据本发明的一个实施例中，提供玻璃基板；于玻璃基板的一面形成黄色的光刻胶，显影形成若干凹槽；喷涂覆盖光刻胶及凹槽形成透明层，于凹槽底部形成透镜单元区域；于凹槽侧壁及凹槽外部表面形成黑色的挡光层。

在依据本发明的一个实施例中，所述校准单元为：设置于图像传感器单元阵列的非易失性存储器，采用算法补偿的方式校准。

在依据本发明的一个实施例中，提供位于所述图像传感器单元阵列上部的透镜阵列，所述透镜阵列的透镜单元分别对应于图像传感器单元。

在依据本发明的一个实施例中，所述透镜阵列的厚度为0.3毫米至3毫米之间。

在依据本发明的一个实施例中，设置位于所述透镜阵列的周边的光线发射模块，适于提供光线。

在依据本发明的一个实施例中，所述光线通过位于透镜阵列上部的光学玻璃照射手指指纹，并将指纹图像传输至透镜阵列。

在依据本发明的一个实施例中，所述光学玻璃的厚度为100微米至1000微米之间。

在依据本发明的一个实施例中，所述的光学玻璃感应手指指纹的电容效应，判断手指指纹的生物特征。

在依据本发明的一个实施例中，所述图像传感器单元阵列呈N行×M列的阵列式排布，其中N为大于或者等于1的自然数，M为大于或者等于1的自然数，并且N和M不同时等于1。

本发明提供透明阵列，透明阵列位于远离图像传感器单元阵列的一面上，在非透镜单元区域形成光栏，以保证光线通过每一透明阵列进入对应的图像传感器阵列；并且提供校准单元，对图像传感器单元分别获取的指纹图像数据的不一致性进行校准，以提高光学指纹识别的性能。本发明起到降低便携式电子装置厚度和保证图像数据一致性的目的。

附图说明

图1是光学指纹采集装置一现有技术的结构示意图；

图2是本发明中涉及的光学指纹采集装置的结构示意图；

图3是本发明中涉及的光学指纹采集装置的透镜阵列的形成方法流程图；

图4为是本发明中涉及的光学指纹采集装置的透镜阵列中透镜单元对应区域的结构示意图；

图5是本发明一种提高光学指纹识别性能方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种提高光学指纹识别性能的方法，包括：发出光线并照射手指指纹；照射手指指纹形成的指纹图像传输至图像传感器单元阵列；通过校准单元，对图像传感器单元分别获取的指纹图像数据的不一致性进行校准，提高光学指纹识别性能。

下面结合实施例对本发明的具体内容进行详细说明。

请参见图2，图2是本发明中涉及的光学指纹采集装置的结构示意图；如图2所示，本实施例包括：光学薄膜 21、透镜阵列22、光线发射模块23、图像传感器单元阵列24和封装基板25。所述光学薄膜 21位于指纹接触面内部。所述光学薄膜 21可以是透明或者半透明材质的光学玻璃。手指20按压于所述光学薄膜21表面，光线通过所述光学薄膜21照射手指指纹，并将手指图像传播至所述透镜阵列22。所述光学薄膜21还可用于通过验证手指皮肤的电容效应，实现对活体指纹的判断，进行生物特征判断。光学薄膜的厚度为100微米至1000微米之间。透镜阵列22位于所述光学薄膜 21的下方，用于将所述光学薄膜21获取的手指图像传输到所述图像传感器阵列24。透镜阵列的每一透镜单元221分别对应于图像传感器阵列的图像传感器单元，在非透镜单元区域形成有适于挡光的光栏。透镜阵列22可以直接对手指图像进行分割采样，并且透镜阵列22的可以有效防止相邻图像传感器单元之间的成像串扰，以及手指图像在所述透镜阵列22传输过程中的光线串扰。透镜阵列的厚度为0.3毫米至3毫米之间。光线发射模块23位于所述透镜阵列22周边，用于提供光线。需要说明的是，本实施例中，所述光线通过置于所述光学指纹采集装置内部的光线发射模块23提供，但是本发明对此不作具体限定。在其他实施例中，所述光线还可以由其他方式提供，比如：置于所述光学指纹采集装置外的光源等。

所述图像传感器单元阵列24位于所述透镜阵列22的下方，用于接收途经所述透镜阵列22的手指图像并生成指纹图像数据。所述图像传感器单元阵列24包括多个图像传感器单元。所述图像传感器单元呈阵列式排布。所述透镜阵列22的导光区域将分割采样得到的手指图像传输到所述图像传感器单元。所述透镜阵列22的隔离光线区域对应于所述图像传感器单元的边界，可以与所述图像传感器单元的边界存在部分或全部的重合，以防止所述图像传感器单元之间的成像串扰。所述光学薄膜 21、所述透镜阵列22和所述图像传感器单元阵列24的贴合方式为直接贴合，中间不需要其他光学透镜或棱镜结构，可以缩小所述光学指纹采集装置的整体厚度。

本实施例还包括：校准单元26，其为设置于图像传感器单元阵列24的非易失性存储器，采用算法补偿的方式校准每一图像传感器单元采集的子图像数据之间的不一致性。本实施例中还包括位于所述图像传感器单元阵列24下方的封装基板25，用于将所述光学薄膜 21、所述透镜阵列22、所述光线发射模块23、所述图像传感器单元阵列24集成在一起，封装形成独立的光学指纹采集装置。此外，图像传感器单元呈N行×M列的阵列式排布，其中N为大于或者等于1的自然数，M为大于或者等于1的自然数，并且N和M不同时等于1。在本实施例中图像传感器单元阵列是由若干子图像传感器阵列241组成的单个图像传感器芯片，每一子图像传感器阵列241为一图像传感器单元，每一子图像传感器阵列241对应于每一透镜单元221，相邻的子图像传感器阵列241之间间隔5至10倍的子图像传感器阵列241的宽度。在另一实施例图像传感器单元阵列为若干图像传感器芯片组成，每一图像传感器芯片241为一图像传感器单元，每一图像传感器芯片241对应于每一透镜单元221。

本领域技术人员可以理解，可以通过现有的封装技术对所述光学薄膜 21、所述透镜阵列22、所述光线发射模块23、所述图像传感器单元阵列24进行封装，使之形成独立的光学指纹采集装置，在此不再赘述。

请参见图3、图4，图3是本发明中涉及的光学指纹采集装置的透镜阵列的形成方法流程图；图4为是本发明中涉及的光学指纹采集装置的透镜阵列中透镜单元对应区域的结构示意图。所述透镜阵列的形成方法包括：S101提供玻璃基板210；S103于玻璃基板的一面形成黄色的光刻胶220，显影形成若干凹槽230；S105喷涂覆盖光刻胶及凹槽形成透明层240，于凹槽底部形成透镜单元区域250；S107于凹槽侧壁及凹槽外部表面形成黑色的挡光层260。此工艺步骤中采用灰度色调工艺或半色调工艺形成透镜阵列，在本实施例中每一透镜单元位于凹槽230内，并且分别对应于每一图像传感器单元，黄色的光刻胶的厚度为20微米，透明层的厚度为3微米，黑色的挡光层为2微米。这样，形成的透镜模组在对应图像传感器单元区域形成透镜单元保证光线的有效导入，在非图像传感器单元区域形成黑色的挡光层，有效防止光线的串扰，及不合理光线的进入图像传感器单元。

请参见图5，是本发明一种提高光学指纹识别性能方法的流程图。提高光学指纹识别性能方法包括：S201发出光线并照射手指指纹；S203照射手指指纹形成的指纹图像传输至图像传感器单元阵列24；S205通过校准单元26，对图像传感器单元分别获取的指纹图像数据的不一致性进行校准，提高光学指纹识别性能。采用灰度色调工艺或半色条工艺形成透镜阵列22，透镜阵列22位于远离图像传感器单元阵列24的一面上，在非透镜单元区域形成光栏。校准单元26为：设置于图像传感器单元阵列24的非易失性存储器，采用算法补偿的方式校准。位于所述图像传感器单元阵列24上部的透镜阵列22，所述透镜阵列的透镜单元分别对应于图像传感器单元。透镜阵列的厚度为0.3毫米至3毫米之间。透镜阵列22的周边的光线发射模块23，适于提供光线。光线通过位于透镜阵列上部的光学玻璃照射手指指纹，并将指纹图像传输至透镜阵列22。光学玻璃21的厚度为100微米至1000微米之间。光学玻璃21感应手指指纹的电容效应，判断手指指纹的生物特征。图像传感器单元阵列24呈N行×M列的阵列式排布，其中N为大于或者等于1的自然数，M为大于或者等于1的自然数，并且N和M不同时等于1。

尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本发明，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本发明不限于上述实施方式。

那些本技术领域的一般技术人员能够通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在本发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (11)

1.一种提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，包括：

发出光线并照射手指指纹；

照射手指指纹形成的指纹图像传输至图像传感器单元阵列；

通过校准单元，对图像传感器单元分别获取的指纹图像数据的不一致性进行校准，提高光学指纹识别性能。

2.根据权利要求1所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，采用灰度色调工艺或半色条工艺形成透镜阵列，所述透镜阵列位于远离图像传感器单元阵列的一面上，在非透镜单元区域形成光栏。

3.根据权利要求2所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，提供玻璃基板；于玻璃基板的一面形成黄色的光刻胶，显影形成若干凹槽；喷涂覆盖光刻胶及凹槽形成透明层，于凹槽底部形成透镜单元区域；于凹槽侧壁及凹槽外部表面形成黑色的挡光层。

4.根据权利要求1所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，所述校准单元为：设置于图像传感器单元阵列的非易失性存储器，采用算法补偿的方式校准。

5.根据权利要求1所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，提供位于所述图像传感器单元阵列上部的透镜阵列，所述透镜阵列的透镜单元分别对应于图像传感器单元。

6.根据权利要求2所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，所述透镜阵列的厚度为0.3毫米至3毫米之间。

7.根据权利要求2所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，设置位于所述透镜阵列的周边的光线发射模块，适于提供光线。

8.根据权利要求7所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，所述光线通过位于透镜阵列上部的光学玻璃照射手指指纹，并将指纹图像传输至透镜阵列。

9.根据权利要求8所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，所述光学玻璃的厚度为100微米至1000微米之间。

10.根据权利要求9所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，所述的光学玻璃感应手指指纹的电容效应，判断手指指纹的生物特征。

11.根据权利要求1所述的提高光学指纹识别性能的方法，其特征在于，所述图像传感器单元阵列呈N行×M列的阵列式排布，其中N为大于或者等于1的自然数，M为大于或者等于1的自然数，并且N和M不同时等于1。