CN106991366A - 光学式指纹传感器 - Google Patents

Abstract

一种光学式指纹传感器，包括：透明基板；位于所述透明基板上的图像传感器；覆盖所述图像传感器的滤光层，所述滤光层紧贴图像传感器；位于所述滤光层表面的介质层。所述光学式指纹传感器可以提高获取的指纹图像的锐利度。

Description

光学式指纹传感器

技术领域

本发明涉及指纹传感器领域，特别涉及一种光学式指纹传感器。

背景技术

指纹成像识别技术，是通过指纹传感器采集到人体的指纹图像，然后与系统里的已有指纹成像信息进行比对，来判断正确与否，进而实现身份识别的技术。由于其使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域。比如公安局和海关等安检领域、楼宇的门禁系统、以及个人电脑和手机等消费品领域等等。

指纹成像技术的实现方式有光学成像、电容成像、超声成像等多种技术。相对来说，光学成像技术，其成像效果相对较好，设备成本相对较低。

目前的光学式指纹传感器中，传感器接收到的图像信息经常会受到杂散光的影响，使得获取的图像模糊不清，无法准确获取或识别指纹信息。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种光学式指纹传感器，以提高获得的指纹图像的清晰度。

为解决上述问题，本发明提供一种光学式指纹传感器，包括：透明基板；位于所述透明基板上的图像传感器；覆盖所述图像传感器的滤光层，所述滤光层紧贴图像传感器；位于所述滤光层表面的介质层。

可选的，所述滤光层包括颜色层和功能光学膜中的至少一种。

可选的，所述颜色层包括油墨、染料、塑料和光阻中的一种或几种。

可选的，所述颜色层为单层或多层结构。

可选的，所述功能光学膜包括干涉层、反射层、紫外截止层、红外截止层和单波长透过层中的一种或几种。

可选的，所述功能光学膜为单层或多层结构。

可选的，所述滤光层的厚度为4μm～50μm。

可选的，所述滤光层的折射率与介质层的折射率的差值小于等于0.2。

可选的，所述介质层为单层或多层结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的技术方案中，所述滤光层紧贴图像传感器，使得图像传感器最终接收到的光线均经过所述滤光层的过滤，使得接收到的杂散光大幅减少，并且，光线的角度越大，在滤光层内经过的光程越长，光强被过滤得越多，从而使得相邻图像传感器获得强弱明显的光线，此时获得的图像边缘就会比较锐利，获得清晰的指纹图形。

进一步，所述滤光层的折射率与介质层的折射率差值小于或等于0.2，减少光线在所述滤光层与介质层的界面上全反射，从而减少光的损失，增加光的透过率。

附图说明

图1是本发明的实施例的光学式指纹传感器的结构示意图；

图2是本发明的实施例中，入射光源垂直透明基板时，入射光线以及反射光线在上述光学式指纹传感器的光路示意图；

图3是本发明的实施例中，入射光源从介质层侧面射入时，入射光线以及反射光线在上述光学式指纹传感器的光路示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，目前的光学式指纹传感器易受杂散光的干扰，使获得的图像容易模糊，从而无法准确获取或识别指纹信息。

光学式指纹传感器中包括图像传感器作为指纹图像的传感器件，而在图像传感器上方会形成介质层保护所述图像传感器以及提供指纹接触表面。通常会在介质层的上下表面、或者介质层内形成滤光层，以实现光谱过滤、吸收杂散光等功能。

但是，由于功能层通常形成在介质层的上下表面或者介质层内部，通过颜色层回到图像传感器的光线，除了需要的光线外，还有较多的杂散光，会导致图像模糊不清。

本发明的实施例提供一种新的光学式指纹传感器，所述光学式指纹传感器的功能层紧贴图像传感器，以减少杂散光的影响，提高图像的锐利度。

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。

请参考图1，为本实施例的光学式指纹传感器的结构示意图。

所述光学式指纹传感器包括：透明基板100；位于所述透明基板100上的图像传感器101；覆盖所述图像传感器101的滤光层102，所述滤光层102紧贴图像传感器101；位于所述滤光层102表面的介质层103。

所述光学式指纹传感器还包括设置在透明基板100下方的光源，所述透明基板100可以为玻璃、有机玻璃、透明塑料等，适于光线透过。

所述图像传感器101，适于进行光电转换，实现指纹图像的采集。

所述滤光层102能过对光线进行光谱过滤。

所述介质层103作为保护层，保护下方的图像传感器，并且介质层103表面作为手指的接触面，所述介质层103的材料可以是玻璃或有机聚合物等。

当所述光学式指纹传感器工作时，光源发出的光线透过透明基板100、经过滤光层102、介质层103到达介质层103顶部的手指与介质层103的接触面，发生反射，反射光线经过介质层103和滤光层102被图像传感器101接受，通过光电转换，获得指纹图案。

人体指头与介质层103的接触面特征反映了人体的指纹特征，而且此接触面的特征会直接影响反射光的特征，因此，图像传感器101接收到的反射光通过光电转换获得的图像直接反映了人体指纹的特征。

可以采用丝网印刷或喷涂工艺直接在图像传感器101表面形成所述滤光层102。

所述滤光层102可以包括颜色层和功能光学膜中的至少一种。所述颜色层是指带有颜色的材料层，例如所述颜色层可以为油墨，具体的可以是黑色油墨、白色油墨、灰色油墨、红色油墨、绿色油墨、蓝色油墨、金色油墨、紫色油墨、绿色油墨等，可以通过吸收对应的颜色，对入射光以及反射光进行光谱过滤。所述颜色层还可以是染料或者其他有机化合物，例如：塑料或光阻。所述功能光学膜包括干涉层、反射层、紫外截止层、红外截止层和单波长透过层中的一种或几种，通过对光线的干涉、反射等作用，对光线进行光谱过滤。

本实施例中，所述滤光层102仅包括颜色层，所述颜色层的材料为油墨。所述滤光层102可以是单层或多层结构，例如可以是单一颜色的油墨层，或者是多种颜色的油墨层的堆叠结构。

在本发明的其他实施例中，所述滤光层102仅包括功能光学膜，可以是单层或者多层结构，例如可以是单一的干涉层、反射层、紫外截止层、红外截止层或单波长透过层，还可以是上述干涉层、反射层、紫外截止层、红外截止层或单波长透过层的堆叠结构。

在本发明的其他实施例中，所述滤光层102可以是同时包括颜色层和功能光学膜，所述颜色层和功能光学膜构成多层堆叠结构的滤光层102。

请参考图2，为入射光源垂直透明基板时，入射光线以及反射光线在上述光学式指纹传感器的光路示意图。

当入射光源垂直透明基板时，入射光线垂直入射进入滤光层102、介质层103，在介质层103与手指200的接触面受到反射而返回，被图像传感器101接收，反射光特征反映出手指200的指纹信息，从而获得指纹图像。但是在实际的光传播过程中，反射光线不仅包括垂直返回的光线(直线)，还包括杂散光(虚线)，这是由于入射光线与反射光线在传播过程中受到反射或散射作用造成的。所述杂散光通常是带角度传播，任一图像传感器位置处的入射光造成的杂散光最后会被相邻的图像传感器接收，从而导致相邻图像传感器之间的获取的光强强弱特征与实际指纹图案特征发生偏差，使得图像传感器获得的图像出现模糊，不能用于指纹的判定。

本实施例中，所述滤光层102紧贴图像传感器101，使得图像传感器101最终接收到的光线均经过所述滤光层102的过滤，使得接收到的杂散光大幅减少，并且，光线的角度越大，在滤光层102内经过的光程越长，光强被过滤得越多，从而使得相邻图像传感器101获得强弱明显的光线，此时获得的图像边缘就会比较锐利，获得清晰的指纹图形。

如果将滤光层102形成在介质层表面或中间，杂散光经过滤光层时虽然会减弱，但是剩余杂散光以及反射光线在到达图像传感器时还会在介质层103内受到散射及反射作用，特别是当所述介质层103为多层结构时，不同材料层的折射率不同，光在传播过程中会产生菲涅尔反射效应，由此进一步产生杂散光，使得图像传感器接收的杂散光的光强依旧较大，从而使得获取的图像锐利度较低。而本实施例中，所述滤光层102紧贴图像传感器101，经过滤光层102过滤后的光线直接被图像传感器接收，从而使得获得的图形锐利度提高。

为了达到较好的过滤杂散光的效果，所述滤光层102的厚度不能太小，否则杂散光在滤光层102内的光程过小，无法对杂散光进行有效的过滤；所述滤光层102的厚度也不能过大，由于滤光层102本身对入射光线也具有一定的反射作用，若所述滤光层102的厚度过大，会导致入射光受到滤光层102的反射，导致透光率下降，使得图像传感器101接收到的有效光的光强下降，影响形成的指纹图形。本实施例中，所述滤光层102的厚度为4μm～50μm。

请参考图3，为入射光源从介质层侧面射入时，入射光线以及反射光线在上述光学式指纹传感器的光路示意图。

入射光线从介质层103的侧面角度入射，到达手指200与介质层103的接触面，受到反射，返回，被图像传感器101接收。杂散光(虚线)在到达图像传感器101时受到滤光层102的过滤，强度减弱，从而使得获得的指纹图像锐利度提高。

由于入射光线从介质层103的侧面射入，不经过滤光层102，所以所述滤光层102的厚度不会影响入射光线进入介质层103内的光强，所以，当所述光学式指纹传感器采用斜入射光源时，可以适当增加所述滤光层102的厚度，从而进一步提高对杂散光的过滤作用，进一步提高图像传感器101获得的指纹图像的清晰度。

进一步的，当光从光疏介质进入光密介质时，容易在界面上发生全反射，造成光损失。本发明的实施例中，还可以对所述滤光层102的折射率进行调整，使所述滤光层102的折射率与介质层103的折射率接近或一致，减少光线在所述滤光层102与介质层103的界面上全反射，从而减少光的损失，增加光的透过率。较佳的，可以使得所述滤光层102的折射率与介质层103的折射率差值小于或等于0.2。

例如，在本发明的一个实施例中，所述介质层103的材料为玻璃，折射率为1.5，可以将滤光层102的折射率调整为1.5，或者为1.45。

可以通过调整所述滤光层102的材料对其折射率进行调整，例如，所述滤光层102为油墨，所述油墨由连结料(树脂)、颜料、填料和溶剂等组成，可以调整形成所述油墨时各个成分的配比以对所述油墨的折射率进行调整。

上述光学式指纹传感器的滤光层102紧贴图像传感器，有效减少杂散光的影响，提高指纹图像的锐利度；并且可以减少光线的全反射，增加光的透光性。

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 (9)

1.一种光学式指纹传感器，其特征在于，包括：

透明基板；

位于所述透明基板上的图像传感器；

覆盖所述图像传感器的滤光层，所述滤光层紧贴图像传感器；

位于所述滤光层表面的介质层。

2.根据权利要求1所述的光学式指纹传感器，其特征在于，所述滤光层包括颜色层和功能光学膜中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的光学式指纹传感器，其特征在于，所述颜色层包括油墨、染料、塑料和光阻中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的光学式指纹传感器，其特征在于，所述颜色层为单层或多层结构。

5.根据权利要求1所述的光学式指纹传感器，其特征在于，所述功能光学膜包括干涉层、反射层、紫外截止层、红外截止层和单波长透过层中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的光学式指纹传感器，其特征在于，所述功能光学膜为单层或多层结构。

7.根据权利要求1所述的光学式指纹传感器，其特征在于，所述滤光层的厚度为4μm～50μm。

8.根据权利要求1所述的光学式指纹传感器，其特征在于，所述滤光层的折射率与介质层的折射率的差值小于等于0.2。

9.根据权利要求1所述的光学式指纹传感器，其特征在于，所述介质层为单层或多层结构。