CN107480590B - 虹膜识别模组和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虹膜识别模组和电子装置。虹膜识别模组包括：红外摄像头和红外光源。红外光源包括：基板；设置在基板上的多个红外光源晶圆芯片，每个红外光源晶圆芯片包括发光面，发光面相对于基板倾斜以使红外光源晶圆芯片的发光方向和红外摄像头的光轴相交；和将红外光源晶圆芯片封装在基板上的封装体；红外摄像头用于接收红外光源发射的红外光在虹膜的反射光线以形成虹膜图像。本发明实施方式的红外光源、虹膜识别模组和电子装置，通过在红外光源内设置多个红外光源晶圆，具有相对于基板倾斜的发光面，使得所发射的红外光的发射方向与红外摄像头的光轴相交，增大了红外光源的工作范围，提高红外光源的有效性。

Description

虹膜识别模组和电子装置

技术领域

本发明涉及电子装置领域，尤其涉及一种虹膜识别模组和电子装置。

背景技术

虹膜识别一般需要红外光源辅助红外摄像头获取清晰的虹膜图像，然而不同人种虹膜颜色不同，适用的红外光源的波长不同，采用单一波长的红外光源适用性较差。另外，红外光源与红外摄像头之间的光路配合也存在进一步改善的空间。

发明内容

本发明的实施方式提供一种虹膜识别模组和电子装置。

本发明实施方式的虹膜识别模组，包括：

红外摄像头；和

红外光源，所述红外光源包括：

基板；

设置在所述基板上的多个红外光源晶圆芯片，每个所述红外光源晶圆芯片包括发光面，所述发光面相对于所述基板倾斜以使所述红外光源晶圆芯片的发光方向和所述红外摄像头的光轴相交；和

将所述红外光源晶圆芯片封装在所述基板上的封装体；

所述红外摄像头用于接收所述红外光源发射的红外光在虹膜的反射光线以形成虹膜图像。

本发明实施方式的电子装置，包括上述的虹膜识别模组。

本发明实施方式的虹膜识别模组和电子装置，通过在红外光源内设置多个红外光源晶圆，具有相对于基板倾斜的发光面，使得所发射的红外光的发射方向与红外摄像头的光轴相交，增大了红外光源的工作范围，提高红外光源的有效性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的虹膜识别模组的结构示意图。

图2是本发明某些实施方式的虹膜识别模组的结构示意图。

图3是本发明某些实施方式的虹膜识别模组的结构示意图。

图4是本发明某些实施方式的电子装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1至图4，本发明实施方式的虹膜识别模组1000，包括红外光源100和红外摄像头200。虹膜识别模组1000应用于电子装置。

红外光源100包括基板10、红外光源晶圆芯片20和封装体30。红外摄像头200用于接收作为有效光源的红外光源100发射的红外光在虹膜的反射光线以形成虹膜图像。

其中，红外光源晶圆芯片20包括多个，每个红外光源晶圆芯片20包括发光面21，发光面相对于基板10倾斜，如此红外光源晶圆芯片的发光方向和红外摄像头的光轴相交。

随着信息安全重要性的提升，越来越多的消费电子装置中对信息进行加密以保护用户的个人信息安全，并在通过相应的验证方式获得获取信息与操作的权限。验证方式通常包括有字符密码、图案密码等文字图案密码，然而这种密码通常容易破解，从而使得加密失效。此外，部分电子装置如手机、平板电脑等还提供指纹作为加密方式，用户通过指纹识别进行验证，指纹虽然具有较强的差异性，但易于被他人窃取并制作成如指模等假指纹进行验证，同样不利于信息的安全。在这种情况下，虹膜识别技术作为一种安全性更高的验证方式开始被一些电子装置所采用。

虹膜识别是通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定用户身份，虹膜信息具有唯一性，并且不易复制，安全性较高。

虹膜识别一般需要经过虹膜图像获取、虹膜图像处理以及虹膜图像识别的过程。

在虹膜图像获取的过程中，需要由专门的虹膜识别模组进行采集，一般地，虹膜识别模组包括摄像头以及光源，其中为保护人眼安全以及获取纹理丰富的虹膜图像，光源选择红外光，相应地，摄像头选择红外摄像头。

不用人种的虹膜颜色通常不同，例如欧美白种人的虹膜颜色通常是蓝绿色，而亚洲的黄种人的虹膜颜色通常是黑色。不同颜色的虹膜对同一工作波长的响应效率及效果均是不同的，例如对于蓝绿色的虹膜采用700nm波长的可见光也可获取虹膜图像，然而对于黑色的虹膜来说，则无法成像。

红外光集中性强不易扩散，并且在其光轴处的光照强度最强，向两侧扩散强度减弱，为了使得红外光能够覆盖人眼范围，需要对红外光源和红外摄像头的光路配合进行设计。一般地，红外光源和红外摄像头相对位置距离较近，以使得红外光能够覆盖人眼范围，然而虹膜识别所适用的识别距离和识别角度都在一定程度上受限，用户体验较差。

本发明实施方式的红外光源100，包括有多个红外光源晶圆芯片20，并且每个红外光源晶圆芯片20的发光面21相对于基板10倾斜。

基板10用于为红外光源100提供支撑。基板10相对于电子装置的显示器面板平行，如此，当发光面21相对于基板10倾斜，也即是发光面21相对于显示器面板倾斜，并且红外摄像头200的光轴与显示器面板垂直，如此红外光线可与红外摄像头200的光轴相交，用户在红外摄像头视野范围内并在红外光的照射范围内时，即能够实现虹膜识别，相对于发射面21非倾斜设置，有效增大了虹膜识别的适用距离和角度。

进一步地，当红外光源晶圆芯片20包括多个时，能够形成红外光束网，从而覆盖更大的范围，进一步增大了虹膜识别的适用距离和角度。

在一些示例中，发光面的倾斜角度可以是6-15度，较佳地，倾斜角可以是8度。可以理解，倾斜角度在此范围内，既能有效增大虹膜识别的适用距离和角度，又不会使红外光源厚度增加过大，使得电子装置整体厚度尺寸适当。

在一些示例中，当红外光源晶圆芯片20包括2个时，可以对称地设置在红外摄像头200两侧，此时两红外光源晶圆芯片20的发射面倾角相同。当然也可以不对称地设置，也即是红外晶圆芯片20到红外摄像头200的水平距离不同，此时，两发射面的倾角不同，并且红外光的发射方向和红外摄像头200的光轴汇聚于一点。

在一些示例中，红外光源100和红外摄像头200可以设置在显示器同侧，也可分居显示器两侧，在此不做限制。

可以理解，晶圆决定了红外光源的工作波长。在一些示例中，设置在基板10上的红外光源晶圆芯片20至少提供两种不同工作波长，当然也可以根据实际需求提供两种以上工作波长的红外光源晶圆芯片20，在此不做限制。如此，可满足不同用户虹膜特征的需求。例如，在某些示例中，红外光源晶圆芯片20的工作波长包括780nm、850nm和940nm。其中，工作波长为780nm的红外光对于蓝绿色虹膜在虹膜识别过程中效果更佳。而850nm的红外光对于黑色虹膜在虹膜识别过程中效果更佳。940nm的红外光在能够有效对于虹膜成像提供有效光源的同时不被人眼可见，用户体验更佳。多种工作波长的晶圆的工作状态也即是开启或关闭可根据实际使用过程中用户的具体情况或使用环境等，由用户选择或设置通过电子装置控制进行选择性开启。

封装体30可以是胶体、树脂等材料，其上表面与红外晶圆芯片的发射面水平位置较高的一端平齐，封装体30还包括覆盖晶圆上表面的透明盖板，以作为红外光的发射窗口，盖板可以采用一般的塑料、玻璃等具有良好透射性能的材料，也可采用能够对红外光进行散射的透镜，从而加大红外光的工作范围。

红外光源晶圆芯片20经封装体30封装后，形成红外光源100，红外光源100可通过板对板连接器与电子装置的主板进行连接，并由电子装置的主电源为其进行供电。多个红外光源晶圆芯片20共同封装于同一封装体30内，也即是说，红外光源100为单一模组的光源。

虹膜识别模组1000通常用于对当前使用电子装置的用户的身份进行识别，因此虹膜识别模组1000通常前置，也即是设置在电子装置的前面板，例如设置于前面板顶端。

综上所述，本发明实施方式的红外光源100和虹膜识别模组1000，通过在红外光源内设置多个红外光源晶圆，具有相对于基板倾斜的发光面，使得所发射的红外光的发射方向与红外摄像头的光轴相交，增大了红外光源的工作范围，提高红外光源的有效性。

在某些实施方式中，电子装置包括手机、平板电脑及智能穿戴设备等。此外，虹膜识别模组1000还可用于智能家居设备及消费级无人机等设备，在此不做限制。

在某些实施方式中，基板10呈环状、多个红外光源晶圆芯片20沿基板10的圆周方向分布，且封装体30呈与基板10对应的环状以使红外光源100呈环状。

在这样的实施方式中，红外摄像头200设置在红外光源100内侧。发光面21向红外光源100内侧倾斜，如此，可以使红外光线和红外摄像头200的光轴相交。

具体地，基板10可以是圆环状也可以是矩形环形等结构。一般地，为了用户的安全，红外光源100的功率会在一定程度上进行限制，因此晶圆的有效工作距离通常为10-30厘米，在有效工作范围内红外摄像头200能较为清晰的获取虹膜图像。当红外摄像头200位于红外光源100内侧时，呈圆环状分布的多个红外光源晶圆芯片20中的每个到红外摄像头200的传感器的距离基本相同，各个红外光源晶圆芯片20的工作距离也基本相同。

矩形环状易于制造但仅能允许有限数量的红外光源晶圆芯片20到红外摄像头200的传感器的距离基本相同，不同红外光源晶圆芯片20的工作距离可能不同，因此操作中，在启动不同工作波长的红外光源晶圆芯片20时，用户可能会适当调节工作距离。

封装体30与基板10的形状对应，也即是呈圆环状或环装结构，如此，结构紧凑，并能够为红外摄像头200预留位置。

在某些实施方式中，红外光源晶圆芯片20包括红外LED晶圆。

LED晶圆拥有较佳的热学性能、电性能、光学性能和机械性能，并且易于制造，价格低廉。

多个红外LED晶圆由封装体30封装后形成一个LED红外光源组件，或者说一个LED红外灯封装中包括多个红外LED晶圆，而非多个LED红外光源组件或多个LED红外灯封装。

在某些实施方式中，每一工作波长的红外光源晶圆芯片20的数目包括多个。

具体地，对应一种工作波长的红外光源晶圆芯片20的数目包括多个，如此，可根据使用环境等相关条件开启同一工作波长的一个或多个晶圆从而提供不同的红外光强度。例如在周围光环境干扰较强时，可开启多个晶圆提高发射强度，以使得红外摄像头200能够获得清晰的虹膜图像，但开启多个晶圆的功耗较高，元件发热量也较大，因此，在光环境等条件较佳时仅开启一个晶圆工作即可。

在某些实施方式中，每一工作波长的红外光源晶圆芯片的数目相同或不同。

具体地，当工作波长较短时，例如780nm时，对蓝绿色的虹膜效果更佳，而对于蓝绿色的虹膜使用可见光的补光灯也能够成为有效光源，甚至使用波长更长的红外光也能够成为有效光源，而波长较长例如850nm的红外光对应的黑色虹膜仅能在当前波长或更长波长的照射下对虹膜成像，并且易受环境的影响。因此，波长越长的红外晶圆设置的个数越多，既能满足不同工作状况开启多个红外光源晶圆芯片20也可满足多级功耗的需求。

在某些实施方式中，红外光源100还包括驱动元件，驱动元件用于选择性驱动至少一个红外光源晶圆芯片发光。

在这样的实施方式中，驱动元件包括开关和控制电路，其中开关用于连接每个红外光源晶圆芯片20与对应驱动源，控制电路用于控制开关连通和关闭。

可以理解，多个红外光源晶圆芯片20的工作波长不同，根据用户选择或使用情况选择开启部分晶圆以发射红外光，通过控制开关的通断来控制相应的晶圆与驱动源通断，可实现对晶圆的控制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种虹膜识别模组，其特征在于，所述虹膜识别模组包括：

红外摄像头；和

红外光源，所述红外光源包括：

基板，所述基板呈环状；

设置在所述基板上的多个红外光源晶圆芯片，所述多个红外光源晶圆芯片沿所述基板的圆周方向分布，每个所述红外光源晶圆芯片包括发光面；和

将所述红外光源晶圆芯片封装在所述基板上的封装体，所述多个红外光源晶圆芯片沿所述基板的圆周方向分布且所述封装体呈与所述基板对应的环状以使所述红外光源呈环状，所述封装体包括覆盖晶圆上表面的透明盖板，以作为红外光的发射窗口；

所述红外摄像头设置在所述红外光源内侧，所述发光面相对于所述基板向所述红外光源内侧倾斜以使所述多个红外光源晶圆芯片的发光方向和所述红外摄像头的光轴相交，所述红外摄像头用于接收所述红外光源发射的红外光在虹膜的反射光线以形成虹膜图像。

2.如权利要求1所述的虹膜识别模组，其特征在于，所述红外光源晶圆芯片包括红外LED晶圆芯片。

3.如权利要求1所述的虹膜识别模组，其特征在于，所述红外光源晶圆芯片的工作波长不同。

4.如权利要求3所述的虹膜识别模组，所述红外光源晶圆芯片的工作波长为780nm、850nm或940nm。

5.如权利要求4所述的虹膜识别模组，其特征在于，每一所述工作波长的所述红外光源晶圆芯片的数目包括多个。

6.如权利要求1所述的虹膜识别模组，其特征在于，所述红外光源还包括驱动元件，所述驱动元件用于选择性驱动至少一个所述红外光源晶圆芯片发光。

7.如权利要求6所述的虹膜识别模组，其特征在于，所述驱动元件包括连接每个所述红外光源晶圆芯片与对应驱动源的开关和用于控制所述开关连通和关闭的控制电路。

8.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的虹膜识别模组。

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