CN108629257A - 指纹成像模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种指纹成像模组和电子设备，所述指纹成像模组包括：光源组件，包括多个光源；感测面，位于所述光源组件一侧，所述多个光源产生的光线在所述感测面上形成携带有指纹信息的反射光；图像传感器，用于采集所述反射光，以获得所述指纹图像；在所述感测面内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器的投影。本发明技术方案能够有效提高投射至所述感测面上入射光的强度和均匀性，能够提高反射光中小角度光线成分的目的，以改善指纹图像放大的问题，有利于降低误读率，有利于克服指纹图像变形而造成的算法困扰问题。

Description

指纹成像模组和电子设备

技术领域

本发明涉及指纹成像领域，特别涉及一种指纹成像模组和电子设备。

背景技术

指纹识别是在采集人体指纹图像之后，将指纹图像与指纹识别系统里已有指纹信息进行比对，以实现身份识别。由于使用的方便性，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、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。

指纹识别所采用的指纹成像技术中，一种是通过光学方法采集人体指纹图像：通过光源产生入射光；入射光投射至手指表层，经手指反射形成带有指纹信息的反射光；由图像传感器接收所述反射光，获得指纹图像。

但是现有技术中的指纹成像模组所获得的指纹图像容易出现形变的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种指纹成像模组和电子设备，以改善指纹图像形变问题。

为解决上述问题，本发明提供一种指纹成像模组，包括：

光源组件，包括多个光源；感测面，位于所述光源组件一侧，所述多个光源产生的光线在所述感测面上形成携带有指纹信息的反射光；图像传感器，用于采集所述反射光，以获得所述指纹图像；在所述感测面内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器的投影。

可选的，所述多个光源与所述感测面之间距离相等。

可选的，所述图像传感器具有感光区；在所述感测面内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器感光区的投影。

可选的，在所述感测面内，所述多个光源的投影均匀分布于所述感光区投影四周。

可选的，所述感光区的形状为中心对称图形；

在所述感测面内，所述多个光源的投影以所述感光区对称中心的投影呈中心对称分布。

可选的，所述光源组件包括2个光源；

所述感光区为方形；

在所述感测面内，所述2个光源的投影分别位于所述方形感光区1条对角线投影的两侧。

可选的，所述光源组件包括偶数个光源；

所述感光区为圆形；

在所述感测面内，所述偶数个光源的投影分别位于所述圆形感光区直径投影的两侧。

可选的，所述光源为发光二极管。

可选的，所述指纹成像模组还包括：连接件，位于所述光源和所述图像传感器之间。

相应的，本发明还提供一种电子设备，包括：本发明的指纹成像模组。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

所述光源组件中包括多个光源，所以所述光源组件的采用，能够有效的提高投射至所述感测面上光线的强度；在所述感测面内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器的投影，所述光源组件投射至所述感测面上光线的均匀性较好，有利于提高所获得指纹图像的质量；而且环绕设置的多个光源之中，对侧光源所产生光线能够实现相互补充，从而达到提高反射光中小角度光线成分的目的，以改善指纹图像放大的问题，有利于降低误读率，有利于克服指纹图像变形而造成的算法困扰问题。

本发明方案中，所述图像传感器感光区的形状为中心对称图形；在所述感测面内，所述多个光源的投影以所述感光区对称中心的投影呈中心对称分布，从而提高所述光源组件所产生光线在所述感测面上光强分布的均匀性，有利于获得高质量的指纹图像；而且呈中心对称光源产生光线的补充效果较好，能够有效的矫正远端图像放大的问题，有利于减少指纹图像形变的问题，有利于提高指纹识别的成功率。

附图说明

图1是一种指纹成像模组的剖面结构示意图；

图2是本发明指纹成像模组第一实施例的俯视结构示意图；

图3是图2所示指纹成像模组实施例指纹采集时的光路示意图；

图4是本发明指纹成像模组第二实施例的俯视结构示意图；

图5是本发明指纹成像模组第三实施例的俯视结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中的指纹成像模组存在所获得指纹图像容易出现形变的问题。现结合一种指纹成像模组的剖面结构示意图分析其指纹图像形变问题的原因：

参考图1，示出了一种指纹成像模组的剖面结构示意图。

如图1所示，所述指纹成像模组包括：光源12，用于产生入射光；感测面11，所述入射光在所述感测面11上形成携带有指纹信息的反射光；图像传感器13，用于采集所述反射光，并将所述反射光的光信号转换为电信号，以获得指纹图像。

为了减小指纹成像模组的体积，所述光源12往往是发光二极管，也就是说，所述光源12为点光源，因此所述光源产生的入射光具有一定的发散角，所以所形成的反射光也相应的具有一定的发散角。

如图1所示，当手指10按压至感测面11上时，所述入射光投射至所述感测面11上的范围具有第一距离d1；而所形成反射光投射至所述图像传感器13的范围具有第二距离d2。由于入射光和反射光均具有一定的发散角，第二距离d2大于第一距离d1，也就是说，采集所述反射光所获得的指纹图像与真实手指10表面指纹相比会出现一定程度的放大，其放大比例为d2/d1。

当应用于手机等便携式电子设备时，如图1所示，通常所述光源12设置于所述图像传感器13的一侧，从而达到减小所述指纹成像模组的厚度和体积，提高所述指纹成像模组的集成度的效果。

但是将光源12设置于所述图像传感器13一侧的做法，会使投射至所述感测面11上入射光的入射角度变大，从而导致所述图像传感器13所采集反射光中大角度光线的成分增多，从而造成所获得指纹图像出现一定程度的放大。

而且随着采集反射光位置与光源12之间距离的增大，入射光和所述反射光的光程会随之延长，从而造成入射光和反射光的入射角度也随之增大，因此在靠近光源12的近光端和远离光源12的远光端，所述图像传感器13所获得指纹图像的放大比例并不相同：近光端指纹图像的放大比例较小，远光端指纹图像的放大比例较大，所以最终获得的指纹图像会出现比较严重的放大现象，从而容易引起指纹图像的变形问题，可能会造成无法识别指纹图像的算法困扰问题。

为解决所述技术问题，本发明提供一种指纹成像模组，通过设置包含有多个光源的光源组件，提高投射至所述感测面上光线的均匀性，从而提高指纹图像质量；而且通过将所述多个光源环绕设置于所述图像传感器的做法改善指纹图像放大问题。

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。

参考图2，示出了本发明指纹成像模组第一实施例的俯视结构示意图。

所述指纹成像模组包括：光源组件(图中未标示)，包括多个光源；感测面(图中未示出)，位于所述光源组件一侧，所述多个光源产生的光线在所述感测面上形成携带有指纹信息的反射光；图像传感器120，用于采集所述反射光，以获得所述指纹图像；在所述感测面内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器120的投影。

所述光源组件中包括多个光源，所以所述光源组件的采用，能够有效的提高投射至所述感测面上光线的强度；在所述感测面内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器120的投影，所述光源组件投射至所述感测面上光线的均匀性较好，有利于提高所获得指纹图像的质量；而且环绕设置的多个光源之中，对侧光源所产生光线能够实现相互补充，从而达到提高反射光中小角度光线成分的目的，以改善指纹图像放大的问题，有利于降低误读率，有利于克服指纹图像变形而造成的算法困扰问题。

结合参考图3，示出了图2所示指纹成像模组实施例指纹采集时的光路示意图。

所述光源组件用于产生入射光。

本实施例中，所述光源组件中包括2个光源，分别为第一光源111和第二光源112。所述第一光源111用于产生第一入射光111i，所述第二光源112用于产生第二入射光112i。

所述第一入射光111i和所述第二入射光112i可以为可见光，也可以为不可见光。具体的，所述第一入射光111i和所述第二入射光112i可以为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光等颜色。

所述光源为发光二极管，以减小所述光源组件的尺寸，提高所述指纹成像模组的集成度。所以本实施例中，所述第一光源111和所述第二光源112均为发光二极管。

所述感测面140用于接收触摸。

所述光源组件所产生的入射光在所述感测面140上发生反射和折射，从而形成携带有指纹信息的反射光。具体的，本实施例中，所述指纹成像模组还包括：玻璃盖板141，所述玻璃盖板141的表面为所述感测面140。

如图3所示，所述多个光源与所述感测面140之间的距离相等，也就是说，所述多个光源位于同一平面内且所述多个光源所在平面与所述感测面140平行。因此所述多个光源所产生入射光之间光程差仅与所述入射光投射至所述感测面上的入射角度相关。具体的，本实施例中，所述第一光源111和所述感测面140之间距离与所述第二光源112和所述感测面140之间距离相等。

所述第一入射光111i中包括小角度第一入射光111ai和大角度第一入射光111bi，其中小角度第一入射光111ai投射至所述感测面140上的入射角较小，大角度第一入射光111bi投射至所述感测面140上的入射角较大。

所述第二入射光112i中包括小角度第二入射光112ai和大角度第二入射光112bi，其中小角度第二入射光112ai投射至所述感测面140上的入射角较小，大角度第二入射光112bi投射至所述感测面140上的入射角较大。

所以所述小角度第一入射光111ai与所述小角度第二入射光112ai的光程长度相近，所述大角度第一入射光111bi与所述大角度第二入射光112bi的光程长度相近。

所述图像传感器120用于采集所述反射光，并将所述反射光的光信号转换为电信号，从而获得所述指纹图像。

如图2和图3所述，在所述感测面140内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器120的投影，所以所述入射光能够从所述图像传感器120的四周出射，从而能够有效的提高感测面140上光线的强度和均匀性，有利于提高所获得指纹图像的质量。而且所形成的反射光还能够相互补充，从而达到提高反射光中小角度光线成分的目的，以改善指纹图像放大的问题。

如图2所示，所述图像传感器120包括感光区121。所述感光区121内形成有感光器件，例如感光二极管，投射至所述感光区121上的反射光，会被所述感光器件采集，以实现光电转换。

本实施例中，在所述感测面140内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器120感光区121的投影。具体的，在所述感测面140内，所述多个光源的投影均匀分布于所述感光区121投影四周，从而提高了入射光投射至感测面140上的均匀度，以改善反射光的分布情况，有利于高质量指纹图像的获得；而且能够使所形成的反射光相互补充，从而达到提高反射光中小角度光线成分的目的，以改善指纹图像放大的问题，有利于降低误读率，有利于克服指纹图像变形而造成的算法困扰问题。

如图3所示，虚线圈A内部分的感光区121与所述第一光源111的距离较小，与所述第二光源112的距离较大，为所述第一光源111的近端，同时为所述第二光源112的远端；类似的，虚线圈B内部分感光区121与所述第二光源112的距离较大，与所述第一光源111的距离较小，为所述第二光源112的近端，同时为所述第一光源111的远端。

所以对于虚线圈B内部分感光区121而言，虽然只能采集到大角度第一入射光111bi发生反射后所形成的大角度第一反射光111br，但是也能够采集到小角度第二入射光112ai发生反射后所形成的小角度第二反射光112ar，也就是说，所述小角度第二反射光112ar能够对所述大角度第一反射光111br起到补充作用，从而使所述虚线圈B内部分感光区121所采集的光信号中，小角度反射光成分得以增加。

类似的，对于虚线圈A内部分感光区121而言，虽然只能采集到大角度第二入射光112bi发生反射后所形成的大角度第二反射光112br，但是也能够采集到小角度第一入射光111ai发生反射后所形成的小角度第一反射光111ar，也就是说，所述小角度第一反射光111ar能够对所述大角度第二反射光112br起到补充作用，从而使所述虚线圈A内部分感光区121所采集的光信号中，小角度反射光成分得以增加。

继续参考图2，所述感光区121的形状为中心对称图形，在所述感测面140内，所述多个光源的投影以所述感光区121对称中心的投影150呈中心对称分布。

具体的，本实施例中，所述光源组件包括2个光源，所述感光区121为方形，在所述感测面140内，所述2个光源的投影分别位于所述方形感光区1条对角线投影的两侧，即所述第一光源111的投影和所述第二光源112的投影分布位于所述感光区121对角线122投影的两侧。将所述多个光源以对称中心呈中心对称分布的做法，有效的控制入射光投射至所述感测面上的光强均匀性，有利于降低工艺难度，有利于提高成像质量。

此外，本实施例中，所述指纹成像模组还包括：连接件(图中未示出)，位于所述光源和所述图像传感器120之间。

所述连接件用于实现所述光源和所述图像传感器120之间的连接，并固定所述光源的位置。本实施例中，所述连接件的材料为UV胶。所以所述连接件还可以用于传导所述入射光，从而能够有效的提高入射光的利用率，减少杂散光，从而有利于提高成像质量。

具体的，所述光源组件包括第一光源111和第二光源112，所以所述连接件的数量为2个，分别为位于所述第一光源111和所述图像传感器120之间的第一连接件131以及位于所述第二光源112和所述图像传感器120之间的第二连接件132。

参考图4，示出了本发明指纹成像模组第二实施例的俯视结构示意图。

本实施例与第一实施例相同之处本发明在此不再赘述。本实施例与第一实施例不同之处在于，本实施例中，所述光源组件中光源的数量为4个，分别为第一光源211、第二光源212、第三光源213以及第四光源214。

本实施例中，所述感光区221也为方形，在所述感测面内，所述4个光源的投影分别位于所述方形感光区221对角线投影的两侧。具体的，在所述感测面240内，所述第一光源211的投影和所述第二光源212的投影位于第一对角线222投影的两侧，所述第三光源213的投影和所述第四光源214的投影分别位于第二对角线223投影的两侧。

需要说明的是，为了实现所述光源和所述图像传感器220之间的连接，本实施例中，所述连接件的数量为4个，分别为位于所述第一光源211和所述图像传感器220之间的第一连接件241、位于所述第二光源212和所述图像传感器220之间的第二连接件242、位于所述第三光源213和所述图像传感器220之间的第三连接件243以及位于所述第四光源214和所述图像传感器220之间的第四连接件244。

参考图5，示出了本发明指纹成像模组第三实施例的俯视结构示意图。

本实施例与前述实施例相同之处本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述感光区321的形状为圆形。

由于圆形感光区321的圆心350为对称中心，所以所述光源组件包括偶数个光源；在所述感测面340内，所述偶数个光源的投影分别位于所述圆形感光区321直径投影的两侧。如图5所示，本实施例中，所述光源组件包括6个光源，所述6个光源的投影分别位于所述圆形感光区321中3条直径投影的两侧。

相应的，本发明还提供一种电子设备，包括：本发明指纹成像模组。

所述指纹成像模组用于采集指纹图像。所述指纹成像模组为本发明指纹成像模组，具体技术方案参考前述指纹成像模组的具体实施例，本发明在此不再赘述。所述电子设备根据所述指纹成像模组所获得指纹图像，进行指纹识别。

当手指按压到所述感测面上时，所述多个光源均产生入射光，因此投射至所述感测面上入射光的光强较大，光强均匀度较高；而且所述多个光源之中，对侧光源所产生光线能够实现相互补充，从而达到提高反射光中小角度光线成分的目的，以改善指纹图像放大的问题，有利于降低误读率，有利于克服指纹图像变形而造成的算法困扰问题。具体的，所述电子设备为手机或平板电脑。所述光源组件的采用能够有效的改善指纹图像放大的问题，有利于提高指纹识别的成功率。

综上，所述光源组件中包括多个光源，所以所述光源组件的采用，能够有效的提高投射至所述感测面上光线的强度；在所述感测面内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器的投影，所述光源组件投射至所述感测面上光线的均匀性较好，有利于提高所获得指纹图像的质量；而且环绕设置的多个光源之中，对侧光源所产生光线能够实现相互补充，从而达到提高反射光中小角度光线成分的目的，以改善指纹图像放大的问题，有利于降低误读率，有利于克服指纹图像变形而造成的算法困扰问题。而且，本发明其他实施例中，所述图像传感器感光区的形状为中心对称图形；在所述感测面内，所述多个光源的投影以所述感光区对称中心的投影呈中心对称分布，从而提高所述光源组件所产生光线在所述感测面上光强分布的均匀性，有利于获得高质量的指纹图像；而且呈中心对称光源产生光线的补充效果较好，能够有效的矫正远端图像放大的问题，有利于减少指纹图像形变的问题，有利于提高指纹识别的成功率。

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 (10)

1.一种指纹成像模组，其特征在于，包括：

光源组件，包括多个光源；

感测面，位于所述光源组件一侧，所述多个光源产生的光线在所述感测面上形成携带有指纹信息的反射光；

图像传感器，用于采集所述反射光，以获得所述指纹图像；

在所述感测面内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器的投影。

2.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述多个光源与所述感测面之间距离相等。

3.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述图像传感器具有感光区；在所述感测面内，所述多个光源的投影环绕所述图像传感器感光区的投影。

4.如权利要求3所述的指纹成像模组，其特征在于，在所述感测面内，所述多个光源的投影均匀分布于所述感光区投影四周。

5.如权利要求3所述的指纹成像模组，其特征在于，所述感光区的形状为中心对称图形；

在所述感测面内，所述多个光源的投影以所述感光区对称中心的投影呈中心对称分布。

6.如权利要求5所述的指纹成像模组，其特征在于，所述光源组件包括2个光源；

所述感光区为方形；

在所述感测面内，所述2个光源的投影分别位于所述方形感光区1条对角线投影的两侧。

7.如权利要求5所述的指纹成像模组，其特征在于，所述光源组件包括偶数个光源；

所述感光区为圆形；

在所述感测面内，所述偶数个光源的投影分别位于所述圆形感光区直径投影的两侧。

8.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述光源为发光二极管。

9.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述指纹成像模组还包括：连接件，位于所述光源和所述图像传感器之间。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1至权利要求9任意一项权利要求所述的指纹成像模组。