CN110928019A - 纹路采集装置及其制造方法、纹路采集方法 - Google Patents

纹路采集装置及其制造方法、纹路采集方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种纹路采集装置及其制造方法、纹路采集方法，通过设置照射待检测体的光源阵列，以及采集光线的光电传感器阵列，实现了在与包括液晶显示面板的各种显示面板兼容且进行方便且成本较低的改造之后，即可对经由待检测体反射后的光线的采集，以作为待检测体的纹路图像的识别依据，进而实现对指纹、掌纹等纹路的屏下采集和识别。

Description

纹路采集装置及其制造方法、纹路采集方法
技术领域
本公开涉及显示领域，特别涉及一种纹路采集装置及其制造方法、纹路采集方法。
背景技术
液态晶体显示器(LCD，Liquid Crystal Display)也称为液晶显示器，其构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置薄膜晶体管(TFT，Thin FilmTransistor)，上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。LCD显示技术具有工艺成熟、成本可控性强、工作时间长以及发光均匀等特点，但是LCD屏幕本身不能发光，其必须依靠外部光源照亮液晶分子从而实现发光的效果，现有技术无法实现基于LCD显示面板的屏下指纹、掌纹等纹路的采集和识别。并且，现有基于各种显示面板进行的屏下纹路采集的方案成本较高，在针对不同显示面板进行屏下纹路采集的技术改造时所应用的工艺不同，技术投入成本也相对较高。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种纹路采集装置及其制造方法、纹路采集方法，以解决现有技术无法实现基于LCD显示面板的屏下指纹、掌纹等纹路的采集和识别，且针对各种显示面板的屏下纹路采集工艺成本较高的问题。
为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：一种纹路采集装置，包括：显示面板，其出光侧被配置为放置待检测体；背光层，其包括光源的阵列，所述光源用于照射光线至所述显示面板出光侧的待检测体，且相邻的光源之间具有间隙；以及光电传感器的阵列，由待检测体反射且照射到每个间隙的光线的光路上相应地设有一个或多个所述光电传感器，以便所述光电传感器检测经由待检测体反射的光线，以识别所述待检测体的纹路图像。
进一步，所述背光层包括第一基板，所述光电传感器与所述光源均设置在所述第一基板上，且所述光电传感器设置在相邻的所述光源之间的间隙内。
进一步，所述背光层包括第一基板，所述光源设置在所述第一基板上，在所述第一基板上对应于所述间隙的位置处开设通孔，所述光电传感器的阵列设置在所述第一基板的远离所述显示面板的一侧，使得经由待检测体反射的光线穿过各个通孔到达相应的一组光电传感器。
进一步，所述光源为次毫米发光二极管或微型发光二极管。
进一步，相邻光电传感器之间的距离相同，且相邻光源之间的距离相同，且所述光电传感器和所述光源之间的数量比例为1:1。
进一步，所述显示面板在背离出光侧的方向上依序包括：第一偏振片；彩膜基板；液晶层；阵列基板；以及第二偏振片。
本公开的实施例还提供了一种纹路采集装置的制造方法，包括：在显示面板的背离出光侧的一侧上形成背光层，其包括光源的阵列，所述光源用于照射光线至所述显示面板出光侧的待检测体，且相邻的光源之间具有间隙；以及形成光电传感器的阵列，以便检测由待检测体反射的光线，包括：在所述间隙内设置所述光电传感器；或者，在所述背光层远离所述显示面板的一侧设置光电传感器的阵列且在所述间隙处设置通孔，使得经由待检测体反射的光线穿过各个通孔到达相应的一组光电传感器。
进一步，所述光源的阵列和/或所述光电传感器的阵列的形成采用转印技术。
进一步，还包括，在所述间隙内设置所述光电传感器的情况下：在显示面板的背离出光侧的一侧上形成第一基板；在所述第一基板上设置所述光源使得相邻的光源之间具有间隙；在所述第一基板上所述间隙内设置所述光电传感器。
本公开的实施例还提供了一种根据上述纹路采集装置的纹路采集方法，包括：分时点亮多个光源；响应于每次点亮光源，由各个光电传感器检测经由待检测体反射的光线，以识别所述待检测体的纹路图像；对各个光电传感器每次点亮所识别的纹路图像进行整合。
本公开实施例的有益效果在于：通过设置照射待检测体的光源阵列，以及采集光线的光电传感器阵列，实现了在与包括液晶显示面板的各种显示面板兼容且进行方便且成本较低的改造之后，即可对经由待检测体反射后的光线的采集，以作为待检测体的纹路图像的识别依据，进而实现对指纹、掌纹等纹路的屏下采集和识别。
附图说明
图1示出根据本公开实施例的纹路采集装置结构关系示意图；
图2示出根据本公开实施例的纹路采集装置的一种结构示意图；
图3示出根据本公开实施例的光源的成像示意图；
图4示出根据本公开实施例的光源和光电传感器的排布方式示意图；
图5示出根据本公开实施例的TFT黑矩阵设置示意图；
图6示出根据本公开实施例的纹路采集装置的另一种结构示意图；
图7示出根据本公开实施例的纹路采集装置的制造方法流程图；
图8示出根据本公开实施例的一种纹路采集的方法流程图；
图9示出根据本公开实施例的另一种纹路采集的方法流程图。
具体实施方式
此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。
应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
本公开的实施例提供了一种纹路采集装置，主要用于结合且兼容包括LCD显示技术的各种已知的显示技术，以实现显示面板尤其是LCD显示面板的屏下指纹、掌纹等纹路的采集和识别功能。
图1示出了纹路采集装置内结构关系的示意图。该纹路采集装置主要包括显示面板10、设置在背光层20上的光源30的阵列以及光电传感器40的阵列；其中，显示面板10的出光侧(图1中显示面板10的上面)被配置为放置待检测体，显示面板10至少应配置为透明的或可透光的，以保证光源30的阵列发射出的光线可以照射到待检测体，背光层20设置在背离显示面板10出光侧的一侧(图1中显示面板10的下面)，其主要用于放置光源30的阵列，光源30(图1中以带有竖线阴影的方块表示)用于照射光线至显示面板10出光侧放置的待检测体，且相邻的光源30之间具有间隙，使光线经过待检测体反射后可以照射到间隙处，被设置在间隙处的一个或多个光电传感器40(图1中以带有斜线阴影的方块表示)接收，不同间隙处的光电传感器40组成光电传感器40的阵列，根据其采集到的经由待检测体反射的光线，作为识别待检测体的纹路图像的依据。在此示出了光电传感器40的阵列的一种布置方式，仅作为示例而非限定，下文中还会给出其他布置方式。具体说来，可以采用其他的布置方式，只要将一个或多个所述光电传感器相应地设置在由待检测体反射且照射到每个间隙的光线的光路上，以便所述光电传感器检测经由待检测体反射的光线，即能识别所述待检测体的纹路图像。
本实施例通过设置照射待检测体的光源30的阵列，以及采集光线的光电传感器40的阵列，实现了在与包括液晶显示面板的各种显示面板兼容且进行方便且成本较低的改造之后，即可对经由待检测体反射后的光线的采集，以作为待检测体的纹路图像的识别依据，进而实现对指纹、掌纹等纹路的屏下采集和识别。
在一些实施例中，可使用次毫米发光二极管(mini LED)或微型发光二极管(microLED)作为光源30，以降低纹路采集装置整体的厚度。需要注意的是，图1中所示出的光源30的阵列与光电传感器40的阵列之间的位置关系仅为一种示例性地排布关系，在实际使用时可以对光源30与光源30之间、光源30与光电传感器40之间、光电传感器40与光电传感器40之间的位置进行不同程度的调整，本实施例不进行限制。
在一些实施例中，显示面板10可以为液晶显示面板，其具体结构如图1所示，在背离出光侧的方向上依次为第一偏振片101、彩膜基板102、液晶层103、阵列基板104以及第二偏振片105；其中，彩膜基板102可以由彩色滤光片和透明基板结合而成，但不仅限于此，也可以通过树脂结合各种彩色染料实现相同作用；阵列基板104上还设置有TFT电路(图1中未示出)用以控制液晶层103的偏转。应当注意的是，图1中示出的显示面板10的具体结构仅仅是显示面板10的一种优选结构示意，在实际使用时可能根据各个构件的实际结构不同而不同，本实施例不进行限制。
本实施例中通过设置背光层20以及安装在背光层20上的光源30的阵列实现了对待检测体的纹路图像的照射，并通过光电传感器40的阵列对经由待检测体反射后的光线进行了采集接收，即可根据光电传感器40采集到的光线参数与光源30出射的光线对比，识别出待检测体的纹路图像，进而实现对指纹、掌纹等纹路的屏下采集和识别。
图2示出了本公开实施例中纹路采集装置的一种结构示意图，此处省略了与图1中相似结构的描述以避免冗余。如图2所示，背光层包括有第一基板201，光源30和光电传感器40均设置在第一基板201上，且光电传感器40设置在相邻的光源30之间的间隙内。如此，光源30和光电传感器40可以形成在同一层中，例如，甚至可以利用同一工艺在同一处理步骤(例如在第一基板201上“转印”)中完成光源30和光电传感器40的布置和形成，如此制造更方便，制造成本更低，且更利于与其他层的装配。
在此种情况下，光源30的阵列中的各个光源30被配置为分时点亮。下面以指纹为例，结合图2详述纹路采集装置采集指纹的过程。
用户将手指指腹放置在显示面板10的上表面后，分时点亮光源30，使同一时刻内有且只有一个光源30向用户手指的指纹(在图2中以波浪线表示)照射出光线，以图2中最左侧的光源30发光为例，其所发出的光为第一光线301(在图2中以实线箭头表示)，在第一光线301到达显示面板10的出光侧时，若显示面板10的出光侧未放置指纹或第一光线301照射到的位置为用户指纹的指纹谷的情况下，第一光线301会发生全反射，反射回的第二光线302(在图2中以虚线箭头表示)则被各个光电传感器40接收，由于第一光线301进行了全反射，此时对应第二光线302的光线强度与第一光线201的光线强度应当相同；在第一光线301照射到的位置为用户指纹的指纹脊的情况下，指纹脊会吸收第一光线301的部分能量，此时反射回的第二光线302的光线强度将小于第一光线301的光线强度。在一些实施例中，光电传感器40可根据采集到的光线强度的大小输出相应的电流，根据不同位置的光电传感器40输出的电流大小，即可对应确定相应光电传感器40采集到的经过不同位置反射回的第二光线302的光线强度的大小，进而可得到指纹不同位置的纹路图像。
在单个光源30被点亮的情况下，其所发出的第一光线经过反射后在第一基板上形成如图3所示的环形图像，其中心的圆形区域为无效成像区，圆形区域外侧连接的环形区域为有效成像区(图3中阴影部分)。针对每个光源30都有其对应的有效成像区，在实际采集指纹的纹路图像时，仅使用各个光源30对应的有效成像区内的光电传感器40接收到的光线，并且在全部光源30依次点亮后，整合各个光电传感器40对于不同光源30点亮过程所识别的纹路图像，以形成完整的指纹纹路图像。
在对各个光电传感器40对于不同光源30点亮过程所识别的纹路图像进行整合时，可以具体包括同个光电传感器40在不同点亮分时所形成的纹路图像的整合以及不同光电传感器40所形成的纹路图像的拼合。
图4示出了光源30和光电传感器40在第一基板上的一种优选排布方式，即光源30和光电传感器40间隔排布，相邻光源30之间的距离相同，相邻光电传感器40之间的距离相同，相邻的光源30和光电传感器40之间的距离也相同，并且光源30和光电传感器40的数量比例为1:1，图4中白色方块表示光源30，带有阴影的方块代表光电传感器40。通过将光源30和光电传感器40按照图4中的方式进行排布，可以使光源30在分时点亮时，经由待检测体反射回的第二光线更均匀地被光电传感器40接收，以保证良好的接收效率。在一些实施例中，相邻的光源30之间的间隙在1300微米至1500微米之间，优选将间隙设置为1340微米，此时设置在光源30的间隙处的光电传感器40的尺寸最大不能超过127微米，在实际使用时，可结合显示面板10尺寸和各器件种类、型号的配适程度，在适当范围内对光源30之间的间隙和光电传感器40的尺寸进行适应性调整，图1、图2和图4中仅仅是给出了光源30和光电传感器40位置关系的示意，并不限制其实际使用时的尺寸大小。
由于阵列基板104中包含TFT电路，基于其材质不透明，在实际使用时，TFT电路可能反射光源30发出的光线，该光线经TFT反射后被光电传感器40接收后会造成待检测体的纹路采集的干扰，影响其采集的准确性。为了解决上述问题，在一些实施例中，可在TFT电路背离出光侧的一侧设置黑矩阵(BM，Black matrix)实现对照射在TFT电路上的光的吸收。如图5所示，阵列基板104上设置有薄膜晶体管层1027，其上设置有间隔布置的薄膜晶体管(TFT)50，在TFT 50的下方设置有具有一定厚度的BM(在图5中以实心黑色部分表示)，照射在TFT 50上的第一光线301被BM吸收，不会形成第二光线302，避免了经TFT反射后的光线影响待检测体纹路图像采集的准确性，而通过TFT 40之间的间隙照射到待识别指纹上的第一光线301在经过反射后形成第二光线302，被光电传感器40所采集以实现待检测体纹路图像的识别。
图6示出了根据本公开实施例中纹路采集装置的另一种结构示意图，此处省略了与图2中相似结构的描述以避免冗余。如图6所示，背光层包括有第一基板201，光源30设置在第一基板201上，任意相邻的两个光源30之间具有间隙，并且在第一基板201对应于间隙的位置处开设通孔202，此时，光电传感器40的阵列设置在第一基板201远离显示面板10的一侧，使得由待检测体反射的光线穿过各个通孔到达相应的一组光电传感器40(图6中仅示出了一组光电传感器40作为示意)。在此种情况下，光源30的阵列中的各个光源30被配置为同时点亮。如此，光源30和光电传感器40设置在不同层中，运用小孔成像的原理实现待检测体纹路的采集，可以简化纹路图像的整合过程，且在后续使用过程中若出现故障，可基于不同层进行分别维修或元件替换，使用更加便捷。
下面以指纹为例，结合图6详述纹路采集装置采集指纹的过程。
用户将手指指腹放置在显示面板10的上表面后，同时点亮光源30，其发射出的第一光线301经过待检测体的纹路反射后，其反射回的第二光线302穿过光源30之间的通孔202后被该通孔202对应的一组光电传感器40采集，根据小孔成像原理，各组光电传感器40接收穿过通孔出射的第二光线302并形成纹路缩小的图像，并通过对各组光电传感器40上形成的缩小的图像进行拼接，即可得到待检测体的纹路图像。在一些实施例中，通孔202的大小可以设置在10至20微米之间，优选为15至17微米，以保证小孔成像效果最佳，此时设置在通孔202对应位置的光电传感器组中，每个光电传感器40的大小不超过35微米，具体每个光电传感器组中光电传感器40的数量，在实际使用时可根据显示面板10尺寸、光电传感器40与通孔202之间的垂直距离确定。
需要注意的是，本实施例中的显示面板10可以为液晶显示面板，并且可以通过本实施例所提供的纹路采集装置采集掌纹、指纹、虹膜纹路和静脉纹路中的至少一种。
图7示出了本公开实施例中纹路采集装置的制造方法流程图，其主要包括步骤S71和S72：
S71，在显示面板的背离出光侧的一侧上形成背光层，其包括光源的阵列，光源用于照射光线至显示面板出光侧的待检测体，且相邻的光源之间具有间隙；
S72，形成光电传感器的阵列，以便检测由待检测体反射的光线。
在一些实施例中，可以在步骤S72中以各种方式来形成光电传感器的阵列。例如，可以在所述间隙内设置所述光电传感器。再例如，在也可以所述背光层远离所述显示面板的一侧设置光电传感器的阵列且在所述间隙处设置通孔，使得经由待检测体反射的光线穿过各个通孔到达相应的一组光电传感器。这些仅仅作为示例而非限定，实际上，只要将一个或多个所述光电传感器相应地设置在由待检测体反射且照射到每个间隙的光线的光路上，以便所述光电传感器检测经由待检测体反射的光线，即能识别所述待检测体的纹路图像。
在一些实施例中，光源的阵列以及光电传感器的阵列的形成均采用转印技术实现，以尽可能降低背光层的厚度，缩小纹路采集装置的体积。在一些实施例中，形成光电传感器的阵列的步骤可以包括在光源间的间隙内设置光电传感器，通过分时点亮光源，由各个光电传感器检测经由待检测体反射的光线，以识别待检测体的纹路图像，最后对各个光电传感器每次点亮所识别的纹路图像进行整合，以识别待检测体的纹路图像。具体地，在间隙内设置光电传感器的情况下，首先在显示面板的背离出光侧的一侧上形成第一基板，通过转印技术在第一基板上设置光源并使相邻的光源之间具有间隙，间隙的大小可以设置在1300微米至1500微米之间，优选设置为1340微米，随后在间隙内设置光电传感器，光电传感器的尺寸最大不超过127微米。优选地，光源可以选用mini LED或micro LED，并且在转印时需保证相邻光电传感器之间的距离相同，相邻光源之间的距离相同，光电传感器和光源之间的数量比例为1:1。
另外，本实施例中的显示面板可以为液晶显示面板，其制作方法与现有技术相同，在此不再详细赘述。应当了解的是，在制作显示面板中的TFT电路时，可以在TFT电路的下方设置具有一定厚度的黑矩阵，防止光源射出的光线经过TFT电路反射被光电传感器接收，影响对待检测体纹路的采集识别。
在一些实施例中，形成光电传感器的阵列的步骤还可以包括在背光层远离显示面板的一侧设置光电传感器的阵列且在间隙处设置通孔，使得经由待检测体反射的光线穿过各个通孔到达相应的一组光电传感器。具体地，首先在显示面板的背离出光侧的一侧上形成第一基板，通过转印技术在第一基板上设置光源并使相邻的光源之间具有间隙，间隙的大小可以设置在1300微米至1500微米之间，优选设置为1340微米，随后在间隙处设置宽度为10至20微米的通孔，优选为15至17微米，随后在第一基板的远离显示面板的一侧设置光电传感器组，使得经由待检测体反射的光线穿过各个通孔到达相应的一组光电传感器。
图8示出了本公开实施例的一种利用上述纹路采集装置实现纹路采集的方法流程图，主要包括步骤S81至S83：
S81，分时点亮多个光源；
S82，响应于每次点亮光源，由各个光电传感器检测经由待检测体反射的光线，以识别待检测体的纹路图像；
S83，对各个光电传感器每次点亮所识别的纹路图像进行整合。
具体地，在本实施例中对各个光电传感器每次点亮所识别的纹路图像进行整合主要包括：对同个光电传感器在不同点亮分时所形成的纹路图像的整合，以形成清晰完整的待检测体的纹路图像。
图9示出了本公开实施例的另一种利用上述纹路采集装置实现纹路采集的方法流程图，主要包括步骤S91至S93：
S91，同时点亮各个光源单元；
S92，响应于点亮各个光源单元，由各个光电传感器接收穿过各个通孔出射的光线并形成纹路的缩小图像；
S93，对各个光电传感器形成的缩小图像进行拼合。
具体地，在本实施例中对各个光电传感器每次点亮所识别的纹路图像进行整合主要包括：对不同光电传感器所形成的纹路图像的拼合，最后可通过调整拼合后图像的方向，形成完整正立的待检测体的纹路图像。
本实施例通过设置照射待检测体的光源阵列，以及采集光线的光电传感器阵列，实现了在与包括液晶显示面板的各种显示面板兼容且进行方便且成本较低的改造之后，即可对经由待检测体反射后的光线的采集，以作为待检测体的纹路图像的识别依据，进而实现对指纹、掌纹等纹路的屏下采集和识别。
以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本公开，本公开的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本公开做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本公开的保护范围内。

Claims (10)

1.一种纹路采集装置，其特征在于，包括：
显示面板，其出光侧被配置为放置待检测体；
背光层，其包括光源的阵列，所述光源用于照射光线至所述显示面板出光侧的待检测体，且相邻的光源之间具有间隙；以及
光电传感器的阵列，由待检测体反射且照射到每个间隙的光线的光路上相应地设有一个或多个所述光电传感器，以便所述光电传感器检测经由待检测体反射的光线，以识别所述待检测体的纹路图像。
2.根据权利要求1所述的纹路采集装置，其特征在于，所述背光层包括第一基板，所述光电传感器与所述光源均设置在所述第一基板上，且所述光电传感器设置在相邻的所述光源之间的间隙内。
3.根据权利要求1所述的纹路采集装置，其特征在于，所述背光层包括第一基板，所述光源设置在所述第一基板上，在所述第一基板上对应于所述间隙的位置处开设通孔，所述光电传感器的阵列设置在所述第一基板的远离所述显示面板的一侧，使得经由待检测体反射的光线穿过各个通孔到达相应的一组光电传感器。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的纹路采集装置，其特征在于，所述光源为次毫米发光二极管或微型发光二极管。
5.根据权利要求2所述的纹路采集装置，其特征在于，相邻光电传感器之间的距离相同，且相邻光源之间的距离相同，且所述光电传感器和所述光源之间的数量比例为1:1。
6.根据权利要求1-3中任何一项所述的纹路采集装置，其特征在于，所述显示面板在背离出光侧的方向上依序包括：
第一偏振片；
彩膜基板；
液晶层；
阵列基板；以及
第二偏振片。
7.一种纹路采集装置的制造方法，其特征在于，包括：
在显示面板的背离出光侧的一侧上形成背光层，其包括光源的阵列，所述光源用于照射光线至所述显示面板出光侧的待检测体，且相邻的光源之间具有间隙；以及
形成光电传感器的阵列，以便检测由待检测体反射的光线，包括：
在所述间隙内设置所述光电传感器；或者
在所述背光层远离所述显示面板的一侧设置光电传感器的阵列且在所述间隙处设置通孔，使得经由待检测体反射的光线穿过各个通孔到达相应的一组光电传感器。
8.根据权利要求7所述的制造方法，采用转印技术形成所述光源的阵列和/或所述光电传感器的阵列。
9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，还包括，在所述间隙内设置所述光电传感器的情况下：
在显示面板的背离出光侧的一侧上形成第一基板；
在所述第一基板上设置所述光源使得相邻的光源之间具有间隙；
在所述第一基板上所述间隙内设置所述光电传感器。
10.一种根据权利要求2所述的纹路采集装置的纹路采集方法，其特征在于，包括：
分时点亮多个光源；
响应于每次点亮光源，由各个光电传感器检测经由待检测体反射的光线，以识别所述待检测体的纹路图像；
对各个光电传感器每次点亮所识别的纹路图像进行整合。
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