CN111837129A - 光学指纹识别装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光学指纹识别装置及电子设备，涉及生物识别技术领域，该光学指纹识别装置包括指纹识别模组和光路引导组件；光路引导组件包括从物侧至像侧依次设置的反射组件和透镜组，指纹检测光经反射组件反射形成反射光，透镜组用于将反射光汇聚至指纹识别模组上；反射组件包括至少一个反射镜，透镜组包括同光轴的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中至少一个为非球面透镜。本申请提供的光学指纹识别装置中，反射组件能够改变指纹检测光的传播方向，减小了指纹识别模组与液晶显示屏之间的距离；透镜组将反射光汇聚至指纹识别模组上，能够收集特定角度的信号光线，提高了指纹成像的有效面积，提高了光学指纹识别的效果。

Description

光学指纹识别装置及电子设备

技术领域

本申请涉及生物识别技术领域，尤其涉及一种光学指纹识别装置及电子设备。

背景技术

随着终端行业的高速发展，生物识别技术受到各大终端设备厂商的青睐。目前，屏下指纹识别技术是在显示屏幕的下方设置指纹识别组件，采用光学原理获取用户的指纹的识别技术。

在目前的终端市场上，显示屏幕包括液晶显示(Liquid Crystal Display，简称为LCD)屏幕和有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称OLED)屏幕，以LCD屏幕为例，一般来说，支持屏下指纹识别功能的LCD触摸屏包括指纹识别模组、显示面板以及位于显示面板下方的背光模组，背光模组包括彩色滤光片、偏振片、棱镜膜、扩散片和导光板。

由于LCD屏幕不具有自发光的特性，需要背光模组为屏幕提供光源，光源发出的光经过导光板形成面光源，面光源经扩散片、棱镜膜和偏振片后形成带有一定偏振状态的光。其中，背光模组中的棱镜膜用于收拢中心视角的光线，增加正视角度的显示亮度，但从手指发出的指纹检测光经过上述LCD屏幕射入指纹识别模组后，会产生带有黑线的不连续视场区域，造成指纹的特征信号丢失，影响指纹识别功能。

发明内容

本申请实施例提供一种光学指纹识别装置及电子设备，以克服光学指纹识别功能效果差的问题。

本申请实施例提供一种光学指纹识别装置，适用于具有液晶显示屏的电子设备以实现屏下光学指纹检测；所述光学指纹识别装置包括设置在所述液晶显示屏的背光侧的指纹识别模组和光路引导组件；所述光路引导组件包括从物侧至像侧依次设置的反射组件和透镜组，穿过所述液晶显示屏的指纹检测光经所述反射组件反射形成反射光，所述透镜组用于将所述反射光者汇聚至所述指纹识别模组上；

所述反射组件包括至少一个反射镜，所述透镜组包括同光轴的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜分别中的至少一个透镜为非球面透镜。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：0<|Y/(f×TTL)|<1，Y为像侧的最大像高，f为所述透镜组的焦距，TTL为物侧至像侧的距离。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：-2<f1/R1<50，f1为所述第一透镜的焦距；R1为所述第一透镜靠近所述物侧的曲率半径。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：0<f1/R2<10，R2为所述第一透镜靠近所述像侧的曲率半径。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：-5<f2/R3<8，f2为所述第二透镜的焦距；R3为所述第二透镜靠近所述物侧的曲率半径。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：0<f2/R4<10，R4为所述第二透镜靠近所述像侧的曲率半径。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：-240<f3/R5<0，f3为所述第三透镜的焦距；R5为所述第三透镜靠近所述物侧的曲率半径。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：0<f3/R6<210，R6为所述第三透镜靠近所述像侧的曲率半径。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：0<CT1/CT2<2，CT1为所述第一透镜的中心厚度；CT2为所述第二透镜的中心厚度。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：0<CT2/CT3<3，CT3为所述第三透镜的中心厚度。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：所述第一透镜的折射率n1＞1.50，所述第一透镜的色散系数v1＞20.0。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：所述第二透镜的折射率n2＞1.50，所述第二透镜的色散系数v2＞20.0。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：所述第三透镜的折射率n3＞1.50，所述第三透镜的色散系数v3＞20.0。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述透镜组满足：在最大视场角FOV<120°的视场内，畸变小于5％。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述反射组件包括一个反射镜，所述反射镜包括反射面，所述反射面与所述液晶显示屏之间的角度为锐角。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述指纹识别模组包括光学指纹传感器芯片，所述反射光照射至所述光学指纹传感器芯片的光线接收面上，所述光学指纹传感器芯片的光线接收面与所述液晶显示屏垂直设置。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述反射组件包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜包括第一反射面，所述第二反射镜包括第二反射面，所述第一反射面与所述第二反射面相平行，所述第一反射面与所述液晶显示屏之间的角度为锐角；所述指纹检测光经过所述第一反射面后形成第一反射光，所述第一反射光经过所述第二反射面后形成第二反射光。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述指纹识别模组包括光学指纹传感器芯片，所述反射光照射至所述光学指纹传感器芯片的光线接收面上，所述光学指纹传感器芯片的光线接收面与所述液晶显示屏平行设置。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述光学指纹传感器芯片用于承载在软性电路板并与所述软性电路板进行电性连接，所述光学指纹传感器芯片包括具有多个光学感应单元的光学感应阵列。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述光路引导组件还包括用于承载所述透镜组的镜筒或者镜头支架，所述镜筒或者镜头支架设置在所述软性电路板上方并与所述软性电路板形成一个密闭空间，所述光学感应阵列设置在所述密闭空间之内并位于所述透镜组的汇聚光路中；其中，所述透镜组用于将所述反射光引导或者汇聚至所述光学感应阵列以在所述光学感应阵列实现手指的光学指纹成像。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述指纹识别模组还包括用于滤除干扰光的滤光片，所述滤光片设置在所述光学指纹传感器芯片面向所述透镜组的一侧。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述滤光片通过滤光片贴合胶粘接在所述光学指纹传感器芯片上。

如上所述的光学指纹识别装置，其中，所述光路引导组件还包括光阑，所述光阑设置在所述反射组件与所述透镜组之间，或所述第一透镜与所述第二透镜之间。

本申请实施例提供一种电子设备，包括液晶显示屏以及光学指纹识别装置，所述光学指纹识别装置设置在所述液晶显示屏的背光模组下方以实现屏下光学指纹检测。

本申请实施例提供的光学指纹识别装置及电子设备，该光学指纹识别装置适用于具有液晶显示屏的电子设备以实现屏下光学指纹检测，所述光学指纹识别装置包括设置在所述液晶显示屏的背光模组下方的指纹识别模组和光路引导组件，且其指纹检测区至少部分位于所述液晶显示屏的显示区域，触摸所述指纹检测区的手指形成携带有所述手指的指纹信息的指纹检测光；所述光路引导组件从物侧至像侧依次包括反射组件和透镜组，所述指纹检测光穿过所述液晶显示屏后，经所述反射组件反射形成反射光，所述透镜组用于将所述反射光引导或者汇聚至所述指纹识别模组上以实现手指的光学指纹成像；所述反射组件包括至少一个反射镜，所述透镜组从物侧至像侧依次包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述透镜组中至少一个透镜为非球面透镜。本申请实施例提供的光学指纹识别装置中，反射组件能够改变指纹检测光的传播方向，可以有效地增加所述光学指纹识别装置的物距，从而可以利用大焦距的镜头实现屏下指纹检测或识别。采用反射组件能够有效收集特定角度的信号光线，尤其可以提高对所述光学指纹检测模组的指纹识别区域的边缘信号的采集量，增大识别视增大了识别视场，从而提高了所述光学指纹检测模组的指纹识别效果。换而言之，焦距越大，放大率越大，得到的影像的“花瓣”越大，有利于提高有效识别区的面积，进而提高指纹识别准确率。进一步地，并且，本申请实施例还可以减小所述光学指纹识别装置的体积。例如，通过反射组件可以减小所述光学指纹识别装置的厚度，相应的，增加了所述光学指纹识别装置的可用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为双层棱镜膜的成像原理示意图；

图2为本申请实施例一提供的光学指纹识别装置设置在液晶显示屏中的示意图；

图3为本申请实施例一中透镜组的像散与畸变收差曲线；

图4为本申请实施例一中透镜组的成像质量收差曲线；

图5为本申请实施例二提供的光学指纹识别装置设置在液晶显示屏中的示意图；

图6为本申请实施例二中透镜组的像散与畸变收差曲线；

图7为本申请实施例二中透镜组的成像质量收差曲线；

图8为本申请实施例三提供的光学指纹识别装置设置在液晶显示屏中的示意图；

图9为本申请实施例三中透镜组的像散与畸变收差曲线；

图10为本申请实施例三中透镜组的成像质量收差曲线；

图11为本申请实施例四提供的光学指纹识别装置设置在液晶显示屏中的示意图；

图12为本申请实施例四中透镜组的像散与畸变收差曲线；

图13为本申请实施例四中透镜组的成像质量收差曲线。

附图标记说明：

10-液晶显示屏；11-棱镜膜；21-反射镜；22-第一反射镜；23-第二反射镜；31-第一透镜；32-第二透镜；33-第三透镜；40-光阑；50-滤光片；60-指纹识别模组。

具体实施方式

本申请实施例提供的光学指纹识别装置适用于具有LCD显示屏或OLED显示屏的电子设备，以下实施例以光学指纹识别装置应用于LCD显示屏即液晶显示屏为例进行描述；液晶显示屏是一种被动发光显示装置，其显示面板本身并不能发光，一般需要采用由显示模组背后的背光模组来照亮显示面板以使其显示画面。背光模组通常包括偏振片、棱镜膜、扩散片和导光板，光源发出的白光经过导光板形成面光源，经扩散片、棱镜膜和偏振片后形成带有一定偏振状态的白光，最后通过液晶显示屏中的彩色滤光片完成显示。

在上述过程中，为了保证液晶显示屏的显示亮度尤其是正视角度的显示亮度，背光模组中通常设置有两层相叠合的、水平方向正交放置的棱镜膜，由于光线经过导光板和扩散片后发散角度变大，需要通过棱镜膜进行收拢，使用两层棱镜膜可以分别收拢X轴和Y轴方向的光线，从而提高显示亮度。

但是，手指触摸液晶显示屏形成的指纹检测光经过单层棱镜膜后，会被一分为二，在指纹识别模组上形成“两瓣形”的具有中心黑线的不连续视场区域；如图1所示，图1为双层棱镜膜的成像原理示意图：手指触摸液晶显示屏10形成的指纹检测光经过两层棱镜膜11后，被一分为四，在指纹识别模组上形成“四瓣形”的不连续视场区域，视场不连续和畸变会导致指纹的特征信号丢失，无法完成指纹识别功能，最终在液晶显示屏10中无法实现光学指纹识别，本申请实施例通过设置反射组件以及透镜组，增大物距和焦距，从而使指纹识别模组上形成的图案更大更清晰，以提高指纹识别的效果。

本申请实施例提供的光学指纹识别装置可以应用于手机、平板电脑或者其他具有液晶显示屏的智能终端或者其他电子装置中。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本实施例提供的光学指纹识别装置包括设置在液晶显示屏10的背光侧的指纹识别模组60和光路引导组件，光路引导组件包括从物侧至像侧依次设置的反射组件和透镜组，穿过所述液晶显示屏10的指纹检测光经反射组件反射形成反射光，透镜组用于将反射光汇聚至指纹识别模组60上以实现手指的光学指纹成像。

需要说明的是，本实施例提供的光学指纹识别装置可以用于不同的场景中，对应不同的应用场景，物侧和像侧也不同。例如，可以将该光学指纹识别装置设置在终端设备中，具体的，上述物侧可以为该终端设备的显示屏幕的表面，该显示屏幕的表面用于为手指触摸操作提供触摸界面以反射形成指纹检测光；上述像侧可以为光学指纹识别装置中的图像传感器，可以用于接收指纹检测光和生成指纹数据以用于指纹识别。

其中，反射组件可以包括一个或多个反射镜，反射组件用于使穿过背光模组的指纹检测光发生反射，改变指纹检测光的传播方向，反射组件能够将指纹检测光的光路进行“折叠”，从而缩小液晶显示屏10与指纹识别模组60之间的距离，避免因液晶显示屏10与指纹识别模组60之间的距离过大导致电子设备厚度过大。此外，反射组件还可以包括用于支撑上述一个或多个反射镜的支架。

透镜组包括从物侧至像侧依次设置的多个透镜，可选地，可以包括三个透镜，包括三个透镜的透镜组焦距大，增大了放大率，能够更好地分辨指纹图像。例如，依次包括第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33，指纹检测光经反射组件反射形成反射光，第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33用于使反射光发生折射，从而汇聚到光学指纹传感器芯片上实现指纹识别。示例性地，第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33可以使用树脂材料注塑成型。

进一步地，本实施例中，第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33中至少一个为非球面透镜，具体地，第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33分别包括两个镜面，本实施例中镜头组件满足：在上述的六个镜面中，至少有一个镜面为非球面镜面。例如，可以将六个镜面中的任意一个或者任意多个面设置为非球面镜面；还可以将六个镜面全部设置为非球面镜面；也可以将每个透镜都设置为包括至少一个非球面镜面，本实施例中镜面的设置不限于此。

本申请实施例的透镜组，采用具有至少一个非球面镜面的三个透镜，通过将反射光汇聚至指纹识别模组60上，结合反射组件同时设置在指纹识别模组60中，能够有效收集特定角度的信号光线，增大了识别视场，满足了指纹识别对视场的需求，保证了光学指纹识别功能的实现。

需要说明的是，本实施例中指纹检测区至少部分位于液晶显示屏10的显示区域，触摸指纹检测区的手指形成携带有手指的指纹信息的指纹检测光。

具体地，液晶显示屏10包括显示模组和背光模组，显示模组上设置有用于供用户放置手指以进行指纹输入的指纹检测区，指纹检测区的至少部分位于液晶显示面板的显示区域内，也可以完全位于液晶显示面板的显示区域内。

背光模组设置在显示模组的下方，指纹识别模组60位于背光模组的下方，指纹识别模组60可以包括光学指纹传感器芯片和光源，相应地，背光模组包括允许光源发出的光线穿过背光模组射向指纹检测区的透过部，透过部用于允许光源发出的光线穿过背光模组而射向指纹检测区，以在指纹检测区上方的手指发生反射/散射或者透射而形成携带有指纹信息的指纹检测光，并允许在手指形成的穿过显示模组返回的指纹检测光通过背光模组射入光学指纹传感器芯片。

可选地，本实施例中透镜组满足：0<|Y/(f×TTL)|<1，其中，Y为像侧的最大像高，f为透镜组的焦距，TTL(Total Trace Length)为物侧至像侧的距离。这样的设置能够增大形成在光学指纹传感器芯片上的指纹图像的有效面积，提高指纹识别的准确率；此外，在有效面积增大的同时降低了屏幕到光学指纹传感器芯片的距离，当本实施例提供的光学指纹识别装置应用于电子设备中时，能够降低电子设备的厚度。

可选地，透镜组满足：-2<f1/R1<50，f1为第一透镜31的焦距；R1为第一透镜31靠近物侧的曲率半径。这样的设置能够满足透镜组的FOV成像需求，并有效降低透镜组物侧至像侧的总长度TTL。

可选地，透镜组满足：0<f1/R2<10，R2为第一透镜31靠近像侧的曲率半径。这样的设置能够满足透镜组的FOV成像需求，并有效降低透镜组的总长度TTL。

可选地，透镜组满足：-5<f2/R3<8，f2为第二透镜32的焦距；R3为第二透镜32靠近物侧的曲率半径。这样的设置能够降低像差，并有效提升透镜组的成像质量。

可选地，透镜组满足：0<f2/R4<10，R4为第二透镜32靠近像侧的曲率半径。这样的设置能够降低像差，并有效提升透镜组的成像质量。

可选地，透镜组满足：-240<f3/R5<0，f3为第三透镜33的焦距；R5为第三透镜33靠近物侧的曲率半径。这样的设置能够增大最大成像面Y，并有效提升透镜组成像质量。

可选地，透镜组满足：0<f3/R6<210，R6为第三透镜33靠近像侧的曲率半径。这样的设置能够增大最大成像面Y，并有效提升透镜组成像质量。

可选地，透镜组满足：0<CT1/CT2<2，CT1为第一透镜31的中心厚度；CT2为第二透镜32的中心厚度。这样的设置能够使透镜组以及光学指纹识别装置更坚固，延长了透镜组以及光学指纹识别装置的使用寿命。

可选地，透镜组满足：0<CT2/CT3<3，CT3为第三透镜33的中心厚度。这样的设置能够使透镜组以及光学指纹识别装置更坚固，延长了透镜组以及光学指纹识别装置的使用寿命。

可选地，透镜组满足：第一透镜31的折射率n1＞1.50，第一透镜31的色散系数v1＞20.0。本实施例通过减小第一透镜31的色散，降低生产制备成本，提供了适当的像差平衡。

可选地，透镜组满足：第二透镜32的折射率n2＞1.50，第二透镜32的色散系数v2＞20.0。本实施例通过减小第二透镜32的色散，降低生产制备成本，提供了适当的像差平衡。

可选地，透镜组满足：第三透镜33的折射率n3＞1.50，第三透镜33的色散系数v3＞20.0。本实施例通过减小第三透镜33的色散，降低生产制备成本，提供了适当的像差平衡。

可选地，透镜组满足：在FOV<120°的视场内，畸变小于5％。本实施例中，透镜组的FOV(Field of view)＜120°，能够接受经反射组件反射后形成的特定角度的反射光；透镜组的TV畸变能够控制在5％以内，以实现对指纹图像的真实还原，提高光学指纹识别准确率；此外，透镜组的工作F数小于2.0，用于探测微弱的指纹信号并缩短曝光时间。

可选地，反射组件包括一个反射镜21，反射镜21包括反射面，反射面与液晶显示屏10之间的角度为锐角。具体地，反射组件可以包括一个反射镜21以及用于支撑该反射镜21的支架，本实施例中反射镜可以反射红外光，可以反射指纹检测光，反射镜21包括用于反射指纹检测光的反射面，且反射面与液晶显示屏10之间的角度为锐角，以接收和反射穿过液晶显示屏10的指纹检测光，从而改变指纹检测光的传播路线，这样的设置减小了液晶显示屏10与光学指纹传感器芯片之间的距离。进一步地，反射镜21具体可以设置为全反射镜。本实施例中反射镜21能够将指纹检测光进行“折叠”，从而缩小了液晶显示屏10与指纹识别模组60之间的距离，即减小所述光学指纹识别装置的厚度，避免因液晶显示屏10与指纹识别模组60之间的距离过大导致电子设备厚度过大。

进一步地，在上述实施方式的基础上，指纹识别模组60包括光学指纹传感器芯片，反射光照射至光学指纹传感器芯片的光线接收面上，光学指纹传感器芯片的光线接收面与液晶显示屏10垂直设置。指纹检测光经反射镜反射后形成反射光，反射光可以平行于液晶显示屏10，反射光经透镜组汇聚后罩设至光学指纹传感器芯片的光线接收面上，本实施例中光线接收面与液晶显示屏10垂直设置用于接收汇聚的反射光。

可选地，反射组件包括第一反射镜22和第二反射镜23，第一反射镜22包括第一反射面，第二反射镜23包括第二反射面，第一反射面与第二反射面相平行，第一反射面与液晶显示屏10之间的角度为锐角，指纹检测光经过第一反射面后形成第一反射光，第一反射光经过第二反射面后形成第二反射光。

具体地，反射组件可以包括两个反射镜以及用于支撑上述两个反射镜的支架，两个反射镜分别为第一反射镜22和第二反射镜23，第一反射镜22包括用于反射指纹检测光的第一反射面，且反射面与液晶显示屏10之间的角度为锐角，以接收和反射穿过液晶显示屏10的指纹检测光，指纹检测光经第一反射镜22反射后形成第一反射光；第二反射镜23包括用于反射上述第一反射光，第一反射光经第二反射镜23反射后形成第二反射光，第二反射光射经透镜组的光路后到达光学指纹传感器芯片，第一反射镜22和第二反射镜23将指纹检测光进行了“折叠”，从而缩小了液晶显示屏10与指纹识别模组60之间的距离，避免因液晶显示屏10与指纹识别模组60之间的距离过大导致电子设备厚度过大。

进一步地，在上述实施方式的基础上，指纹识别模组60包括光学指纹传感器芯片，反射光照射至光学指纹传感器芯片的光线接收面上，光学指纹传感器芯片的光线接收面与液晶显示屏10平行设置。指纹检测光经第一反射镜22和第二反射镜23的两次反射后形成第二反射光，第二反射光可以垂直于液晶显示屏10，第二反射光经透镜组汇聚后照射至光学指纹传感器芯片的光线接收面上，本实施例中光线接收面与液晶显示屏10平行设置用于接收汇聚后的第二反射光。

可选地，光学指纹传感器芯片用于承载在软性电路板并与软性电路板进行电性连接，光学指纹传感器芯片包括具有多个光学感应单元的光学感应阵列。

具体地，光学指纹传感器芯片可以承载在软性电路板，并通过金属引线与软性电路板进行电性连接。光学指纹传感器芯片具体可以包括具有多个光学感应单元的光学感应阵列。本实施例中，设置在背光模组下方的光路引导组件用于将指纹检测光引导至光学感应阵列。此外，指纹识别模组60还可以包括滤波片，用于过滤掉进入光学感应阵列的环境光或者其他干扰光，比如，滤波片可以允许与指纹检测光相对应的红外光信号所在的波段通过，而滤除其他波段的光信号。

可选地，光路引导组件还包括用于承载透镜组的镜筒或者镜头支架，镜筒或者镜头支架设置在软性电路板上方并与软性电路板形成一个密闭空间，光学感应阵列设置在密闭空间之内并位于透镜组的汇聚光路中；其中，透镜组用于将反射光引导或者汇聚至光学感应阵列以在光学感应阵列实现手指的光学指纹成像。

可选地，指纹识别模组60还包括用于滤除干扰光的滤光片50，滤光片50设置在所述光学指纹传感器芯片面向所述透镜组的一侧。具体地，滤光片50可以通过镀膜方式形成在光学指纹传感器芯片的光学感应阵列上，防止干扰光进入光学感应阵列；滤光片50也可以通过粘贴的方式设置在光学指纹传感器芯片上。

可选地，滤光片50通过滤光片贴合胶粘接在光学指纹传感器芯片上。

可选地，光路引导组件还包括光阑40，光阑40设置在反射组件与透镜组之间，或第一透镜31与第二透镜32之间。光阑40用于调节透镜组的通光量。

下面结合四个具体实施例，详细描述本申请实施例提供的指纹识别模组60。

实施例一

具体地，图2为本申请实施例一提供的光学指纹识别装置设置在液晶显示屏10中的示意图；图3为本申请实施例一中透镜组的像散与畸变收差曲线；图3中最大视场是6.500毫米，图例对应波长。图4为本申请实施例一中透镜组的成像质量收差曲线，图例对应于视场位置。

请参考图2，光学指纹识别装置设置在液晶显示屏10的下方，光学指纹识别装置包括光路引导组件、滤光片50和指纹识别模组60，其中，光路引导组件从物侧至像侧依次包括反射镜21、光阑40、第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33，第一透镜31为正光焦度的镜片，第二透镜32为正光焦度镜片，第三透镜33为负光焦度镜片。

上述第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33组成的透镜组的整体焦距为f，透镜组的光圈值为Fno(f-number)，透镜组的最大视场角为FOV，最大视场处的畸变为Dis(Distortion)，液晶显示屏10的下表面沿光轴到反射镜21的反射面远端边缘的距离为TTL。其具体数值如下：f＝01.147(毫米)；Fno＝1.75；FOV＝80(度)；TTL＝4.289(毫米)；Dis＝0.010。

从物侧至像侧，液晶显示屏10的上下表面分别为S1、S2，反射镜21的反射面为S3，光阑40的表面为S4，第一透镜31的两面分别为S5、S6，第二透镜32的两面分别为S7、S8，第三透镜33的两面分别为S9、S10，滤光片50的两面分别为S11、S12，滤光片贴合胶的两面分别为S13、S14，像面为S15，需要说明的是，像面S15指的是指纹识别模组上成像的表面，滤光片贴合胶的两面中，S13与滤光片S12面的相贴合，S14与像面S15即指纹识别模组的表面相贴合，S12与S13的形状及参数相同，S14与S15的形状及参数相同。具体地，透镜组的镜头参数满足表1、表2和表3。

在上述实施方式的基础上，反射组件包括一个反射镜21，穿过液晶显示屏10的指纹检测光经反射镜21反射形成反射光，反射镜21“折叠”了指纹检测光的传播路径，从而减小了液晶显示屏10至指纹识别模组60之间的距离，即减小了所述光学指纹识别装置的厚度；反射光继续传播，依次经过第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33后汇聚至指纹识别模组60，形成面积较大的、清晰的“四瓣形”光学指纹图像，从而便于提取和识别其中的一瓣或多瓣指纹图像，提高了指纹识别效果。焦距越大，得到影像的“花瓣”越大，有利于提高有效识别区的面积，进而提高指纹识别准确率。

表1

表2

表3

其中，表3中A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16表示非球面透镜的非球面高次项系数，其中A2的系数都为0，未体现在表中。

实施例二

具体地，图5为本申请实施例二提供的光学指纹识别装置设置在液晶显示屏10中的示意图；图6为本申请实施例二中透镜组的像散与畸变收差曲线；图6中最大视场是6.000毫米，图例对应波长。图7为本申请实施例二中透镜组的成像质量收差曲线，图例对应于视场位置。

请参考图5，光学指纹识别装置设置在液晶显示屏10的下方，光学指纹识别装置包括光路引导组件、滤光片50和指纹识别模组60，其中，光路引导组件从物侧至像侧依次包括反射镜21、第一透镜31、光阑40、第二透镜32和第三透镜33，第一透镜31为负光焦度的镜片，第二透镜32为正光焦度镜片，第三透镜33为负光焦度镜片。反射镜21设置为全反射透镜，全反射透镜包括进光面、出光面和反射面，其中，进光面与液晶显示屏10相平行，出光面与液晶显示屏10相垂直，反射面与液晶显示屏10之间形成锐角。

上述第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33组成的透镜组的整体焦距为f，透镜组的光圈值为Fno(f-number)，透镜组的最大视场角为FOV(Field of view)，最大视场处的畸变为Dis(Distortion)，液晶显示屏10的下表面沿光轴到反射镜21的反射面远端边缘的距离为TTL。其具体数值如下：f＝0.911(毫米)；Fno＝1.70；FOV＝105(度)；TTL＝3.900(毫米)；Dis＝0.020。

从物侧至像侧，液晶显示屏10的上下表面分别为S1、S2，反射镜21的入射面为S3、反射面为S4、出射面为S5，第一透镜31的两面分别为S6、S7，光阑40的表面为S8，第二透镜32的两面分别为S9、S10，第三透镜33的两面分别为S11、S12，滤光片50的两面分别为S13、S14，滤光片贴合胶的两面分别为S15、S16，像面为S17，需要说明的是，像面S17指的是指纹识别模组上成像的表面，滤光片贴合胶的两面中，S15与滤光片S14面的相贴合，S16与像面S17即指纹识别模组的表面相贴合，S14与S15的形状及参数相同，S16与S17的形状及参数相同。具体地，透镜组的镜头参数满足表4、表5和表6。

在上述实施方式的基础上，反射组件包括一个反射镜21，且本实施例中反射镜21设置为全反射透镜，进一步增强了反射效果；穿过液晶显示屏10的指纹检测光经反射镜21反射形成反射光，反射镜21“折叠”了指纹检测光的传播路径，可以有效地增加所述光学指纹识别装置的物距，从而可以利用大焦距的镜头实现屏下指纹检测或识别。并且进一步减小了液晶显示屏10至指纹识别模组60之间的距离，即减小了所述光学指纹识别装置的厚度；反射光继续传播，依次经过第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33后汇聚至指纹识别模组60，形成面积较大的、清晰的“四瓣形”光学指纹图像，从而便于提取和识别其中的一瓣或多瓣指纹图像，提高了指纹识别效果。焦距越大，放大率越大，得到的影像的“花瓣”越大，有利于提高有效识别区的面积，进而提高指纹识别准确率。

项目	参数
		f1/R1	46.575
f1/R2	3.016
		f2/R3	2.021
f2/R4	1.060
		f3/R5	-220.967
f3/R6	180.518
		Y/|f×TTL|	0.256
CT1/CT2	0.325
		CT2/CT3	2.692

表4

表5

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

-0.237

0.965

-5.475

6.512

1.712E1

1.931E1

-1.283E2

-4.335

3.011E1

-6.346E2

1.391E4

-1.626E5

8.870E5

-1.811E6

-3.755

1.117E2

-1.758E3

1.7029E4

-9.356E4

2.568E5

-1.686E5

4.095

-5.845E1

5.477E2

-3.198E3

1.146E4

-2.289E4

1.975E4

4.834E-2

-2.361

3.059E1

-9.237E1

1.415E2

-2.368E2

5.440E2

0.300

-0.332

0.815

2.709

-2.672

-2.406E1

3.730E1

表6

表6中A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16表示非球面透镜的非球面高次项系数，其中A2的系数都为0，未体现在表中。

实施例三

具体地，图8为本申请实施例二提供的光学指纹识别装置设置在液晶显示屏10中的示意图；图9为本申请实施例三中透镜组的像散与畸变收差曲线；图9中最大视场是6.700毫米，图例对应波长。图10为本申请实施例三中透镜组的成像质量收差曲线，图例对应视场位置。

请参考图8，光学指纹识别装置设置在液晶显示屏10的下方，光学指纹识别装置包括光路引导组件、滤光片50和指纹识别模组60，其中，光路引导组件从物侧至像侧依次包括反射镜21、光阑40、第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33，第一透镜31为负光焦度的镜片，第二透镜32为正光焦度镜片，第三透镜33为负光焦度镜片。

上述第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33组成的透镜组的整体焦距为f，透镜组的光圈值为Fno(f-number)，透镜组的最大视场角为FOV(Field of view)，最大视场处的畸变为Dis(Distortion)，液晶显示屏10的下表面沿光轴到反射镜21的反射面远端边缘的距离为TTL。其具体数值如下：f＝1.545(毫米)；Fno＝1.85；FOV＝80(度)；TTL＝4.210(毫米)；Dis＝0.012。

从物侧至像侧，液晶显示屏10的上下表面分别为S1、S2，反射镜21的反射面为S3，光阑40的表面为S4，第一透镜31的两面分别为S5、S6，第二透镜32的两面分别为S7、S8，第三透镜33的两面分别为S9、S10，滤光片50的两面分别为S11、S12，像面为S13，需要说明的是，像面S13指的是指纹识别模组上成像的表面。具体地，透镜组的镜头参数满足表7、表8和表9。

在上述实施方式的基础上，反射组件包括一个反射镜21，穿过液晶显示屏10的指纹检测光经反射镜21反射形成反射光，反射镜21“折叠”了指纹检测光的传播路径，从而减小了液晶显示屏10至指纹识别模组60之间的距离，即减小了所述光学指纹识别装置的厚度；反射光继续传播，依次经过第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33后汇聚至指纹识别模组60，形成面积较大的、清晰的“四瓣形”光学指纹图像，从而便于提取和识别其中的一瓣或多瓣指纹图像，提高了指纹识别效果。焦距越大，放大率越大，得到的影像的“花瓣”越大，有利于提高有效识别区的面积，进而提高指纹识别准确率。

表7

表8

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

6.039E-1

-2.041

2.738E1

-6.349E1

-1.955E2

1.500E3

-2.022E3

5.560E-1

1.527

1.027E1

-8.411E1

2.216E2

-4.046E2

3.796E2

3.275E-1

1.370

-2.034E1

-4.499

1.424E2

-2.333E2

1.210E2

-3.060E-1

-1.905

5.099

-3.435E1

3.461E1

1.337E2

-2.088E2

-7.010E-2

0.511

-1.400

3.401

1.019E1

-4.330E1

4.691E1

4.338E-1

-1.272

2.007

5.526E-1

-5.184

6.753

-3.211

表9

表9中A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16表示非球面透镜的非球面高次项系数，其中A2的系数都为0，未体现在表中。

实施例四

具体地，图11为本申请实施例四提供的光学指纹识别装置设置在液晶显示屏10中的示意图；图12为本申请实施例四中透镜组的像散与畸变收差曲线；图12中最大视场是5.700毫米，图例对应波长。图13为本申请实施例四中透镜组的成像质量收差曲线，图例对应视场位置。

请参考图11，光学指纹识别装置设置在液晶显示屏10的下方，光学指纹识别装置包括光路引导组件、滤光片50和指纹识别模组60，其中，光路引导组件从物侧至像侧依次包括第一反射镜22、第二反射镜23、光阑40、第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33，第一透镜31为正光焦度的镜片，第二透镜32为正光焦度镜片，第三透镜33为负光焦度镜片。

第一反射镜22与第二反射镜23相平行，第一反射镜22与液晶显示屏10之间形成锐角，穿过液晶显示屏10的指纹检测光经第一反射镜22反射后形成第一反射光，第一反射光经第二反射镜23反射后形成第二反射光，第二反射光射入第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33组成的透镜组的光路中。

上述第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33组成的透镜组的整体焦距为f，透镜组的光圈值为Fno(f-number)，透镜组的最大视场角为FOV(Field of view)，最大视场处的畸变为Dis(Distortion)，液晶显示屏10的下表面沿光轴到反射镜的反射面远端边缘的距离为TTL。其具体数值如下：f＝0.887(毫米)；Fno＝1.85；FOV＝78(度)；TTL＝8.955(毫米)；Dis＝0.011。

从物侧至像侧，液晶显示屏10的上下表面分别为S1、S2，第一反射镜22的反射面为S3，第二反射镜23的反射面为S4，光阑40的表面为S5，第一透镜31的两面分别为S6、S7，第二透镜32的两面分别为S8、S9，第三透镜33的两面分别为S10、S11，滤光片50的两面分别为S12、S13，像面为S15，需要说明的是，像面S15指的是指纹识别模组上成像的表面。具体地，透镜组的镜头参数满足表10、表11和表12。

在上述实施方式的基础上，反射组件包括第一反射镜22与第二反射镜23，穿过液晶显示屏10的指纹检测光经第一反射镜22与第二反射镜23依次反射形成反射光，第一反射镜22与第二反射镜23“折叠”了指纹检测光的传播路径，从而减小了液晶显示屏10至指纹识别模组60之间的距离，即减小了所述光学指纹识别装置的厚度；反射光继续传播，依次经过第一透镜31、第二透镜32和第三透镜33后汇聚至指纹识别模组60，形成面积较大的、清晰的“四瓣形”光学指纹图像，从而便于提取和识别其中的一瓣或多瓣指纹图像，提高了指纹识别效果。焦距越大，放大率越大，得到的影像的“花瓣”越大，有利于提高有效识别区的面积，进而提高指纹识别准确率。

项目	参数
		f1/R1	4.164
f1/R2	7.066
		f2/R3	-4.614
f2/R4	5.108
		f3/R5	-127.086
f3/R6	111.513
		Y/|f×TTL|	0.112
CT1/CT2	1.453
		CT2/CT3	0.983

表10

表11

A4	A6	A8	A10	A12	A14	A16
							-0.638	1.770	-2.644E1	6.297E1	1.693E2	-1.564E3	2.371E3
-0.638	-1.780	-9.120	8.548E1	-2.171E2	4.133E2	-4.322E2
							-0.367	-0.966	2.057E1	3.866	-1.442E2	2.326E2	-1.171E2
0.370	2.112	-4.850	3.321E1	-3.907E1	-1.344E2	2.263E2
							0.188	-0.800	9.256E-1	-2.194	-7.449	3.493E1	-4.354E1
-0.242	0.776	-1.611	-2.254E-1	4.355	-6.088	2.963

表12

表12中A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16表示非球面透镜的非球面高次项系数，其中A2的系数都为0，未体现在表中。

实施例五

本申请实施例五提供一种电子设备，包括液晶显示屏10以及实施例一、实施例二、实施例三或实施例四中提供的光学指纹识别装置，光学指纹识别装置设置在液晶显示屏10的背光模组下方以实现屏下光学指纹检测。

其中，电子设备可以是手机、平板电脑等具有液晶显示屏10的电子设备。液晶显示屏10还可以包括显示模组和背光模组，具体可以参考上述实施例，光学指纹识别装置的结构和功能与上述实施例相同，在此不做赘述。

当电子设备检测到有手指触摸指纹检测区时，光源可以发出用于指纹检测的红外探测光，红外探测光穿过液晶显示屏10并射入手指，并被手指透射或散射之后从手指表面穿出形成携带有指纹信息的指纹检测光，指纹检测光从液晶显示屏10返回并经过反射组件的反射形成反射光，反射光经过透镜组汇聚或引导后进一步传输到指纹识别模组60，指纹识别模组60接收上述反射光获得手指的指纹图像或指纹信息。在本实施例中，反射组件能够改变指纹检测光的传播方向，减小了指纹识别模组60与液晶显示屏10之间的距离，避免厚度过大，满足了电子设备日益紧张的尺寸限制；透镜组将反射光汇聚至指纹识别模组60上，能够有效收集特定角度的信号光线，增大了识别视场，满足了指纹识别对视场的需求，保证了光学指纹识别功能的实现。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (24)

1.一种光学指纹识别装置，其特征在于，适用于具有液晶显示屏的电子设备以实现屏下光学指纹检测；所述光学指纹识别装置包括设置在所述液晶显示屏的背光侧的指纹识别模组和光路引导组件；

所述光路引导组件包括从物侧至像侧依次设置的反射组件和透镜组，穿过所述液晶显示屏的指纹检测光经所述反射组件反射形成反射光，所述透镜组用于将所述反射光汇聚至所述指纹识别模组上；

所述反射组件包括至少一个反射镜，所述透镜组包括同光轴的第一透镜、第二透镜和第三透镜，且所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜中的至少一个透镜为非球面透镜。

2.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：0<|Y/(f×TTL)|<1，Y为像侧的最大像高，f为所述透镜组的焦距，TTL为物侧至像侧的距离。

3.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：-2<f1/R1<50，f1为所述第一透镜的焦距；R1为所述第一透镜靠近所述物侧的曲率半径。

4.根据权利要求3所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：0<f1/R2<10，R2为所述第一透镜靠近所述像侧的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：-5<f2/R3<8，f2为所述第二透镜的焦距；R3为所述第二透镜靠近所述物侧的曲率半径。

6.根据权利要求5所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：0<f2/R4<10，R4为所述第二透镜靠近所述像侧的曲率半径。

7.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：-240<f3/R5<0，f3为所述第三透镜的焦距；R5为所述第三透镜靠近所述物侧的曲率半径。

8.根据权利要求7所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：0<f3/R6<210，R6为所述第三透镜靠近所述像侧的曲率半径。

9.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：0<CT1/CT2<2，CT1为所述第一透镜的中心厚度；CT2为所述第二透镜的中心厚度。

10.根据权利要求9所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：0<CT2/CT3<3，CT3为所述第三透镜的中心厚度。

11.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：所述第一透镜的折射率n1＞1.50，所述第一透镜的色散系数v1＞20.0。

12.根据权利要求11所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：所述第二透镜的折射率n2＞1.50，所述第二透镜的色散系数v2＞20.0。

13.根据权利要求11所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：所述第三透镜的折射率n3＞1.50，所述第三透镜的色散系数v3＞20.0。

14.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述透镜组满足：在最大视场角FOV(Field of view)<120°的视场内，畸变小于5％。

15.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述反射组件包括一个反射镜，所述反射镜包括反射面，所述反射面与所述液晶显示屏之间的角度为锐角。

16.根据权利要求15所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别模组包括光学指纹传感器芯片，所述反射光照射至所述光学指纹传感器芯片的光线接收面上，所述光学指纹传感器芯片的光线接收面与所述液晶显示屏垂直设置。

17.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述反射组件包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜包括第一反射面，所述第二反射镜包括第二反射面，所述第一反射面与所述第二反射面相平行，所述第一反射面与所述液晶显示屏之间的角度为锐角；所述指纹检测光经过所述第一反射面后形成第一反射光，所述第一反射光经过所述第二反射面后形成第二反射光。

18.根据权利要求17所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别模组包括光学指纹传感器芯片，所述反射光照射至所述光学指纹传感器芯片的光线接收面上，所述光学指纹传感器芯片的光线接收面与所述液晶显示屏平行设置。

19.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学指纹传感器芯片用于承载在软性电路板并与所述软性电路板进行电性连接，所述光学指纹传感器芯片包括具有多个光学感应单元的光学感应阵列。

20.根据权利要求19所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光路引导组件还包括用于承载所述透镜组的镜筒或者镜头支架，所述镜筒或者镜头支架设置在所述软性电路板上方并与所述软性电路板形成一个密闭空间，所述光学感应阵列设置在所述密闭空间之内并位于所述透镜组的汇聚光路中；其中，所述透镜组用于将所述反射光引导或者汇聚至所述光学感应阵列以在所述光学感应阵列实现手指的光学指纹成像。

21.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别模组还包括用于滤除干扰光的滤光片，所述滤光片设置在所述光学指纹传感器芯片面向所述透镜组的一侧。

22.根据权利要求21所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述滤光片通过滤光片贴合胶粘接在所述光学指纹传感器芯片上。

23.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光路引导组件还包括光阑，所述光阑设置在所述反射组件与所述透镜组之间，或所述第一透镜与所述第二透镜之间。

24.一种电子设备，其特征在于，包括液晶显示屏以及权利要求1-23任一项所述的光学指纹识别装置，所述光学指纹识别装置设置在所述液晶显示屏的背光模组下方。

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