CN112101240A - 具指纹感测功能的电子装置及指纹感测方法 - Google Patents

具指纹感测功能的电子装置及指纹感测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具指纹感测功能的电子装置，包括显示面板及感测模块。显示面板具有表面，用以供使用者的手指按压。感测模块设置于显示面板下方。显示面板在指纹感测区显示亮区以对手指发出照明光束，该感测模块相应取得第一次指纹图像。显示面板随后在指纹感测区中显示第一次指纹图像，以利用该第一次指纹图像作为光源形状照亮手指，感测模块相应取得第二次指纹图像。一种指纹感测方法亦被提出。

Description

具指纹感测功能的电子装置及指纹感测方法
技术领域
本发明涉及一种具感测功能的电子装置及感测方法，尤其涉及一种具指纹感测功能的电子装置及指纹感测方法。
背景技术
随着可携式电子装置朝向大屏占比发展，传统配置于电子装置的正面的电容式指纹传感器便不再适用，这是因为电容式指纹传感器会占用电子装置正面过多的面积，而导致屏占比难以提升。在此趋势之下，屏下式指纹感测模块便被发展出来。
在屏下式光学式指纹感测模块中，配置于显示面板下方的感测模块传感器读取按压于显示面板上的手指的指纹，以供指纹识别用。然而，由于显示面板的透光率低，大约只有1％至3％的光能够穿透显示面板。因此，来自手指且被感测模块传感器接收的光信号是微弱的，进而导致读取到的指纹图像对比度低。对比度低的指纹图像较容易导致识别失败的情形。
发明内容
本发明是针对一种具指纹感测功能的电子装置，其可有效提升指纹图像中亮纹与暗纹的对比。
本发明是针对一种指纹感测方法，其可有效提升指纹图像中亮纹与暗纹的对比。
本发明的一实施例提出一种具指纹感测功能的电子装置，包括显示面板及感测模块。显示面板具有表面，用以供使用者的手指按压。感测模块设置于显示面板下方。显示面板在指纹感测区显示亮区以对手指发出照明光束，感测模块相应取得第一次指纹图像。显示面板随后在指纹感测区中显示第一次指纹图像，以利用第一次指纹图像作为光源形状照亮手指，感测模块相应取得第二次指纹图像。
本发明的一实施例提出一种指纹感测方法，包括：利用显示面板在指纹感测区显示亮区，以照亮按压于显示面板上的手指；取得第一次指纹图像；在指纹显示区中显示第一次指纹图像，以照亮手指；以及取得第二次指纹图像。
在本发明的实施例的具指纹感测功能的电子装置及指纹感测方法中，由于将第一次取得的第一次指纹图像在指纹显示区中显示以照亮手指，因此第二次取得的指纹图像便可以具有较高的对比，以使指纹识别的成功率与准确率可以有效提升。
附图说明
图1为本发明的一实施例的具指纹感测功能的电子装置的结构示意图；
图2为图1的具指纹感测功能的电子装置于指纹感测区所显示的第一次指纹图像的示意图；
图3为本发明的一实施例的指纹感测方法的流程图。
附图标记说明
50:手指
52:指纹沟槽
54:指纹凸脊
60:第一次指纹图像
62:暗纹
64:亮纹
100:具指纹感测功能的电子装置
110:显示面板
111:照明光束
112:像素
113:信号光束
120:感测模块
122:图像传感器
124:成像元件
130:控制器
A1:指纹感测区
P110～P170:步骤
S1:第一表面
S2:第二表面
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1为本发明的一实施例的具指纹感测功能的电子装置的结构示意图，而图2为图1的具指纹感测功能的电子装置于指纹感测区所显示的第一次指纹图像的示意图。请参照图1与图2，本实施例的具指纹感测功能的电子装置100包括显示面板110、感测模块120及控制器130。具指纹感测功能的电子装置100例如为智能手机、功能形手机、平板计算机、笔记本电脑、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)或其他适当的电子装置。显示面板110具有相对的第一表面S1及第二表面S2，其中第一表面S1用以供使用者的手指50按压。在本实施例中，显示面板110例如为有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)显示面板。然而，在其他实施例中，显示面板110也可以是液晶显示面板或其他适当的显示面板。在本实施例中，显示面板110具有多个排成阵列的像素112，像素112对手指50发出照明光束111，而手指50将照明光束111反射成信号光束113，其中信号光束113携带着手指50的指纹信息。
感测模块120设置于显示面板110下方，且用以读取(例如是拍摄)手指50的指纹图像。在本实施例中，感测模块120可包括图像传感器122与成像元件124。来自手指50的信号光束113通过成像元件124传递至图像传感器122，并使手指50的指纹在图像传感器122上成像，如此图像传感器122便可以感测到指纹图像。在本实施例中，成像元件124例如是成像镜头、准直器、透镜阵列、光纤光学板(fiber optical plate)或其他适当的成像元件124。图像传感器122例如为互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor,CMOS)图像传感器或电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)。
控制器130电性连接至显示面板110与感测模块120。当欲读取指纹图像时，控制器130首先控制显示面板110在指纹感测区A1显示亮区。在本实施例中，此亮区为均匀亮区，也就是说，控制器130首先控制指纹感测区A1中的像素112都以相同亮度与颜色发光，而此均匀亮区例如为均匀绿色亮区、均匀白色亮区或其他颜色的均匀亮区。
同时，控制器130命令感测模块120读取由手指50反射的信号光束113，以获得第一次指纹图像60。接着，控制器130控制显示面板110在指纹感测区A1中显示第一次指纹图像60，以利用第一次指纹图像60作为光源形状照亮手指50，且控制器130命令感测模块120再次读取由手指50反射的信号光束113，以获得第二次指纹图像。
在操作中，手指50的指纹凸脊54会接触到第一表面S1，而指纹沟槽52不会接触到第一表面S1，所以指纹凸脊54会在指纹图像中形成亮纹，而指纹沟槽52会在指纹图像中形成暗纹。感测模块120所读取到的第一次指纹图像与指纹感测区A1中所显示的第一次指纹图像60是一对一映射(mapping)的关系，且指纹感测区A1所显示的第一次指纹图像60的大小、指纹沟槽52及指纹凸脊54的位置与手指50一致。也就是说，在本实施例中，指纹感测区A1中所显示的第一次指纹图像60的暗纹62位于手指50的指纹沟槽52下方，且指纹感测区A1中所显示的第一次指纹图像60的亮纹64位于手指50的指纹凸脊54下方。一般而言，指纹凸脊54可以让图像传感器122收到较多反射的光，因此较亮，以形成第一次指纹图像60中的亮纹64。所以，本实施例利用将第一次指纹图像60呈现在指纹感测区A1中，利用亮纹64使照射在指纹凸脊64的光强，利用暗纹62使照射在指纹沟槽52的光相对较弱。利用亮纹64与暗纹62的不同光强度，使指纹凸脊54与指纹沟槽52的对比拉大。也就是说，指纹沟槽52会被提供更弱的光强度，而指纹凸脊54则维持原本的高光强度，因此在第二次指纹图像中，指纹沟槽52所形成的暗纹会更暗，以使亮纹与暗纹的对比有效地提升，进而使指纹识别的成功率与准确率可以有效提升。
在一实施例中，控制器130可直接以第二次指纹图像作为最终指纹图像，以进行后续的指纹识别流程。然而，在另一实施例中，控制器130亦可判断第二次指纹图像的亮纹与暗纹的亮度差异是否符合预设范围。符合预设范围可以是指此亮度差异大于预定值，或者是指此亮度差异大于或等于预定值。其中亮度差异可以用亮纹的亮度减掉暗纹的亮度所得到的差值来表现，或者也可以用亮纹的亮度除以暗纹的亮度所得到的商来表现。
若亮度差异符合预设范围，则将第二次指纹图像存储成最终指纹图像，控制器根据第二次指纹图像进行指纹识别。反之，若亮度差异不符合预设范围，则再次照亮手指50并取得指纹图像。举例而言，若亮度差异不符合预设范围，则再读取N次手指50的指纹，以取得第N+2次指纹图像，直到第N+2次指纹图像的亮纹与暗纹的亮度差异符合预设范围为止，并将第N+2次指纹图像存储成最终指纹图像，其中第N+2次指纹图像是控制器130命令显示面板110在指纹感测区A1显示第N+1次指纹图像来第N+2次对手指50发出照明光束111时所取得的指纹图像，且N为正整数。以下将会以流程图来具体说明再拍摄N次手指的情形。
图3为本发明的一实施例的指纹感测方法的流程图。请参照图1、图2及图3，本实施例的指纹感测方法可利用上述具指纹感测功能的电子装置100来执行，指纹感测方法包括下列步骤。首先，执行步骤P110，利用显示面板110在指纹感测区A1显示亮区，以照亮按压于显示面板110上的手指50。接着，执行步骤P120，取得第一次指纹图像，并将第一次指纹图像作为基础图像。然后，执行步骤P130，控制显示面板的发光像素在指纹显示区A1中显示基础图像，以再次对手指50发出照明光束111。之后，执行步骤P140，再次取得指纹图像，例如是取得第二次指纹图像。
在一实施例中，在步骤P140之后，可直接将此次获得的第二次指纹图像作为最终指纹图像，进行后续的指纹识别流程。然而，在本实施例中，在步骤P140之后，可执行步骤P150，判断再次取得的指纹图像(例如是第二次取得的指纹图像)的亮纹与暗纹的亮度差异是否符合预设范围。若判断结果为是，则执行步骤P160，将再次取得的指纹图像(例如是第二次指纹图像)存储成最终指纹图像，进行后续指纹识别流程。若判断结果为否，则执行步骤P170，将基础图像置换成目前再次取得的指纹图像(例如，第二次指纹图像)。接着，回到步骤P130，再依序执行步骤P130、P140及P150。如果步骤P150的判断结果为否，就一直不断地依序执行步骤P170、P130、P140及P150，直到步骤P150的判断结果为是，再终结循环，而执行步骤P160。如此一来，就可以确保最终指纹图像是亮纹与暗纹的对比度足够的指纹图像。这样的循环就是上述再次读取N次手指50的指纹图像，以获得第N+2次指纹图像，直到第N+2次指纹图像的亮纹与暗纹的亮度差异符合预设范围为止。本实施例的指纹感测方法的其他细节在上述具指纹感测功能的电子装置100的实施例中已有详细的描述，在此不再重述。
在一实施例中，控制器130例如为中央处理单元(central processing unit,CPU)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、可程序化控制器、可程序化逻辑设备(programmable logic device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合，本发明并不加以限制。此外，在一实施例中，控制器130的各功能可被实作为多个程序代码。这些程序代码会被存储在一个内存中，由控制器130来执行这些程序代码。或者，在一实施例中，控制器130的各功能可被实作为一或多个电路。本发明并不限制用软件或硬件的方式来实作控制器130的各功能。
综上所述，在本发明的实施例的具指纹感测功能的电子装置及指纹感测方法中，由于通过控制显示面板在指纹显示区中显示第一次取得的指纹图像，利用形状为第一次指纹图像的光源对手指再次发出照明光束，因此，第二次取得的指纹图像中的亮纹与暗纹可以具有较高的对比，以使指纹识别的成功率与准确率有效提升。
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 (15)

1.一种具指纹感测功能的电子装置，其特征在于，包括：
显示面板，具有表面，用以供使用者的手指按压；以及
感测模块，设置于所述显示面板下方，
其中，所述显示面板在指纹感测区显示亮区以对所述手指发出照明光束，所述感测模块相应取得第一次指纹图像，所述显示面板随后在所述指纹感测区中显示所述第一次指纹图像，以利用所述第一次指纹图像作为光源形状照亮所述手指，所述感测模块相应取得第二次指纹图像。
2.根据权利要求1所述的具指纹感测功能的电子装置，其特征在于，所述指纹感测区中所显示的所述第一次指纹图像的暗纹位于所述手指的指纹沟槽下方，且所述指纹感测区中所显示的所述第一次指纹图像的亮纹位于所述手指的指纹凸脊下方。
3.根据权利要求1所述的具指纹感测功能的电子装置，其特征在于，若所述第二次指纹图像的亮纹与暗纹的亮度差异符合预设范围，则将所述第二次指纹图像存储成最终指纹图像；若所述第二次指纹图像的亮纹与暗纹的亮度差异不符合所述预设范围，则再次拍摄所述手指。
4.根据权利要求3所述的具指纹感测功能的电子装置，其特征在于，若所述第二次指纹图像的亮纹与暗纹的亮度差异不符合所述预设范围则再次拍摄所述手指的步骤包括：
则再拍摄N次所述手指，以获得第N+2次指纹图像，直到所述第N+2次指纹图像的亮纹与暗纹的亮度差异符合所述预设范围为止，并将所述第N+2次指纹图像存储成所述最终指纹图像，其中所述第N+2次指纹图像是控制器命令所述显示面板在所述指纹感测区显示第N+1次指纹图像来第N+2次照亮所述手指时所取得的指纹图像，且N为正整数。
5.根据权利要求4所述的具指纹感测功能的电子装置，其特征在于，所述控制器根据所述最终指纹图像来进行指纹识别。
6.根据权利要求3所述的具指纹感测功能的电子装置，其特征在于，符合所述预设范围是指所述亮度差异大于预定值，或者符合所述预设范围是指所述亮度差异大于或等于预定值。
7.根据权利要求1所述的具指纹感测功能的电子装置，其特征在于，所述亮区为均匀亮区。
8.根据权利要求1所述的具指纹感测功能的电子装置，其特征在于，还包括控制器，电性连接至所述显示面板与所述感测模块，且用以控制所述显示面板所发出的所述照明光束，且用以根据所述感测模块所取得的指纹图像控制所述光源形状。
9.一种指纹感测方法，其特征在于，包括：
利用显示面板在指纹感测区显示亮区，以照亮按压于所述显示面板上的手指；
取得第一次指纹图像；
在所述指纹显示区中显示所述第一次指纹图像，以照亮所述手指；以及
取得第二次指纹图像。
10.根据权利要求9所述的指纹感测方法，其特征在于，所述指纹感测区中所显示的所述第一次指纹图像的暗纹位于所述手指的指纹沟槽下方，且所述指纹感测区中所显示的所述第一次指纹图像的亮纹位于所述手指的凸脊下方。
11.根据权利要求9所述的指纹感测方法，其特征在于，还包括：
判断所述第二次指纹图像的亮纹与暗纹的亮度差异是否符合预设范围，若符合，则将所述第二次指纹图像存储成最终指纹图像，若不符合，则再次照亮所述手指并取得指纹图像。
12.根据权利要求11所述的指纹感测方法，其特征在于，若不符合则再次照亮所述手指并取得指纹图像的步骤包括：
再取得第N+2次指纹图像，直到所述第N+2次指纹图像的亮纹与暗纹的亮度差异符合所述预设范围为止，并将所述第N+2次指纹图像存储成所述最终指纹图像，其中所述第N+2次指纹图像是在所述指纹感测区显示第N+1次指纹图像来照亮所述手指时所取得的指纹图像，且N为正整数。
13.根据权利要求12所述的指纹感测方法，其特征在于，还包括根据所述最终指纹图像来进行指纹识别。
14.根据权利要求11所述的指纹感测方法，其特征在于，符合所述预设范围是指所述亮度差异大于预定值，或者符合所述预设范围是指所述亮度差异大于或等于预定值。
15.根据权利要求9所述的指纹感测方法，其特征在于，所述亮区为均匀亮区。
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