CN112955854B - 具有集成矩阵传感器的显示器及捕获手指乳头结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有用于光学地捕获至少一个手指(F)的乳头结构的集成矩阵传感器(3)的显示器，其中，各个带角覆盖件(4)布置在矩阵传感器(3)的单独的传感器元件(3.1)的前面，每个带角覆盖件具有覆盖件开口，该覆盖件开口相对于所涉及的传感器元件在偏移方向(R_V)上偏移。由于覆盖件开口的不同尺寸和/或不同的偏移方向(R_V)，矩阵传感器(3)的传感器元件(3.1)的接收角也在正交于偏移方向(R_V)的方向上受到影响，使得显示器适于进行具有各向同性和高对比度的图像捕获。本发明还涉及一种方法，通过该方法，使用根据本发明的具有集成矩阵传感器(3)的显示器，初始图像捕获被转换成具有至少近似各向同性和高对比度的修正图像捕获。

Description

具有集成矩阵传感器的显示器及捕获手指乳头结构的方法

背景技术

经由手指的乳头结构可以可靠地识别人。由于这个原因，已经长期使用作为乳头结构(papillary structure)的分布图的指纹来识别人。乳头结构的特征在于乳头脊(乳头线)和位于乳头脊之间的一定深度处的乳头谷，尤其地，乳头脊和位于其间的一定深度处的乳头谷的特征在于它们的路径(线路方向)。

原则上，根据本发明的具有集成矩阵传感器的显示器还可以用于记录手指的除乳头结构之外的组织结构，只要它们具有线形峰和线形谷。同时记录一个或更多个手指的乳头结构是根据本发明的显示器的应用中最常见的情况。

光学指纹记录设备长期以来是基于手指与玻璃棱镜之间的边界层的基于透镜的光学映射原理。具有倾斜光入射的受抑全反射(FTIR-受抑全内反射)的原理允许以高对比度捕获乳头结构，因为在乳头线与棱镜表面接触的那些点处的光从棱镜耦合出、进入手指并且在乳头线之间被全反射。

通过使用避开基于透镜的成像系统的所谓的直接传感器，为指纹记录设备带来了新颖的可能性。由于成像光学部件不再是必需的并且不需要使用玻璃棱镜，所以设备可以被构造得相当小。在放置于其上的手指下方的盖玻片的放置表面或平台处反射的光被直接反射到矩阵传感器上。图像生成机构根据构造而不同。在这方面，手指和矩阵传感器之间的最大距离主要由图像生成光信号的反射角范围来确定，该图像生成光信号从显示器表面行进并且由传感器元件接收。

为了获得可以被评估的对比度，传感器平面中的反射光束可以不被扩展成实质上大于待成像结构的尺寸。对比度涉及乳头线与乳头谷之间的信号差异，并且在本说明书的含义内，该对比度被理解为迈克尔逊(Michelson)对比度。

人的指纹中的乳头线之间的距离通常大于200μm，并且平均约400μm。乳头线和乳头谷的对应宽度是可变的。

对于待成像结构的分辨率，传感器元件的间距必须进一步小于待成像结构的尺寸的一半。在本说明书的含义内，分辨率涉及传感器元件的间距。

为了以平台与传感器平面的距离在毫米范围内记录人的指纹，没有角度限制的步骤的情况中对比度是无法实现的。

对盖玻片进行照明的方式对记录的生成是决定性的。如果当入射到盖玻片的表面上时照明包含超过全反射的临界角的光线，则这些光线在不接触位于平台上的手指的乳头线之间的乳头谷的区域中的玻璃-空气界面处被全反射。与从临界角以下的反射角范围形成信号相比，从临界角以上的反射角范围形成的信号相应地引起实质上更大的信号水平和明显更高的对比度。

目前，大量电子设备、移动电话和平板电脑等具有显示器。这种显示器的主要功能是电子读出。由于这个原因，该显示器的质量可能不会通过诸如触摸功能或指纹的光学记录功能等的附加功能而受到损害。术语“显示器”在实践中不总是始终一致地使用。

在本申请的含义内，显示器主要是具有覆盖层的单层或多层透明或半透明本体、显示器平面中的集成显示器矩阵以及可能的背光。为了使例如具有OLED、AMOLED、QLED或LCD的显示器也可以用作指纹或其他自然或人造组织的记录设备，在现有技术中已经做出了各种努力来利用通过显示器矩阵的显示器像素的覆盖层的现有照明以及可能的背光，以用于在矩阵传感器上的光学记录，该矩阵传感器附加地集成在显示器中并且布置在显示器平面中或下方。

如上所述，必须采取措施来限制光入射在矩阵传感器的传感器元件上的反射角范围，使得当覆盖层具有在毫米范围内的厚度时，指纹也能够以足够高的对比度成像在矩阵传感器上。

从WO 2017/045130A1中已知一种光学指纹成像系统，该光学指纹成像系统具有透光盖板，并且具有背光(backlight)和布置在该盖板与该背光之间的矩阵传感器，手指放置在该透光盖板上。至少一个光屏蔽层(优选由透明层将彼此分开的两个光屏蔽层)布置在矩阵传感器的前面，至少一个光屏蔽层使光在其各个传感器元件之间穿过，使得盖板可由背光照明。光屏蔽层具有孔，在每种情况中，孔与传感器元件相关联，且孔限定传感器元件与每个传感器元件的盖板之间的导光管。

光入射在传感器元件上的反射角范围受到限制，因为只有穿过导光管之一到达传感器元件上的光入射在传感器元件上，从而可以提高指纹图像的对比度，并且可以实现上覆手指与矩阵传感器之间的更大距离。

US 2017/0161543 A1公开了一种在本申请的含义内具有集成矩阵传感器的显示器。显示器包括多个透明层，透明层的外层是覆盖层，待成像的手指可放置在覆盖层的表面上，并且覆盖层主要作为显示器像素的保护层。在实施例示例中，一起形成显示器矩阵的显示器像素和一起形成矩阵传感器的传感器元件布置在阻挡层上，以便在平面中嵌套在一起。在这样做时，根据常规显示器，显示器像素指向具有它们的发光区域的覆盖层。注意的是，显示器像素的光和/或可能的附加照明的光可用于通过矩阵传感器记录手指。被保护免受显示器像素的入射光的矩阵传感器的传感器元件使其光敏区域面向阻挡层。在传感器元件下方，阻挡层具有第一孔口和与每个传感器元件相关联的第二孔口，第二孔口相对于传感器元件在相同方向上偏移，并且通过覆盖层反射的光可以倾斜地穿过第二孔口。在每种情况中，穿过第一孔口的光经由邻接阻挡层的另一透明层在反射层处被反射，并且在反射层处被反射的光的一部分穿过第一孔口入射在传感器元件上。在这种情况中，与以上引用的WO 2017/045130A1相比，导光管(接受锥体)由直接位于传感器元件前面的第一孔口和相对于传感器元件偏移的第二孔口形成，该导光管严格地限制光入射在传感器元件上的反射角范围。术语“接受锥体”结合其被相对于传感器元件偏移的圆形孔口限制的知识，表明其具有倾斜的圆锥形状。斜圆锥的张角在斜坡方向上小于垂直于该斜圆锥的张角，由此可推断传感器元件的接收角在斜坡方向上小于垂直于该斜圆锥的张角。反射角范围包括远离垂直光入射(即，其明显倾斜地入射在传感器元件上)的反射角。因此，与根据上述WO 2017/045130 A1的导光管中的垂直光入射周围的严格受限的反射角范围的光入射相比，在记录中产生的对比度不是各向同性的，即，来自孔口偏移的方向的入射光的对比度大于与其垂直方向上的。

在上文引用的两个出版物中，穿过至少一个孔口形成导光管或接受锥体，光从其入射在对应传感器元件或更准确地在其光敏表面上的反射角范围由导光管或接受锥体来限制。在以上引用的US 2017/0161543 A1的情况中，其中，用于限制反射角范围起决定性的孔口相对于传感器元件偏移，从传感器元件的侧面考虑的传感器元件的接收角在偏移的方向上比在与其正交的方向上更小。因此，利用矩阵传感器生成的记录在偏移方向和与偏移方向正交的方向延伸的方向上具有不同的对比度；即，记录上的对比度不是各向同性的，而是与方向有关的。对于所有传感器元件，反射角范围总是被相同地限制。将接收角选择为尽可能小，以便仅从最小可能的部分区域接收指向传感器元件的光，并因此实现乳头线与乳头谷之间的高对比度。

发明内容

本发明的目的是改进具有用于记录至少一个手指的乳头结构的集成矩阵传感器的显示器，使得其适于进行具有各向同性和高对比度的记录。该目的通过权利要求1的特征的具有集成矩阵传感器的显示器来满足的。

在从属权利要求2至11中指出了根据权利要求1的具有集成矩阵传感器的显示器的有利实施例。

本发明的另一个目的是找到一种方法，通过该方法可以使用根据本发明的具有集成矩阵传感器的显示器形成具有各向同性和高对比度的修正记录。

此目的是通过具有权利要求12的特征的方法来满足的。

在从属权利要求13和14中指出了有利的实施例。

已经发现了用于实施这些目的的两种替代方案。

第一替代方案实质上在于：孔口被形成为在与孔口相对于传感器元件的偏移的方向(偏移方向)正交的方向上的长度小于在偏移方向上的宽度。因此，传感器元件的接收角大于偏移方向上的接收角，其中传感器元件在与偏移方向正交的方向上具有相同长度和宽度的孔口，该传感器元件的接收角可以在与偏移方向正交的方向上减小并适应于偏移方向上的接收角。对于具有集成矩阵传感器的显示器的第一替代方案，通过矩阵传感器的所有传感器元件进行在整个记录上具有各向同性和高对比度的、尽可能高的分辨率的记录。

可替代地，孔口在与偏移方向(长度)正交的方向上至少与在偏移方向(宽度)上一样大，并且被布置成相对于传感器元件在至少两个不同方向上偏移。在每种情况中，带角光阑形成光阑组，其中孔口相对于相关联的传感器元件在相同偏移方向上偏移。该替代方案适于借助于仅具有部分传感器元件的光阑组的传感器元件产生部分记录，使得可以利用矩阵传感器同时产生具有与光阑组的量相同的降低分辨率的部分记录的量。可以从这些降低分辨率的部分记录计算产生具有比每一个部分记录更各向同性和更高对比度的修正记录。

第二替代方案的有利实施例基于如下考虑：诸如手指的乳头结构等的组织结构具有规律性，其中它们表示为线状结构，其中，乳头线彼此间具有一定距离，该距离明显比在乳头线长度方向上乳头线的近似线性段小近似一个数量级。为了将来自部分区域的反射光的尽可能多的光强度引导至矩阵传感器的传感器元件，孔口形成为狭缝是有利的，该狭缝具有与孔口相对于传感器元件的偏移方向正交的狭缝长度，该狭缝长度大于孔口相对于传感器元件的偏移方向上的狭缝宽度。因此，当狭缝长度在乳头线的方向上并且因此在乳头谷的方向上延伸时，明显地更多的光可以被引导至传感器元件。在极端情况中，只要狭缝长度垂直于乳头线延伸，则记录的对比度和因此清晰度变差，但是这种变差通过根据本发明的方法得到补偿。

根据本发明，借助于多组传感器元件来生成在不同方向上具有不同对比度的分辨率降低的部分记录，这些传感器元件分别与具有不同定向狭缝的一组带角光阑相关联。在每种情况中，由在嵌套布置中的传感器元件组生成的部分记录被划分成尽可能小但足够大的片段，使得线路方向可从彼此相关片段中的至少一个片段中推导出。基于线路方向对彼此相关的片段进行加权并计算以形成总片段。从所有总片段中产生修正记录。

附图说明

以下将借助于附图参考实施例示例来更详细地描述本发明。附图示出：

图1是根据本发明的显示器的第一实施例的第一替代方案的示意图；

图2是根据本发明的显示器的第一实施例的第二替代方案的示意图；

图3是根据本发明的显示器的第二实施例的第一替代方案的示意图；

图4是根据本发明的显示器的第二实施例的第二替代方案的示意图；

图5a是用于显示器的第一替代方案的狭缝形式的孔口中的一个；

图5b是用于显示器的第一替代方案的卵形形式的孔口中的一个；

图6a是在显示器的第一替代方案中的以狭缝形式连到传感器元件的孔口中的一个孔口的第一实施例；

图6b是在显示器的第一替代方案中的以狭缝形式连到传感器元件的孔口中的一个孔口的第二实施例；

图7a是第一光阑组的与带角光阑相关联的部分区域的示意图；

图7b是示出了检测到的光在狭缝宽度的方向上的突出显示角度的示图；

图7c是第二光阑组的与带角光阑相关联的部分区域的示意图；

图7d是示出了所检测的光在狭缝长度的方向上的突出显示角度的示图；

图8是具有两个光阑组的矩阵传感器的示意图；

图9是具有四个光阑组的矩阵传感器的示意图；以及

图10是以图示表示的方法的处理流程。

具体实施方式

图1示出了具有用于对至少一个手指F的乳头结构成像的集成矩阵传感器3的显示器的第一实施例的示意图，该乳头结构由乳头线P_L和乳头谷P_T形成。

显示器是具有平台1.1的单层或多层透明或半透明本体1、显示器平面2.0中的集成显示器矩阵2、传感器平面3.0中的集成矩阵传感器3以及多个集成的周期设置的带角光阑4，集成矩阵传感器3具有多个传感器元件3.1，带角光阑4在光阑平面4.0中具有孔口。由透明或半透明本体1的外部上表面形成的平台1.1至少与传感器平面3.0和光阑平面4.0彼此平行地定向。显示器的厚度大体上在0.1mm和10mm之间，优选在0.5mm和2mm之间。矩阵传感器3包括多个周期设置的传感器元件3.1，在每种情况中，带角光阑4中的一个与传感器元件3.1相关联。带角光阑4被形成为平面元件并且在每种情况中(in each instance)具有相对于传感器元件3.1布置和定尺寸的孔口，或更精确地形成为其光敏表面，使得仅从平台1.1处或放置在其上的至少一个手指F处的限定反射角范围反射的光(优选地全反射光)可以通过这个孔口倾斜地入射在传感器元件3.1上。为此，孔口在与平台1.1正交的方向(观察方向)上被布置在传感器元件3.1前面一定距离a处，并且被设置成在与平台1.1平行的平行方向(偏移方向R_V)上相对于相关联的传感器元件3.1偏移，使得从相对于平台1.1的正交方向来看，这些孔口被布置成紧挨传感器元件3.1以便完全覆盖传感器元件3.1。带角光阑4包括不透明的、优选吸收性的材料。矩阵传感器3连接至控制和计算单元，以用于控制、读出矩阵传感器3的记录并且可能分析和计算矩阵传感器3的记录。

在该第一实施例中，显示器平面2.0与传感器平面3.0重合。由于这个原因，光阑平面4.0在平台1.1处反射的光的方向上布置在显示器平面2.0的前面。为了没有杂散光或直接从显示器矩阵2的显示器像素2.1行进的光可以入射在传感器元件3.1上，传感器元件3.1在距离a上由与带角光阑4垂直邻接的杂散光挡板6所包围。

透明或半透明本体1可以由具有不同折射率的不同材料层形成，以便适配波长范围内的光、反射角范围的光或偏振方向的光以产生至少一个上覆手指F的记录，和/或，在附加光源的情况中，可能将用于照明平台1.1的光以大于临界角的入射角引导至平台1.1。

主要向显示器用户显示光信号或图形的显示器像素2.1可以同时用作平台1.1的照明，并且因此用作上覆物体(特别是手指F)的照明。可替代地或另外地，可以提供背光8并且将其用作照明，该背光8有利地通过与矩阵传感器3嵌套在一起的显示器矩阵2将在不可见波长范围内的光引导至平台1.1。作为背光的替代方案，可提供附加照明9，其(例如)也在不可见波长范围内，仅以大于临界角的角度将光引导至平台1.1。如果将全反射光用于记录，那么重要的是该照明发射至少部分地以大于或等于临界角的角度入射在平台1.1上的光。

传感器元件3.1可以有利地具有电子控制单元，该电子控制单元作为用于控制曝光时间的快门像素，例如，如DE 102015116026A1中所公开的滚动快门或全局快门。矩阵传感器3则是快门像素传感器。因此，曝光时间以及因此的整合时间可以适配于显示器的不同亮度，该显示器的不同亮度根据用户的使用场景或不同的环境条件而变化。

孔口优选地具有规则的形状。例如，它们可以是圆形、卵形或优选狭缝状的。孔口在偏移方向R_V上具有最大宽度。在狭缝状孔口(狭缝孔口)的优选情况中，最大宽度为狭缝宽度b。在狭缝孔口的优选情况中，狭缝孔口在正交于偏移方向R_V的方向上具有最大长度，该最大长度是狭缝长度l。

在根据本发明的显示器的第一实施例的第一替代方案中，最大长度或在优选情况中的狭缝长度l小于最大宽度或在优选情况中的狭缝宽度b。在这方面，在借助于矩阵传感器3的所有传感器元件3.1的记录中实现的各向同性对比度在一定程度上较小。与稍后将参见图2描述的第一实施例的第二替代方案相比，孔口全都相对于传感器元件3.1在相同的偏移方向R_V上偏移。在图5a和图5b中示出了孔口的两个有利实施例。根据图5a，带角光阑4中的孔口是矩形狭缝5，矩形狭缝5朝向带角光阑4的边缘敞开并且由邻接的杂散光挡板6(见图1)界定。图5b中的孔口是卵形或椭圆形。最大长度越短，或者在当孔口形成为狭缝5的优选特殊情况中，狭缝长度l越短，在长度方向上的接收角越小。如图6a和图6b所示，以矩形狭缝5为例，接收角可以在该方向上进一步减小，其中狭缝长度l保持相同，因为在常规方形传感器元件3.1的情况中，狭缝5在其狭缝长度l的方向上平行于传感器元件3.1的横向边缘(参见图6a)布置，例如在表面对角线的方向上布置(见图6b)。当在狭缝长度l的进一步减小在技术上是不可能的或者需要大量额外花费时，这是特别有利的。狭缝长度l的方向还可以相对于传感器元件3.1的横向边缘具有任意角度。

在第一实施例的第二替代方案中，如图2所示，孔口的最大长度或者在狭缝5作为孔口的优选情况中的狭缝长度l大于或等于最大宽度或者在优选情况中的狭缝宽度b。在第二替代方案的以下描述中，为了简单起见，将假定孔口被形成为矩形狭缝5，对于这些矩形狭缝5，狭缝长度l大于狭缝宽度b，这也是有利的。在特别有利的方式中，狭缝长度l至少是狭缝宽度b的两倍。相应地，与狭缝长度l的方向上的接收角相比，传感器元件3.1的接收角/>在狭缝宽度b的方向(即偏移方向R_V)上明显较小，并且平台1.1的光从其入射在传感器元件3.1上的部分区域1.1.1在狭缝长度l的方向上具有区域长度，该区域长度大于其区域宽度，近似地以狭缝长度l和狭缝宽度b之间的比率成比例。因此，与区域宽度方向的对比度相比，记录在区域长度方向上具有更低的对比度。

根据本发明，在狭缝长度l大于或等于狭缝宽度b的情况中，带角光阑4被交替地设置，使得两个相邻的带角光阑4的由狭缝长度l的定向确定的纵向方向R_S在每种情况中是不同的。在这样做时，带角光阑4形成至少两个光阑组4.1、……、4.4，并且在每种情况中，至少两个光阑组4.1、……、4.4的带角光阑4具有与狭缝5相同的纵向方向R_S。至少两个光阑组4.1、……、4.4的带角光阑4被交替地布置，使得狭缝5的纵向方向R_S被不同地定向，使得与光阑组4.1、……、4.4分别相关联的部分区域1.1.1具有与纵向方向R_S相关的不同的定向，其中，狭缝5具有相同的狭缝长度l。

参考分别具有布置在前面的带角光阑4的两个传感器元件3.1，其中，狭缝长度l彼此正交地延伸，图2示出了在每个情况中获取的反射角范围和接收角。

具有狭缝5的带角光阑4被布置在左手侧示出的第一传感器元件3.1的前面，该狭缝5的狭缝宽度b位于绘图平面中。由狭缝5相对于传感器元件3.1的相对位置以及由狭缝宽度b和传感器元件3.1的尺寸(这总是指传感器元件3.1的光敏表面)确定的反射角范围由边缘光线来限制，这些边缘光线垂直于平台1.1形成第一角度β(优选地第一角度β大于全反射的临界角)以及第二角度其中，/>为在狭缝宽度b的方向上的接收角，在狭缝宽度b的方向上的接收角经由狭缝宽度b和距离a在传感器元件3.1的预确定尺寸处可调整。在左侧示出的布置在第二传感器元件3.1前面的是具有狭缝5的带角光阑4，该狭缝5的狭缝长度l位于绘图平面中。在给定尺寸的传感器元件3.1的情况中，通过选择狭缝长度l，可以在狭缝长度l的方向上调整接收角/>

连同透明本体1的在光阑平面4.0上方的厚度、在狭缝宽度b方向上的接收角和在狭缝长度l方向上的接收角/>对于部分区域1.1.1的区域宽度和区域长度都是决定性的，光从部分区域1.1.1的区域宽度和区域长度入射在对应传感器元件3.1上，如图7a至图7d所示。

参照第一实施例所描述的显示器的基本构造不取决于传感器元件3.1的几何配置，传感器元件3.1的几何配置有利地具有正等边多边形形状。在每种情况中，布置在前面的对应带角光阑4的狭缝5被成组地定向，其中狭缝长度l分别平行于传感器元件3.1的一侧。传感器元件3.1还可以不同地形成，例如圆形或卵形。后面将参照图8和图9示出这样的示例。

针对图3中的第一替代方案并且针对图4中的第二替代方案示出了具有用于映射至少一个手指F的乳头结构的集成矩阵传感器3的显示器的第二实施例的示意图。

这个实施例与第一实施例的不同之处实质上仅在于显示器平面2.0位于平台1.1与传感器平面3.0之间。显示器矩阵2必须具有透明区域2.2或整体上是半透明的，使得在平台1.1处反射的光可以到达传感器元件3.1。布置在矩阵传感器3前面的带角光阑4有利地形成连续的光阑层，光阑层仅由孔口中断，优选地以狭缝5的形式中断。在第二实施例中不需要附加的杂散光挡板6。参照第一实施例的所有其余描述也适用于第二实施例。这个第二实施例的优点在于：孔口相对于彼此的相对位置的相对紧密的公差以及可以固定接收角和反射角范围的相对高的准确度。

在图7a和图7c中分别示意性示出了第一光阑组4.1的带角光阑4和第二光阑组4.2的带角光阑4，其中在每种情况中，部分区域1.1.1与带角光阑4相关联，并且从部分区域1.1.1反射的光入射到对应的相关联的传感器元件3.1上。为了简单起见，部分区域1.1.1被示出为矩形。实际上，这些部分区域1.1.1优选地具有椭圆形形状或圆形形状。

在每种情况中，与光阑组4.1-4.4的带角光阑4相关联的部分区域1.1.1以闭合的方式覆盖平台1.1，使得在每种情况中通过每个光阑组4.1-4.4的传感器元件3.1产生完整记录。

部分区域1.1.1和狭缝5是相同定向的；换而言之，狭缝宽度b和区域宽度以及狭缝长度l和区域长度在相同方向上延伸。狭缝长度l的方向是纵向方向R_S。如果为了更好地理解不同纵向方向R_S起作用的方式而想象手指F被放置在平台1.1上，使得其乳头结构的线路方向R_L恰好在第一光阑组4.1的纵向方向R_S上延伸并且与第二光阑组4.2的纵向方向R_S正交地延伸，将容易地看出，经由第一光阑组4.1的传感器元件3.1的部分记录提供了具有最大对比度的部分记录，因为为了简化，传感器元件3.1检测最大光强度或者无光强度，而第二光阑组4.2的传感器元件3.1总是接收平均光强度。基于该基本的理解，可以理解的是，光阑组的数量越大，在每个情况中可以用光阑组的传感器元件3.1记录的可区分的部分记录的量越大，可区分的部分记录的量与根据光阑组的狭缝5的纵向方向R_S相对于线路方向R_L的角位置的变化程度相比是高的。

以下将参照图10来描述一种方法，该方法利用根据本发明的显示器来执行，该显示器具有根据第二替代方案的集成矩阵中心3。在这种方法中，位于平台1.1上的至少一个手指F的初始记录被分解成单独的部分记录TA₁-TA₄，每个光阑组由光阑组4.1至4.4之一的传感器元件3.1制成，以便将它们转换成修正记录A_k，与部分记录TA₁-TA₄的记录相比，该修正记录A_k具有更各向同性和更高的对比度。

为此目的，手指F(其乳头结构在图10中以简化的方式由同轴圆环表示)或多个手指F同时被放置在显示器的平台1.1上，借助于显示器照明该平台1.1，并且通过控制矩阵传感器3来进行对至少一个手指F的乳头结构的初始记录，该初始记录由所有传感器元件3.1的信号产生，所有传感器元件3.1的信号分别与对应的检测到的光强度相关。由于作为具有狭缝长度l大于狭缝宽度b的狭缝5的孔口的有利配置，与在彼此正交的两个方向上具有相同延伸的孔口相比，通过矩阵传感器3有利地大体上检测到更高的光强度。

在这个实施例中，初始记录被划分成四个单独的部分记录TA₁-TA₄，部分记录TA₁-TA₄中的每一个与四个光阑组4.1-4.4中的一个相关联，四个光阑组4.1-4.4在这种情况下由对应的带角光阑4的纵向方向RS₁-RS₄表示。如将清楚看到的，四个部分记录TA₁-TA₄中的对比度在对应的部分记录内在量上发生变化；换而言之，它不是各向同性的。

四个部分记录TA₁-TA₄中的每个部分记录被分成多个片段，由这些片段形成彼此相关的片段S₁-S₄的组。

对于每个部分记录TA₁-TA₄，在附图中突出显示组的相关片段S₁-S₄。参照所描绘的相关片段S₁-S₄，通过举例针对所有其他片段描述进一步的方法流程。片段至少足够大，使得此相关片段S₁-S₄的组的线路方向R_L在每种情况中可从对应的相关片段S₁-S₄中的至少一个片段中推导出。在图10所示的示例中，片段S₄中的对比度如此差，以致不能立即从该片段S₄推导出线路方向R_L。

相关联的光阑组4.1-4.4的狭缝5的对应的纵向方向RS₁、RS₂、RS₃、RS₄与选定片段S₁、S₂、S₃、S₄相关联，并且分别从纵向方向RS₁-RS₄和对应的线路方向R_L形成角度差α₁-α₄。根据角度差α₁-α₄的数量级对相关片段S₁-S₄进行加权；角度差α₁-α₄越小，加权越高。在图10中，示例性加权因子分别与相关片段S₁、S₂、S₃、S₄相关联。修正总片段GS_k从考虑加权的一组中的选定片段S₁-S₄来计算。修正总片段GS_k以相同的方式由相互关联的所有片段形成。随后，所有修正总片段GS_k被组合以形成修正记录A_k。与初始记录(未示出)相比，修正记录A_k在所有方向中具有至少近似各向同性和更高的对比度。

为了减少计算修正总片段GS_k的工作量，狭缝5的纵向方向R_S与相关片段S₁-S₄推导出的线路方向R_L形成的比最小角度差α₁-α₄更大的角度差的片段可以有利地被加权为零。

参考字符

1 透明或半透明本体

1.1 平台

1.1.1 部分区域

2 显示器矩阵

2.0 显示器平面

2.1 显示器像素

2.2 显示器矩阵2的透明区域

3 矩阵传感器

3.0 传感器平面

3.1 传感器元件

4 带角光阑

4.0 光阑平面

4.1 第一光阑组

4.2 第二光阑组

5 狭缝

6 杂散光挡板

8 背光

9 附加照明

l 狭缝长度

b 狭缝宽度

R_S 纵向方向

R_L 线路方向

R_V 偏移方向

a 距离

狭缝宽度b方向上的接收角

狭缝长度l方向上的接收角

α₁-α₄ 角度差

β 第一角度

第二角度

F 手指

P_L 乳头线

P_T 乳头谷

TA₁-TA₄ 部分记录

S₁-S₄ 选定片段

GS_k 修正总片段

A_k 修正记录

Claims (12)

1.具有集成矩阵传感器的显示器，所述集成矩阵传感器用于光学记录至少一个手指的乳头结构，所述显示器由具有平台的单层或多层透明或半透明本体、显示器平面中的集成显示器矩阵、传感器平面中的集成矩阵传感器以及集成的带角光阑形成，所述集成矩阵传感器包括多个传感器元件，所述带角光阑在光阑平面中具有孔口，所述带角光阑分别与传感器元件相关联，其中，所述光阑平面在所述平台与所述传感器平面之间延伸，并且所述带角光阑被布置成在与所述平台正交的方向上完全覆盖所述传感器元件，所述孔口被布置成在偏移方向上相对于所述传感器元件偏移，使得仅在所述平台的部分区域处反射的光从穿过所述孔口的有限反射角范围倾斜地入射在相关联的传感器元件上，所述孔口是矩形的狭缝，在每种情况下所述狭缝在所述偏移方向上具有狭缝宽度以及在与所述偏移方向正交的方向上在纵向方向上具有狭缝长度，其中，所述狭缝长度大于或等于所述狭缝宽度，并且所述带角光阑形成交替设置的至少两个光阑组的带角光阑，其中在取决于所述狭缝长度的定向的每种情况下，两个相邻的带角光阑的纵向方向不同。

2.根据权利要求1所述的具有集成矩阵传感器的显示器，其特征在于，所述显示器平面和所述传感器平面重合，以及所述带角光阑在每种情况中是与杂散光挡板相关联的单独的平面元件，所述杂散光挡板围绕所述传感器元件并与所述带角光阑正交地邻接，使得没有杂散光或直接从所述显示器矩阵的显示器像素行进的光能够入射到所述传感器元件上。

3.根据权利要求1所述的具有集成矩阵传感器的显示器，其特征在于，所述显示器平面在所述平台与所述传感器平面之间延伸，并且所述显示器矩阵具有透明区域，在所述平台处反射的光穿过所述透明区域入射在布置在所述显示器平面下方的所述带角光阑上。

4.根据权利要求3所述的具有集成矩阵传感器的显示器，其特征在于，所述带角光阑形成连续层。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的具有集成矩阵传感器的显示器，其特征在于，所述传感器元件具有等边正多边形的形状，并且所述狭缝在平行于所述传感器元件的一侧的纵向方向上对应于所述光阑组成组地定向。

6.根据权利要求5所述的具有集成矩阵传感器的显示器，其特征在于，所述传感器元件具有矩形形状，并且所述带角光阑恰好形成具有彼此正交定向的狭缝的两个光阑组。

7.根据权利要求1所述的具有集成矩阵传感器的显示器，其特征在于，与所述光阑组的带角光阑相关联的所述部分区域以闭合的方式覆盖所述平台，使得通过所述光阑组中的每一个光阑组的所述传感器元件产生完整的记录。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的具有集成矩阵传感器的显示器，其特征在于，所述反射角范围被选择成使得仅全反射光入射在所述传感器元件上。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的具有集成矩阵传感器的显示器，其特征在于，所述集成矩阵传感器是快门像素传感器。

10.一种使用根据权利要求1至8中任一项所述的具有集成矩阵传感器的显示器对至少一个手指的乳头结构进行光学记录的方法，其中，所述至少一个手指放置在所述显示器的平台上，并且通过利用所有所述传感器元件控制所述集成矩阵传感器来进行所述至少一个手指的乳头结构的初始记录，所述初始记录由所有传感器元件的信号产生，所述信号与在每种情况中检测到的光强度相关，其特征在于，所述初始记录被划分成具有降低分辨率的单独的部分记录，以便分别与所述光阑组中的一个相关联并且与相关联的传感器元件相关联，其中，分别与所述光阑组中的一个相关联的所述部分记录被分解成多个片段，由所述多个片段形成彼此相关的片段的组，并且在每种情况中，所述相关片段的线路方向从彼此相关的所述片段中的至少一个片段中推导出，其中，在每种情况中，在对应的相关片段的推导出的线路方向与所述相关联的光阑组的孔口的对应的纵向方向之间确定角度差，并且根据所述角度差的数量级对所述相关片段进行加权，其中，所述角度差越小，加权越高，其中，考虑到加权，从对应的相关片段计算出修正总片段，并且所有修正的总片段被组合以形成修正记录。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，仅最小量的传感器元件与所述片段中的一个片段相关联，所述最小量的传感器元件足以允许记录的乳头结构的线路方向从相互关联的所述片段的信号中推导出。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述孔口的纵向方向与所述相关片段推导出的所述线路方向形成的角度差比所述角度差中最小的角度差大的那些相关片段被加权为零，以便减少用于计算所述修正总片段的工作量。