CN117223032A - 包括衍射元件的光学指纹传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学指纹传感器(100)，其包括：包含光电检测器像素阵列(108)的图像传感器(106)；被布置成将从对象(104)传送的光聚焦至像素阵列上的透镜系统(116)；以及至少一个衍射元件(120)，其被配置成将从对象传送并聚焦至像素矩阵上的光的光谱分量分离，使得光谱分量跨光电检测器的至少子集分布。

Description

包括衍射元件的光学指纹传感器

技术领域

本发明涉及光学指纹传感器和包括这样的光学指纹传感器的电子设备，以及用于制造透镜的方法。

背景技术

生物特征系统被广泛用作用于提高个人电子设备例如移动电话等的便利性和安全性的手段。特别地，指纹感测系统现在被包括在所有新发布的消费电子设备诸如移动电话的很大比例的消费电子设备中。

光学指纹传感器被知晓已有一段时间，并且在某些应用中可以是例如电容式指纹传感器的可行替代。光学指纹传感器可以例如基于针孔成像原理和/或可以采用微通道即准直器或微透镜以将入射光聚焦至图像传感器上。

与指纹传感器相关联的问题之一涉及所谓的欺骗手指(spoof fingers)，其试图模仿活体指纹，由此欺骗指纹传感器。如果欺骗手指的欺诈成功，则对系统的未经授权的访问可能被不期望地批准，或者未经授权的交易可能被批准，这可能导致灾难性的后果。

使用光学指纹传感器评估对象的活体性的常用方法是对从对象传送的光进行滤光，并研究例如由传感器检测到的红光的量。

然而，这给光学指纹传感器增加了不必要的成本。此外，滤光器的添加降低了光学指纹传感器的灵敏度和空间分辨率。另外，滤色器通过对红色波长、绿色波长和蓝色波长进行整合来收集颜色信息，这将降低不同色调之间的分辨率。

因此，在光学指纹传感器中存在检测不同颜色方面的改进的空间。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种光学指纹传感器，其至少部分地缓解了现有技术的上述缺陷。特别地，本发明的实施方式提供一种光学指纹传感器，其能够将光分离成不同光谱分量而不需要滤色器。

根据本发明的第一方面，提供了一种光学指纹传感器，包括：包含光电检测器像素阵列的图像传感器；被布置成将从对象传送的光聚焦至像素阵列上的透镜系统；以及至少一个衍射元件，其被配置成将从对象传送并聚焦至像素阵列上的光的光谱分量分离，使得光谱分量跨光电检测器的至少子集分布。

本发明基于如下实现：在光学指纹传感器中包括衍射元件，以将不同的光谱分量分离，从而避免使用滤色器。光学指纹传感器有效地作为光谱仪操作，因为它能够在空间上将光谱分量分离到像素的不同子集上。此外，衍射元件可以被专门调谐以提供光谱分量的期望分布，从而在图像传感器的像素上提供光的波长分布。

使用衍射元件提供了用于检测不同波长即不同颜色的光以供后续处理的成本有效的方式，而不会降低传感器的灵敏度，因此也不会降低指纹传感器的空间分辨率。

图像传感器可以是任何合适类型的图像传感器例如连接至相关联的控制电路系统的CMOS或CCD传感器。在一种可能的实现方式中，图像传感器是基于薄膜晶体管(TFT)的图像传感器，其为显示器下方的生物特征成像传感器提供了成本有效的解决方案。用于检测光的这样的图像传感器的操作和控制可以被认为是已知的，并且在本文中不进行讨论。图像传感器可以是背面照明(BSI)图像传感器或正面照明(FSI)图像传感器。图像传感器可以被布置为热区、大面积或全显示器解决方案。

本文中描述的光学指纹传感器适于基于检测可以在可见波长范围和/或红外波长范围内的光来执行指纹检测。因此，图像传感器可以被配置成检测可见光和红外光中的任何一种。

在实施方式中，衍射元件可以被布置成与图像传感器在空间上隔开一定距离，该距离足以使光谱分量在传感器上分离。换言之，衍射元件以允许光谱分量散布在光电检测器的至少子集上的方式布置，使得它们可由图像传感器单独检测。

空间间隔是可以适于衍射元件的具体实现方式和配置的距离，但是有利地提供光谱分量的充分间隔，使得它们彼此独立地可检测，即通过像素的不同子集可检测。衍射元件与光电检测器像素阵列之间的空间间隔可以从约0.3mm至约1.3mm，例如约为0.5mm，或者约为0.7mm，或者约为0.9mm，或者约为1mm。

在实施方式中，衍射元件可以适于提供与指纹结构频率不同的光谱分量的空间分布。光谱分量的空间分布以与每单位长度/或像素的光谱分量的数量相关的空间频率来分布。类似地，指纹结构频率是每单位长度/或像素的指纹的结构。通常，光谱分量与指纹结构信号叠加在一起。通过配置衍射元件使得光谱分量的空间频率与指纹结构的分布的空间频率不同，传感器对指纹信号的灵敏度得到改善，或者至少较少受到光谱分量的分布的影响。此外，它允许在指纹信号的影响较小的情况下检测不同的光谱分量。更进一步，它允许对由图像传感器检测到的信号进行滤波，以从光谱分量信号分离指纹信号。例如，如果指纹结构处于比光谱分量分布频率更高的频率，则可以对来自图像传感器的图像数据进行低通滤波以检测光谱分量，即从指纹信号分离光谱分量。类似地，可以对来自图像传感器的图像数据进行高通滤波以检测指纹信号。

衍射元件可以以不同的方式配置，并且例如可以包括至少一个狭缝、或光栅或折射率的变化，用于将光分离成光谱分量。

优选地，光电检测器像素的子集是多于一个像素。

在实施方式中，光学指纹传感器可以被配置成使用光谱分量中的信息用于欺骗检测。例如，通过将不同光谱分量的强度彼此比较，可以得出检测对象是活体手指还是欺骗对象。另一个示例是分析所获取的图像中的整个光谱以进行反欺骗。依赖于比较不同颜色或分析光谱以进行反欺骗的各种算法或方案本身是已知的，并且在本文中将不进行详细讨论。因此，众所周知，与诸如手指的活体对象的光谱相比，欺骗对象反射的光具有不同的光谱。

衍射元件可以布置在光学指纹传感器的光学叠层中的各个位置。

在一个实施方式中，衍射元件可以集成在透镜系统中。这为衍射元件的集成提供了紧凑的解决方案。例如，衍射元件可以布置在透镜系统中的透镜的表面上。因此，以这种方式，透镜有利地是组合的透镜和衍射元件。

在实施方式中，透镜系统可以包括至少一个菲涅耳透镜，其包括构成衍射元件的凹槽。换言之，形成菲涅耳透镜并为菲涅耳透镜提供其光学特性的光学材料中的凹槽也被成形为提供将光分离成其光谱分量。菲涅耳透镜提供了薄透镜，并且通过菲涅耳透镜的构成衍射元件的凹槽，提供了紧凑且成本有效的光学指纹传感器。

在其他实施方式中，衍射元件可以布置在透镜系统上方，其中透镜系统介于衍射元件与图像传感器之间。

可替选地，衍射元件可以布置在透镜系统下方。

例如，衍射元件可以布置在透镜系统的红外截止滤光器的表面上。这也提供了紧凑的解决方案，即将衍射元件与红外截止滤光器集成。

在实施方式中，衍射元件可以布置在光学指纹传感器的晶片级光学器件的衬底上。晶片级光学器件提供了透镜的成本有效的大规模生产，并且如果衍射元件与晶片级光学透镜集成，则这变得更具成本效益。

衍射元件可以被配置成将光谱分量以圆形图案分布。换言之，衍射元件可以提供光谱分量的圆形分布，即每个分量在图像传感器上呈圆形图案。

此外，衍射元件可以被配置成将光谱分量沿着图像传感器的一个轴以线形图案分布。因此，衍射元件可以被配置成使得光谱分量呈线形分布，例如如将是直狭缝的情况。

例如线形或圆形的不同图案提供了与例如用于将光谱分量与图像中的其他特征区分开的图像数据的滤波相关的优点。因此，具有预定的图案是有利的，使得因此可以利用光谱分量进行适当的图像处理。此外，不同类型的透镜提供不同的图案。例如，菲涅耳透镜将提供径向分布的衍射，并且因此也提供光谱分量的径向分布，从而产生圆形图案。

在一些实施方式中，衍射元件可以被配置成将从对象传送并聚焦至像素阵列上的光的光谱分量分离，使得光谱分量跨整个光电检测器像素阵列分布。

光学指纹传感器可以被配置成布置在至少部分透明的显示面板下方，并且被配置成捕获位于至少部分透明的显示面板的相对侧的对象的图像。

根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括：至少部分透明的显示面板；根据本文描述的实施方式中的任何一个的光学指纹传感器；以及处理电路系统，其被配置成：从光学指纹传感器接收指示触摸至少部分透明的显示面板的手指的指纹的信号，基于信号中包括的信息执行指纹认证过程。

光学指纹传感器优选地布置在至少部分透明的显示面板下方。

电子设备可以是例如诸如移动电话(例如智能手机)、平板电脑、平板手机等的移动设备。

本发明的第二方面的其他效果和特征在很大程度上类似于上面结合本发明的第一方面描述的那些效果和特征。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于制造包括衍射元件的透镜的方法，该方法包括：在透明衬底中形成光栅或至少一个狭缝；在透明衬底上形成透镜结构，使得透镜结构覆盖光栅或至少一个狭缝。

透明结构使得光可以通过透镜从一侧传播到另一侧，并且被图像传感器检测以检测指纹。

透明衬底可以是玻璃衬底或基于聚合物的衬底。

透镜结构可以通过使用模制来形成。优选地，透镜结构可以使用晶片级光学技术来制造。

此外，衍射元件可以使用半导体制造工艺诸如光刻例如电子束或光学光刻来制造。

本发明的第三方面的其他效果和特征在很大程度上类似于上面结合本发明的第一方面和第二方面描述的那些效果和特征。

当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以被组合以创建除了在以下描述的那些实施方式之外的实施方式。

附图说明

现在将参照示出本发明的示例实施方式的附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的电子设备的示例；

图2是根据本发明的实施方式的电子设备的示意性框图；

图3示意性地示出了根据本发明的实施方式的光学指纹传感器；

图4概念性地示出了根据本发明的实施方式的跨图像传感器像素的子集分布的一组光谱分量；

图5A至图5D概念性地示出了根据本发明的实施方式的不同类型的衍射元件；

图6概念性地示出了根据本发明的实施方式的包括衍射元件的透镜；

图7A示意性地示出了根据本发明的实施方式的光学指纹传感器；

图7B示意性地示出了根据本发明的实施方式的光学指纹传感器；

图8A概念性地示出了具有集成衍射元件的晶片级光学透镜；

图8B概念性地示出了具有集成衍射元件的晶片级光学透镜；

图9A示意性地示出了具有以圆形图案分布的光谱分量的光电检测器像素阵列；

图9B示意性地示出了具有以线形图案分布的光谱分量的光电检测器像素阵列；

图10是根据本发明的实施方式的方法步骤的流程图；以及

图11示意性地示出了根据本发明的实施方式的包括衍射元件的透镜的制造。

具体实施方式

在本详细描述中，在本文中参考具体实现方式来描述本发明的各种实施方式。在描述实施方式时，为了清楚起见，使用了特定术语。然而，本发明并不旨在限于如此选择的特定术语。虽然讨论了具体的示例性实施方式，但是应当理解，这仅是出于说明目的而进行。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用其他部件和配置。

现在转到图1，示意性地示出了被配置成应用根据本公开内容的构思的电子设备的示例，该电子设备呈移动设备101的形式，移动设备101具有集成的显示器内光学指纹传感器100和具有触摸屏接口105的显示面板102。光学指纹传感器100可以例如用于解锁移动设备101和/或用于授权使用移动设备101执行的交易等。

光学指纹传感器100在此被示出为小于显示面板102，但仍然相对较大例如大面积实现方式。在另一有利的实现方式中，光学指纹传感器100可以与显示面板102为相同的尺寸即全显示器解决方案。因此，在这样的情况下，用户可以将他的/她的手指放在显示面板上的任何地方以进行生物特征认证。光学指纹传感器100在其他可能的实现方式中可以比所描绘的光学指纹传感器小，例如提供热区实现方式。

优选地并且对于技术人员而言明显的是，图1所示的移动设备101还可以包括用于WLAN/Wi-Fi通信的第一天线、用于电信通信的第二天线、麦克风、扬声器和电话控制单元。当然，移动设备可以包括有另外的硬件元件。

此外应当注意，本发明可以关于包括透明的显示面板的任何其他类型的电子设备例如膝上型电脑、平板电脑、台式计算机等适用。

图2是根据本发明的实施方式的电子设备的示意性框图。根据本发明的实施方式，电子设备200包括透明的显示面板204和概念性地示出为布置在透明的显示面板204下方的光学指纹传感器100。此外，电子设备200包括处理电路系统例如控制单元202。控制单元202可以是电子设备202的独立控制单元例如设备控制器。可替选地，控制单元202可以包括在光学指纹传感器100中。

控制单元202被配置成从光学指纹传感器100接收指示检测对象的信号。所接收的信号可以包括图像数据。

基于所接收的信号，控制单元202被布置成检测指纹。基于检测到的指纹，控制单元202被配置成执行指纹认证过程。这样的指纹认证过程本身被认为是技术人员已知的，并且在本文中将不再进一步描述。

图3示意性地示出了根据本发明的实施方式的光学指纹传感器100。光学指纹传感器100在此被布置在至少部分透明的显示面板102下方，并且被配置成捕获位于至少部分透明的显示面板102的相对侧的对象104的图像。

光学指纹传感器100包括图像传感器106，该图像传感器106包括光电检测器像素阵列108，其中单个像素表示为110。图像传感器106被配置成检测光以用于执行指纹检测。

光学指纹传感器100还包括透镜系统116，该透镜系统116被布置成将从对象104传送的光聚焦至像素阵列108上。

光学指纹传感器100还包括至少一个衍射元件122，在此示出为开口或狭缝122，其被配置成将从对象104传送并聚焦至像素阵列108上的光的光谱分量124分离，使得光谱分量跨光电检测器的至少子集126分布。

衍射元件122被布置成与图像传感器106的像素阵列108在空间上隔开距离D，距离D足以使光谱分量在传感器上分离。换言之，衍射元件122不与像素阵列108接触，而是布置成远离像素阵列108，以允许光谱分量散布在光电检测器的至少子集126上。

光学指纹传感器可以被配置成使用光谱分量中的信息进行欺骗检测。换言之，图像传感器提供双重功能，用于指纹检测，并且作为光谱仪，使用光电检测器的至少子集126来检测空间分布的光谱分量以用于执行欺骗检测。

图4概念性地示出了跨图像传感器像素的子集126分布的一组光谱分量。所选择的和示意性示出的光谱分量中的每一个由实线304指示，用于提供光谱分量在图像传感器106上的空间分布频率的表示。线越近，则光谱分量的空间频率就越高。优选地，衍射元件适于提供与指纹结构频率不同的光谱分量的空间分布。例如，衍射元件的光栅/狭缝的间距可以被调整，使得不同的波长分布在传感器上以避开指纹结构的频率范围。

进一步参照图4，虚线302示意性地示出了指纹结构的对应空间间隔，其具有空间频率即对应于指纹结构频率。指纹信号和光谱分量被叠加在由图像传感器获取的信号中。在此，指纹结构频率的频率高于光谱分量的频率，导致图像可以被高通滤波，以提高所获取的图像中的指纹结构的灵敏度和分辨率。此外，对图像数据进行低通滤波允许从所获取的图像数据中的指纹结构分离光谱分量。

如图5A至图5D所例示的，衍射元件可以以各种方式提供。注意，除了本文所示的衍射元件之外的衍射元件也是可以想到的并且在本发明的范围内。

图5A概念性地示出了衍射元件500a，其包括在衍射元件材料中的一组狭缝502。

图5B概念性地示出了衍射元件500b，其包括在衍射元件材料中的凹槽506形式的光栅506。凹槽可以具有不同的形状例如概念性示出的矩形形状，但是在其他可能的实现方式中，凹槽508可以具有如图5C中所示的衍射元件500c中的三角形形状。

应当理解，衍射元件可以包括各种类型的元件例如一维或二维的狭缝、双狭缝或光栅。狭缝或光栅可以是旋转对称的或矩形的。此外，可以调整衍射元件的周期以优化不同波长的衍射角。

在一些可能的实现方式中，衍射元件由不同折射率的材料制成，例如，图5D概念性地示出了包括凹槽510的衍射元件500d，凹槽510填充有与衍射元件500d的主体512的材料不同的材料。

衍射元件可以布置在光学指纹传感器100的光学叠层中的各个位置。例如，衍射元件可以被放置在透镜系统中、晶片级光学器件的衬底上、透镜表面上、透镜系统下方例如IR截止滤光器上、或者透镜系统上方例如IR截止滤光器上或者一些其他表面上。

再次转到图3，衍射元件122在此被集成在透镜系统116中，换言之，衍射元件122可以是透镜系统116的集成部分。

在一种可能的实现方式中，透镜系统116包括菲涅耳透镜。菲涅耳透镜包括诸如凹槽的结构，这些结构赋予菲涅耳透镜其特有的特征。这些凹槽也可以适于用作衍射元件，类似于光栅。因此，衍射元件被布置在菲涅耳透镜的表面上。

图6概念性地示出了可以是透镜系统的一部分的透镜600。在顶表面上，即在透镜的物侧上，一组凹槽602或狭缝602被布置成用作衍射元件。因此，衍射元件被布置在透镜系统中的透镜600的表面604上。衍射元件602可以直接以透镜材料制造，或者它可以在透镜600的顶表面604上在合适材料例如玻璃材料或聚合物的附加层中制造。

图7A概念性地示出了另一种可能的实现方式，其中包括例如狭缝或光栅123的衍射元件122布置在透镜系统116上方，其中透镜系统116介于衍射元件122与图像传感器之间。

图7B概念性地示出了另一种可能的实现方式，其中衍射元件122在图像传感器106与透镜系统116之间被布置在透镜系统116下方。

例如，如上所述，衍射元件122可以布置在红外截止滤光器的表面上，这再次提供了紧凑且成本有效的解决方案。

当然，在IR光被图像传感器检测以获取生物特征信息的实现方式中，IR截止滤光器被省略。

图8A概念性地示出了本发明的一种可能的实现方式，其中衍射元件902布置在光学指纹传感器的晶片级光学部件900的衬底904上。使用晶片级光学技术，可以在玻璃衬底904上制造透镜902。压印工具用于在适用于透镜的模具材料中形成透镜902，或者通常同时形成多个透镜。对于本发明的实施方式，衍射元件906例如狭缝或光栅可以形成在玻璃衬底904中，形成在不透明层908之间形成的孔隙120中。这有利地提供了包括衍射元件和透镜二者的集成良好且成本有效的透镜系统。注意，衍射元件906仅概念性地示出并且未按照比例。此外，衍射元件在此示出为位于玻璃衬底904的底表面中、在透镜902正下方，在那里它将面向图像传感器。衍射元件同样还可以位于顶表面中、在透镜902材料正下方，例如由透镜902包覆成型。

图8B概念性地示出了本发明的另一种可能的实现方式，其中衍射元件902布置在光学指纹传感器的晶片级光学部件900的衬底904上。在该实施方式中，衍射元件902在单独的层910或材料例如光学透明的玻璃或聚合物中制成。衍射元件902可以通过光刻技术在层910中制成，该层可以沉积在衬底904上，随后进行光刻以制造衍射元件902。还可以首先在衬底910上制造衍射元件902，然后随后将衬底910施加在透镜衬底904上。

衍射元件可以提供不同形状的光谱分量分布。图9A和图9B概念性地示出了这方面的两个示例。

图9A概念性地示出了包括一组像素1008的光电检测器像素阵列108。衍射元件在此被配置成在光电检测器像素阵列108上分布圆形图案的光谱分量1010a至1010d。

在图9B中，衍射元件被配置成沿着图像传感器的一个轴1012从一侧1014到相对侧1016分布线形图案的光谱分量1010a至1010d。

在所描绘的实施方式中，衍射元件将光谱分量跨光电检测器像素的子集分布。然而，衍射元件可以被配置成将从对象传送并聚焦至像素阵列上的光的光谱分量分离，使得光谱分量跨整个光电检测器像素阵列分布。

显示面板102可以包括包含单独可控的发光单元例如显示像素的显示器。像素可以提供例如红光、绿光和蓝光。可以根据实施方式使用各种类型的显示器。例如，基于OLED、u-LED的显示器，其具有任何类型的三刺激值发光如RGB、CMY或其他。

如所理解的，存在穿过显示器的合适的开口或光路，使得从对象104传送的光束可以到达图像传感器106。例如，颜色可控光源可以是不完全不透明的显示器。换言之，这允许来自对象的光到达传感器。此外，显示器的可控光源可以用于在图像采集期间照射对象。来自显示器的光然后被对象104反射向图像传感器106。

在本文中，描述了被配置成捕获与显示面板102的外表面118接触的手指104的图像的光学指纹传感器100。然而，应当理解，光学指纹传感器100可以被布置在部分透明的任何盖结构下方，只要图像传感器接收足够量的光以捕获与盖结构的外表面接触的生物特征对象104例如指纹或掌纹的图像即可。

每个像素110是单独可控的光电检测器，其被布置成检测入射光的量并生成指示由检测器接收的光的电信号。图像传感器106可以是任何合适类型的图像传感器例如连接至相关联的控制电路系统的CMOS或CCD传感器。然而，在一些实现方式中，图像传感器106可以是基于薄膜晶体管(TFT)的图像传感器，其提供了成本有效的解决方案。这样的图像传感器的操作和控制可以被认为是已知的，并且在本文中不进行讨论。图像传感器可以适于检测可见光和/或红外光。注意，本文所示的像素仅概念性地示出并且未按照比例。

图10是用于制造包括衍射元件的透镜的方法步骤的流程图，并且图11示意性地示出了根据一个可能的实现方式的用于制造这样的透镜的工艺流程。现在将结合图10和图11进行描述。

在步骤S202中，在透明衬底1100中形成光栅1102或至少一个狭缝1102。透明衬底可以是例如玻璃衬底或透明聚合物衬底。衬底应当适合于光学应用并且允许光透射通过衬底1100的材料，使得布置在衬底下方的图像传感器可以接收并检测从衬底的相对侧传送的光。

在步骤S204中，在透明衬底上形成透镜结构1106，使得透镜结构覆盖光栅1102或至少一个狭缝1102。

透镜结构1106优选地通过模制形成。例如，可以使用晶片级光学技术来执行透镜结构的模制。此外，衍射元件可以使用半导体制造工艺诸如光刻例如电子束或光学光刻制造。

光栅或狭缝可以在布置在衬底1100上的单独层中制成，或者它们可以直接在透镜衬底1100中制成。

在附图中，透镜系统被描绘并表示为单个透镜。本发明不限于特定类型的透镜系统，并且可应用于例如基于摄像装置的透镜系统和微透镜系统二者，在微透镜系统中，每个微透镜被配置成将光聚焦至光电检测器的子集上以提供子图像，并且通过拼接子图像来获得最终图像。衍射元件可以集成在许多设想的透镜系统中的任何一个中。

控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或其他可编程器件。控制单元还可以包括或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。在控制单元包括诸如以上提及的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程器件的情况下，处理器还可以包括控制可编程器件的操作的计算机可执行代码。应当理解，借助于控制单元(或通常被讨论为“处理电路系统”)提供的功能的全部或某些部分可以至少部分地与光学指纹传感器集成。

尽管已经参考本发明的具体示例性实施方式描述了本发明，但对于本领域的技术人员来说，许多不同的改变、修改等将变得明显。此外，应当注意，可以以各种方式省略、互换或布置成像设备的部件，成像设备仍能够执行本发明的功能。

另外，根据对附图、本公开内容和所附权利要求的研究，技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和影响对所公开的实施方式的变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的这一仅有事实并不表明这些措施的组合不可以被有利地使用。

Claims (17)

1.一种光学指纹传感器(100)，被配置成布置在至少部分透明的显示面板(102)下方并且被配置成捕获位于所述至少部分透明的显示面板的相对侧的对象的图像，所述光学指纹传感器包括：

图像传感器(106)，所述图像传感器包括被配置成检测光以用于执行指纹检测的光电检测器像素阵列(108)；

透镜系统(116)，所述透镜系统被布置成将从对象(104)传送的光聚焦至所述光电检测器像素阵列上；以及

衍射元件(120)，所述衍射元件被配置成将从所述对象传送并聚焦至所述光电检测器像素阵列上的光的光谱分量在空间上分布，其中，所述衍射元件被布置成与所述图像传感器在空间上隔开距离(D)，所述距离(D)足以使所述光谱分量在空间上散布到所述图像传感器的光电检测器的不同子集上，其中，所述衍射元件被布置在与所述透镜系统的晶片级光学透镜集成的晶片级光学器件的衬底上。

2.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，所述衍射元件适于提供与指纹结构频率不同的所述光谱分量的空间分布。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光学指纹传感器，其中，所述衍射元件包括至少一个狭缝、或光栅或折射率变化，用于将光分离成光谱分量。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光学指纹传感器，被配置成使用所述光谱分量中的信息用于欺骗检测。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光学指纹传感器，其中，所述衍射元件被集成在所述透镜系统中。

6.根据权利要求5所述的光学指纹传感器，其中，所述衍射元件布置在所述透镜系统中的透镜的表面(604)上。

7.根据权利要求5所述的光学指纹传感器，其中，所述透镜系统包括至少一个菲涅耳透镜，所述至少一个菲涅耳透镜包括构成至少一个衍射元件的凹槽。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的光学指纹传感器，其中，所述衍射元件布置在所述透镜系统上方，其中所述透镜系统介于所述衍射元件与所述图像传感器之间。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的光学指纹传感器，其中，所述衍射元件布置在所述透镜系统下方。

10.根据前述权利要求中任一项所述的光学指纹传感器，其中，所述衍射元件布置在所述透镜系统的红外截止滤光器的表面上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的光学指纹传感器，其中，所述衍射元件被配置成将所述光谱分量以圆形图案分布。

12.根据前述权利要求中任一项所述的光学指纹传感器，其中，所述衍射元件被配置成将所述光谱分量沿着所述图像传感器的一个轴以线形图案分布。

13.根据前述权利要求中任一项所述的光学指纹传感器，其中，所述衍射元件被配置成将从所述对象传送并聚焦至所述像素阵列上的光的光谱分量分离，使得所述光谱分量跨整个所述光电检测器像素阵列分布。

14.一种电子设备(101)，包括：

-至少部分透明的显示面板；

-根据权利要求1至13中任一项所述的光学指纹传感器，以及

-处理电路系统(202)，其被配置成：

-从所述光学指纹传感器接收指示触摸所述至少部分透明的显示面板的手指的指纹的信号，

-基于所述信号中包括的信息执行指纹认证过程。

15.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述电子设备是移动设备。

16.一种用于制造包括衍射元件的透镜的方法，所述方法包括：

在透明衬底中形成光栅或至少一个狭缝，其中，所述透明衬底是晶片级光学器件的玻璃衬底或基于聚合物的衬底；

使用晶片级光学技术在所述透明衬底上形成透镜结构，使得所述透镜结构覆盖所述光栅或所述至少一个狭缝。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述光栅或狭缝使用光刻制造。