CN204423387U - 成像板、图像采集器及终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种成像板、图像采集器及终端，成像板包括透光的基板及设置在基板一面或基板中间的阻光膜，所述阻光膜上设置有成像孔；将该成像板、图像采集装置和光源设计组成或将成像板、导光板、图像采集装置及光源设计组成本实用新型图像采集器，减少了图像采集器厚度，降低了成本，大大提高了图像分辨率，简化了结构部件，而将成像板或图像采集器集成在终端后，使终端增加了图像采集功能。

Description

成像板、图像采集器及终端

技术领域

本实用新型涉及图像采集技术领域，具体涉及一种成像板、图像采集器及终端。

背景技术

随着图像采集器在越来越多的领域得到应用，例如各种电子终端，手机、平板、电视机等；各种安防系统中，门禁识别系统、保险柜等。以图像采集器在电子终端上的应用为例，随着电子终端越来越趋于超薄化，自然对集成在电子终端上的图像采集器的体积和厚度等方面提出了更高的要求。

现有的图像采集器，例如201120403301.0公开的薄型光学指纹采集器，通常包括图像采集棱镜、成像装置及图像处理组件，其中，所述成像装置还包括透镜组件，以及光电信号转换电路和数字处理器等部件。由于采用图像采集棱镜作为指纹光线的采集部件，必须要有足够长的光路才能满足光线的成像需求，特别是，还需要通过所述透镜组件完成指纹光线的成像，由此更需要较长光路满足光线的成像需求。由于图像采集棱镜和透镜组件本身具有较大的体积和厚度，再加上光路长度等因素，使得图像采集器必须具有较大的体积和厚度才能实现指纹图像的采集。还由于图像采集棱镜和透镜组件等相关部件带来的高成本和结构的复杂度，使得现有的图像采集器难以满足各种电子终端对图像采集器的低成本、小体积以及低薄度的要求。

目前，手机等移动终端(以下统称手机)使用的指纹采集器主要都是半导体式的，可用于手机的光学指纹采集器市场上还没有见到可以量产的。半导体芯片图像采集器一方面成本较高，另一方面集成时存在困难，不能很好的满足人们的需求。光学图像采集器同时也存在厚度太厚，难以满足超薄型电子产品超薄化的需求。

另外，半导体式指纹采集器受原理限制，手指只有按压在采集器表面，才能完成指纹采集，如果指纹采集器放置在手机玻璃面板下方，就很难获取高质量的指纹图像，因此现在通用的手机指纹采集器的安装方式只有两种，一种是将手机玻璃面板开孔放置指纹采集器，代表的手机是苹果和三星，另一种是将指纹采集器放置手机背面，代表的手机是HTC和华为。这两种方式无论哪种，无疑都破坏了手机的整体美观和坚固性。

因此，如何减小光学指纹采集装置的厚度，成为本技术领域人员亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成像板，其结构简单、厚度薄、低成本，安装简便，可用于各种类型的带有图像采集功能的设备中。

本实用新型的另一目的在于提供一种图像采集器，其整体厚度薄、结构简单部件少，成本低，图像分辨率高，安装便捷。

本实用新型的再一目的在于提供一种终端，该终端增加了图像采集功能。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种成像板，其包括透光的基板及设置在基板一面或基板中间的阻光膜，所述阻光膜上设置有成像孔。

进一步地，所述成像孔有多个，构成成像孔矩阵。

进一步地，位于所述成像孔矩阵同一列上相邻两个成像孔的孔距与同一行上相邻两个成像孔的孔距相同。

进一步地，所述阻光膜的厚度范围是0.05um-1mm。

进一步地，所述成像孔的直径范围是1um-500um。

一种图像采集器，其包括所述的成像板和图像采集装置，所述图像采集装置包括感光板，所述感光板与成像板的阻光膜间隔设置。

一种图像采集器，其包括所述的阻光膜设置在基板一面的成像板、图像采集装置和光源；所述图像采集装置包括感光板，所述感光板间隔设置在成像板靠近阻光膜一侧；以所述基板作为导光板，所述光源设置在所述导光板的侧面和/或导光板的上表面靠近侧面处和/或导光板的下表面靠近侧面处。

一种图像采集器，其包括所述的阻光膜设置在基板中间的成像板，图像采集装置和光源，所述基板为多层层板结构，所述阻光膜设置于相邻层板之间，所述图像采集装置包括感光板，所述感光板设置在成像板一侧，以远离图像采集装置的所述基板的层板作为导光板，所述光源设置在所述导光板的侧面和/或导光板的上表面靠近侧面处和/或导光板的下表面靠近侧面处。

一种图像采集器，其包括所述的成像板，导光板、图像采集装置和光源，所述图像采集装置包括感光板，所述导光板和感光板设置在成像板的两侧，且感光板与成像板的阻光膜间隔设置，所述光源设置在所述导光板的侧面和/或导光板的上表面靠近侧面处和/或导光板的下表面靠近侧面处。

进一步地，还包括承载所述光源的支架，所述光源有多个，通过支架呈等间隔设置在所述导光板的侧面和/或导光板的上表面靠近侧面处和/或导光板的下表面靠近侧面处。

进一步地，所述支架设置有导光槽，所述光源设置在所述导光槽内。

进一步地，所述支架被设置在使通过导光槽射入导光板内的光线与法线之间的夹角为arcsin(n₀/n₂)至arcsin(n₁/n₂)的位置；其中，n₀为空气折射率；n₁为接触导光板的物体表面液体的折射率；n₂为导光板折射率。

进一步地，所述导光板接触被检测物的表面至阻光膜的距离大于所述阻光膜至所述感光板的距离，其中，所述阻光膜至所述感光板的距离大于1um。

进一步地，对于采用设置成像孔矩阵阻光膜的图像采集器，其特征在于，相邻两个成像孔的间距为X满足下述条件：2dtan(a/2)＜X<2Dtan(a/2)，其中，D为所述导光板远离阻光膜的表面至阻光膜的距离，d为所述阻光膜至所述感光板的距离，a为每个成像孔的成像角度。

一种终端，其所述终端包括所述的图像采集器。

一种终端，其所述终端包括所述的阻光膜设在基板一面的成像板，所述成像板贴合设在终端透明面板的下方。

采用上述方案后，本实用新型具有以下有益效果：

1、由透明基板及基板上带有成像孔的阻光膜组成的成像板，其结构简单，用其替代现有的棱镜，其厚度薄至微米级甚至以下，远远薄于棱镜厚度，成本大大降低，可应用于各种类型的带有图像采集功能的设备中，其安装简便；

2、将阻光膜上的成像孔设置为多个且构成成像孔矩阵，这样设计使其应用于图像采集器及终端上时，被采集物通过这些成像孔，在图像采集装置上成的多个图像部分可以直接拼接成完整的待采集物图像；

3、将阻光膜的厚度设计为0.05um-1mm范围，这样设计的成像板应用于图像采集器及终端时，可阻挡波长在300nm～1000nm范围内的光线传播，起到了很好的阻光作用，使光线只能通过成像孔，是实现小孔成像必不可少的条件，其保证了成像板足够薄，从而可以大范围应用于各种图像采集器及终端；

4、由成像板、图像采集装置及光源组成的本实用新型图像采集器及由导光板、成像板、图像采集装置及光源组成的本实用新型图像采集器，与现有采用棱镜结构的图像采集器相比，本实用新型成像板厚度远薄于棱镜，本实用新型图像采集器的成像光路远短于棱镜结构的图像采集器，整体厚度远薄于棱镜结构的图像采集器，并且本实用新型的图像采集器部件也比现有的棱镜结构图像采集器结构简单部件少，成本得到了大大降低，安装便捷；

5、本实用新型带有图像采集器的终端，将图像采集器集成在终端上，能够充分利用终端的原有结构设计，使二者融为一体，该终端增加了图像采集器的全部有益效果；

6、本实用新型带有成像板的终端，可以保证终端厚度不变的前提下增加了图像采集的功能。

附图说明

图1-1是本实用新型成像板的实施例一立体分解结构示意图；

图1-2是本实用新型成像板的实施例一组合结构示意图；

图2是本实用新型成像板的实施例二立体分解结构示意图；

图3是本实用新型成像板的实施例三组合结构示意图；

图4是本实用新型图像采集器的实施例一结构示意图；

图5是本实用新型图像采集器的实施例二结构示意图；

图6是本实用新型图像采集器的实施例三结构示意图；

图7是图6的局部A放大示意图；

图8是本实用新型图像采集器的实施例四结构示意图；

图9是本实用新型图像采集器的实施例五结构示意图；

图10是本实用新型图像采集器的实施例六结构示意图；

图11是本实用新型图像采集器的实施例七结构示意图；

图12是本实用新型图像采集器的实施例八结构示意图；

图13是本实用新型图像采集器的实施例九结构示意图；

图14是本实用新型图像采集器的实施例九的立体分解结构示意图；

图15是本实用新型图像采集器的实施例十结构示意图；

图16是本实用新型图像采集器的实施例十一结构示意图；

图17是本实用新型终端的实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。

如图1-1所示本实用新型成像板的实施例一立体分解结构示意图，图1-2体现了实施例一所述成像板的立体结构。如图1-1所示成像板，包括透光的基板1，在基板1的一个面上，即在基板1上表面或下表面设置有阻光膜2，此实施例中，阻光膜2设置于基板1的下表面。基板1用玻璃或树脂等透明材质制成。阻光膜2由不透光材料制成，本实施例中阻光膜2通过粘接或其它方式设置于基板1的下表面，参考图1-2，阻光膜2上设置有一个或多个成像孔3，实际应用中优选为多孔，本实施例中以多孔介绍，单孔在此不再赘述。

成像孔3的形状可以为方形、圆形或椭圆形等，但优选圆形。阻光膜2的厚度范围为0.05um-1mm，该设置可阻挡波长在300nm～1000nm范围内的光线传播，该阻光膜2的厚度区间优选0.1um到50um，例如0.1um、0.5um、1um、50um。该阻光膜2厚度的选取应当保证其足够薄，又能保证其有效阻光的功能，并且不易破碎。成像孔3的直径范围是1um-500um，进一步可以选择10um-60um之间，该实施例中优选25um、35um或40um。此处阻光膜2可以由一层膜制成或多层膜叠加制成，但如果是多层膜叠加制成，各层膜上的多个成像孔3的位置上下一一对应，以此保证上下膜层之间的成像孔不会错位影响光路。

如图2所示本实用新型成像板的实施例二的立体结构示意图，其大部分结构与上述实施例一结构相同，不再赘述，其不同之处在于：多个成像孔构成成像孔矩阵，本实施例优选用位于成像孔矩阵的同一列上相邻两个成像孔3的孔距与同一行上相邻两个成像孔3的孔距相同的样式。

如图3所示本实用新型成像板的实施例三组合结构示意图，其大部分结构与上述实施例一结构相同，不同之处在于：基板1为两层层板结构，阻光膜2设置于两层层板12之间。

在基于图1、图2或图3的其它实施例中，基板1也可以是多层层板结构。

如图4所示本实用新型图像采集器的实施例一结构示意图，其包括成像板4和图像采集装置5，成像板4包括透光的基板1及设置于基板1上表面的阻光膜2，阻光膜2的厚度选择0.5um，成像孔3的直径选择35um，阻光膜2设置有一个成像孔3，也可以设置多个成像孔3，图像采集装置5包括感光板7，感光板7包含有位于最上层的感光芯片或图像处理器。感光板7与成像板4平行设置。阻光膜2与图像采集装置5的感光板7间隔设置。

此实施例中的成像板4是将阻光膜2设置于基板1上表面，将阻光膜2翻过来，使阻光膜2位于基板1下表面也可以使用，用阻光膜2设置于基板1中间的成像板4也可以使用。该图像采集器主要用于脸部采集，使用时，将脸部放置在成像板4上方并对准成像孔3，其通过小孔成像原理，将人脸图像采集到图像采集装置5上。

如图5所示本实用新型图像采集器的实施例二结构示意图，包括阻光膜2设置在基板1下表面的成像板4、图像采集装置5和光源6。成像板4采用图1所述成像板结构，阻光膜2的厚度选择0.5um，成像孔3的直径选择35um。图像采集装置5包括感光板7，感光板7包含有位于最上层的感光芯片或图像处理器。感光板7与成像板4平行设置。感光板7间隔设置在成像板4的下方；此处基板1作为导光板使用，基板1接触被检测物的表面(即基板1远离阻光膜2的表面)至阻光膜2的距离为物距D，阻光膜2至感光板7的距离为像距d，所述物距D大于像距d，其中，像距d大于1um，保证被采集物能成像的最小像距，一般像距d取0.3mm～1mm，物距D取为像距d的1.5倍～3倍，此处取像距d为0.5mm，物距D取1mm。光源6优选用LED发光元件，光源6可选择用一个或多个，此处选用多个，多个光源6的设置位置要从其发出的光能够照射到被采集物的位置考虑，例如照射到被检测物，例如手指的位置。为了保证光源6发出现光线不受阻挡，本实施例中优选阻光膜2的长度小于基板1的长度，使阻光膜2的左、右端均位于基板1下表面的内侧部位。多个光源6直接通过粘接或其它连接方式固定于基板1的左、右侧面和基板1下表面靠近左、右侧面的部位。而且该些光源6以呈等间隔设置在基板1上，这样安装后的光源6，在被采集物如手指捺印在基板1上后，多个光源6发出的散射光穿出基板1后照射在手指上，通过阻光膜2上的成像孔3(小孔成像原理)将手指图像成在图像采集装置5上，由图像采集装置5采集手指图像信息。当阻光膜2上的多个成像孔3不构成成像孔矩阵，那成在图像采集装置5上的多个局部图像会相互混叠，需经过倒像校正、局部图像定位、灰度均衡化、冗余裁剪及拼接等过程，才能形成大尺寸的完整指纹图像；而如果多个成像孔3构成成像孔矩阵，则成在图像采集装置5上的多个部分图像会直接拼成完整的手指图像，此处成像孔矩阵上位于同一行、同一列的相邻两个成像孔3之间的距离X满足：2dtan(a/2)＜X<2Dtan(a/2)，其中，D为上述的物距，d为上述的像距，a为每个成像孔的成像角度，a选45度，D＝1mm，d＝0.5mm，则0.414mm≤x≤0.828mm，此处选择距离X为0.5mm。

上述实施例中，如果阻光膜2的长度采用与基板1的长度相匹配，那么多个光源6的设置位置只能设置在基板1的左、右侧面上，这样设置才能保证光源6发出的光线不受阻挡。

如图6所示本实用新型图像采集器的实施例三结构示意图，其大部分结构与上述图5的结构相同，不同之处在于：多个光源6是通过两个支架8呈等间隔安装于基板1左、右侧面，各支架8上分别设置有导光槽9，两个导光槽9呈对称设置，各导光槽9内分别安装有多个光源6，该导光槽9的最基本设置要素是要保证光源6发出的光线能从导光槽9射入基板1，而且光线能从基板1射在被采集物上。

本实施例采用最优选择：结合图7所示，将导光槽9倾斜开设在支架8上。导光槽9的倾斜角度为可以保证通过导光槽9射入基板1内的光线与法线之间的夹角为arcsin(n₀/n₂)至arcsin(n₁/n₂)，其中，n₀为空气折射率；n₁为接触基板1的物体表面液体的折射率；n₂为基板1的折射率，该夹角范围是由折射定律推导得出，当n₀＝1.0，n₁＝1.33，n₂＝1.5，此夹角α为41.8度至62.5度之间，此处选择α为45度。这样设计的好处是：在没有被采集物接触基板1时，光源6射入基板1内的该夹角范围光线在基板1内可形成横向全反射传播(见图5的全反射光路示意)，而当被采集物如手指接触到基板1时，由于手指指纹凹凸不平且手指会有汗液，手指捺印在基板1时，汗液与基板1接触，这样与基板1接触的介质由空气变为汗液，光线在基板1中的全反射传播被破坏，形成散射光，散射光穿过阵列式的成像孔3，在感光板7上成像，这样设计使图像采集过程中光线比较均匀柔和，不会刺眼。

如图8所示本实用新型图像采集器的实施例四结构示意图，该图像采集器包括阻光膜2设置在基板1中间的成像板4、图像采集装置5和多个光源6，该成像板4的结构参见图3所示，图像采集装置5的结构与图4中的图像采集装置5结构相同，不再赘述，以所述基板1远离图像采集装置5的上层板作为导光板，此实施例中阻光膜2的长度设置小于基板1的长度，阻光膜2的左、右两端均位于基板1的内侧部位，多个光源6以呈等间隔设置在基板1的左、右侧面及基板1下表面靠近左、右侧面部位。

如图9所示本实用新型图像采集器的实施例五结构示意图，其是基于图8所示的图像采集器实施例结构的另一种结构设计，该实施例中阻光膜2的长度做成与基板1的长度相匹配，该实施例中光源6选择设置的方式与图8中的相同，只是由于光源6的设置要保证其发出的光线不受阻挡，因此多个光源6以呈等间隔设置在基板1上层板的左、右侧面上。

如图10所示本实用新型图像采集器的实施例六结构示意图，其大部分结构与图8所示图像采集器结构相同，不同之处在于：多个光源6是通过两个支架8呈等间隔安装于基板1的下表面靠近左、右侧面，各支架8上分别设置有导光槽9，两个导光槽9呈对称设置，各导光槽9内分别设置有多个光源6，多个光源6发出的光线从导光槽9射入基板1。

如图11所示本实用新型图像采集器的实施例七结构示意图，其包括成像板4、图像采集装置5和多个光源6，成像板4及多个光源6的结构与图8中的相同，不同的是：图像采集装置5的感光板7直接设置于基板1的下表面，这样设计进一步使图像采集器的厚度变薄。

如图12所示本实用新型图像采集器的实施例八结构示意图，其包括成像板4、导光板10、图像采集装置5和多个光源6，导光板10和图像采集装置5的感光板7间隔设置在成像板4的上、下两侧。导光板10为透明薄板，可用玻璃、树脂等透明材料制成。多个光源6以呈等间隔设置在导光板10的左、右侧面和导光板10的下表面靠近左、右侧面的部位上，此实施例中物距D为导光板10接触被检测物的表面至阻光膜2的距离。

如图13和图14所示本实用新型图像采集器的实施例九结构示意图及立体分解结构示意图，其大部分结构与图12相同，不同之处在于：多个光源6是通过两个支架8呈等间隔安装于导光板10下表面靠近左、右侧面的部位，各支架8上分别设置有导光槽9，两个导光槽9呈对称设置，各导光槽9内分别放置多个光源6，多个光源6发出的光线从导光槽9射入导光板10。

如图15所示本实用新型图像采集器的实施例十结构示意图，其包括成像板4、导光板10、图像采集装置5及多个光源6，导光板10和图像采集装置5的感光板7间隔设置在成像板4的上、下两侧，成像板4的阻光膜2设置于基板1的上表面，基板1的下表面与图像采集装置5的感光板7接触，进一步降低了图像采集器的整体厚度，多个光源6以间隔设置于导光板10的左、右侧面及导光板10的下表面靠近左、右侧面的部位。

如图16所示本实用新型图像采集器的实施例十一结构示意图，其大部分结构与图15相同，不同之处在于：多个光源6是通过两个支架8呈等间隔安装于导光板10的下表面靠近左、右侧面的部位，各支架8上分别设置有导光槽9，两个导光槽9呈对称设置，各导光槽9内分别放置有多个光源6，多个光源6发出的光线从导光槽9射入导光板10。

上述图4至图16的各本实用新型图像采集器可以分别集成于各种终端上，如移动终端上，使形成的新的终端具备了图像采集器的全部有益效果。

如图17所示，为本实用新型图像采集器的实施例十结构示意图，其将阻光膜2设置于基板1一面的成像板集成在终端上，本实施例选用移动终端设备手机，使手机的透明面板11设置于阻光膜2的上表面，其保证了现有手机厚度不变的情况下增加图像采集功能，本实施例图仅截取了本实用新型终端的部分图示，其它部分未示。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (16)

1.一种成像板，其特征在于：包括透光的基板及设置在基板一面或基板中间的阻光膜，所述阻光膜上设置有成像孔。

2.如权利要求1所述的成像板，其特征在于：所述成像孔有多个，构成成像孔矩阵。

3.如权利要求2所述的成像板，其特征在于：位于所述成像孔矩阵同一列上相邻两个成像孔的孔距与同一行上相邻两个成像孔的孔距相同。

4.如权利要求1、2或3所述的成像板，其特征在于：所述阻光膜的厚度范围是0.05um-1mm。

5.根据权利要求4所述的成像板，其特征在于：所述成像孔的直径范围是1um-500um。

6.一种图像采集器，其特征在于：包括权利要求1-5之一所述的成像板和图像采集装置，所述图像采集装置包括感光板，所述感光板与成像板的阻光膜间隔设置。

7.一种图像采集器，其特征在于：包括权利要求1至5之一所述的阻光膜设置在基板一面的成像板、图像采集装置和光源；所述图像采集装置包括感光板，所述感光板间隔设置在成像板靠近阻光膜一侧；以所述基板作为导光板，所述光源设置在所述导光板的侧面和/或导光板的上表面靠近侧面处和/或导光板的下表面靠近侧面处。

8.一种图像采集器，其特征在于：包括权利要求1至5之一所述的阻光膜设置在基板中间的成像板，图像采集装置和光源，所述基板为多层层板结构，所述阻光膜设置于相邻层板之间，所述图像采集装置包括感光板，所述感光板设置在成像板一侧，以远离图像采集装置的所述基板的层板作为导光板，所述光源设置在所述导光板的侧面和/或导光板的上表面靠近侧面处和/或导光板的下表面靠近侧面处。

9.一种图像采集器，其特征在于：包括权利要求1至5之一所述的成像板，导光板、图像采集装置和光源，所述图像采集装置包括感光板，所述导光板和感光板设置在成像板的两侧，且感光板与成像板的阻光膜间隔设置，所述光源设置在所述导光板的侧面和/或导光板的上表面靠近侧面处和/或导光板的下表面靠近侧面处。

10.如权利要求7、8或9所述的图像采集器，其特征在于：还包括承载所述光源的支架，所述光源有多个，通过支架呈等间隔设置在所述导光板的侧面和/或导光板的上表面靠近侧面处和/或导光板的下表面靠近侧面处。

11.如权利要求10所述图像采集器，其特征在于：所述支架设置有导光槽，所述光源设置在所述导光槽内。

12.如权利要求11所述图像采集器，其特征在于：所述支架被设置在使通过导光槽射入导光板内的光线与法线之间的夹角为arcsin(n₀/n₂)至arcsin(n₁/n₂)的位置；其中，n₀为空气折射率；n₁为接触导光板的物体表面液体的折射率；n₂为导光板折射率。

13.根据权利要求12所述的图像采集器，其特征在于：所述导光板接触被检测物的表面至阻光膜的距离大于所述阻光膜至所述感光板的距离，其中，所述阻光膜至所述感光板的距离大于1um。

14.根据权利要求13所述的图像采集器，其中，对于采用设置成像孔矩阵阻光膜的图像采集器，其特征在于，相邻两个成像孔的间距为X满足下述条件：

2dtan(a/2)＜X<2Dtan(a/2)，其中，D为所述导光板远离阻光膜的表面至阻光膜的距离，d为所述阻光膜至所述感光板的距离，a为每个成像孔的成像角度。

15.一种终端，其特征在于：所述终端包括如权利要求6至14之一所述的图像采集器。

16.一种终端，其特征在于：所述终端包括权利要求1所述的阻光膜设在基板一面的成像板，所述成像板贴合设在终端透明面板的下方。