CN205880882U - 图像采集器及指纹采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种图像采集器及指纹采集设备。其中，所述图像采集器包括透明盖板层和设置于透明盖板层下方的若干感光像元。在透明盖板层的上方覆盖开有若干透光小孔的阻光膜。每个透光小孔的像方视场角为B_max＝arcsin(n₁/n₂)，其中，n₁为所述透明盖板层之外的介质层的折射率，n₂为透明盖板层的折射率。相邻透光小孔中心之间的间距d大于或等于透光小孔的像方视场直径D_image＝2h₁×tanB_max，其中，h₁为所述透明盖板层的厚度。本申请的图像采集器的厚度能够大大变薄，同时由于在阻光膜上蚀刻透光小孔比视场光阑的制作工艺简单，进而使本申请中的图像采集器制作简单，成本低廉。

Description

图像采集器及指纹采集设备

技术领域

本实用新型涉及图像采集技术领域，具体涉及一种图像采集器及使用该图像采集器的指纹采集设备。

背景技术

在本申请人之前申请的专利中，为了使感光像元的像方视场不混叠，需要对每个感光像元的视场角进行限制。图1示出了在先申请文件中具有指纹采集功能的显示屏的结构示意图。显示屏包括显示盖板01、设置于显示盖板01下方的显示像元02和感光像元03。上述结构中，对感光像元视场角的限制是通过在感光像元上方设置视场光阑04，视场光阑04包括隔光边框05和由隔光边框围成的光阑孔06。光阑孔04的视场角决定了感光像元的视场角。

采用光阑孔对感光像元的视场角进行限制，其制作工艺和制作成本均较高，且利用视场光阑结构的感光像元制作的图像采集器或者指纹采集设备，其厚度通常较厚。对于目前电子设备日趋超薄的形式与要求下，具有较厚厚度的图像采集器便不能满足生产商的要求。

因此有必要提供一种制造简单，成本低廉，亦能使厚度变薄的图像采集设备。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于提供一种制造简单，成本低廉，亦能使厚度变薄的图像采集器。

根据本实用新型的实施例，提供一种图像采集器，包括：透明盖板层和设置于所述透明盖板层下方的若干感光像元，其特征在于，在所述透明盖板层的上方覆盖开有若干透光小孔的阻光膜；

每个所述透光小孔的像方视场角为Bmax＝arcsin(n₁/n₂)，其中，n₁为所述透明盖板层之外的介质层的折射率，n₂为所述透明盖板层的折射率；

相邻透光小孔中心之间的间距d大于或等于所述透光小孔的像方视场直径Dimage：Dimage＝2h1×tanBmax，其中，h1为所述透明盖板层的厚度。

其中，所述透明盖板层的折射率n₂大于透明盖板层之外的介质层的折射率n₁。。

其中，所述阻光膜为不透光材料制作的薄膜。

优选地，所述阻光膜的厚度小于100um。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种指纹采集设备，包括如上所述的图像采集器。

由以上技术方案可知，本申请中图像采集器在感光像元上方的透明盖板上覆盖一层阻光膜，并在阻光膜上蚀刻透光小孔，当透明盖板外介质的折射率小于透明盖板的折射率时，能够限定透光小孔的像方视场至设定范围，且通过设置小孔之间的间距，使每个透光小孔的像方视场不发生混叠，从而使感光像元的感光芯片均能够获得清晰的图像。由于阻光膜的厚度远小于现有感光像元视场光阑的厚度，因此本申请中的图像采集器的厚度能够大大变薄，同时由于在阻光膜上蚀刻透光小孔比视场光阑的制作工艺简单，进而使本申请中的图像采集器制作简单，成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术中具有指纹采集功能的显示屏的结构示意图；

图2为根据一优选实施例示出的图像采集器的结构示意图；

图3为根据另一优选实施例示出的图像采集器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图2为根据一优选实施例示出的图像采集器的结构示意图。如图1所示，图像采集器包括透明盖板层1和设置于透明盖板层1下方的若干感光像元2。在透明盖板层1的上方覆盖开有若干透光小孔3的阻光膜4。本实施例中的阻光膜4是一层具有阻光作用的薄膜，用不透光材料制成。优选地，阻光膜4可为金属薄膜或其他材质的薄膜。阻光膜4可采用气相蒸镀或电镀法制作而成。阻光膜4上的透光小孔3可通过对阻光薄膜进行刻蚀得到。

在本实施例中，每个感光像元2的上方对应一个透光小孔3。每个透光小孔3的像方视场角为Bmax＝arcsin(n₁/n₂)。其中，n₁为透明盖板层之外的介质层的折射率，n₂为透明盖板层1的折射率。在本申请中，透明盖板层1上方介质层的折射率n₁小于透明盖板层1的折射率n₂。透明盖板层1上方介质层通常为空气层。

当若干透光小孔3均匀阵列分布时，相邻透光小孔3中心之间的间距d大于或等于透光小孔3的像方视场直径Dimage：Dimage＝2h₁×tanBmax，其中，h₁为透明盖板层的厚度。相邻透光小孔3中心之间的间距大于Dimage，是为了使不同透光小孔3的像方视场不发生混叠。

作为另一优选实施例，在相邻透光小孔3中心之间的间距d大于或等于透光小孔3的像方视场直径，即不同透光小孔3的像方视场不发生混叠的情况下，每个透光小孔3的像方视场内可设置多个感光像元2。如图3所示。

在上述不同实施例中，透光小孔3外的视场角范围在0-180度的光都能射入透光小孔3，而经过透光小孔3与透光盖板的折射后，其在透光盖板内的出射角，即透光小孔3的像方视场出射角被限定在一个特定的范围，即满足像方视场角为Bmax＝arcsin(n₁/n₂)。在各实施例中，透光小孔3的像方视场出射角范围优选为±42°。为了满足上述要求，本申请中阻光膜4的厚度小于100um。

下面对本申请中的图像采集器的原理进行详细阐述。

如图2所示，透明盖板层之外的介质的折射率为n₁，透明盖板层1的折射率为n₂，一条光线的入射角为A，出射角为B，根据光线的折射定律有

$\frac{\sin A}{\sin B}=\frac{n_2}{n_1}$

当入射角取最大值90度时，出射角B的最大值(像方视场角)为

$B_{\max }=\arcsin \frac{n_1}{n_2}$

因此，当n₁<n₂时，出射角具有明确的小于90度的最大值。

以n₁＝1.0，n₂＝1.5时，Bmax＝41.8度。

从而，每个透光小孔3具有有限的像方视场，其像方视场的直径为D_image＝2h₁×tanB_max，其中h₁为透明盖板层的厚度。

故当相邻小孔的中心距离d大于等于D_image时，则不同小孔的像方视场不会发生混叠。因此，在每个小孔进入的光线均能使感光芯片能够获得清晰的图像。

由以上技术方案可知，本申请中的图像采集器在感光像元2的上方覆盖一层阻光膜4，并在阻光膜4上蚀刻透光小孔3，通过光线穿透不同介质时的折射作用，能够限定透光小孔3的像方视场至设定范围，且通过设置小孔之间的间距，使每个透光小孔3的像方视场不发生混叠，从而使感光像元2的感光芯片均能够获得清晰的图像。由于阻光膜4的厚度远小于现有感光像元2视场光阑的厚度，因此本申请中的图像采集器的厚度能够大大变薄，同时由于在阻光膜4上蚀刻透光小孔3比视场光阑的制作工艺简单，进而使本申请中的图像采集器制作简单，成本低廉。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种指纹采集设备。该指纹采集设备包括如上所述结构的图像采集器。

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本公开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方法，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 (5)

1.一种图像采集器，包括透明盖板层和设置于所述透明盖板层下方的若干感光像元，其特征在于，在所述透明盖板层的上方覆盖开有若干透光小孔的阻光膜；

每个所述透光小孔的像方视场角为B_max＝arcsin(n₁/n₂)，其中，n₁为所述透明盖板层之外的介质层的折射率，n₂为所述透明盖板层的折射率；

相邻透光小孔中心之间的间距d大于或等于所述透光小孔的像方视场直径D_image：D_image＝2h₁×tanB_max，其中，h₁为所述透明盖板层的厚度。

2.根据权利要求1所述的图像采集器，其特征在于，所述透明盖板层的折射率n₂大于透明盖板层之外的介质层的折射率n₁。

3.根据权利要求2所述的图像采集器，其特征在于，所述阻光膜为不透光材料制作的薄膜。

4.根据权利要求3所述的图像采集器，其特征在于，所述阻光膜的厚度小于100um。

5.一种指纹采集设备，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一所述的图像采集器。