CN210295133U - 指纹识别模组、电子设备 - Google Patents

Abstract

一种指纹识别模组、电子设备，指纹识别模组包括：透光盖板，所述透光盖板具有相对的第一面和第二面；光源部件，所述光源部件位于所述透光盖板的第二面下方，所述光源部件包括多个光源点；传感器部件，所述传感器部件位于所述光源部件下方，所述传感器部件包括多个感光单元，每一感光单元包括红色识别区、绿色识别区以及蓝色识别区。本实用新型技术方案能够提升指纹采集效率。

Description

指纹识别模组、电子设备

技术领域

本实用新型涉及图像成像技术领域，尤其涉及一种指纹识别模组、电子设备。

背景技术

随着信息科技的发展，生物特征识别技术在保障信息安全的方面发挥着越来越重要的作用，其中指纹识别已经成为移动互联网领域广泛应用的身份识别、设备解锁的关键技术手段之一。在设备的屏占比越来越大的趋势下，传统的电容式指纹识别已经不能满足需求，而超声波指纹识别则存在技术成熟度和成本等方面的问题，光学指纹识别是有望成为屏下指纹识别的主流技术方案。

现有的光学指纹识别方案是基于几何光学透镜成像原理，所用的指纹模组包含微透镜阵列、光学空间滤光器等元件。通过物理光学的全反射成像原理实现无透镜屏下光学指纹识别。目前普通的均匀照明光源无法满足全反射成像原理的需要，点光源阵列为无透镜屏下光学指纹成像方案必要的光源。

但是，现有的指纹成像模组单次的成像仅能获取单幅屏下图像，为了获得完整的指纹图像，需要采集较多次数的图像，指纹采集效率低。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是如何提升指纹采集效率。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种指纹识别模组，指纹识别模组包括：透光盖板，所述透光盖板具有相对的第一面和第二面；光源部件，所述光源部件位于所述透光盖板的第二面下方，所述光源部件包括多个光源点；传感器部件，所述传感器部件位于所述光源部件下方，所述传感器部件包括多个感光单元，每一感光单元包括红色识别区、绿色识别区以及蓝色识别区。

可选的，所述多个光源点呈阵列方式排列。

可选的，所述多个光源点的阵列方式选自横向排列、纵向排列和环状排列。

可选的，每一感光单元包括红色滤光片，绿色滤光片和蓝色滤光片，所述红色滤光片所处区域为所述红色识别区，所述绿色滤光片所处区域为所述绿色识别区，所述蓝色滤光片所处区域为所述蓝色识别区。

可选的，所述传感器部件为薄膜晶体管传感器时，所述蓝色识别区的面积大于所述红色识别区和所述绿色识别区任一个的面积。

可选的，所述多个光源点的光源颜色为彩色。

可选的，所述光源部件为液晶显示屏、有源阵列式有机发光二极管显示屏或微发光二极管显示屏。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例还公开了一种基于所述指纹识别模组的图像扫描方法，图像扫描方法包括：点亮所述光源部件的多个分立的点光源区域内的发光光源点，所述点光源区域之间为阵列排列且间隔有不发光光源点；通过所述传感器部件获取发光光源点经过所述透光盖板全反射的光线，所述传感器部件中每一感光单元能够识别光线中的红色、绿色和蓝色；间隔预设时间后，对全部点光源区域进行相同的位置偏移后，迭代地点亮所述光源部件的多个分立的点光源区域内的发光光源点，以及通过所述传感器部件获取发光光源点经过所述透光盖板全反射的光线，直至位置偏移的次数达到预设次数。

可选的，所述图像扫描方法还包括：根据所述光传感器部件获取到的光线数据拼接获取图像数据。

可选的，所述位置偏移的方向为由光源点区域向相邻点光源区域；所述位置偏移的距离为相邻点光源区域间隔距离的整数分之一。

可选的，所述位置偏移包括横向偏移、纵向偏移和±45°方向偏移

可选的，所述点光源区域为类圆形。

可选的，相邻两个点光源的间距满足传感器部件采集到的点光源全反射图像不接触、不重复的条件。

本实用新型实施例还公开了一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行所述图像扫描方法的步骤。

本实用新型实施例还公开了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行所述图像扫描方法的步骤。

与现有技术相比，本实用新型实施例的技术方案具有以下有益效果：

本实用新型技术方案中，指纹识别模组的传感器部件包括多个感光单元，每一感光单元包括红色识别区、绿色识别区以及蓝色识别区，通过在每一感光单元内设置不同颜色的识别区，可以在单次成像的过程中，指纹识别模组能够同时采集3幅图像，相对于现有技术中单次成像仅能采集单幅图像，使得在采集完整指纹图像时能够减少采集次数，更加快速的获得完整的指纹图像，提高指纹采集效率。

进一步地，所述传感器部件为薄膜晶体管传感器时，所述蓝色识别区的面积大于所述红色识别区和所述绿色识别区任一个的面积。本实用新型技术方案中，由于薄膜晶体管传感器对于蓝色光的敏感度较弱，因此可以设置蓝色识别区的面积较大，以获取更多的蓝色光，保证图像采集的质量。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种指纹识别模组的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一种感光单元的具体结构示意图；

图3是本实用新型实施例一种图像扫描方法的流程图；

图4是本实用新型实施例一种图像扫描装置的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有的指纹成像模组单次的成像仅能获取单幅屏下图像，为了获得完整的指纹图像，需要采集较多次数的图像，指纹采集效率低。

本实用新型技术方案中，指纹识别模组的传感器部件包括多个感光单元，每一感光单元包括红色识别区、绿色识别区以及蓝色识别区，通过在每一感光单元内设置不同颜色的识别区，可以在单次成像的过程中，指纹识别模组能够同时采集3幅图像，相对于现有技术中单次成像仅能采集单幅图像，使得在采集完整指纹图像时能够减少采集次数，更加快速的获得完整的指纹图像，提高指纹采集效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

图1是本实用新型实施例一种指纹识别模组的结构示意图。

如图1所示，指纹识别模组可以包括透光盖板101、光源部件102和传感器部件103。

其中，透光盖板，所述透光盖板101具有相对的第一面101a和第二面101b。光源部件102位于所述透光盖板102的第二面101b下方，所述光源部件102包括多个光源点，如图1中的附图标记P1和P2所示。

具体地，透光盖板101可以是单层结构或者多层结构，单层结构可以是玻璃盖板或者有机透光材质盖板，单层盖板也可以是具有其他功能的盖板，如可以是触摸屏。多层结构可以是多层玻璃盖板或者多层有机透光材质盖板或者是玻璃盖板与有机透光材质盖板的结合。

具体地，光源部件102可以是显示面板，其不仅可以作为光源进行发光，还可以用于显示图像。显示面板可以包括液晶显示屏(LCD)、有源阵列式有机发光二极管(AMOLED)显示屏或微发光二极管(micro-LED)显示屏，这些都是以薄膜电晶管(TFT)结构扫描并驱动单一像素，可以实现对像素点的单一驱动，即可以实现点光源的驱动和阵列显示，同时光线可以透过像素点的间隙后进入到传感器部件103中。

进一步地，光源点发出的光源的颜色可以是白色，白色光可以分解为多种颜色，由此，传感器部件103可以在获取到光线后，通过不同颜色识别区将光线识别为不同颜色。

具体地，透光盖板101与显示面板可以填充光学胶进行连接以及避免空气影响光线的反射，光学胶的折射率应该尽量等于透光盖板101的折射率，避免光线在光源部件102(例如显示面板)与透光盖板101间发生全反射。

传感器部件103可以用于获取光线，传感器部件103位于所述光源部件102下方。传感器部件103可以包括有多个感光单元(图未示)，可以单独设置在显示面板的下方。

一并参照图1和图2，感光单元可以包括红色识别区1031、绿色识别区1032以及蓝色识别区1033。其中，红色识别区1031可以用于获取红色光线，绿色识别区1032用于获取绿色光线，蓝色识别区1033用于获取蓝色光线。

在本实用新型一个具体应用场景中，全反射成像原理是成像时，手指100与透光盖板101接触，指纹凹陷处由于有空气，入射角超过全反射临界角的光线会在形成全反射，传感器部件103会采集到明亮光线，而指纹凸出与透光盖板101上表面接触，光线不会产生全反射，则传感器部件103会采集到较暗光线，从而可以区分出指纹图像。

本实用新型实施例中，指纹识别模组的传感器部件包括多个感光单元，每一感光单元包括红色识别区、绿色识别区以及蓝色识别区，通过在每一感光单元内设置不同颜色的识别区，可以在单次成像的过程中，指纹识别模组能够同时采集3幅图像，相对于现有技术中单次成像仅能采集单幅图像，使得在采集完整指纹图像时能够减少采集次数，更加快速的获得完整的指纹图像，提高指纹采集效率。

本实用新型一个非限制性的实施例中，所述多个光源点呈阵列方式排列。

本实施例中，点光源的阵列排列可以有多种排列方式，例如可以为均匀排列，即点光源两两之间的距离都相等，这样每个点光源发出的光线经过反射后形成图像都相同，方便后续的图像处理。

进一步地，所述多个光源点的阵列方式选自横向排列、纵向排列和环状排列。

具体而言，横向排列即多个点光源构成多个平行的横排，纵向排列即多个点光源构成多个平行的纵排。横排与纵排之间互相垂直，在某些实施例中可以有一定夹角(如60°等)。环状排列可以是点光源处在以屏幕中心为圆心的半径依次增大的圆形上。

本实用新型一个非限制性的实施例中，每一感光单元包括红色滤光片，绿色滤光片和蓝色滤光片，所述红色滤光片所处区域为所述红色识别区，所述绿色滤光片所处区域为所述绿色识别区，所述蓝色滤光片所处区域为所述蓝色识别区。

本实施例中，通过在感光单元中设置不同颜色的滤光片，以实现对光线中不同颜色的识别。具体可以通过设置红色滤光片，绿色滤光片和蓝色滤光片以形成红色识别区、绿色识别区和蓝色识别区。

本实用新型一个非限制性的实施例中，所述传感器部件为薄膜晶体管传感器时，所述蓝色识别区的面积大于所述红色识别区和所述绿色识别区任一个的面积。

本实用新型实施例中，由于薄膜晶体管传感器对于蓝色光的敏感度较弱，因此可以设置蓝色识别区的面积较大，以获取更多的蓝色光，保证图像采集的质量。

可以理解的是，在实际的应用中，可以根据传感器部件对不同颜色光的敏感度来设置识别区的面积的大小；具体地，传感器部件对某一颜色的光的敏感度越低，则设置该颜色的光的识别区的面积越大。

本实用新型一个非限制性的实施例中，所述多个光源点的光源颜色为彩色。也就是说，多个光源点发出的光线的颜色可以包括红色、绿色和蓝色，以使得传感器部件中不同颜色识别区可以识别出光线中不同的颜色。

本实用新型一个非限制性的实施例中，所述光源部件可以为液晶显示屏、有源阵列式有机发光二极管显示屏或微发光二极管显示屏。

请参照图3，本实用新型实施例还公开了一种图像扫描方法。所述图像扫描方法可以运行在电子设备侧，所述电子设备可以包括上述指纹识别模组。

所述图像扫描方法可以包括以下步骤：

步骤S301：点亮所述光源部件的多个分立的点光源区域内的发光光源点，所述点光源区域之间为阵列排列且间隔有不发光光源点；

步骤S302：通过所述传感器部件获取发光光源点经过所述透光盖板全反射的光线，所述传感器部件中每一感光单元能够识别光线中的红色、绿色和蓝色；

步骤S303：间隔预设时间后，对全部点光源区域进行相同的位置偏移后，迭代地点亮所述光源部件的多个分立的点光源区域内的发光光源点，以及通过所述传感器部件获取发光光源点经过所述透光盖板全反射的光线，直至位置偏移的次数达到预设次数。

需要指出的是，本实施例中各个步骤的序号并不代表对各个步骤的执行顺序的限定。

具体实施中，通过同时点亮多个点光源区域，每次可以获取大量的图像信息，而后通过多次的位置偏移，可以获取到包含有全部屏下图像的光线数据。

具体地，多个点光源区域中的发光光源点可以分别发出红色光、绿色光和蓝色光。

更具体地，一并参照图1、图2和图3，在每次点亮点光源区域以及通过所述传感器部件103获取光线时，也即每次执行步骤S301以及步骤S302时，由于所述传感器部件103中每一感光单元包括红色识别区、绿色识别区以及蓝色识别区，因此每一感光单元能够识别光线中的红色、绿色和蓝色。在这种情况下，单次的扫描成像过程可以获得三幅图像，也即红色图像、绿色图像和蓝色图像。

具体实施中，判断是否达到执行预设次数的操作可以是在每次获取光线步骤结束后执行的，并且要放在位置偏移操作之前，以避免进行无用的位置偏移，进一步地提升指纹采集效率。

进一步地，所述图像扫描方法还可以包括以下步骤：根据所述光传感器部件获取到的光线数据拼接获取图像数据。

本实用新型实施例中，由于单次的扫描过程，也即执行步骤S301和步骤S302的过程仅能对部分指纹进行采集，因此可以对多次扫描得到光线数据对应的图像(也即执行步骤S303得到的图像)进行拼接处理获取到完整的图像数据。

在实际应用中，为了实现图像的拼接，还可以对每次采集到的光线的图像数据进行预处理，例如对获取到的图像数据进行缩放处理，去除无效的图像数据，以获取到每次采集到的光线数据的有效图像区域，将这些有效图像区域拼接就可以得到完整的图像数据。拼接时一般是根据图像区域的相同的部分重叠在一起，从而实现图像区域的不同部分的延伸，直到获得整幅图像。

本实用新型一个非限制性的实施例中，所述位置偏移的方向为由光源点区域向相邻点光源区域；所述位置偏移的距离为相邻点光源区域间隔距离的整数分之一。

具体实施中，位置偏移是为了获取到缺失的图像信息。为了方便后续的图像拼接，每次位置偏移的距离可以相等。且优选的偏移方向为点光源往相邻点光源方向偏移；所述位置偏移的距离为相邻点光源间隔距离的整数分之一。例如，每次可以偏移相邻点光源中心的间距的三分之一或者八分之一。由此，可以等间距地获取到点光源之间的图像数据，图像拼接的算法可以采用相同的算法，图像拼接的效率更高。

本实用新型一个非限制性的实施例中，所述位置偏移包括横向偏移、纵向偏移和±45°方向偏移

具体实施中，点光源的阵列排列可以包括相互垂直的横向排列和纵向排列，相应地，所述位置偏移可以包括横向偏移、纵向偏移和±45°方向偏移；所述横向偏移为相邻点光源区域横向间隔距离的整数分之一；所述纵向偏移为相邻点光源区域纵向间隔距离的整数分之一；所述±45°方向偏移为该方向上相邻点光源区域在该方向间隔距离的整数分之一。总的光线获取次数为横向光线获取的次数乘以纵向光线获取的次数。位置偏移的次数越多，光线获取的次数越多，则采集到的图像信息就越多，但是采集的时间就越长。为了节省时间，需要在满足整幅图像拼接的前提下尽可能减少位置偏移次数。这就要求每次光线获取时所采集的图像信息更多，而本实施例中的指纹识别模组则可以满足这个要求。以采集30幅图为例，现有技术需要扫描30次，而本申请只需扫描10次，采集效率大大提升。

本实用新型一个非限制性的实施例中，所述点光源区域为类圆形。

具体实施中，点光源的外形也会影响指纹图像的呈现质量。在实际应用中，每个点光源为方形，多个点光源的组合无法形成一个标准的圆形，只能是接近圆形的类圆形。类圆形的点光点区域的确定可以以某个点光源为中心画圆，圆内的点光源可以全部作为类圆形的点光源，圆周上的点光源可以设定一个预设面积占比值，如果圆周点光源在圆内的面积占像素点总面积的比大于预设面积占比值，则将该点光源作为点光源类圆形的点光源。圆的大小决定了点光源区域的光线强度以及传感器部件是否能够获取到较高质量的图像。圆太小，则点光源区域太小，就会产生光线不足，圆太大，点光源区域太大，又会影响成像质量。不同的显示面板同样也会有不同的光源强度，则不同的显示面板的点光源区域大小也会不同。对于某一种特定的图像成像获取结构，点光源区域大小同样可以采用人工多次试验的方式获取，点光源区域大小可以由小到大依次点亮，而后传感器部件获取到图像数据后，人工筛选出满足成像质量的最小点光源区域。

本实用新型一个非限制性的实施例中，相邻两个点光源的间距满足传感器部件采集到的点光源全反射图像不接触、不重复的条件。

具体实施中，点光源的间距会影响成像质量或计算量，例如，点光源的间距较近，这样在一次的光线获取中，单个点光源全反射图像就会产生重叠，则拼接图像时还要去除重叠部分，会增加每次拼接图像的工作量。为了避免不同扫描得到的成像之间的重叠，相邻两个点光源的间距满足传感器部件采集到的点光源全反射图像不接触、不重复的条件。进一步地，点光源的间距可以是在相邻两个点光源的全反射图像不接触、不重复的条件下取最小值。这个最小值可以通过人工多次试验获取，如在不同的点光源的间距下获取点光源全反射图像，而后查看到反射图像满足不接触、不重复的条件中点光源间距的最小值。而后这个最小值可以预先设置在运行本方法的存储器上。点光源的间距在实际中会受到显示面板、光线传感器、透光盖板等成像结构硬件参数的影响，在实际应用中，一个产品的屏幕硬件参数一般不会改变，对于这些特定的屏幕，采用人工多次试验获取的方式更为直接和方便。

本实用新型一个非限制性的实施例中，还公开了一种图像扫描装置。请参照图4，图像扫描装置40可以包括：

光源点亮模块401，用以点亮所述光源部件的多个分立的点光源区域内的发光光源点，所述点光源区域之间为阵列排列且间隔有不发光光源点；

光线获取模块402，用以通过所述传感器部件获取发光光源点经过所述透光盖板全反射的光线，所述传感器部件中每一感光单元能够识别光线中的红色、绿色和蓝色；

位置偏移模块403，用以在间隔预设时间后，对全部点光源区域进行相同的位置偏移后，迭代地点亮所述光源部件的多个分立的点光源区域内的发光光源点，以及通过所述传感器部件获取发光光源点经过所述透光盖板全反射的光线，直至位置偏移的次数达到预设次数。

关于所述图像扫描装置40的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照图1至图3中的相关描述，这里不再赘述。

本实用新型实施例还公开了一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时可以执行图3中所示方法的步骤。所述存储介质可以包括ROM、RAM、磁盘或光盘等。所述存储介质还可以包括非挥发性存储器(non-volatile)或者非瞬态(non-transitory)存储器等。

本实用新型实施例还公开了一种电子设备，所述电子设备可以包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令。所述处理器运行所述计算机指令时可以执行图3中所示方法的步骤。所述电子设备包括但不限于手机、计算机、平板电脑等终端设备。或者，所述电子设备包括图1中所示的传感器模组。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种指纹识别模组，其特征在于，包括：

透光盖板，所述透光盖板具有相对的第一面和第二面；

光源部件，所述光源部件位于所述透光盖板的第二面下方，所述光源部件包括多个光源点；

传感器部件，所述传感器部件位于所述光源部件下方，所述传感器部件包括多个感光单元，每一感光单元包括红色识别区、绿色识别区以及蓝色识别区。

2.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述多个光源点呈阵列方式排列。

3.根据权利要求2所述的指纹识别模组，其特征在于，所述多个光源点的阵列方式选自横向排列、纵向排列和环状排列。

4.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，每一感光单元包括红色滤光片，绿色滤光片和蓝色滤光片，所述红色滤光片所处区域为所述红色识别区，所述绿色滤光片所处区域为所述绿色识别区，所述蓝色滤光片所处区域为所述蓝色识别区。

5.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述传感器部件为薄膜晶体管传感器时，所述蓝色识别区的面积大于所述红色识别区和所述绿色识别区任一个的面积。

6.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述多个光源点的光源颜色为彩色。

7.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述光源部件为液晶显示屏、有源阵列式有机发光二极管显示屏或微发光二极管显示屏。

8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的指纹识别模组。

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