CN217641336U - 图像采集系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种图像采集系统(11)，其特征在于，包括：单个传感器(31)，其包括有机光电检测器；至少一个第一光源(17)，其适于仅发射红色和/或近红外的第一辐射(19)；以及处理单元；并且其特征在于：传感器和第一源由单个框架(23)支撑，传感器适于捕获图像，处理单元被配置为从所述图像中提取与静脉和/或指纹或手指(15)有关的信息，并且第一光源适于在与框架相反的方向上发射第一辐射。

Description

图像采集系统

技术领域

本公开一般涉及图像采集系统，并且更具体地涉及例如手机上的指纹采集的系统。

背景技术

指纹采集系统在许多领域中使用，以便例如保护电器、保护建筑物、控制访问或控制个人的身份。

虽然由指纹传感器保护的数据、信息、访问成倍增加，但指纹采集系统是重大欺诈的目标。

目前大多数类型的欺诈是手指或指纹的影印，或在树脂、硅胶或明胶中对手指或指纹进行重构。

实用新型内容

需要改进和保护指纹采集系统。

一个实施例克服了已知指纹采集系统的全部或部分缺点。

一个实施例提供了一种图像采集系统，包括：

单个传感器，其包括有机光电检测器，

至少一个第一光源，其适于仅发射红色和/或近红外的第一辐射，以及

处理单元；并且

其特征在于：

传感器和第一源由单个框架支撑，

传感器适用于捕捉图像，

处理单元被配置为从所述图像中提取与手指的静脉和/或指纹有关的信息，以及

第一光源适于在与框架相反的方向上发射第一辐射。

根据一个实施例，第一辐射仅包括在从600nm至1100nm，优选地从630nm至940nm范围内的波长。

根据一个实施例，该系统包括第一偏振器，源自第一光源的第一辐射然后在到达传感器之前穿过第一偏振器。

根据一个实施例，第一偏振器覆盖与框架相对的一侧上的第一光源。

根据一个实施例，第一光源包括一个或多个发光二极管。

根据一个实施例，每个光电检测器限定像素，每个像素基本上是正方形，每个像素的边的长度优选地约为50μm。

根据一个实施例，该系统按顺序包括：

框架；

传感器；

光学滤波器；

第二光源；以及

保护层。

根据一个实施例，第二光源适于发射在可见范围内的第二辐射。

根据一个实施例，光学滤波器是角度滤波器。

根据一个实施例，该系统包括在与框架相对的传感器侧覆盖传感器的第二偏振器。

根据一个实施例，第二偏振器位于：

在光学滤波器与第二光源之间；或者

在光学滤波器和传感器之间。

根据一个实施例，第二偏振器在衬底上形成。

根据一个实施例，第一偏振器和第二偏振器是线性偏振器。

根据一个实施例：

第一偏振器在第一方向上执行偏振；和

第二偏振器包括在第一方向上执行偏振的第一部分和在垂直于第一方向的第二方向上执行偏振的第二部分。

根据一个实施例，传感器像素顶部有交替的第一部分或第二部分，使得顶部有第一部分的两个像素被顶部有第二部分的一至十九个像素(优选地九个像素)分离。

根据一个实施例，第二偏振器的第一部分的表面积至少等于四个像素的表面积。

根据一个实施例，第一部分的重复间距等于三至二十个像素的尺寸，优选地等于十个像素的尺寸。

根据一个实施例，通过对第一辐射不透明的一个或多个壁将传感器与第一光源分离。

根据一个实施例，第一源被角度滤波器覆盖。

根据一个实施例，传感器捕获源自由第一偏振器沿着第一方向并然后由第二偏振器沿着第二方向被偏振的第一辐射的第一射线，和源自由第一偏振器沿着第一方向并然后由第二偏振器沿着第一方向被偏振的第一辐射的第二射线。

附图说明

上述特征和优点以及其他特征和优点将参照附图在通过说明而非限制的方式给出的具体实施例的以下描述中详细描述，其中：

图1以局部简化的框图示出了图像采集系统的示例；

图2以局部简化横截面视图示出了图像采集设备的一个实施例；

图3在框图中示出了图像采集方法的一个实施方式的示例；

图4以局部简化横截面视图示出了图像采集设备的另一个实施例；

图5以局部简化横截面视图示出了图2中所示的图像采集设备的一部分；

图6以局部简化俯视图示出了图5中所示的图像采集设备的一部分的实施例；

图7以局部简化俯视图示出了图5中所示的图像采集设备的一部分的另一个实施例；

图8在框图中示出了图像采集方法的实施方式的另一示例；

图9以局部简化横截面视图示出了设置有偏振器的结构。

图10以局部简化横截面视图示出了图像采集设备的又一实施例；和

图11以局部简化横截面视图示出了图像采集设备的又一实施例。

具体实施方式

相同的特征在不同的图中已经用相同的附图标记来指定。特别地，在各种实施例中的共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以设置完全相同的结构、尺寸和材料特性。

为了清楚起见，仅详细说明和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元件。特别地，图像采集系统及其组件的形成仅被简要地详述，所描述的实施例和实施方式与已知图像采集系统的通常实施例兼容。

除非另有说明，否则当提及两个连接在一起的元件时，这意味着除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当提及两个耦合在一起的元件时，这意味着这两个元件可以连接或者它们可以经由一个或多个其他元件耦合。

在以下公开中，除非另有说明，否则当提及绝对位置限定词(诸如术语“前面”、“后面”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等)或相对位置限定词(诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)或方向的限定词(诸如“水平”、“垂直”等)时，参照图中所示的方向。

在以下描述中，除非另有说明，否则当辐射穿过层或膜的透射率小于10％时，层或膜被称为对辐射不透明。在以下描述中，当辐射穿过层或膜的透射率大于10％，优选大于50％时，层或膜被称为对辐射清晰或透明。根据一个实施例，对于相同的光学系统，对辐射不透明的光学系统的所有元件具有小于对所述辐射透明的光学系统的元件的最低透射率的一半的透射率，优选地小于五分之一，更优选地小于十分之一。在本公开的其余部分中，表述“有用辐射”是指在操作中穿过光学系统的电磁辐射。

在下面的描述中，表述“微米范围的光学元件”是指在具有最大尺寸的支撑件的表面上形成的光学元件，其平行于所述表面被测量，大于1μm且小于1mm。

在每个微米范围的光学元件对应于由两个屈光镜形成的微米范围的透镜或微透镜的情况下，现在将针对包括微米范围的光学元件的阵列的光学系统来描述光学系统的实施例。然而应该清楚的是，这些实施例也可以用其他类型的微米范围的光学元件来实施，其中，每个微米范围的光学元件可以对应于例如微米范围的菲涅耳透镜、微米范围的梯度折射率透镜，或微米范围的衍射光栅。

在以下描述中，可见光是指波长在400nm至700nm范围内的电磁辐射，在此范围内，红光是指波长在600nm至700nm范围内的电磁辐射。红外线辐射是指波长在700nm至1mm范围内的电磁辐射。在红外辐射中，人们尤其能够区分波长在700nm至1.1μm范围内的近红外辐射。

为了本描述的需要，介质的折射率被定义为形成用于由图像传感器捕获的有用辐射的波长范围的介质的材料的折射率。折射率被认为在有用辐射的波长范围内基本恒定，例如，等于在由图像传感器捕获的有用辐射的波长范围内的折射率的平均值。

除非另有说明，否则表述“周围”、“近似”、“基本上”和“大约”意味着在10％以内，并且优选在5％以内。

除非另有说明，否则表述“所有元件”、“每个元件”意味着在元件的95％至100％之间。

除非另有说明，否则表述“它仅包括元件”意味着它包括至少90％的元件，优选地它包括至少95％的元件。

图1以局部简化框图示出了图像采集系统的一个示例。

图1所示的图像采集系统包括：

图像采集设备1(DEVICE)；和

处理单元2(PU)。

处理单元2优选地包括用于处理由设备1传递的信号的装置，未在图1中示出。处理单元2例如包括微处理器。

设备1和处理单元2优选地通过链路3进行耦合。设备1和处理单元2例如集成在同一电路中。

图2以局部简化横截面视图示出了设备11的一个实施例。

更具体地，图2示出了图1中所示的设备1的一个示例性实施例。设备11可以例如被耦合到处理单元并且集成在诸如关于图1所描述的图像采集系统中。设备11例如形成手机的一部分。

图2所示的设备11包括：

光学传感器13；

至少一个第一光源17；和

框架23(中间框架)。

光学传感器13适于捕捉图像。从光学传感器13捕获的图像中，提取与位于设备11的上表面上方的手指15的静脉和指纹有关的信息。该信息的提取由图1所示的处理单元执行。

第一源17和光学传感器13由框架23支撑。优选地，第一源17和光学传感器13的下表面(在图2的方向上)在框架23上并且与框架23接触。

第一光源17仅能够发射第一红色和/或红外辐射19。第一源17主要在与框架23相反的方向上发射辐射19。换言之，根据图2所示的实施例，第一源17主要向显示器21发射辐射19。显示器21优选地位于光学传感器13的上表面侧(在图2的方向上)并且包括基本上平行于框架23的上表面的下表面。根据图2的实施例，设备11包括位于光学传感器13周围的多个第一光源17。每个第一光源17由一个或多个发光二极管(LED)形成。

辐射19对应于红色和/或红外线的光辐射，即，对应于形成它的所有波长在600nm至1700nm范围内的辐射。更优选地，辐射19对应于形成它的所有波长在600nm至1100nm范围内(并且仍然更优选地，在630nm至940nm范围内)的光辐射。

根据图2所示的实施例，设备11包括一系列不同性质的堆叠层。在图中的方向上，设备11从顶部到底部包括：

层25，优选地为盖玻片；

显示器21，由一个或多个有机发光二极管(OLED面板)的面板、或液晶显示器或LCD形成。显示器21形成第二光源，其适于仅发射在可见范围内的第二辐射27；

光学传感器13，其由以下形成：

光学滤波器29，优选地为角度滤波器；和

图像传感器31；

框架23；

电池33；以及

封底35。

在本公开中，根据直接正交参考系XYZ在空间中示出图2、4至7和10至11的设备和其他叠层的实施例，参考系XYZ的Y轴与传感器31的上表面正交。

辐射27对应于在可见范围内的光辐射，即，对应于形成它的至少一个波长在400nm至800nm范围内的辐射。优选地，辐射27对应于形成它的至少一个波长在400nm至650nm范围内的光辐射。更优选地，辐射27对应于形成它的所有波长在400nm至700nm的范围内并且更优选地在460nm至600nm的范围内的辐射。

层25例如由钢化玻璃制成。层25的厚度优选地在25μm至2mm，优选地在600μm至1.5mm的范围内。

根据图2所示的实施例，层25对于辐射19和27是部分透明的，优选地是透明的。因此，在优选的实施例中，层25对于在400nm至1700nm之间的波长是透明的。更优选地，层25对于在400nm至1100nm范围内的波长是透明的。

根据一个实施例，显示器21由单个OLED形成。OLED面板可以根据应用被像素化或不被像素化。OLED面板优选地放置在衬底上。例如，显示器21的厚度在200μm到400μm的范围内。

根据一个实施例，设备11不包括层25。因此显示器21例如被定向成使得其上放置有OLED面板的衬底面向手指15。因此该衬底被用作保护层。

框架23优选地由塑料或金属材料制成并且例如具有在1mm到4mm范围内的厚度。例如，在电话应用(优选为智能手机)的情况下，电话的电子组件被转移到框架23上。

封底35优选地由塑料、玻璃或金属材料制成并且例如具有在200μm到2mm范围内的厚度。

角度滤波器29适于根据辐射相对于Y轴的入射来过滤入射辐射。

角度滤波器29更特别适用于使得图像传感器31仅接收相对于Y轴的相应入射角小于最大入射角(小于45°，优选地小于30°，更优选小于10°，更优选地小于4°)的射线。角度滤波器29适于阻挡相对于Y轴的相应入射角大于最大入射角的入射辐射的射线。

图像传感器31是包括光电检测器或有机光电二极管(OPD)的传感器。光电二极管例如集成在CMOS(互补金属氧化物半导体)衬底或薄膜晶体管衬底(TFT)上。图像传感器31的光电二极管包括例如有机半导体聚合物的混合物，例如聚(3-己基噻吩)或聚(3-己基噻吩-2，5-取代基)(称为P3HT)与[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯(N型半导体)(称为PCBM)混合。图像传感器13的光电检测器例如包括小分子，即摩尔质量小于500g/mol、优选小于200g/mol的分子。光电二极管可以是非有机光电二极管，例如，基于非晶硅或晶体硅形成。例如，光电二极管由量子点形成。

衬底例如由硅制成，优选由单晶硅制成。TFT晶体管的通道、源极和漏极区例如由非晶硅(a-Si)、铟镓锌氧化物(IGZO)或低温多晶硅(LTPS)制成。

图像传感器31优选地对辐射19和27的波长敏感。

在图2的方向上，光学传感器13从顶部到底部还包括：

角度滤波器29；

图像传感器31；

屏蔽层37，优选地为厚度在25μm至200μm范围内的铜片；

散热层39，例如由厚度在25μm至200μm范围的石墨制成；以及

缓冲层41，例如，由厚度在25μm至200μm范围内的聚合物泡沫制成。

光学传感器13的层37、39和41是可选层。

可以存在能够将所有或部分上述层粘合在一起的粘合剂层。

根据图2所示的实施例，光学传感器13包括：

在图像传感器31与屏蔽层37之间的粘合剂层43(粘合剂)；

在缓冲层41与框架23之间的粘合剂层45(粘合剂)；以及

在角度滤波器29与图像传感器31之间的粘合剂层47(OCA)，例如，部分光学透明，优选地光学透明和非漫射(OCA)。

在目前描述的意义上，如果穿过层的波束的射线以具有小于约3.5度的半角的漫射圆锥(在圆锥的顶部)出来，则认为该层是“非漫射的”。

层43、45和47例如基于丙烯酸元素形成。它们优选地各自具有在12.5μm至50μm范围内的厚度，例如大约25μm的厚度。

根据图2所示的实施例，设备11包括位于层25和显示器21之间的可选粘合剂层49，其部分光学透明，例如透明，并且非漫射(OCA)。层49优选地是部分透明的，例如，对在400nm至1700nm范围内的波长，优选地在400nm至1100nm范围内的波长是透明的。

根据图2所示的实施例，显示器21、层25、层49、框架23和封底35被称为外层并且都基本上具有相同的表面积(在平面XZ中)。

在图2所示的设备11中，光学传感器13和形成它的层的表面积(在平面XZ中)等于或小于外层(即层25、层49、显示器21、框架23和封底35)的表面积。优选地，光学传感器13的表面积(在平面XZ中)小于外层的表面积。

例如，光学传感器13位于框架23的上表面的中心。

根据图2的实施例，设备11包括被布置在光学传感器13的任一侧上的外围叠层51上。外围叠层51从显示器21的下表面朝向框架23垂直地(沿Y轴)延伸。

外围叠层51从设备11的外围端部水平地(沿Z轴)延伸到接近光学传感器13的极限，以在光学传感器13和外围叠层51之间留出空间61。空间61是连续的，优选地，通过位于光学传感器13的上表面和显示器21之间的空间63连续。空间61和63例如填充有空气、部分真空或树脂。

空间63例如填充有对辐射19和27部分透明、优选地透明的材料。空间63的填充材料的折射率比光学传感器13的材料的折射率小至少0.1、优选地至少0.15。

例如，光学传感器13的材料具有1.5至1.6范围内的折射率。空间63例如是空气层、树脂层或低折射率的粘合剂层，其具有大约从1.34至1.45的折射率。

在以下描述中，将小于1.5的折射率称为“低”折射率，将大于或等于1.5的折射率称为“高”折射率。低折射率的树脂和低折射率的粘合剂例如被着色并因此允许波长过滤。

例如，外围叠层51具有将显示器21支撑在框架23上的功能。

外围叠层51优选地包括在功能上类似于形成光学传感器13的层的层。

因此，外围叠层51包括：

类似于粘合剂层43的粘合剂层59，其厚度在25μm至200μm的范围内；

类似于屏蔽层37的可选屏蔽层53(铜片)，其厚度在25μm到200μm的范围内；

类似于层39的可选散热片55，其厚度在25μm至200μm的范围内；和

类似于层41的可选缓冲层57，其厚度在25μm到200μm的范围内。

根据图2所示的实施例，粘合剂层59在显示器21的下表面上并且与显示器21的下表面接触。

此外，根据图2所示的实施例，设备11包括位于框架23的上表面上的壳体65。壳体65可以与叠层51对齐并且其表面积(在平面XZ中)类似于叠层51的表面积或不同于叠层51的表面积。壳体65例如简化了显示器21在框架23上的组装，并且特别是光学传感器13的定位。

与图2所示相反，每个叠层51优选地与下面的壳体65接触。

框架23例如包括印刷电路板，未在图2中示出，其在与布置有图像传感器31相对的表面上(图2中框架23的下表面)。

图3在框图中示出了图像采集方法的实施方式的示例。

更具体地，图3在框图中示出了手指15(图2)的图像采集方法的实施方式，以用于提取与手指15的静脉和指纹有关的信息。

这种方法分为两个流程。第一流程涉及由图像传感器31对图像的采集。第二流程涉及对所获取的图像执行的处理。在第一流程之前是将手指15放置在保护层或玻璃25(图2)的表面处的步骤66(在显示器上的手指)。

根据图3所示的实施方式，第一流程和第二流程包括用于指纹识别的图像的采集和处理的第一阶段，随后是用于静脉识别的图像的采集和处理的第二阶段。

第一流程的第一阶段开始于步骤67，即打开“可见”源21(可见源打开)。步骤67之后是采集(图像1采集)和存储第一图像的步骤68。

第一流程的第二阶段包括打开“红外”源17(步骤71，IR源打开)。

步骤71之后是：

关闭源21(可见源关闭)的步骤72和采集和存储第二图像(图像2采集)的步骤73；或者

采集和存储第三图像(图像2'获取)的步骤77。

第二流程的第一阶段包括处理第一获取的图像(图像1处理)以从中提取指纹70的图像(指纹特征)的步骤69。

在第二阶段，如果已经在步骤73(源21关闭)处获取了所获取的图像，则在步骤74(图像2处理)期间处理该图像，以从中提取静脉75的图像(静脉特征)。

否则，如果在第二阶段获取的图像已在步骤77(源21打开)处获取，则在步骤78(图像2'处理)期间处理该图像，以从中提取图像，从该图像中减去第一图像以获得静脉79的图像(静脉特征)。

流程和阶段可以以不同的方式嵌套。

例如，在执行第二流程的两个阶段之前执行第一流程的两个阶段。

根据另一个示例，在执行第一流程和第二流程的第二阶段之前来执行第一流程和第二流程的第一阶段。

此外，在一个流程或另一个流程中，阶段的顺序可以被颠倒。

图4以局部简化的横截面视图示出了设备81的另一个实施例。

更具体地，在图4中，设备81类似于图2中所示的设备11，不同之处在于它包括两个偏振器。

设备81包括：

至少一个第一偏振器83；和

第二偏振器85。

每个第一偏振器83优选地覆盖单个第一源17。例如，每个源17沿Y轴通过第一偏振器83被覆盖。源自第一源17的辐射19因此优选地在到达手指15之前穿过第一偏振器83。

第一偏振器83的数量优选地等于第一源17的数量，使得每个第一源17与单个第一偏振器83相关联并且每个第一偏振器83与单个第一源17相关联。

根据图4的实施例，每个第一偏振器83的表面积(在平面XYZ中)等于或大于与其相关联的源17的表面积。

根据图4所示的实施例，第二偏振器85位于角度滤波器29的上表面上，与角度滤波器29的上表面接触，并且其表面积(在平面XZ中)类似于角度滤波器29的表面积。

作为变型，第二偏振器85位于角度滤波器29和图像传感器31之间。

根据图4所示的实施例，第一偏振器83和第二偏振器85是直线的，或者换言之，是线型的。

根据图4所示的实施例，第一偏振器83在第一方向(此后将称为水平方向)上偏振。

根据图4所示的实施例，第二偏振器85由以下形成：

在垂直于第一方向的第二方向(此后将称为垂直方向)上偏振的一个或多个第一部分；和

沿着水平方向偏振的一个或多个第二部分。

图5和图6中示出了第二偏振器85的第一部分和第二部分的布置。

图5以局部简化横截面视图示出了图4中所示的图像采集设备81的一部分。

更具体地，图5示出了图像传感器31、层47、角度滤波器29、第二偏振器85和显示器21的叠层87。

根据图5所示的实施例，角度滤波器29从顶部到底部包括：

层89，其包括覆盖有填充层93的微透镜91的阵列；

衬底95，其具有在其上形成的微透镜91；

阵列，其包括对辐射19和27(图4)至少部分不透明的壁和开口99，开口99填充有层47的材料。

衬底95可以由透明聚合物制成，该聚合物至少不吸收所考虑的波长，这里在可见光和红外范围内。该聚合物可以特别地由聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚(甲基丙烯酸甲酯)PMMA、环烯烃聚合物(COP)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)制成。衬底95的厚度可以例如在1μm和100μm之间变化，优选地在10μm和100μm之间变化。衬底95可以对应于彩色滤波器、偏振器、半波片或四分之一波片。

透镜91可以由二氧化硅、PMMA、正性抗蚀剂、PET、聚(萘二甲酸乙二醇酯)PEN、COP、聚甲基硅氧烷(PDMS)/硅酮、环氧树脂或丙烯酸酯树脂制成。透镜91可以通过抗蚀剂块的流动形成。透镜91还可以通过在PET、PEN、COP、PDMS/硅酮、环氧树脂或丙烯酸树脂的层上模制而形成。透镜91是会聚透镜，每个透镜的焦距f在1μm至100μm的范围内，优选地在1μm至70μm的范围内。根据一个实施例，所有透镜91基本上相同。

根据本实施例，透镜91和衬底95优选地由透明或部分透明的材料制成，即，在考虑目标场的光谱的一部分中透明，例如，与曝光期间使用的波长对应的波长范围内的成像。

根据一个实施例，层93是遵循透镜91的形状的层。层93可以从以下获得：光学透明粘合剂(OCA)，特别是液体光学透明粘合剂，或具有低折射率的材料，或环氧树脂/丙烯酸酯胶，或气体或气体混合物(例如空气)的薄膜。

开口99例如填充有空气、部分真空或填充有在可见红外范围内的至少部分透明的材料。

透镜91的光轴优选地沿Y轴定向。

每个开口99优选地与单个透镜91相关联。透镜91的光轴优选地与开口99的中心对准。透镜91的直径优选地大于开口99的横截面(垂直于透镜91的光轴)的最大尺寸。

根据图5所示的实施例，图像传感器31包括界定像素105的光电检测器103。术语像素在整个描述中被用于定义包括单个光电检测器103的图像传感器31的一部分。名称像素不仅可以应用在图像传感器31的尺度上，而且还应用在叠层87的尺度上。在叠层87的尺度上，像素由所有层形成，形成叠层，与图像传感器31的像素垂直成一直线。在本说明中，除非另有说明，否则术语像素是指叠层87的尺度上的像素。

每个光电检测器103优选地与至少四个开口99(和四个透镜91)相关联。优选地，每个光电检测器103与正好四个开口99相关联。

在图5的示例中，像素105对应于叠层87的每个部分，包括顶部有四个开口99的光电检测器103，其自身顶部有四个透镜91。每个像素105优选地基本上是沿着垂直于图像传感器31的上表面的方向的正方形形状。例如，每个像素的表面积对应于其一侧的尺寸在32μm至100μm范围内，优选地在50.8μm至80μm范围内的正方形。像素的表面积更优选地等于约50.8μm×50.8μm的正方形。

根据透镜91的直径、它们的阵列布置以及像素105的尺寸，每个像素105可以与不同于四个和这个的多个透镜91相关联。

在图5的示例中，像素105包括顶部具有四个开口99的光电检测器103。实际上，可以将包括开口99的角度滤波器29层压在图像传感器31上，而无需事先将角度滤波器29在图像传感器31上对准。一些透镜91和开口99然后可以位于叠层的方向上，即沿着方向Y，横跨两个光电检测器103。

根据图5所示的实施例，叠层87包括在光学滤波器29的上表面上，更具体地在层93的上表面上的第一偏振器85。

图6以局部简化俯视图示出了图5中所示的图像采集设备的一部分的实施例。

更具体地，图6示出了第二偏振器85(图5)的第一部分107和第二部分109的布置的实施例。

根据图6所示的实施例，在图6的视图中，第二偏振器85的每个第一部分107和每个第二部分109具有基本上正方形的形状。例如，第二偏振器85的每个第一部分107和每个第二部分109的表面积等于像素105(图5)的表面积，即例如大约50.8μm×50.8μm的正方形。

根据图6所示的实施例，偏振器85的第一部分107和第二部分109在角度滤波器29的表面(图5)形成，使得两个像素中的一个像素105被第一部分107覆盖并且两个像素中不同于前一像素的一个像素105被第二部分109覆盖。每个部分107和每个部分109与像素105和光电检测器103对齐。对于四个像素105的每个正方形组，两个像素105被第一部分107覆盖，并且与先前像素105不同的两个像素105例如被第二部分109覆盖。

作为变型，第一部分107的重复间距可以大于一个像素。第一部分107的重复间距可以在两个像素105至二十个像素105的范围内，优选地在五个像素105至十五个像素105的范围内，并且更优选地等于大约十个像素105。换句话说，然后，第一部分107的数量不同，并且例如小于第二部分109的数量。第一部分107可以被布置为使得例如在八个像素的组合内(两个像素列乘以四个像素行)，两个第一部分107在角度滤波器29的表面形成以覆盖同一列的两个像素。第一部分107可以被布置成使得例如在八个像素的组合内(两个像素列乘以四个像素行)，两个第一部分107在角度滤波器29的表面形成以覆盖两个不同列内的两个不相邻像素。换言之，四个像素正方形重复模式在两个连续的行上重复，移位一个像素。在这两个实施例中，第一部分107的重复间距为两个像素，然而这些实施例容易适用于大于两个像素的第一部分107的重复间距。

根据一种实施方式，例如通过在角度滤波器29的表面处连续沉积第一部分107和第二部分109形成第二偏振器85。

作为变型，对于四个像素的每个正方形组，只有一个像素105被第一部分覆盖，其他三个像素被第二部分109覆盖。

图7以局部简化俯视图示出了图5中所示的图像采集设备的一部分的另一个实施例。

更具体地，图7示出了第二偏振器85(图5)的第一部分107和第二部分109的布置的另一个实施例。

优选地，第二偏振器85的第一部分107和第二部分109在角度滤波器29(图5)的表面处任意地形成。

在图7中，第二偏振器85的每个第一部分107的表面积(在平面XZ中)大于图6中所示的第二偏振器85的每个第一部分107的表面积。

根据图7所示的实施例，在角度滤波器29的上表面上形成第二偏振器85的每个第一部分107，事先不与下面的光电检测器103或透镜91对准。

根据图7所示的实施例，每个第一部分107具有图7的视图中的基本上正方形的形状。优选地，每个第一部分107具有能够在角度滤波器29的上表面整体覆盖至少一个像素105(或光检测器103)的表面积(与层93接触，图5)，而不管其在角度滤波器29的上表面的位置如何。因此，每个第一部分107的表面积至少等于四个像素105的表面积。优选地，每个第一部分107的表面积在从四个像素105的表面积至六个像素105的表面积的范围内。例如，每个第一部分107的表面积等于四个像素105的表面积。未被第一部分107覆盖的光学滤波器29的上表面被第二部分109覆盖。在像素105与第一和第二部分107、109之间的相对位置是未知的，可以提供校准步骤，例如，通过利用例如水平偏振的辐射对图像采集设备进行照明，确定被第一部分107覆盖的像素的位置，使得只有被第一部分覆盖的像素将捕获辐射。

根据一个实施方式，例如通过在角度滤波器29的表面处连续沉积第一部分107和第二部分109，形成第二偏振器85。

根据一个实施例，第一部分107的重复间距在从对应于三个像素的尺寸的距离至对应于二十个像素的尺寸的距离的范围内。优选地，该重复间距在对应于8个像素的尺寸的距离至对应于15个像素的尺寸的距离的范围内。更优选地，第一部分107的重复间距等于对应于十个像素的尺寸的距离。第一部分17的分布是对齐的，即以行和以列或以移位的方式进行重复，即将分布从一行到下一行或从一列到下一列移位一个或多个像素。

根据未示出的实施例，第二偏振器85位于角度滤波器29和图像传感器31之间，更准确地，位于层47和图像传感器31之间(图5)。

先前关于图4至图7描述的实施例和实施方式的优点在于，它们能够同时拍摄水平偏振辐射19下的图像，然后在手指5上水平反射后(即，辐射19下的图像已经穿过两个对齐的偏振器)和水平偏振辐射19下的图像，然后在手指15上垂直反射(即，辐射19下的图像已经穿过两个交叉的偏振器)。

图8在框图中示出了图像采集方法的实施方式的另一个示例。

更具体地，图8示出了在设备包括源17的情况下能够获取图像并处理它们的方法。

这种方法分为两个流程。第一流程涉及图像传感器31获取图像。第二流程涉及对所获取的图像进行处理。

根据图8所示的实施方式，第一流程开始于将手指15放置在层25的上表面上(显示器上的手指)的步骤123。步骤123之后是检测手指15的位置(检测手指位置)并将其定位在层25上的步骤125。可以通过被包括在图像采集设备中的检测元件或通过内置在图像传感器31的元件(例如其电极之一)检测手指15的位置。

在随后的步骤127中，第一流程包括打开源17(IR源打开)。

步骤127之后是步骤129，其中获取图像，根据像素是与第二偏振器85的第一部分107相关联还是第二部分109相关联，将该图像划分为两个不同的图像，以及存储这些图像(图像采集)。

第一图像是与顶部有第二偏振器85的第一部分107的光检测器105(图5)相关联的图像。因此，在到达光检测器105之前，辐射19在水平方向(H)上被第一偏振器83偏振，并且然后在手指15上反射之后，在到达图像传感器31之前，在垂直方向(V)上被第二偏振器85的第一部分107偏振。

第二图像是与顶部有第二偏振器85的第二部分109的光检测器105(图5)相关联的图像。因此，在到达光检测器105之前，辐射19在水平方向(H)上被第一偏振器83偏振，并且然后在手指15上反射之后，在到达图像传感器31之前，在水平方向(H)上被第二偏振器85的第二部分109偏振。

第二流程包括两个阶段，分别专用于两个图像的单独处理和两个图像的组合的处理。

第二流程的第一阶段包括处理第一获取的图像(块129的输出HV)，以在步骤131从中提取包括关于手指15的体积信息(体积信息(静脉))的图像。体积信息是指需要光穿透到手指15的体积中来获取的信息。关于静脉的信息(例如它们的数量、它们的形状或它们在手指内的布置)例如是体积信息。

第二流程的第一阶段还包括处理第二获取的图像(块129的输出HH)，以在步骤133从中提取包括关于手指15的表面和体积信息(表面和体积信息)的图像。

第二流程的第二阶段包括步骤135，在该步骤期间，一起处理源自第一图像的信息和源自第二图像的信息，以仅提取表面信息(表面信息(指纹))。这可以包括确定与第二图像和第一图像之间的可能加权的差异相对应的第三图像。表面信息是指需要在手指的表面反射光来获取的信息。关于指纹的信息例如是表面信息。例如，它是指纹的凹槽和脊状突起的图像。

图9以局部简化横截面视图示出了设置有偏振器85的结构111。

更具体地，图9示出了结构111的一个实施例，其中第二偏振器85已经在支撑件或衬底113的表面处形成。

优选地，图9中所示的第二偏振器85与在图5中所示的第二偏振器85相同。然而，图9中的第二偏振器85在支撑件113上形成，与其中偏振器85在角度滤波器29上形成的图5相反。这有利地使得能够与叠层87的其他元件分开形成第二偏振器85。

支撑件113可由透明聚合物制成，该聚合物至少不吸收所考虑的波长，这里在可见红外范围内。该聚合物尤其可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚(甲基丙烯酸甲酯)PMMA、环烯烃聚合物(COP)、聚酰亚胺(PI)或聚碳酸酯(PC)制成。衬底113优选地由PET制成。衬底113的厚度可以从1μm变化到100μm，优选地从10μm变化到50μm。支撑件113可以对应于滤色器、半波片或四分之一波片。

图9所示的第二偏振器85的第一部分107和第二部分109的布置类似于图7所示的第二偏振器85的部分107和109的布置。

根据一个实施例，结构111被组装在图5的叠层87中，而不是第二偏振器85，在角度滤波器29上方。

根据一个实施例，结构111被组装在图5的叠层87中，以替代滤波器29和图像传感器31之间，更准确地说，在层47和图像传感器31之间的第二偏振器85。

作为变型，偏振器85在衬底113下方形成。在结构111的转移期间，根据结构111是定位在角度滤波器15上还是在角度滤波器29和图像传感器31之间，偏振器85的下表面然后与角度滤波器29的上表面接触或与图像传感器31的上表面接触。

图10以局部简化横截面视图示出了图像采集设备的又一实施例。

更具体地，图10示出了与图4中所示的设备81类似的设备115，不同之处在于它包括围绕光学传感器13的对辐射19不透明的一个或多个壁117。

根据一个实施例，壁117通过从框架23延伸至与角度滤波器29的上表面齐平而覆盖光学传感器13的所有侧边缘。

根据一个实施例，每个第一源17通过壁117与光学传感器13分开。因此存在与源17一样多的壁117。每个壁117跨过等于或大于源17的宽度(沿图10中的方向X)的宽度(沿图10中的方向X)，从框架23延伸至角度滤波器29的上表面。

图10所示的实施例的优点在于，源自第一源17的辐射19只有在其在手指15上反射时才被光学传感器13感知。因此光学传感器13不受非反射或直接辐射19的干扰。

图11以局部简化横截面视图示出了图像采集设备的又一实施例。

更具体地，图11示出了与图4中图示的设备81类似的图像采集设备119，其不同之处在于它包括在每个源17和其第一相关联的偏振器83之间的角度滤波器121。

根据一个实施例，设备119包括与源17和第一偏振器83的数量相等的多个角度滤波器121。

每个角度滤波器121优选地由对辐射19不透明的壁的阵列和顶部有透镜阵列(未示出)的开口形成。例如，每个角度滤波器的表面积(在平面XZ中)与其相关联的第一偏振器83的表面积相似。

作为变型，每个滤波器121位于与其相关联的第一偏振器83的上表面上。

图11所示的实施例的优点在于，源自第一源17的辐射19在角度滤波器121的输出处基本上被准直。

所描述的实施例和实施方式的优点在于它们能够显著降低在指纹传感器上欺诈的可能性。

所描述的实施例和实施方式的另一个优点是它们能够降低制造成本，因为使用单个传感器来捕获可见辐射和红外辐射。

已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解，可以组合这些实施例的某些特征，并且本领域技术人员将容易想到其他变型。具体地，可以组合所述实施例和实施方式。例如所描述的实施例不限于上文提到的尺寸和材料的示例。

最后，基于上文给出的功能指示，所描述的实施例和变型的实际实施方式在本领域技术人员的能力范围内。

Claims (23)

1.一种图像采集系统(11；81；115；119)，其特征在于，包括：

至少一个第一光源(17)，其由框架(23)支撑并且适于仅在与所述框架相反的方向上发射红色和/或近红外的第一辐射(19)；

处理单元(2)；以及

按顺序包括：

单个传感器(31)，其具有有机光电检测器(103)，被所述框架支撑并适于捕获图像；

角度光学滤波器(29)，

第二光源(21)，

保护层(25)，

所述处理单元被配置为从所述图像中提取与手指(15)的静脉和/或指纹有关的信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一辐射(19)仅包括在600nm至1100nm范围内的波长。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一辐射(19)仅包括在630nm至940nm范围内的波长。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括第一偏振器(83)，并且源自所述第一光源(17)的第一辐射(19)在到达所述传感器(31)之前穿过所述第一偏振器(83)。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一偏振器(83)在与所述框架(23)相对的一侧上覆盖所述第一光源(17)。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一光源(17)包括一个或多个发光二极管。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个光电检测器(103)限定像素(105)，每个像素是正方形，每个像素的边长为50μm，误差在10％以内。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，按顺序包括：

所述框架(23)；

所述传感器(31)；

光学滤波器(29)；

所述第二光源(21)；以及

保护层(25)。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二光源(21)选自有机发光二极管和液晶显示器之一。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二光源(21)适于发射在可见范围内的第二辐射(27)。

11.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，包括在与所述框架(23)相对的传感器侧上覆盖所述传感器(31)的第二偏振器(85)。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第二偏振器(85)位于：

所述光学滤波器(29)与所述第二光源(21)之间；或者

所述光学滤波器(29)和所述传感器(31)之间。

13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第二偏振器(85)被形成在衬底(113)上。

14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一偏振器(83)和所述第二偏振器(85)是线性偏振器。

15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：

所述第一偏振器(83)在第一方向(H)上执行偏振；并且

所述第二偏振器(85)包括在第一方向(H)上执行偏振的第一部分(107) 和在垂直于所述第一方向的第二方向(V)上执行偏振的第二部分(109)。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，传感器像素顶部具有交替的所述第一部分或所述第二部分，使得顶部有第一部分(107)的两个像素被顶部有第二部分的一个像素至十九个像素分离。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，顶部有第一部分(107)的两个像素被顶部有第二部分的九个像素分离。

18.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第二偏振器(85)的第一部分(107)的表面积至少等于四个像素(105)的表面积。

19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述第一部分的重复间距等于三个至二十个像素的尺寸。

20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述第一部分的重复间距等于十个像素的尺寸。

21.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述传感器(31)捕获源自由所述第一偏振器(83)沿所述第一方向并然后由所述第二偏振器(85)沿所述第二方向(HV)被偏振的第一辐射(19)的第一射线，和源自由所述第一偏振器(83)沿所述第一方向并然后由所述第二偏振器沿所述第一方向(HH)被偏振的第一辐射的第二射线。

22.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器(31)与所述第一光源(17)通过对所述第一辐射(19)不透明的一个或多个壁(117)分离。

23.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一光源(17)覆盖有角度滤波器(121)。

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