CN219695779U - 指纹识别装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备。该指纹识别装置用于设置在电子设备的显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别，指纹识别装置包括：呈阵列分布的多个指纹识别单元，且每个指纹识别单元包括：微透镜、至少两层阻光层和多个像素单元，至少两层阻光层中的通光小孔形成对应于多个像素单元的多个导光通道，多个像素单元一一对应的设置于多个导光通道的下方；多个导光通道包括第一导光通道和第二导光通道，第一导光通道的方向与第一方向的夹角为第一夹角，第二导光通道的方向与第一方向的夹角为第二夹角，其中，第一夹角与第二夹角不同，第一方向为多个像素单元所在平面的法线方向。该指纹识别装置可具有较高的指纹识别性能。

Description

指纹识别装置和电子设备

技术领域

本申请涉及光学指纹技术领域，并且更具体地，涉及一种指纹识别装置和电子设备。

背景技术

随着生物识别技术发展，指纹识别技术广泛应用于移动终端设计、汽车电子、智能家居等领域。在移动终端领域中，例如在手机中，指纹识别技术的性能要求越来越高，一方面，指纹识别装置需要具有小型化、超薄化等特点，适宜于安装于小型化的手持终端中；另一方面，指纹识别装置还需要有较高的指纹识别性能，具有较为准确的识别率，满足用户需求并提高用户体验。

因此，如何提升电子设备中指纹识别装置的指纹识别性能，是一项亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备，能够提升指纹识别性能。

第一方面，提供一种指纹识别装置，用于设置在电子设备的显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别，指纹识别装置包括：呈阵列分布的多个指纹识别单元，且多个指纹识别单元中的每个指纹识别单元包括：微透镜；至少两层阻光层，设置于微透镜下方，至少两层阻光层中每一层阻光层均设置有通光小孔，通光小孔用于通过从显示屏上方的手指反射或散射后返回并经过微透镜会聚后的指纹光信号；多个像素单元，设置于至少两层阻光层下方，至少两层阻光层中的通光小孔形成对应于多个像素单元的多个导光通道，多个像素单元一一对应的设置于多个导光通道的下方；多个导光通道包括第一导光通道和第二导光通道，第一导光通道的方向与第一方向的夹角为第一夹角，第二导光通道的方向与第一方向的夹角为第二夹角，其中，第一夹角与第二夹角不同，第一方向为多个像素单元所在平面的法线方向；第一导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤1.4，第二导光通道中位于底层阻光层的通光小孔的位置满足0.7≤S₁₂/P_a≤2.8，其中，S₁₁为第一导光通道位于底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离，S₁₂为第二导光通道位于底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离，P_a为多个像素单元的排列周期；多个像素单元包括对应于第一导光通道的第一像素单元和对应于第二导光通道的第二像素单元，第一像素单元用于接收经由第一导光通道传导的第一指纹光信号，第二像素单元用于接收经由第二导光通道传导的第二指纹光信号，第一指纹光信号和/或第二指纹光信号用于进行指纹识别。

通过本申请实施例的技术方案，提供了一种指纹识别装置，其中具有方向和角度不同的第一导光通道和第二导光通道，对应于该第一导光通道的第一像素单元可接收经由第一导光通道传导的第一指纹光信号，对应于第二导光通道的第二像素单元可接收经由第二导光通道传导的第二指纹光信号，第一指纹光信号和第二指纹光信号的角度互不相同，因此，第一像素单元和第二像素单元可具有不同的收光角度，本申请实施例提供的指纹识别装置可以兼具大收光角度和小收光角度的优势，能够提升不同场景下指纹成像的质量，且有利于还原实际指纹的三维形貌，有利于提升指纹识别装置的识别性能和防伪性能。进一步地，在本申请实施例中，除了设计有角度不同的第一导光通道和第二导光通道以外，还通过约束底层阻光层中通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离与多个像素单元的排列周期之比，约束底层阻光层的通光小孔与像素单元的相对位置关系，从而较为有效且准确的控制第一导光通道和第二导光通道将不同方向和不同角度的指纹光信号传输至对应的第一像素单元和第二像素单元，从而综合提升指纹识别装置的光学成像性能和指纹识别性能。

在一些可能的实施方式中，第一导光通道中位于至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₂₁/P_a≤1.2，第二导光通道中位于非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.5≤S₂₂/P_a≤2.5，其中，S₂₁为第一导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为第二导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离。

通过本申请实施例的技术方案，对于指纹识别单元中各导光通道的设计，除了考虑底层阻光层中通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离与多个像素单元的排列周期之比之外，还考虑了非底层阻光层中通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离与多个像素单元的排列周期之比，该技术方案能够较为准确的表征底层阻光层以及非底层阻光层中通光小孔与像素单元的相对位置关系，使得导光通道对于对应的像素单元具有较佳的导光性能，指纹光信号能够准确的通过导光通道位于底层阻光层以及非底层阻光层的通光小孔传导至对应的像素单元，以实现有效且质量较佳的指纹成像。

在一些可能的实施方式中，第一导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层和非底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)≤0.35，第二导光通道中位于底层阻光层和非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.25≤(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)≤0.8，且(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)；其中，S₂₁为第一导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为第二导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离，Z₁为底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离，Z₂为非底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离。

在该实施方式提供的技术方案中，通过设计(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)和(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)的值，可以设计多个导光通道位于底层阻光层的通光小孔和非底层阻光层的通光小孔之间的相对位置关系，进而设计多个导光通道的导光方向和角度。该(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)的值可以用于表征第一导光通道的角度，该(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)的值可以用于表征第二导光通道的角度。因此，通过本申请实施例的技术方案，可以使得对应于多个导光通道的像素单元能够接收预设设计角度的指纹光信号，以达到较优的指纹成像效果和指纹识别性能。

在一些可能的实施方式中，多个导光通道还包括第三导光通道，第三导光通道的方向与第一方向的夹角为第三夹角，第三夹角不同于第一夹角和第二夹角；多个像素单元包括对应于第三导光通道的第三像素单元，第三像素单元用于接收经由第三导光通道传导的第三指纹光信号，第一指纹光信号、第二指纹光信号和第三指纹光信号中的至少一者用于进行指纹识别。

通过该实施方式的技术方案，指纹识别装置具有三种不同角度的导光通道以及三种不同收光角度的像素单元，因此，该指纹识别装置能够适用于更多不同场景下的指纹识别，提升更多场景下指纹成像的质量，从而进一步提升指纹识别装置的指纹识别性能。

在一些可能的实施方式中，第三导光通道中位于底层阻光层的通光小孔的位置满足0.5≤S₁₃/P_a≤2.2，其中，S₁₃为第三导光通道位于底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离。

在该实施方式的技术方案中，通过控制第三导光通道位于底层阻光层中通光小孔的位置，可以较为有效且准确的控制第三导光通道将目标方向和目标角度的第三指纹光信号传输至多个像素单元中的第三像素单元，以更进一步提升指纹识别装置的光学成像性能。

在一些可能的实施方式中，第三导光通道中位于至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.4≤S₂₃/P_a≤1.8，其中，S₂₃为第三导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离。

通过该实施方式的技术方案，可以综合控制第三导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层以及非底层阻光层中通光小孔与像素单元的相对位置关系，能够使得第三导光通道对于对应的第三像素单元具有较佳的导光性能，第三指纹光信号能够准确的通过第三导光通道位于底层阻光层以及非底层阻光层的通光小孔传导至第三像素单元，以实现有效且质量较佳的指纹成像。

在一些可能的实施方式中，第三导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层和非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.2≤(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)≤0.7，且(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)，其中，S₁₃为第三导光通道位于底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₃为第三导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₁为第一导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为第二导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离，Z₁为底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离，Z₂为非底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离。

在该实施方式提供的技术方案中，通过设计(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)的值，可以设计第三导光通道位于底层阻光层的通光小孔和非底层阻光层的通光小孔之间的相对位置关系，进而设计第三导光通道的导光方向和角度。因此，通过该实施方式的技术方案，可以使得对应于第三导光通道的第三像素单元能够接收预设设计角度的指纹光信号，以达到较优的指纹成像效果和指纹识别性能。

在一些可能的实施方式中，多个导光通道中每个导光通道位于底层阻光层的通光小孔的位置还满足0≤S₁/Z₁≤0.6，其中，S₁为每个导光通道位于底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离。

在该实施方式的技术方案中，可以通过底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离以及导光通道位于底层阻光层的各通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离，进一步约束底层阻光层中多个通光小孔的位置，从而进一步优化导光通道的导光性能，即允许目标方向的指纹光信号通过，而阻挡非目标方向的指纹光信号，降低杂散光对于成像的影响。

在一些可能的实施方式中，底层阻光层中通光小孔的最大口径D₁与微透镜的最大口径CA满足0.005≤D₁/CA≤0.2。

通过该实施方式的技术方案，约束底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D₁与微透镜的最大口径CA满足D₁/CA≤0.2，可综合考虑微透镜的通光面积与底层阻光层中通光小孔大小之间的比例关系，在该比例关系小于等于0.2时，当前微透镜下方的底层阻光层中每个通光小孔能够良好的遮挡相邻微透镜传导的杂散光，减少图像的混叠，从而提高成像的对比度，或者说提高图像的衬度，从而提高指纹图像质量。另外，本申请实施例还约束了D₁/CA≥0.005，从而保证底层阻光层中每个通光小孔能够通过足够的光信号，以保证成像的亮度，因此，采用本申请实施例的方案，能够兼顾图像亮度以及图像对比度，从而提高图像质量和识别成功率。

在一些可能的实施方式中，底层阻光层中通光小孔的最大口径D₁与微透镜的最大口径CA满足0.05≤D₁/CA≤0.1。

在一些可能的实施方式中，至少两层阻光层的非底层阻光层的通光小孔的最大口径D₂与微透镜的最大口径CA满足0.05≤D₂/CA≤0.5。

通过该实施方式的技术方案，可进一步综合考虑微透镜的通光面积与非底层阻光层中通光小孔大小之间的比例关系，使得非底层阻光层与底层阻光层中的通光小孔相互配合，减少通过该通光小孔的杂散光，进一步提高成像的对比度和亮度，以提高指纹图像质量。

在一些可能的实施方式中，非底层阻光层的通光小孔的最大口径D₂与微透镜的最大口径CA满足0.08≤D₂/CA≤0.3。

在一些可能的实施方式中，微透镜的曲率半径ROC与底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离Z₁满足0.3≤ROC/Z₁≤0.6。

在该实施例的技术方案中，通过约束微透镜的曲率半径ROC与底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离Z₁之间的比例关系，从而约束微透镜的焦点与底层阻光层的位置之间的比例关系，使得微透镜将指纹光信号聚焦于底层阻光层中各通光小孔附近或聚焦于底层阻光层中各通光小孔中，从而提高指纹图像质量和指纹识别装置的识别性能。

在一些可能的实施方式中，微透镜的曲率半径ROC与底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离Z₁满足0.4≤ROC/Z₁≤0.55。

在一些可能的实施方式中，至少两层阻光层的非底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离Z₂与底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离Z₁满足0.1≤Z₂/Z₁≤0.9。

通过该实施方式的技术方案，能够设计至少两层阻光层中非底层阻光层以及底层阻光层与微透镜之间的相对位置关系，使得非底层阻光层与底层阻光层相互配合以形成导光性能良好的导光通道。当Z₂/Z₁≥0.1时，可以防止非底层阻光层与微透镜的下表面的距离太小，从而影响非底层阻光层中通光小孔接收的指纹光信号的信号量。当Z₂/Z₁≤0.9时，可以防止非底层阻光层322与底层阻光层321之间的距离太小，从而影响该至少两层阻光层形成的导光通道的长度以影响导光通道对于指纹光信号的方向引导效果。

在一些可能的实施方式中，非底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离Z₂与底层阻光层的下表面至微透镜的下表面之间的深度距离Z₁满足0.5≤Z₂/Z₁≤0.9。

在一些可能的实施方式中，指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b与指纹识别装置中像素单元的排列周期P_a满足3≤P_b/P_a。

通过该实施方式的技术方案，可以便于指纹识别装置实现具有不同收光角度的像素单元，以提升指纹识别装置在不同应用场景下的指纹识别效果。

在一些可能的实施方式中，指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b与指纹识别装置中像素单元的排列周期P_a满足3≤P_b/P_a≤4。

通过该实施方式的技术方案，指纹识别装置可以兼顾指纹识别性能以及整体设计成本，使得指纹识别装置具有较优的综合性能，有利于其在多种类型的电子设备中的推广和使用。

在一些可能的实施方式中，指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b与指纹识别装置中像素单元的排列周期P_a满足P_b/P_a＝3；第一导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤0.7，第二导光通道中位于底层阻光层的通光小孔的位置满足0.7≤S₁₂/P_a≤2.1。

在一些可能的实施方式中，第一导光通道中位于至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₂₁/P_a≤0.5，第二导光通道中位于非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.5≤S₂₂/P_a≤1.9，其中，S₂₁为第一导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为第二导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离。

在一些可能的实施方式中，多个导光通道还包括第三导光通道，第三导光通道中位于底层阻光层的通光小孔的位置满足0.5≤S₁₃/P_a≤1.5，其中，S₁₃为第三导光通道位于底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离。

在一些可能的实施方式中，第三导光通道中位于至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.4≤S₂₃/P_a≤1.3，其中，S₂₃为第三导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离。

在一些可能的实施方式中，指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b与指纹识别装置中像素单元的排列周期P_a满足P_b/P_a＝4；第一导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤1.4，第二导光通道中位于底层阻光层的通光小孔的位置满足1.4≤S₁₂/P_a≤2.8。

在一些可能的实施方式中，第一导光通道中位于至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₂₁/P_a≤1.2，第二导光通道中位于非底层阻光层的通光小孔的位置满足1.2≤S₂₂/P_a≤2.5，其中，S₂₁为第一导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为第二导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离。

在一些可能的实施方式中，多个导光通道还包括第三导光通道，第三导光通道中位于底层阻光层的通光小孔的位置满足1≤S₁₃/P_a≤2.2，其中，S₁₃为第三导光通道位于底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在底层阻光层上投影的中心的距离。

在一些可能的实施方式中，第三导光通道中位于至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.8≤S₂₃/P_a≤1.8，其中，S₂₃为第三导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜在非底层阻光层上投影的中心的距离。

在一些可能的实施方式中，指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b满足5μm≤P_b≤100μm。

在一些可能的实施方式中，指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b满足20μm≤P_b≤80μm。

在一些可能的实施方式中，多个像素单元为N×N的像素单元阵列，其中，N为大于2的正整数。

在一些可能的实施方式中，多个像素单元为3×3的像素单元阵列，在3×3的像素单元阵列中，位于中心的1个像素单元为第一像素单元，位于四角的4个像素单元为4个第二像素单元。

在一些可能的实施方式中，多个像素单元为4×4的像素单元阵列，在4×4的像素单元阵列中，位于中心的2×2个像素单元为多个第一像素单元，位于四角的4个像素单元为4个第二像素单元。

通过上述两种实施方式的技术方案，在一个指纹识别单元中，微透镜可以对应于3×3的像素单元阵列，该像素单元阵列中不同位置的像素单元即可具有不同的收光角度，因而便于本申请中兼具大收光角度和小收光角度的指纹识别装置的技术实现。

在一些可能的实施方式中，在多个指纹识别单元的每个指纹识别单元中，多个像素单元中相邻像素单元之间紧密排列且无间隔。

在该实施方式的技术方案中，指纹识别单元中的多个像素单元与微透镜具有较佳的对应性，整个指纹识别单元的结构较为紧凑，多个像素单元接收的光信号中，杂散光较少，因而指纹成像质量较佳。

在一些可能的实施方式中，在多个指纹识别单元的每个指纹识别单元中，多个像素单元中相邻像素单元之间具有间隔。

通过该实施方式的技术方案，指纹识别单元中的像素单元可具有较大的收光角度，从而能够使得该指纹识别单元能够适用于更多的应用场景。

第二方面，提供一种电子设备，包括：显示屏；以及，第一方面或第一方面中任一可能的实施方式中的指纹识别装置，该指纹识别装置设置于显示屏下方，以实现屏下光学指纹识别。

附图说明

图1是本申请实施例所适用的电子设备的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的两种指纹识别装置的示意性结构框图。

图3是图2所示两种实施例中像素单元的收光角度的示意图。

图4是本申请实施例提供的一种像素单元的收光角度与识别区域的示意图。

图5是本申请实施例提供的手指指纹对于不同角度光信号的反射示意图。

图6是本申请实施例提供的指纹识别装置的一种示意性结构图。

图7是本申请实施例提供的指纹识别单元的一种示意性爆炸立体图。

图8是图7所示实施例中3×3的像素单元阵列中不同像素单元的光路示意图。

图9是本申请实施例提供的指纹识别单元的另一示意性爆炸立体图。

图10是图9所示实施例中4×4的像素单元阵列中不同像素单元的光路示意图。

图11是本申请实施例提供的指纹识别装置中指纹识别像素单元阵列的示意图。

图12是图7所示实施例的两种示意性俯视图。

图13是图7所示实施例的一种示意性截面图。

图14是图7所示实施例的另一示意性俯视图。

图15是本申请实施例提供的指纹识别单元的另一种示意性俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应理解，本申请实施例可以应用于光学指纹系统，包括但不限于光学指纹识别系统和基于光学指纹成像的产品，本申请实施例仅以光学指纹系统为例进行说明，但不应对本申请实施例构成任何限定，本申请实施例同样适用于其他采用光学成像技术的系统等。

作为一种常见的应用场景，本申请实施例提供的光学指纹系统可以应用在智能手机、平板电脑以及其他具有显示屏的移动终端或者其他电子设备；更具体地，在上述电子设备中，指纹识别装置可以具体为光学指纹装置，其可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(Under-display)光学指纹系统。

如图1所示为本申请实施例可以适用的电子设备的结构示意图。其中，图1中的(a)图为电子设备10的俯视图，图1中的(b)图为电子设备10的截面图。如图1中的(a)图和(b)图所示，该电子设备10包括显示屏120和光学指纹装置130，其中，该光学指纹装置130设置在显示屏120下方的局部区域。该光学指纹装置130包括指纹图像传感器，该指纹图像传感器包括具有多个像素单元131(也称感应单元、光学感应单元、像素等)的像素阵列133，该像素阵列133所在区域或者其感应区域为光学指纹装置130的指纹检测区域103。如图1所示，指纹检测区域103位于显示屏120的显示区域之中。在一种替代实施例中，光学指纹装置130还可以设置在其他位置，比如显示屏120的侧面或者电子设备10的边缘非透光区域，并通过光路设计来将显示屏120的至少部分显示区域的光信号导引到光学指纹装置130，从而使得指纹检测区域103实际上位于显示屏120的显示区域。

应当理解，指纹检测区域103的面积可以与光学指纹装置130的像素阵列的面积不同，例如通过例如透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，可以使得光学指纹装置130的指纹检测区域103的面积大于光学指纹装置130的像素阵列的面积。

作为一种可选的实现方式，如图1所示，光学指纹装置130包括光检测部分134和光学组件132，该光检测部分134包括像素阵列133以及与该像素阵列133电性连接的读取电路及其他辅助电路，其可以在通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)，比如光学成像芯片或者指纹图像传感器。该光学组件132可以设置在光检测部分134的像素阵列的上方，其可以具体包括导光层或光路引导结构以及其他光学元件，该导光层或光路引导结构主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至像素阵列进行光学检测。

其中，光学组件132的导光层或者光路引导结构有多种实现方案，比如，在一些实施例中，导光层或者光路引导结构可以为光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个透镜，其用于将从手指反射回来的反射光汇聚到其下方的光检测部分134的像素阵列，以使得该像素阵列可以基于该反射光进行成像，从而得到该手指的指纹图像。可选地，该光学透镜层在该透镜单元的光路中还可以形成有针孔，该针孔可以配合该光学透镜层扩大光学指纹装置的视场，以提高光学指纹装置130的指纹成像效果。

作为一种可选的实施例，显示屏120可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。以采用OLED显示屏为例，光学指纹装置130可以利用OLED显示屏120位于指纹检测区域103的显示单元(即OLED光源)来作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在指纹检测区域103时，显示屏120向指纹检测区域103上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过手指140内部散射而形成散射光，在相关专利申请中，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的脊(ridge)与谷(valley)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹脊的反射光151和来自指纹谷的反射光152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被光学指纹装置130中的光学检测部分134所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于该指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在电子设备10实现光学指纹识别功能。

在其他实施例中，光学指纹装置130也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号。在这种情况下，该光学指纹装置130可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。

可选地，如图1所示，电子设备10还可以包括电路板150，该电路板设置在光学指纹装置130的下方。光学指纹装置130可以通过电路板150实现与其他外围电路或者电子设备10的其他元件的电性互连和信号传输。比如，光学指纹装置130可以通过电路板150接收电子设备10的处理单元的控制信号，并且还可以通过电路板150将来自光学指纹装置130的指纹检测信号输出给电子设备10的处理单元或者控制单元等。

在上述申请实施例中，光学组件132可以包括微透镜(Micro-Lens)层和至少一层阻光层。该微透镜层具有由多个微透镜形成的微透镜阵列，至少一层阻光层设置于微透镜层与指纹图像传感器之间，且该至少一层阻光层中设置有多个通光孔。经过手指140后的指纹光信号(即上文反射光151和152)经过微透镜层中多个微透镜会聚后，通过至少一层阻光层中的多个通光孔进入至指纹图像传感器的像素单元131中，以使得指纹图像传感器形成指纹图像。

作为示例，图2示出了两种指纹识别装置200的示意性结构框图。

如图2所示，指纹识别装置200可包括：微透镜层210、至少一层阻光层(例如图中所示的两层阻光层221和222)和指纹图像传感器230。至少一层阻光层中形成多个通光小孔以形成多个导光通道，该多个导光通道与指纹图像传感器230中的多个像素单元231一一对应。指纹光信号经过微透镜层210会聚后，通过多个导光通道进入至多个像素单元231中，以实现指纹的光学成像。

在图2中(a)图所示实施例中，微透镜层210中每个微透镜211对应于指纹图像传感器230中的一个像素单元231。微透镜211与对应的像素单元231之间形成有一个导光通道，该导光通道主要用于将经过微透镜211会聚后的同一方向的指纹光信号传导至对应的像素单元231。指纹图像传感器230中每个像素单元231用于接收相同方向的指纹光信号。

在图2中(b)图所示实施例中，微透镜层210中每个微透镜211对应于指纹图像传感器230中的多个像素单元231。每个微透镜211与对应的多个像素单元231之间形成有多个导光通道，多个导光通道与多个像素单元231一一对应，且该多个导光通道用于将经过微透镜211会聚后的多个方向的指纹光信号传导至对应的像素单元231。指纹图像传感器230中不同像素单元231可用于接收不同方向的指纹光信号。

在图2所示实施例中，在指纹识别装置200包括多层阻光层的情况下，导光通道的角度为该导光通道中多个通光小孔的中心连线与指纹图像传感器230所在平面的法线之间的夹角。在指纹识别装置200包括一层阻光层的情况下，导光通道的角度为该导光通道中通光小孔与对应的微透镜211的光心的连线和指纹图像传感器230所在平面的法线之间的夹角。在本申请中，导光通道的角度也称为其对应的像素单元231的收光角度。

图3示出了图2所示两种实施例中像素单元231的收光角度的示意图。

其中，图3中的(a)图对应于图2中(a)图所示实施例，图3中的(b)图对应于图2中(b)图所示实施例。如图3中的(b)图所示，不同像素单元231虽可以接收不同方向的指纹光信号，但不同像素单元231的收光角度仍为同一角度。因此，在图2所示两种实施例中，指纹图像传感器230中不同像素单元231均用于接收同一收光角度的指纹光信号。

当收光角度发生变化时，同一像素单元231在手指上对应的识别区域也会随之发生变化，为了便于理解，图4示出了像素单元231的收光角度与识别区域的示意图。

如图4所示，在像素单元231的视场角为θ的情况下，若像素单元231的收光角度为0°，则该像素单元231在手指上对应的识别区域为直径为D1的圆形区域。若像素单元231的收光角度为大角度则该像素单元231在手指上对应的识别区域为直径为D2的圆形区域，其中，D2大于D1。

因此，在相同视场角度情况下，像素单元231的收光角度越小，其在手指上对应的识别区域也就越小，则该像素单元231越有可能接收到单一类型的指纹光信号，即指纹脊信号或指纹谷信号，该像素单元231接收的信号量也就越高。反之，像素单元231的收光角度越大，其在手指上对应的识别区域越大，则越有可能接收到不同类型的指纹光信号，即脊(或谷)信号越容易收到谷(或脊)信号的干扰，该像素单元231接收的信号量也就越低。在这种情况下像素单元231的收光角度越小越好。

然而，从另一方面来讲，由于手指指纹是一个立体面，指纹对于不同角度光信号的反射情况并不相同，造成不同收光角度对于指纹成像产生另一种影响。具体地，图5示出了手指指纹对于不同角度光信号的反射示意图。

如图5中的(a)图所示，在大角度入射光线时，指纹谷的反射光线更容易被指纹脊的侧壁遮挡，从而增加脊谷信号差异，以增加信号量。如图5中的(b)图所示，在小角度入射光线时，指纹谷的反射光线不易被指纹脊的侧壁遮挡，脊谷信号差异不如被遮挡时。在这种情况下，在大角度入射光线时，手指指纹的反射光线角度越大，则接收该大角度反射光信号的像素单元231的收光角度越大，像素单元231接收的信号量越大。反之，在小角度入射光线时，手指指纹的反射光线角度越小，则接收该小角度反射光信号的像素单元231的收光角度越小，像素单元231接收的信号量越小。在该情况下像素单元231的收光角度越大越好。

通过上述内容可知，大收光角度(或小收光角度)在不同工况下会对指纹信号有正向或反向的影响。手指与屏幕接触情况、指纹形状和周期等因素均造成对指纹成像的影响，出现识别区域主导像素单元231的指纹信号量的情况或侧壁挡光主导像素单元231的指纹信号量的情况。

例如，当手指与屏幕接触良好时，指纹脊成像主要利用透射光成像，指纹谷成像主要利用反射光成像，因而脊谷信号差异较大，指纹脊的侧壁挡光对于指纹成像影响较小，此时识别区域对于指纹成像质量占据主导地位。

当手指与屏幕接触不好时，指纹脊和指纹谷均利用反射光成像，此时指纹脊的侧壁挡光对于指纹成像影响较大，因而侧壁挡光对于指纹成像质量占据主导地位。在相关技术中，例如，在前文图2所示实施例中，指纹图像传感器230中每个像素单元231的收光角度均相同，无法兼顾提升不同场景下指纹成像的质量，造成指纹识别装置200的识别性能不佳。

鉴于此，本申请提供一种新的指纹识别装置，指纹图像传感器中一部分像素单元具有大的收光角度，另一部分像素单元具有小的收光角度，使得指纹识别装置可以兼具大收光角度和小收光角度的优势，提升不同场景下指纹成像的质量，从而提升指纹识别装置的识别性能。

以下，结合图6至图15，详细介绍本申请实施例的指纹识别装置。

需要说明的是，为便于理解，在以下示出的实施例中，相同的结构采用相同的附图标记，并且为了简洁，省略对相同结构的详细说明。

图6是本申请实施例提供的一种指纹识别装置300的示意性结构图，该指纹识别装置300用于设置在电子设备的显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别。

该指纹识别装置300包括：呈阵列分布的多个指纹识别单元301，且多个指纹识别单元301中的每个指纹识别单元301包括：微透镜310、至少两层阻光层420(例如，图6中示出了两层阻光层321和322)以及多个像素单元330。

具体地，至少两层阻光层320设置于微透镜310下方，至少两层阻光层320中每一层阻光层均设置有通光小孔，该通光小孔用于通过从显示屏上方的手指反射或散射后返回并经过微透镜310会聚后的指纹光信号。

多个像素单元330设置于至少两层阻光层320的下方，该至少两层阻光层320中的通光小孔形成对应于多个像素单元330的多个导光通道302，多个像素单元330一一对应的设置于多个导光通道302的下方。

多个导光通道302包括第一导光通道3021和第二导光通道3022，第一导光通道3021的方向与第一方向的夹角为第一夹角，第二导光通道3022的方向与第一方向的夹角为第二夹角，其中，第一夹角与第二夹角不同，第一方向为多个像素单元330所在平面的法线方向。

第一导光通道3021中位于至少两层阻光层320中底层阻光层321的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤1.4，第二导光通道3022中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足0.7≤S₁₂/P_a≤2.8，其中，S₁₁为第一导光通道3021位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离，S₁₂为第二导光通道3022位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层上321投影的中心的距离，P_a为多个像素单元330的排列周期。

多个像素单元330包括对应于第一导光通道3021的第一像素单元331和对应于第二导光通道3022的第二像素单元332，第一像素单元331用于接收经由第一导光通道3021传导的第一指纹光信号，第二像素单元332用于接收经由第二导光通道3022传导的第二指纹光信号，第一指纹光信号和/或第二指纹光信号用于进行指纹识别。

具体地，在本申请实施例中，微透镜310为具有会聚功能的凸透镜。至少两层阻光层320由吸光材料制备形成，可以吸收环境中的大部分光信号。至少两层阻光层320中形成的通光小孔可用于通过环境中的光信号，例如，经过手指反射或散射且经过微透镜310会聚后的指纹光信号。该至少两层阻光层320之间可以通过透明介质层相互连接，且至少两层阻光层320中的顶层阻光层与微透镜310之间以及至少两层阻光层320中的底层阻光层与多个像素单元330之间也可以通过透明介质层相互连接。

多个像素单元330可以为指纹图像传感器中的多个像素单元，用于感应光信号并转换为对应的电信号。该多个像素单元330所在的指纹图像传感器具体可以为芯片结构，微透镜310和至少两层阻光层320可以与该芯片集成为一体，或者，也可以分立设置于芯片的上方。

在多个像素单元330中，每个像素单元330仅接收与其对应的导光通道302传导的指纹光信号，至少两层阻光层320中的通光小孔形成对应于每个像素单元330的导光通道302。每个导光通道302中多个通光小孔的中心连线方向即为该导光通道302的方向，该导光通道302主要用于通过相同方向的指纹光信号。换言之，每个导光通道302的方向与该导光通道302传导的指纹光信号的方向相同。

导光通道302中多个通光小孔的中心连线与多个像素单元330所在平面的法线之间的角度可称为该导光通道302的角度，或者，导光通道302的角度也可称为其对应的像素单元330的收光角度。

导光通道302可包括至少一个第一导光通道3021和至少一个第二导光通道3022。第一导光通道3021的角度与第二导光通道3022的角度不同。在第一导光通道3021的数量为多个的情况下，多个第一导光通道3021的角度可相同。类似地，在第二导光通道3022的数量为多个的情况下，多个第二导光通道3022的角度可相同。

像素单元330可包括对应于第一导光通道3021的至少一个第一像素单元331以及对应于第二导光通道3022的至少一个第二像素单元332。该至少一个第一像素单元331一一对应的设置于至少一个第一导光通道3021的底部下方，至少一个第二像素单元332一一对应的设置于至少一个第二导光通道3022的底部下方。

作为示例，如图6所示，导光通道302可包括一个第一导光通道3021和多个第二导光通道3022。该第一导光通道3021的方向与多个像素单元330所在平面的法线方向(为了便于说明，也称为第一方向)的夹角为第一夹角，该第一夹角可称为第一导光通道3021的角度。可选地，在图6所示实施例中，第一夹角可以为0°。另外，第二导光通道3022的方向与多个像素单元330所在平面的法线方向(第一方向)的夹角为第二夹角，该第二夹角可称为第二导光通道3022的角度。可选地，在图6所示实施例中，第二夹角可以为0°至90°之间的任意角度。

第一像素单元331用于接收经过微透镜310会聚且通过第一导光通道3021传导的第一指纹光信号，第二像素单元332用于接收经过微透镜310会聚且通过第二导光通道3022传导的第二指纹光信号。该第一指纹光信号与第二指纹光信号的方向不同，且该第一指纹光信号与第一方向的夹角与第二指纹光信号与第一方向的夹角也不同。

由于第一指纹光信号和第二指纹光信号的角度互不相同，因此，第一像素单元331和第二像素单元332可具有不同的收光角度，本申请实施例提供的指纹识别装置300可以兼具大收光角度和小收光角度的优势，能够提升不同场景下指纹成像的质量，且有利于还原实际指纹的三维形貌，有利于提升指纹识别装置的识别性能和防伪性能。

进一步地，第一导光通道3021中位于至少两层阻光层320中底层阻光层321的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤1.4，第二导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足0.7≤S₁₂/P_a≤2.8，其中，S₁₁为第一导光通道3021位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离，S₁₂为第二导光通道3022位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离，P_a为多个像素单元330的排列周期。

具体地，在至少两层阻光层320中，底层阻光层321为最靠近于多个像素单元330的阻光层，且该底层阻光层321中通光小孔的位置对于导光通道302的角度、像素单元330的收光角度以及像素单元330的成像质量影响均较大。在本申请实施例中，底层阻光层321中通光小孔的位置考虑了该通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离与多个像素单元330的排列周期之比，因而能够较为准确的表征底层阻光层321中通光小孔与像素单元330的相对位置关系，使得指纹光信号能够准确的通过底层阻光层321中的通光小孔传导至对应的像素单元330，以实现有效且质量较佳的指纹成像。

通过控制第一导光通道3021和第二导光通道3022位于底层阻光层321中通光小孔的位置，可以较为有效且准确的控制第一导光通道3021和第二导光通道3022将不同方向和不同角度的指纹光信号传输至多个像素单元330中的第一像素单元331和第二像素单元332，从而综合提升指纹识别装置300的光学成像性能。

可选地，在一些实施方式中，多个导光通道302还包括第三导光通道，该第三导光通道的方向与第一方向的夹角为第三夹角，该第三夹角不同于上述第一夹角和第二夹角。多个像素单元330包括对应于第三导光通道的第三像素单元，该第三像素单元用于接收经由第三导光通道传导的第三指纹光信号，该第三指纹光信号、上述第一指纹光信号和第二指纹光信号中的至少一者用于进行指纹识别。

通过该实施方式的技术方案，指纹识别装置300中的多个像素单元可以具有三种不同的收光角度，因此，该指纹识别装置300能够适用于更多不同场景下的指纹识别，提升更多场景下指纹成像的质量，从而进一步提升指纹识别装置的识别性能。

作为示例而非限定，第三导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足0.5≤S₁₃/P_a≤2.2，其中，S₁₃为第三导光通道位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离。

通过该技术方案，通过控制第三导光通道位于底层阻光层321中通光小孔的位置，可以较为有效且准确的控制第三导光通道将目标方向和目标角度的第三指纹光信号传输至多个像素单元330中的第三像素单元，以更进一步提升指纹识别装置300的光学成像性能。

可选地，在一些实施方式中，第一导光通道、第二导光通道以及第三导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足S₁₁/P_a＜S₁₃/P_a＜S₁₂/P_a。

为了便于理解，图7示出了本申请实施例提供的指纹识别单元301的一种示意性爆炸立体图。

如图7所示，在一个指纹识别单元301中，微透镜310对应于3×3个像素单元阵列。在该3×3的像素单元阵列中，位于中心的1个像素单元为第一像素单元331，位于四角的4个像素单元为4个第二像素单元332。另外，除该1个第一像素单元331和4个第二像素单元332以外的其它4个像素单元为4个第三像素单元333。

图8示出了图7所示实施例中3×3的像素单元阵列中不同像素单元的光路示意图。为了便于示意，图8中省略了至少两层阻光层320，可以理解的是，该3×3的像素单元阵列中不同像素单元接收的光信号均是通过至少两层阻光层320中通光小孔形成的导光通道传导的，其中，第一像素单元331对应于第一导光通道3021，第二像素单元332对应于第二导光通道3022，第三像素单元333对应于第三导光通道。

如图8中的(a)图所示，位于中心的第一像素单元331可以接收经过第一导光通道3021传导的垂直于多个像素单元所在平面入射的第一指纹光信号，该第一像素单元331的收光角度为0°。

如图8中的(b)图和(c)图所示，位于边缘的4个第三像素单元333以及位于四角的4个第二像素单元332可以分别接收经过4个第二导光通道3022和4个第三导光通道传导的倾斜的第二指纹光信号和第三指纹光信号，其中，第三指纹光信号的角度小于第二指纹光信号的角度。第三像素单元333和第二像素单元332的收光角度均大于0°且小于90°，且第三像素单元333的收光角度小于第二像素单元332的收光角度。

图9示出了本申请实施例提供的指纹识别单元301的另一示意性爆炸立体图。

如图9所示，在一个指纹识别单元301中，微透镜310对应于4×4个像素单元阵列。在该4×4的像素单元阵列中，位于中心的2×2个像素单元为第一像素单元331，位于四角的4个像素单元为4个第二像素单元332。另外，除该2×2个第一像素单元331和4个第二像素单元332以外的其它8个像素单元为8个第三像素单元333。

图10示出了图9所示实施例中4×4的像素单元阵列中不同像素单元的光路示意图。为了便于示意，图10中省略了至少两层阻光层320。

参见图10中的(a)图至(c)图所示，第一像素单元331、第二像素单元332和第三像素单元333的收光角度均大于0°且小于90°，且第三像素单元333的收光角度小于第二像素单元332的收光角度，第一像素单元331的收光角度小于第三像素单元333的收光角度。

通过上述两种实施例的技术方案，在一个指纹识别单元301中，微透镜310可以对应于3×3的像素单元阵列或者4×4的像素单元阵列，该像素单元阵列中不同位置的像素单元即可具有不同的收光角度，因而便于本申请中兼具大收光角度和小收光角度的指纹识别装置300的技术实现。

特别是在微透镜310对应于3×3的像素单元阵列的技术方案，第一像素单元331的收光角度为0°，该第一像素单元331能够接收的第一指纹光信号中杂散光较少，该第一指纹光信号携带的信号量较大，因而具有较优的成像性能，能够适用于较多的应用场景。

另外，在相关技术中，像素单元阵列的每个像素单元均对应于一个小的微透镜，例如，3×3的像素单元阵列对应于3×3个微透镜。而在本申请实施例的技术方案中，一个大的微透镜对应于多个像素单元组成的像素单元阵列。对应于3×3的像素单元阵列的大微透镜的面积可大于3×3个微透镜的面积之和。因而，在本申请实施例中，指纹识别单元301中提供的大微透镜可具有较高的进光量。进光量高意味着可以以更小的视场角度达到相同的进光量，更小的视场角意味着单像素单元可以具有更小的识别区域，使得其接收的信号量更强，从而提升指纹识别装置300的指纹成像质量。或者，可以在相同的视场角下获得更多的进光量，从而平缓外界光源波动带来的造成，提升指纹识别装置300形成的指纹图像的信噪比。

继续参见图7和图9所示，在一个指纹识别单元301中，至少两层阻光层320中每层阻光层中通光小孔的数量与像素单元的数量相同。每层阻光层中形成与多个像素单元一一对应的通光小孔，至少两层阻光层320中对应于同一像素单元的通光小孔形成对应于该像素单元的导光通道。

可以理解的是，除了底层阻光层321以外，至少两层阻光层320中其它层阻光层中的通光小孔可以相互连接。例如，非底层阻光层322中的全部通光小孔均相互连接，以形成一个大的通光孔。又例如，非底层阻光层322中的部分通光孔相互连接，非底层阻光层322中通光孔的数量小于指纹识别单元301中像素单元的数量。

还可以理解的是，图7和图9仅作为示意，示出了本申请实施例提供的两种指纹识别单元301的示意性结构图，除了该图7和图9所示出的技术方案以外，在其它替代实施例中，指纹识别单元301中的一个微透镜310还可以对应于其它数量的多个像素单元。具体地，一个指纹识别单元301中的多个像素单元可以为N×N的像素单元阵列，其中，N为大于2的任意正整数。

在N大于4的情况下，指纹识别单元301的设计和制造会变得较为复杂，且阻光层320中设置太多的通光小孔，容易造成不同像素单元之间光信号的串扰影响指纹成像质量。因此，在综合考虑下，图7和图9所示的N＝3或4的两种技术方案可以均衡指纹识别装置300的应用需求和设计制造成本，从而具有较高的实用性，也更容易在产品中推广和使用。

以图7中所示的指纹识别单元301为例，指纹识别装置300可包括多个该指纹识别单元301形成的指纹识别单元阵列，因而指纹识别装置300可包括多个3×3的像素单元阵列以形成一个大的指纹识别像素单元阵列。图11示出了该指纹识别装置300中指纹识别像素单元阵列的示意图。

如图11所示，举例示出了3×3个指纹识别单元301形成的指纹识别像素单元阵列，该指纹识别像素单元阵列包括9×9个像素单元330。在该9×9个像素单元330中，标号相同的像素单元330用于接收相同方向的指纹光信号。

例如，图中标号为“1”的像素单元330可以为上文实施例中的第一像素单元331，指纹识别像素单元阵列中全部的第一像素单元331用于接收同一方向的第一指纹光信号，且可用于形成第一指纹图像P1。类似地，图中标号为“2”、“3”、“4”和“5”的像素单元330可以为上文实施例中的第三像素单元333，该4个第三像素单元333可分别接收不同方向但相同角度的第三指纹光信号，相同标号的第三像素单元333可接收同一方向的第三指纹光信号，且形成一张第三指纹图像，不同标号的第三像素单元333可接收不同方向的第三指纹光信号以形成多张第三指纹图像，因而，指纹识别装置300可形成4张第三指纹图像。图中标号为“6”、“7”、“8”和“9”的像素单元330可以为上文实施例中的第二像素单元332，该4个第二像素单元332可分别接收不同方向但相同角度的第二指纹光信号，相同标号的第二像素单元333可接收同一方向的第二指纹光信号，且形成一张第二指纹图像，不同标号的第二像素单元332可接收不同方向的第二指纹光信号以形成多张第二指纹图像，因而，指纹识别装置300可形成4张第二指纹图像。

综上，图11中所示的指纹识别装置300的指纹识别单元阵列可形成9张指纹图像，该9张指纹图像可以单独用于指纹识别，或者，该9张指纹图像中的部分指纹图像可以相互融合以形成融合指纹图像用于指纹识别，例如，4张第二指纹图像中的至少部分图像可相互融合形成融合的第二指纹图像，4张第三指纹图像中的至少部分图像可相互融合形成融合的第三指纹图像。

在上文实施例中，主要利用导光通道302位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离与多个像素单元330的排列周期之比约束导光通道302位于底层阻光层321的通光小孔的位置，进而设计导光通道302的角度和方向。在此基础上，还可以约束和设计指纹识别单元301中其它参数，以进一步优化指纹识别单元301和指纹识别装置300的光学成像性能。

可选地，在一些实施方式中，第一导光通道3021中位于至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₂₁/P_a≤1.2，第二导光通道3022中位于非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.5≤S₂₂/P_a≤2.5，其中，S₂₁为第一导光通道3021位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜310在非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为第二导光通道3022位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜310在非底层阻光层上投影的中心的距离。

进一步地，在指纹识别单元301包括第三导光通道的基础上，第三导光通道中位于非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.4≤S₂₃/P_a≤1.8，其中，S₂₃为第三导光通道位于非底层阻光层的通光小孔的中心至微透镜310在非底层阻光层上投影的中心的距离。

可选地，在一些实施方式中，第一导光通道、第二导光通道以及第三导光通道中位于非底层阻光层的通光小孔的位置可满足S₂₁/P_a＜S₂₃/P_a＜S₂₂/P_a。

在上文所示实施例中，指纹识别单元301可仅包括两层阻光层320，此时，两层阻光层320中的顶层阻光层的通光小孔的位置可满足上述非底层阻光层的通光小孔的位置限制条件。在另一些实施例中，指纹识别单元301可包括三层或三层以上的阻光层320，此时，三层或三层以上的阻光层320中除底层阻光层321以外的任意一层非底层阻光层的通光小孔的位置可满足上述非底层阻光层的通光小孔的位置限制条件。在本申请中，非底层阻光层是指至少两层阻光层320中除底层阻光层321以外的任意一层阻光层，其可以为顶层阻光层或者也可以为中间层阻光层。

以图7所示实施例为例，图12示出了图7所示实施例的两种示意性俯视图。为了便于示意，图12中的(a)图省略了非底层阻光层322，而仅示出了底层阻光层321中的通光小孔，图12中的(b)图省略了底层阻光层321，而仅示出了非底层阻光层322中的通光小孔。

如图12中的(a)图所示，在底层阻光层321中，对应于第一像素单元331的通光小孔的中心与微透镜310的中心在第一方向上相互重合。因而，第一导光通道3021位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离S₁₁为0，因而，图12中的(a)图未示出S₁₁。可以理解的是，S₁₁除了可以为0以外，还可以其它数值，以满足0≤S₁₁/P_a≤1.4的限制条件。

另外，在底层阻光层321中，对应于第二像素单元332的通光小孔，即第二导光通道3022位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离标记为S₁₂。对应于第三像素单元333的通光小孔，即第三导光通道位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离标记为S₁₃。如上文实施例所述，S₁₂和S₁₃可满足0.7≤S₁₂/P_a≤2.8以及0.5≤S₁₃/P_a≤2.2的限制条件。

如图12中的(b)图所示，在非底层阻光层322中，对应于第一像素单元331的通光小孔的中心与微透镜310的中心在第一方向上相互重合。因而，第一导光通道3021位于非底层阻光层322的通光小孔的中心至微透镜310在非底层阻光层322上投影的中心的距离S₂₁为0，因而，图12中的(b)图未示出S₂₁。可以理解的是，S₂₁除了可以为0以外，还可以其它数值，以满足0≤S₂₁/P_a≤1.2的限制条件。

另外，在非底层阻光层322中，对应于第二像素单元332的通光小孔，即第二导光通道3022位于非底层阻光层322的通光小孔的中心至微透镜310在非底层阻光层322上投影的中心的距离标记为S₂₂。对应于第三像素单元333的通光小孔，即第三导光通道位于非底层阻光层322的通光小孔的中心至微透镜310在非底层阻光层322上投影的中心的距离标记为S₂₃。该S₂₂和S₂₃可满足0.5≤S₂₂/P_a≤2.5以及0.4≤S₂₃/P_a≤1.8的限制条件。

通过本申请实施例的技术方案，对于指纹识别单元301中各导光通道302的设计，除了考虑底层阻光层321中通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离与多个像素单元330的排列周期之比之外，还考虑了非底层阻光层322中通光小孔的中心至微透镜310在非底层阻光层322上投影的中心的距离与多个像素单元330的排列周期之比，该技术方案能够较为准确的表征底层阻光层321以及非底层阻光层322中通光小孔与像素单元330的相对位置关系，使得导光通道302对于对应的像素单元330具有较佳的导光性能，指纹光信号能够准确的通过导光通道302位于底层阻光层321以及非底层阻光层322的通光小孔传导至对应的像素单元330，以实现有效且质量较佳的指纹成像。

图13示出了图7所示实施例的一种示意性截面图。

可选地，结合图12和图13所示，在本申请实施例中，第一导光通道3021中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0≤(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)≤0.35，第二导光通道3022中位于底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0.25≤(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)≤0.8；其中，Z₁为底层阻光层321的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离，Z₂为非底层阻光层322的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离。

进一步地，在指纹识别单元301包括第三导光通道的基础上，第三导光通道中位于底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0.2≤(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)≤0.7。

可选地，在一些实施方式中，第一导光通道、第二导光通道以及第三导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)。

在本申请实施例提供的技术方案中，通过设计(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)、(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)以及(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)的值，可以设计多个导光通道302位于底层阻光层321的通光小孔和非底层阻光层322的通光小孔之间的相对位置关系，进而设计多个导光通道302的导光方向和角度。该(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)的值可以用于表征第一导光通道3021的角度，该(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)的值可以用于表征第二导光通道3022的角度，该(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)的值可以用于表征第三导光通道的角度。因此，通过本申请实施例的技术方案，可以使得对应于多个导光通道302的像素单元330能够接收预设设计角度的指纹光信号，以达到较优的指纹成像效果和指纹识别性能。

除了上述约束条件以外，可选地，在一些实施方式中，多个导光通道302中每个导光通道位于底层阻光层321的通光小孔的位置还满足0≤S₁/Z₁≤0.6，其中，S₁为每个导光通道位于底层阻光层321的通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离。具体地，结合图12和图13所示，第一导光通道3021中位于底层阻光层321的通光小孔的位置可满足0≤S₁₁/Z₁≤0.6，和/或，第二导光通道3022中位于底层阻光层321的通光小孔的位置可满足0≤S₁₂/Z₁≤0.6，和/或，第三导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置可满足0≤S₁₃/Z₁≤0.6。

在该实施方式的技术方案中，可以通过底层阻光层321的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离以及导光通道302位于底层阻光层321的各通光小孔的中心至微透镜310在底层阻光层321上投影的中心的距离，进一步约束底层阻光层321中多个通光小孔的位置，从而进一步优化导光通道302的导光性能，即允许目标方向的指纹光信号通过，而阻挡非目标方向的指纹光信号，降低杂散光对于成像的影响。

继续参见图13所示，可选地，微透镜310的曲率半径ROC与底层阻光层321的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离Z₁满足0.3≤ROC/Z₁≤0.6。

具体地，在本申请实施例中，若微透镜310为球面透镜，则该微透镜310的曲率半径ROC可以通过如下公式计算得到：

其中，MLH为微透镜310的高度，即微透镜310的顶点到其下表面的高度，CA为微透镜310的最大口径。

当然，非球面透镜的曲率半径也有其计算方式，具体的计算方式可以参见相关技术中的计算方法，此处不做具体论述。

当被微透镜310会聚后的指纹光信号聚焦于底层阻光层321中各通光小孔附近或者聚焦于底层阻光层321中各通光小孔中时，此时指纹识别装置300的成像效果最优，在兼顾指纹图像亮度的同时能够提高图像对比度。通过该实施例的技术方案，约束微透镜310的曲率半径ROC与该底层阻光层321的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离Z₁满足0.3≤ROC/Z₁≤0.6，综合考虑了微透镜310的焦点与底层阻光层321的位置之间的比例关系，使得微透镜310将指纹光信号聚焦于底层阻光层321中各通光小孔附近或聚焦于底层阻光层321中各通光小孔中，从而提高指纹图像质量和指纹识别装置300的识别性能。

在上述申请实施例的基础上，微透镜310的曲率半径ROC与底层阻光层321的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离Z₁还可以进一步满足0.4≤ROC/Z₁≤0.55。通过该实施方式的技术方案，可以进一步约束底层阻光层321中各通光小孔的位置，使得指纹光信号能够更为准确的会聚传输至底层阻光层321中各通光小孔中，从而进一步的提高图像质量。

继续参见图13所示，在一些实施方式中，非底层阻光层322的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离Z₂与底层阻光层321的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离Z₁满足0.1≤Z₂/Z₁≤0.9。

通过该实施方式的技术方案，能够设计至少两层阻光层中非底层阻光层322以及底层阻光层321与微透镜310之间的相对位置关系，使得非底层阻光层322与底层阻光层321相互配合以形成导光性能良好的导光通道。当Z₂/Z₁≥0.1时，可以防止非底层阻光层322与微透镜310的下表面的距离太小，从而影响非底层阻光层322中通光小孔接收的指纹光信号的信号量。当Z₂/Z₁≤0.9时，可以防止非底层阻光层322与底层阻光层321之间的距离太小，从而影响该至少两层阻光层321形成的导光通道302的长度以影响导光通道302对于指纹光信号的方向引导效果。

在上述申请实施例的基础上，非底层阻光层322的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离Z₂与底层阻光层321的下表面至微透镜310的下表面之间的深度距离Z₁可进一步满足0.5≤Z₂/Z₁≤0.9。

通过该实施方式的技术方案，调整优化了Z₂/Z₁≥0.5，可以进一步保障非底层阻光层322与微透镜310的下表面之间具有足够的距离，从而保障非底层阻光层322中的通光小孔接收足够的指纹光信号以保障指纹识别装置300的指纹成像性能。

图14示出了图7所示指纹识别单元301的另一种示意性俯视图。

如图13和图14所示，在指纹识别单元301中，位于底层阻光层321的通光小孔的最大口径标识为D₁。在一些实施方式中，底层阻光层321中多个通光小孔为圆形小孔，则D₁表示通光小孔的直径。在另一些实施方式中，底层阻光层321中的多个通光小孔也可以为圆角矩形小孔，则D₁表示通光小孔对角之间的距离。

可选地，底层阻光层321中通光小孔的最大口径D₁与微透镜310的最大口径CA满足0.005≤D₁/CA≤0.2。

具体地，该微透镜310的最大口径CA可以是微透镜310在沿第二方向的最大剖面中的最大宽度，其中，第二方向垂直于上述第一方向，即该第二方向平行于多个像素单元的所在平面。

可选地，微透镜310可以为球面透镜或者为非球面透镜，其上表面为球面或者为非球面，下表面为水平面，该微透镜310的最大口径CA可以为其下表面的最大宽度。例如，在图13和图14所示实施例中，微透镜310可以为球面透镜，其下表面为圆面，该微透镜310的最大口径CA为圆面的直径。

通过本申请实施例的技术方案，约束底层阻光层321中每个通光小孔的最大口径D₁与微透镜310的最大口径CA满足D₁/CA≤0.2，可综合考虑微透镜310的通光面积与底层阻光层321中通光小孔大小之间的比例关系，在该比例关系小于等于0.2时，当前微透镜310下方的底层阻光层321中每个通光小孔能够良好的遮挡相邻微透镜310传导的杂散光，减少图像的混叠，从而提高成像的对比度，或者说提高图像的衬度，从而提高指纹图像质量。另外，本申请实施例还约束了D₁/CA≥0.005，从而保证底层阻光层321中每个通光小孔能够通过足够的光信号，以保证成像的亮度，因此，采用本申请实施例的方案，能够兼顾图像亮度以及图像对比度，从而提高图像质量和识别成功率。

在上述申请实施例的基础上，底层阻光层321中通光小孔的最大口径D₁与微透镜310的最大口径CA还可以进一步满足0.05≤D₁/CA≤0.1。

通过该实施方式的技术方案，可以进一步优化指纹识别装置300的指纹成像的对比度以及亮度，从而进一步提高指纹图像质量和识别成功率。

如图13和图14所示，在指纹识别单元301中，位于非底层阻光层322的通光小孔的最大口径标识为D₂。可选地，在一些实施方式中，非底层阻光层322中通光小孔的最大口径D₂与微透镜310的最大口径CA可满足0.05≤D₂/CA≤0.5。

通过本申请实施例的技术方案，可进一步综合考虑微透镜310的通光面积与非底层阻光层322中通光小孔大小之间的比例关系，使得非底层阻光层322与底层阻光层321中的通光小孔相互配合，减少通过该通光小孔的杂散光，进一步提高成像的对比度和亮度，以提高指纹图像质量。

在上述申请实施例的基础上，非底层阻光层322中通光小孔的最大口径D₂与微透镜310的最大口径CA可进一步满足0.08≤D₂/CA≤0.3。

通过该实施方式的技术方案，调整D₂/CA≤0.3且D₂/CA≥0.08，以进一步优化指纹识别装置300的指纹图像质量以提高指纹识别性能。

可选地，如图13和图14所示，P_b为指纹识别装置300中微透镜310的排列周期，P_a为指纹识别装置300中像素单元330的排列周期。例如，多个指纹识别单元301阵列排列后，其中的多个微透镜310形成微透镜阵列，其中多个像素单元330形成像素阵列，在水平面上，多个微透镜310在X方向和Y方向上的排列周期均为P_b，多个像素单元330在X方向和Y方向上的排列周期均为P_a，在本申请中，水平面平行于显示屏所在平面，垂直面垂直于显示屏所在平面，多个像素单元330的所在平面即为水平面。

综合考虑图像空间采样率以及工艺成本，在一些实施方式中，5μm≤P_b≤100μm，进一步地，20μm≤P_b≤80μm。

可选地，在本申请实施例中，可以约束3≤P_b/P_a，以保障指纹识别装置300中每个指纹识别单元301的成像性能。可以理解的是，P_b/P_a＝N时，在一个指纹识别单元301中，一个微透镜310可对应于N×N个像素单元330，其中，N为大于或等于3的任意正整数。

在一些实施方式中，3≤P_b/P_a≤4，例如在一个指纹识别单元301中，一个微透镜310对应于3×3个像素单元330或者4×4个像素单元330。在该情况下，指纹识别单元301可以兼顾指纹识别性能以及整体设计成本，使得指纹识别单元301具有较优的综合性能，有利于该指纹识别单元301所在的指纹识别装置300的推广和使用。

作为一种具体示例，在P_b/P_a＝3，例如在一个指纹识别单元301中，一个微透镜310对应于3×3个像素单元330的情况下，指纹识别单元301可满足如下至少一项约束条件。

(1)第一导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤0.7。

(2)第二导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足0.7≤S₁₂/P_a≤2.1。

(3)第三导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足0.5≤S₁₃/P_a≤1.5。

(4)第一导光通道、第二导光通道以及第三导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足S₁₁/P_a＜S₁₃/P_a＜S₁₂/P_a。

(5)第一导光通道中位于至少两层阻光层中非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0≤S₂₁/P_a≤0.5。

(6)第二导光通道中位于非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0.5≤S₂₂/P_a≤1.9。

(7)第三导光通道中位于非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0.4≤S₂₃/P_a≤1.3。

(8)第一导光通道、第二导光通道以及第三导光通道中位于非底层阻光层322的通光小孔的位置满足S₂₁/P_a＜S₂₃/P_a＜S₂₂/P_a。

(9)第一导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0≤(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)≤0.35。

(10)第二导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0.25≤(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)≤0.8。

(11)第三导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0.2≤(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)≤0.7。

(12)第一导光通道、第二导光通道以及第三导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)。

作为另一具体示例，在P_b/P_a＝4，例如在一个指纹识别单元301中，一个微透镜310对应于4×4个像素单元330的情况下，指纹识别单元301可满足如下至少一项约束条件。

(1)第一导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤1.4。

(2)第二导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足1.4≤S₁₂/P_a≤2.8。

(3)第三导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足1≤S₁₃/P_a≤2.2。

(4)第一导光通道、第二导光通道以及第三导光通道中位于底层阻光层321的通光小孔的位置满足S₁₁/P_a＜S₁₃/P_a＜S₁₂/P_a。

(5)第一导光通道中位于至少两层阻光层中非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0≤S₂₁/P_a≤1.2。

(6)第二导光通道中位于非底层阻光层322的通光小孔的位置满足1.2≤S₂₂/P_a≤2.5。

(7)第三导光通道中位于非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0.8≤S₂₃/P_a≤1.8。

(8)第一导光通道、第二导光通道以及第三导光通道中位于非底层阻光层322的通光小孔的位置满足S₂₁/P_a＜S₂₃/P_a＜S₂₂/P_a。

(9)第一导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0≤(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)≤0.35。

(10)第二导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0.25≤(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)≤0.8。

(11)第三导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足0.2≤(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)≤0.7。

(12)第一导光通道、第二导光通道以及第三导光通道中位于至少两层阻光层中底层阻光层321和非底层阻光层322的通光小孔的位置满足(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)。

通过上述两种示例的技术方案，在P_b/P_a＝3或4，例如在一个指纹识别单元301中，一个微透镜310对应于3×3个像素单元330或者于3×3个像素单元330的情况下，指纹识别单元301中不仅像素单元330的数量较少，有利于节省指纹识别单元301的制造成本以及提升分辨率，还约束了指纹识别单元301中底层阻光层321、非底层阻光层322的通光小孔与像素单元330的相对位置关系，从而使得对应于多个导光通道的像素单元330能够接收预设设计角度的指纹光信号，以达到较优的指纹成像效果和指纹识别性能，从而综合提升指纹识别装置300的整体性能。

下面表1示出了本申请实施例提供的在P_b/P_a＝3或4的情况下，指纹识别单元301的几种实施例的参数设计值。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					Pb/Pa	3	3	4	4
Pa(μm)	12.5	10	12.5	10
					Pb(μm)	37.5	30	50	40
CA(μm)	35	28	45	40
					MLH(μm)	10	6	12	10
ROC(μm)	20.3	19.3	27.1	25
					Z1(μm)	40	45	50	46
S11(μm)	0	0	8	7
					S12(μm)	20	21	25	14
S13(μm)	15	14	13	10.5
					D11(μm)	2.3	2.5	3.5	3.2
D12(μm)	2.5	2.8	3.2	3
					D13(μm)	2.4	2.6	3	3
Z2(μm)	29	34	42	38
					S21(μm)	0	0	7	5.5
S22(μm)	14	16	20	8
					S23(μm)	10	11	10	7
D21(μm)	5	4.8	5	4.8
					D22(μm)	5.4	4.6	4.3	4.8
D23(μm)	4.8	4.4	4.5	4.7

通过上述表1中实施例1至实施例4所示的具体参数，可以实现指纹识别性能较优的多种指纹识别单元301和指纹识别装置300，以适应不同的应用需求。

另外，需要说明的，上述表1中，D₁₁表示第一导光通道位于底层阻光层321中通光小孔的最大口径，D₁₂表示第二导光通道位于底层阻光层321中通光小孔的最大口径，D₁₃表示第三导光通道位于底层阻光层321中通光小孔的最大口径。类似地，D₂₁表示第一导光通道位于非底层阻光层322中通光小孔的最大口径，D₂₂表示第二导光通道位于非底层阻光层322中通光小孔的最大口径，D₂₃表示第三导光通道位于非底层阻光层322中通光小孔的最大口径。

如表1所示，在底层阻光层321和非底层阻光层322中，不同导光通道对应的通光小孔的最大口径可互不相同或者也可以相同，该不同导光通道对应的通光小孔的孔径可以根据实际需求进行设计，以满足不同导光通道的导光性能以及对应的像素单元的成像性能即可。

还需要说明的是，在一些具体实现中，同一阻光层中不同导光通道的通光小孔可能会相互连接，形成大孔结构，此时，本申请实施例中所指的通光小孔的最大口径仍为连接之前的通光小孔的最大口径，而非连接之后形成的大孔的最大口径。

在上文实施例提供的指纹识别装置300中，对于每个指纹识别单元301而言，如图12和图14所示，微透镜310在多个像素单元330所在平面上的正投影位于多个像素单元330的所在区域，换言之，多个像素单元330中每个像素单元330与微透镜310在多个像素单元330所在平面上的正投影均具有至少部分重叠。在每个指纹识别单元301中，多个像素单元330形成一个小的像素单元阵列，多个像素单元330中相邻两个像素单元330之间紧密排列且无间隔。

在该实施方式中，指纹识别单元301中的多个像素单元330与微透镜310具有较佳的对应性，整个指纹识别单元301的结构较为紧凑，多个像素单元330接收的光信号中，杂散光较少，因而指纹成像质量较佳。

在另一些实施方式中，对于指纹识别装置300中的任意一个指纹识别单元301而言，多个像素单元330中仅部分像素单元330与微透镜310在多个像素单元330所在平面上的正投影具有重叠。即在该实施方式提供的指纹识别单元301中，对应于同一微透镜310的多个像素单元330不是相互紧凑且相连的像素单元阵列，多个像素单元330中相邻两个像素单元330之间具有间隔。例如，相邻两个像素单元300之间间隔有空像素单元(即不用于检测光信号的像素单元)，或者，相邻两个像素单元300之间间隔有对应于其它微透镜310的像素单元330。

图15示出了本申请实施例提供的指纹识别单元301的另一种示意性俯视图。为了便于示意，图15图省略了非底层阻光层322，而仅示出了底层阻光层321中的通光小孔。

如图15所示，在一个指纹识别单元301中，多个像素单元330中相邻的两个像素单元330之间具有间隔。例如，在图15中，横排排列的相邻两个像素单元330之间间隔有其它指纹识别单元301中的一个像素单元或者一个空像素单元，类似地，竖排排列的相邻两个像素单元330之间同样间隔有其它指纹识别单元301中的一个像素单元或者一个空像素单元。

在该指纹识别单元301的多个像素单元330中，除了位于中心的第一像素单元331以外，位于四角的第二像素单元332以及位于四边的第三像素单元333均位于微透镜310在多个像素单元330所在平面上的正投影之外。相比于上文图7所示实施例的指纹识别单元301，本申请实施例提供的指纹识别单元301的第二像素单元332以及第三像素单元333具有更大的收光角度，因而能够适用于需求较大收光角度的指纹识别场景。

通过该实施方式的技术方案，指纹识别单元301中的像素单元330可具有较大的收光角度，从而能够使得该指纹识别单元301能够适用于更多的应用场景。

以上结合附图详细描述了本申请的多种实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

例如，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

又例如，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括显示屏以及上述本申请实施例的指纹识别装置，其中，该指纹识别装置设置于显示屏下方，以实现屏下光学指纹识别。

该电子设备可以为任何具有显示屏的电子设备。例如，所述电子设备可以是图1中所示的电子设备10。

显示屏可以采用以上描述中的显示屏，例如OLED显示屏或其他显示屏，显示屏的相关说明可以参考以上描述中关于显示屏的描述，为了简洁，在此不再赘述。

除非另有说明，本申请实施例所使用的所有技术和科学术语与本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请的范围。本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任意的和所有的组合。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本申请的保护范围内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (34)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，用于设置在电子设备的显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别，所述指纹识别装置包括：呈阵列分布的多个指纹识别单元，且所述多个指纹识别单元中的每个指纹识别单元包括：

微透镜；

至少两层阻光层，设置于所述微透镜下方，所述至少两层阻光层中每一层阻光层均设置有通光小孔，所述通光小孔用于通过从所述显示屏上方的手指反射或散射后返回并经过所述微透镜会聚后的指纹光信号；

多个像素单元，设置于所述至少两层阻光层下方，所述至少两层阻光层中的通光小孔形成对应于所述多个像素单元的多个导光通道，所述多个像素单元一一对应的设置于所述多个导光通道的下方；

所述多个导光通道包括第一导光通道和第二导光通道，所述第一导光通道的方向与第一方向的夹角为第一夹角，所述第二导光通道的方向与所述第一方向的夹角为第二夹角，其中，所述第一夹角与所述第二夹角不同，所述第一方向为所述多个像素单元所在平面的法线方向；

所述第一导光通道中位于所述至少两层阻光层中底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤1.4，所述第二导光通道中位于所述底层阻光层的通光小孔的位置满足0.7≤S₁₂/P_a≤2.8，其中，S₁₁为所述第一导光通道位于所述底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述底层阻光层上投影的中心的距离，S₁₂为所述第二导光通道位于所述底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述底层阻光层上投影的中心的距离，P_a为所述多个像素单元的排列周期；

所述多个像素单元包括对应于所述第一导光通道的第一像素单元和对应于所述第二导光通道的第二像素单元，所述第一像素单元用于接收经由所述第一导光通道传导的第一指纹光信号，所述第二像素单元用于接收经由所述第二导光通道传导的第二指纹光信号，所述第一指纹光信号和/或所述第二指纹光信号用于进行指纹识别。

2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一导光通道中位于所述至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₂₁/P_a≤1.2，所述第二导光通道中位于所述非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.5≤S₂₂/P_a≤2.5，其中，S₂₁为所述第一导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为所述第二导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离。

3.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一导光通道中位于所述至少两层阻光层中底层阻光层和非底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)≤0.35，所述第二导光通道中位于所述底层阻光层和所述非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.25≤(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)≤0.8，且(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)；

其中，S₂₁为所述第一导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为所述第二导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离，Z₁为所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离，Z₂为所述非底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个导光通道还包括第三导光通道，所述第三导光通道的方向与所述第一方向的夹角为第三夹角，所述第三夹角不同于所述第一夹角和所述第二夹角；

所述多个像素单元包括对应于所述第三导光通道的第三像素单元，所述第三像素单元用于接收经由所述第三导光通道传导的第三指纹光信号，所述第一指纹光信号、所述第二指纹光信号和所述第三指纹光信号中的至少一者用于进行指纹识别。

5.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第三导光通道中位于所述底层阻光层的通光小孔的位置满足0.5≤S₁₃/P_a≤2.2，其中，S₁₃为所述第三导光通道位于所述底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述底层阻光层上投影的中心的距离。

6.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第三导光通道中位于所述至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.4≤S₂₃/P_a≤1.8，其中，S₂₃为所述第三导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离。

7.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第三导光通道中位于所述至少两层阻光层中底层阻光层和非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.2≤(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)≤0.7，且(S₁₂-S₂₂)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₃-S₂₃)/(Z₁-Z₂)＞(S₁₁-S₂₁)/(Z₁-Z₂)；

其中，S₁₃为所述第三导光通道位于所述底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₃为所述第三导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₁为所述第一导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为所述第二导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离，Z₁为所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离，Z₂为所述非底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离。

8.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个导光通道中每个导光通道位于所述底层阻光层的通光小孔的位置还满足0≤S₁/Z₁≤0.6，其中，S₁为所述每个导光通道位于所述底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述底层阻光层上投影的中心的距离。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述底层阻光层中通光小孔的最大口径D₁与所述微透镜的最大口径CA满足0.005≤D₁/CA≤0.2。

10.根据权利要求9所述的指纹识别装置，其特征在于，所述底层阻光层中通光小孔的最大口径D₁与所述微透镜的最大口径CA满足0.05≤D₁/CA≤0.1。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少两层阻光层的非底层阻光层的通光小孔的最大口径D₂与所述微透镜的最大口径CA满足0.05≤D₂/CA≤0.5。

12.根据权利要求11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述非底层阻光层的通光小孔的最大口径D₂与所述微透镜的最大口径CA满足0.08≤D₂/CA≤0.3。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微透镜的曲率半径ROC与所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离Z₁满足0.3≤ROC/Z₁≤0.6。

14.根据权利要求13所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微透镜的曲率半径ROC与所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离Z₁满足0.4≤ROC/Z₁≤0.55。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少两层阻光层的非底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离Z₂与所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离Z₁满足0.1≤Z₂/Z₁≤0.9。

16.根据权利要求15所述的指纹识别装置，其特征在于，所述非底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离Z₂与所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离Z₁满足0.5≤Z₂/Z₁≤0.9。

17.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b与所述指纹识别装置中像素单元的排列周期P_a满足3≤P_b/P_a。

18.根据权利要求17所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b与所述指纹识别装置中像素单元的排列周期P_a满足3≤P_b/P_a≤4。

19.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b与所述指纹识别装置中像素单元的排列周期P_a满足P_b/P_a＝3；

所述第一导光通道中位于所述至少两层阻光层中底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤0.7，所述第二导光通道中位于所述底层阻光层的通光小孔的位置满足0.7≤S₁₂/P_a≤2.1。

20.根据权利要求19所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一导光通道中位于所述至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₂₁/P_a≤0.5，所述第二导光通道中位于所述非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.5≤S₂₂/P_a≤1.9，其中，S₂₁为所述第一导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为所述第二导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离。

21.根据权利要求19所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个导光通道还包括第三导光通道，所述第三导光通道中位于所述底层阻光层的通光小孔的位置满足0.5≤S₁₃/P_a≤1.5，其中，S₁₃为所述第三导光通道位于所述底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述底层阻光层上投影的中心的距离。

22.根据权利要求21所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第三导光通道中位于所述至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.4≤S₂₃/P_a≤1.3，其中，S₂₃为所述第三导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离。

23.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b与所述指纹识别装置中像素单元的排列周期P_a满足P_b/P_a＝4；

所述第一导光通道中位于所述至少两层阻光层中底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₁₁/P_a≤1.4，所述第二导光通道中位于所述底层阻光层的通光小孔的位置满足1.4≤S₁₂/P_a≤2.8。

24.根据权利要求23所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一导光通道中位于所述至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0≤S₂₁/P_a≤1.2，所述第二导光通道中位于所述非底层阻光层的通光小孔的位置满足1.2≤S₂₂/P_a≤2.5，其中，S₂₁为所述第一导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离，S₂₂为所述第二导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离。

25.根据权利要求23所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个导光通道还包括第三导光通道，所述第三导光通道中位于所述底层阻光层的通光小孔的位置满足1≤S₁₃/P_a≤2.2，其中，S₁₃为所述第三导光通道位于所述底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述底层阻光层上投影的中心的距离。

26.根据权利要求25所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第三导光通道中位于所述至少两层阻光层中非底层阻光层的通光小孔的位置满足0.8≤S₂₃/P_a≤1.8，其中，S₂₃为所述第三导光通道位于所述非底层阻光层的通光小孔的中心至所述微透镜在所述非底层阻光层上投影的中心的距离。

27.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b满足5μm≤P_b≤100μm。

28.根据权利要求27所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置中微透镜的排列周期P_b满足20μm≤P_b≤80μm。

29.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个像素单元为N×N的像素单元阵列，其中，N为大于2的正整数。

30.根据权利要求29所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个像素单元为3×3的像素单元阵列，在所述3×3的像素单元阵列中，位于中心的1个像素单元为所述第一像素单元，位于四角的4个像素单元为4个所述第二像素单元。

31.根据权利要求29所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个像素单元为4×4的像素单元阵列，在所述4×4的像素单元阵列中，位于中心的2×2个像素单元为多个所述第一像素单元，位于四角的4个像素单元为4个所述第二像素单元。

32.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，在所述多个指纹识别单元的每个指纹识别单元中，所述多个像素单元中相邻像素单元之间紧密排列且无间隔。

33.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，在所述多个指纹识别单元的每个指纹识别单元中，所述多个像素单元中相邻像素单元之间具有间隔。

34.一种电子设备，其特征在于，包括：

显示屏；以及

根据权利要求1至33中任一项所述的指纹识别装置，所述指纹识别装置设置于所述显示屏下方，以实现屏下光学指纹识别。