TW202022686A - 指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端 - Google Patents

Abstract

一種指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端。指紋識別裝置從上至下依次包括：蓋板玻璃、觸摸傳感單元、顯示單元、光學膜、成像單元、光電傳感單元和控制單元；其中光學膜上印刷有多個明暗相間的透光區圖案和遮光區圖案，並且遮光區圖案阻斷該像素向下發出的光線，該遮光區圖案與該透光區圖案互相環繞和間隔。且指紋識別裝置實現了對一待識別指紋的清晰圖像取樣，可明顯提高信噪比和指紋識別的準確度。

Description

指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端

本發明是有關於一種，特別是指一種指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端。

隨著科技的快速發展，指紋識別技術已逐漸成為很多電子設備的標配，例如廣泛用於智能手機、銀行系統和考勤系統中。在設備屏占比越來越大的趨勢下，傳統的電容式指紋識別已經不能滿足需求，而超聲波指紋識別則存在技術成熟度和成本等方面的問題，光學指紋識別是有望成為屏下指紋識別的主流技術方案。

現有的光學指紋成像方案，主要利用物理光學的全反射成像原理實現對待識別指紋的圖像取樣。這樣的方案雖然能在一定程度上得到較清晰的圖像，但是，在取樣“乾手指”的指紋圖像時，現有的光學指紋取樣方案無法得到清晰地、完整的乾手指指紋圖像。

因此，本發明之目的，即在提供一種解決上述問題的

指紋識別裝置，其可實現對待識別指紋（無論是否乾手指）進行清晰圖像取樣，明顯提高了信噪比和指紋識別的準確度。

具體地，本發明提供一種指紋識別裝置，從上至下依次包括：蓋板玻璃、觸摸傳感單元、顯示單元、光學膜、成像單元、光電傳感單元和控制單元，其中，該蓋板玻璃具有用於使待識別指紋接觸的觸摸界面。該觸摸傳感單元用於感應待識別指紋的觸摸信號。該顯示單元，其上設有一個或多個分立的點光源區域的像素。該光學膜具有多個明暗相間的透光區和遮光區，其中該多個遮光區阻斷直接進到該光學膜而沒有被該蓋板玻璃或該待識別指紋反射的該至少一部分像素發出的光線，並且該遮光區圖案與該透光區圖案互相環繞和間隔。

該成像單元包括一透鏡組，該透鏡組包括至少一個透鏡，用於將該像素發出的光線、經蓋板玻璃照射至該待識別指紋，然後成像至該光電傳感單元。該成像單元的物方焦點位於光學膜所在的平面內。

該光電傳感單元用於接收該成像單元產生的光信號，並轉換該光信號以產生一電信號。該控制單元用於當觸摸傳感單元感應到觸摸信號時，發送顯示驅動信號至顯示單元，從而驅動點亮該顯示單元中的至少一部分像素。

較佳的，該遮光區圖案阻斷像素向下發出的光線是指，該遮光區圖案位於驅動點亮的該顯示面板中的至少一部分像素的正下方，並且每一遮光區面積等於或大於至少一部分像素的每一像素面積。

較佳的，該點光源區域呈拓撲結構排列且間隔有不發光像素，該點光源區域包含有一個或多個像素。

較佳的，該拓撲結構排列包括單點排列、多點排列、直線排列、平行線排列、、圓形排列、圓環排列、虛線排列或平行虛線排列。

較佳的，該透光區圖案位於該不發光像素的正下方。

較佳的，該光學膜的面積小於或等於該顯示單元的面積。

較佳的，該透光區圖案的寬度L1為0.1~5 mm，優選0.2~0.5 mm，更優選0.2 mm。

較佳的，該遮光區圖案的寬度L2為0.1~5 mm，並且L2 ≤ L1。

本發明之另一目的，還提供一種指紋識別方法，包括：

待識別指紋觸摸蓋板玻璃。

當觸摸傳感單元感應到觸摸信號時，控制單元發送顯示驅動信號至顯示單元，驅動點亮該顯示單元中的至少一部分像素。

一成像單元將該像素發出的光線、經蓋板玻璃照射至該待識別指紋，然後成像至該光電傳感單元。

光電傳感單元接收該成像單元發出的光信號，並經信號分析和圖像輸出。

將所輸出的待識別指紋圖像與標準指紋圖像進行對比，確定是否一致。

較佳的，該顯示單元上設有一個或多個分立的點光源區域的像素，並且該點光源區域呈拓撲結構排列且間隔有不發光像素，該點光源區域包含有一個或多個像素。

較佳的，該成像單元將該像素發出的光線、經蓋板玻璃照射至該待識別指紋，然後成像至該光電傳感單元，包括：該成像單元將該像素發出的光線、經蓋板玻璃照射至該待識別指紋，進一步反射並穿過光學膜的透光區圖案，然後成像至該光電傳感單元。

較佳的，該透光區圖案位於該不發光像素的正下方。

較佳的，該光學膜上印刷有多個明暗相間的透光區圖案和遮光區圖案，其中該遮光區圖案位於驅動點亮的該顯示面板中的至少一部分像素的正下方，並且每一遮光區面積等於或大於至少一部分像素的每一像素面積，從而阻斷該像素向下發出的光線，並且該遮光區圖案與該透光區圖案互相環繞和間隔。

又一方面，本發明還提供一種電子設備，包括上文所述的指紋識別裝置。

又一方面，本發明還提供一種電腦可讀儲存介質，所述儲存介質存儲有電腦指令，所述電腦指令運行時執行上文所述指紋識別方法的步驟。

又一方面，本發明還提供一種終端，包括一記憶體和處理器，該記憶體上儲存有能夠在該處理器上運行的電腦指令，並且該處理器運行該電腦指令時執行上文所述指紋識別方法的步驟。

與現有技術相比，本發明之功效在於：指紋識別裝置通過設計一印刷具有特定明暗相間的透明區圖案和遮光區圖案的光學膜，實現了對待識別指紋（無論是否乾手指）的清晰圖像取樣，明顯提高了信噪比（例如可將信噪比提高至少10倍），大大提高了指紋識別的準確度。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

如背景技術所言，現有的指紋識別裝置存在諸多缺陷，尤其在應對諸如乾手指的指紋識別場景中，存在取樣到的指紋圖像清晰度低的問題，無法識別等結果。

本文所述“乾手指”是指：如指腹處的皮膚紋路較淺的手指、乾燥度較高的手指、皮脂分泌不足的手指等，取樣到的指紋圖像中指紋紋路淺而細，清晰度較低的手指。例如，較之皮脂分泌正常的正常手指，皮脂分泌不足的手指的指紋紋路較硬，當手指按壓到指紋取樣器上時，指紋紋路（如凸紋）與指紋取樣器的指紋取樣屏幕的接觸面積不會隨著手指按壓力度的變化而變化，這就導致最終取樣到的指紋圖像中線條又細又淺，整體成像不清晰。

本申請發明人經過研究分析發現，現有的指紋識別裝置的信噪比相對比較差。具體而言，現有這種均勻照明的成像結構，導致顯示單元中的像素發出的光線會對向上傳播後被蓋板玻璃反射和被待識別指紋散射回來的光線經過透鏡的成像產生影響。進而，本申請發明人經過深入地研究分析發現，現有的指紋識別裝置中，朝向待取樣指纹的光線中僅有不超過4%的光線能夠被反射，其中很一小部分才會成功通過透鏡成像到傳感單元，因此透過蓋板玻璃被待識別指紋散射的光線由於乾手指等因素就更難在傳感單元形成有效指紋圖像。由於現有的指紋識別裝置只能對待識別指紋（如手指）接觸良好，或者說，按壓充分接觸到指紋識別裝置的蓋板玻璃的部分進行成像。這就導致現有的指紋識別裝置取樣到的乾手指的指紋圖像的清晰度低，因為乾手指與蓋板玻璃的接觸面積小。

基於此，本發明提供一種新型的指紋識別裝置，通過設計一印刷具有特定明暗相間的透明區圖案和遮光區圖案的光學膜，實現了對待識別指紋（無論是否乾手指）的清晰圖像取樣，可將信噪比提高至少10倍，大大提高了指紋識別的準確度。

為詳細說明本發明技術方案的技術內容、特徵、所實現目的及效果，以下結合具體實施例並配合附圖詳細說明。

參閱圖1，本發明指紋識別裝置之一實施例的結構圖，該指紋識別裝置從上至下依次包括：蓋板玻璃10、觸摸傳感單元20、顯示單元30、光學膜40、成像單元50、光電傳感單元60和控制單元70。

其中該蓋板玻璃10，具有用於使待識別指紋F接觸的觸摸界面。

該觸摸傳感單元20，用於感應待識別指紋F的觸摸信號。

該顯示單元30，其上設有一個或多個分立的點光源區域的像素。在本發明一個非限制性實施方案中，該點光源區域呈一拓撲結構排列且間隔有不發光像素區域（圖中未示出），該點光源區域與該不發光像素區域包含有一個或多個像素（例如不發光像素和被驅動點亮的像素301）。在本發明一個非限制性實施方案中，該拓撲結構排列包括單點排列、多點排列、直線排列、平行線排列、、圓形排列、圓環排列、虛線排列或平行虛線排列。

該光學膜40本身為一透明光學薄膜，其能夠選擇特定波長的光線通過，例如波長為520 nm~55nm的綠光，其他不符合條件的光線則被過濾掉。為了能夠對待識別指紋（特別是乾手指）進行有效圖像取樣與識別，本發明人對該光學膜40做了一定設計，即在該光學膜40上印刷有多個明暗相間的透光區圖案401和遮光區圖案402，其中該多個遮光區圖案402阻斷直接進到該光學膜40而沒有被該蓋板玻璃10或該待識別指紋F反射的該至少一部分像素301發出的光線，並且該遮光區圖案402與該透光區圖案401互相環繞和間隔。通過這樣的設計，可以基本上使從待識別指紋F散射的光線在光電傳感單元60得到有效指紋成像。該多個遮光區圖案402阻斷該一部分像素301發出的光線可以包括，該多個遮光區圖案402位於驅動點亮的該顯示單元30中的一部分像素301的正下方，並且每一遮光區圖案402面積等於或大於該一部分像素301的每一面積。

在本發明一個非限制性實施方案中，該遮光區圖案402位於驅動點亮的該顯示單元30中的至少一部分像素301的正下方，並且每一遮光區圖案402面積等於或大於至少一部分像素的每一像素面積。該遮光區圖案402可以是不透光的黑色印刷圖案。在本發明一個非限制性實施方案中，該透光區圖案401位於該不發光像素302的正下方，以方便從待識別指紋散射的光線通過。

在本發明一個非限制性實施方案中，該光學膜40可以是矩形、正方形或圓形，優選圓形。在本發明一個非限制性實施方案中，該光學膜40的面積小於或等於該顯示單元30的面積；或者該光學膜40的直徑小於或等於該顯示單元30的長度（和/或寬度）。

該透光區圖案401和該遮光區圖案402可以根據該光學膜40的形狀進行相應設計。

例如參看圖2，在本發明一個非限制性實施方案中，該光學膜40為正方形（或矩形），則其對應的透光區圖案401和該遮光區圖案402可設計為更小的矩形（或正方形），該光學膜40包括多個明暗相間的透光區圖案401和該遮光區圖案402，並且該遮光區圖案402與該透光區圖案401互相環繞和間隔。在本發明一個非限制性實施方案中，該透光區圖案401的寬度L1為0.1~5 mm，優選0.2~0.5 mm，更優選0.2 mm。在本發明一個非限制性實施方案中，該遮光區圖案402的寬度L2為0.1~5 mm，並且L2 ≤ L1。

又例如參看圖3，在本發明一個非限制性實施方案中，該光學膜40’為圓形，其上相應印刷有多個明暗相間的透光區圖案401’和該遮光區圖案（均為圓環形式），並且該遮光區圖案402’與該透光區圖案401’互相環繞和間隔。在本發明一個非限制性實施方案中，該透光區圖案401’的徑向寬度d1為0.1~5 mm，優選0.2~0.5 mm，更優選0.2 mm。在本發明一個非限制性實施方案中，該遮光區圖案402’的徑向寬度d2為0.1~5 mm，並且d2  ≤ d1。

該成像單元50，包括一透鏡組，該透鏡組包括至少一個透鏡501，用於將該像素301發出的光線、經蓋板玻璃10照射至該待識別指紋F，然後成像至該光電傳感單元60。透鏡501的位置需要設置在能夠接收到該像素301發出的光線、經蓋板玻璃10照射至該待識別指紋F，反射（散射）並穿過光學膜的透光區圖案，然後成像至該光電傳感單元60的位置。例如設置所述透鏡501的物方焦距>1 mm。在本發明一個非限制性實施方案中，該成像單元50的物方焦點位於該光學膜40所在的平面內。

該光電傳感單元60，用於接收該成像單元50發出的光信號，並轉換該光信號以產生一電信號，也就是經信號分析和輸出。

該控制單元70，用於當觸摸傳感單元20感應到觸摸信號時，發送顯示驅動信號至顯示單元30，從而驅動點亮該顯示單元中的至少一部分像素301。

需要說明的是，本領域技術人員應當理解，圖1僅僅是為了便於解釋本發明裝置的各個部件單元的位置關係而示出的簡單結構示意圖，並非實物，因此圖1中的各個部件的形狀或大小並非對本發明技術方案的限制。

如圖4所示，為該實施例執行一指紋識別方法的流程圖，該指紋識別方法包括步驟S101~S105：步驟S101，待識別指紋F觸摸蓋板玻璃10；步驟S102，當觸摸傳感單元20感應到待識別指紋F觸摸蓋板玻璃10的觸摸信號時，控制單元70發送顯示驅動信號至顯示單元30，驅動點亮該顯示單元30中的至少一部分像素；步驟S103，成像單元50將該像素發出的光線、經蓋板玻璃10照射至該待識別指紋F，然後成像至該光電傳感單元60；步驟S104，光電傳感單元60接收該成像單元發出的光信號，並轉換該光信號以產生一電信號；步驟S105，將所輸出的待識別指紋圖像與標準指紋圖像進行對比，確定是否一致。如果結果一致，確定識別成功；否則，結束。

在本發明一個非限制性實施方案中，該成像單元50將該像素發出的光線、經蓋板玻璃10照射至該待識別指紋F，進一步經光學膜40的透光區圖案401，然後成像至該光電傳感單元60。

在本發明一個非限制性實施方案中，提供一種電子設備，包括上文所述的指紋識別裝置，該指紋識別裝置的具體結構參看上文描述，在此不再贅述。

在本發明一個非限制性實施方案中，提供一種電腦可讀儲存介質，該儲存介質儲存有電腦指令，該電腦指令運行時執行上文（例如實施2）所述指紋識別方法的步驟，在此不再贅述。

在本發明一個非限制性實施方案中，提供一種終端，包括一記憶體和一處理器，該記憶體上儲存有能夠在該處理器上運行的電腦指令，並且該處理器運行該電腦指令時執行上文所述指紋識別方法的步驟，在此不再贅述。

在本發明一個非限制性實施方案中，該終端包括但不限於：個人電腦、服務器、通用電腦、專用電腦、網絡設備、嵌入式設備、可編程設備、智能移動終端（例如手機、蘋果平板（IPAD）、銷售時點情報系統（point of sale，縮寫POS）機等）、智能家居設備（例如智能指紋鎖等）、穿戴式智能設備、車載智能設備、指紋識別裝置如指紋打卡機/考勤機等。

需要說明的是，儘管在本文中已經對上述各實施例進行了描述，但並非因此限制本發明的專利保護範圍。因此，基於本發明的創新理念，對本文所述實施例進行的變更和修改，或利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，直接或間接地將以上技術方案運用在其他相關的技術領域，均包括在本發明的專利保護範圍之內。

綜上所述，上述實施例確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10:蓋板玻璃 20:觸摸傳感單元 30:顯示單元 40:光學膜 50:成像單元 60:光電傳感單元 70:控制單元 301:像素 401:透光區圖案 402:遮光區圖案 401’:透光區圖案 40’:光學膜 402’:遮光區圖案 F:使待識別指紋 S101:待識別的步驟 S102:驅動的步驟 S103:成像的步驟 S104:信號分析的步驟 S105:對比的步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1為本發明指紋識別裝置之一實施例的結構圖； 圖2為本發明一實施例的光學膜的結構圖； 圖3為本發明另一實施例的光學膜的結構圖； 圖4為該實施例的指紋識別方法的流程圖。

10:蓋板玻璃

20:觸摸傳感單元

30:顯示單元

40:光學膜

50:成像單元

60:光電傳感單元

70:控制單元

301:像素

401:透光區圖案

402:遮光區圖案

F:使待識別指紋

Claims (18)

1. 一種指紋識別裝置，包含： 一蓋板玻璃、一觸摸傳感單元、一顯示單元、一光學膜、一成像單元、一光電傳感單元和一控制單元，其中， 該蓋板玻璃具有用於使一待識別指紋接觸的一觸摸界面； 該觸摸傳感單元用於感應該待識別指紋的一觸摸信號； 該顯示單元，其上設有一個或多個點光源區域的像素； 該控制單元用於當該觸摸傳感單元感應到該觸摸信號時，發送一顯示驅動信號至該顯示單元，從而驅動點亮該顯示單元中的一部分像素； 該光學膜具有多個明暗相間的透光區和遮光區，其中該多個遮光區阻斷直接進到該光學膜而沒有被該蓋板玻璃或該待識別指紋反射的該至少一部分像素發出的光線； 該成像單元包括一透鏡組，該透鏡組包括至少一個透鏡，用於將該像素發出的光線、經蓋板玻璃照射至該待識別指紋，然後成像至該光電傳感單元； 該光電傳感單元用於接收該成像單元產生的光信號，並轉換該光信號以產生一電信號。
2. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，該遮光區與該透光區互相環繞和間隔。
3. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，該成像單元的物方焦點位於該光學膜所在的平面內。
4. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，該多個遮光區阻斷該一部分像素發出的光線是指，該多個遮光區位於驅動點亮的該顯示單元中的一部分像素的正下方，並且每一遮光區面積等於或大於該一部分像素的每一面積。
5. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，該點光源區域呈一拓撲結構且間隔有一不發光像素區域，該點光源區域與該不發光像素區域包含有一個或多個像素。
6. 如請求項5所述的指紋識別裝置，其中，該拓撲結構包括多點排列、直線排列、平行線排列、圓形排列、圓環排列、虛線排列或平行虛線排列。
7. 如請求項5所述的指紋識別裝置，其中，該透光區位於該不發光像素區域的正下方。
8. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，該光學膜的面積小於或等於該顯示單元的面積。
9. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，該透光區的寬度為0.1 mm ~5 mm。
10. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，該遮光區的寬度為0.1 mm ~5 mm，並且該遮光區的寬度≤ 該透光區的寬度。
11. 一種指紋識別方法，包括： 當一觸摸傳感單元感應到一待識別指紋觸摸一蓋板玻璃的一觸摸信號時，一控制單元發送一顯示驅動信號至一顯示單元，驅動點亮該顯示單元中的至少一部分像素； 一成像單元將該至少一部分像素發出的光線、經該蓋板玻璃照射至該待識別指紋，然後成像至該光電傳感單元； 該光電傳感單元接收該成像單元發出的一光信號，並轉換該光信號以產生一電信號； 將所輸出的該待識別指紋圖像與一標準指紋圖像進行對比，確定是否一致。
12. 如請求項11所述的指紋識別方法，其中，該顯示單元上設有一個或多個分立的點光源區域的像素，並且該點光源區域呈一拓撲結構且間隔有不發光像素區域，該點光源區域包含有一個或多個像素。
13. 如請求項11所述的指紋識別方法，其中，該成像單元將該像素發出的光線、經該蓋板玻璃照射至該待識別指紋，然後成像至該光電傳感單元，包括：該成像單元將該像素發出的光線、經蓋板玻璃照射至該待識別指紋，進一步反射並穿過一光學膜的一透光區，然後成像至該光電傳感單元。
14. 如請求項12所述的指紋識別方法，其中，該透光區位於該不發光像素區域的正下方。
15. 如請求項11所述的指紋識別方法，其中，該光學膜具有有多個明暗相間的透光區和遮光區，其中該遮光區位於驅動點亮的該顯示面板中的像素的正下方，並且每一遮光區面積等於或大於一部分像素的每一像素面積，從而阻斷直接進到該光學膜而沒有被該蓋板玻璃或該待識別指紋反射的該至少一部分像素發出的光線，並且該遮光區與該透光區互相環繞和間隔。
16. 一種電子設備，包括：請求項1至8任一項所述的指紋識別裝置。
17. 一種電腦可讀儲存介質，其中，所述電腦可讀儲存介質儲存有一電腦指令，該電腦指令運行時執行請求項9至13任一項所述指紋識別方法的步驟。
18. 一種終端，包括一記憶體和一處理器，該記憶體上儲存有能夠在該處理器上運行的一電腦指令，，該處理器運行該電腦指令時執行請求項9至13任一項所述指紋識別方法的步驟。

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