TWI821326B - 一種屏下圖像獲取結構及電子設備 - Google Patents

一種屏下圖像獲取結構及電子設備 Download PDF

Info

Publication number
TWI821326B
TWI821326B TW108123656A TW108123656A TWI821326B TW I821326 B TWI821326 B TW I821326B TW 108123656 A TW108123656 A TW 108123656A TW 108123656 A TW108123656 A TW 108123656A TW I821326 B TWI821326 B TW I821326B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
light source
sensor
area
light sensor
Prior art date
Application number
TW108123656A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202024990A (zh
Inventor
陳宗文
Original Assignee
大陸商上海耕岩智能科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大陸商上海耕岩智能科技有限公司 filed Critical 大陸商上海耕岩智能科技有限公司
Publication of TW202024990A publication Critical patent/TW202024990A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI821326B publication Critical patent/TWI821326B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

本發明公開一種屏下圖像獲取結構及電子設備，包括透光蓋板、光源板和光線感測器，所述光源板、光線感測器置於所述透光蓋板的下方，所述透光蓋板具有超出光線感測器邊緣的透光區，所述光源板沿所述透光區方向具有超出光線感測器邊緣的光源區，所述光源區的光源的光線經過透光蓋板的全反射後射入光線感測器上。區別於現有技術，上述技術方案利用光學全反射原理，使得在光線感測器範圍外的圖像資料可以被光線感測器採集到，增加小尺寸成像感測器的有效成像面積，使得被成像的指紋面積超過感測器的面積，從而能夠有效利用無透鏡成像的圖像資訊。

Description

一種屏下圖像獲取結構及電子設備
本發明涉及屏下圖像成像技術領域，尤其涉及一種屏下圖像獲取結構及電子設備。
隨著資訊科技的發展，生物特徵識別技術在保障資訊安全的方面發揮著越來越重要的作用，其中指紋識別已經成為移動互聯網領域廣泛應用的身份識別、設備解鎖的關鍵技術手段之一。在設備的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。
現有的光學指紋識別方案是基於幾何光學透鏡成像原理，所用的指紋模組包含微透鏡陣列、光學空間濾光器等元件，存在結構複雜、模組厚、感測範圍小、成本高等諸多缺點。通過物理光學的全反射成像原理實現無透鏡屏下光學指紋識別，相比于現有的光學指紋方案，具有結構簡單、模組薄、感測範圍大、成本低等優點。當前屏下光學成像的成像面積一般小於感測器面積，則為了獲取到較大的成像面積，需要較大的感測器，就會擠佔屏下空間。
為此，需要提供一種屏下圖像獲取結構及電子設備，解決“為了獲取到較大的成像面積，需要較大的感測器，就會擠佔屏下空間”的技術問題。
為實現上述目的，發明人提供了一種屏下圖像獲取結構，包括透光蓋板、光源板和光線感測器，所述光源板、光線感測器置於所述透光蓋板的下方，所述透光蓋板具有超出光線感測器邊緣的透光區，所述光源板沿所述透光區方向具有超出光線感測器邊緣的光源區，所述光源區的光源的光線經過透光蓋板的全反射後射入光線感測器上。
進一步地，所述光源區超出透光蓋板邊緣。
進一步地，所述光源板置於所述光線感測器的上方。
進一步地，所述光線感測器平面包括有直角，所述光源板的光源區域在所述直角處為圓弧形。
進一步地，所述光源板的光源與該光源以臨界角入射透光蓋板的法線距離記為d，所述光源區邊緣距離光線感測器邊緣的距離D大於所述距離d。
進一步地，所述透光區邊緣距離光線感測器邊緣的距離為D-d。
進一步地，所述光源板為顯示面板。
進一步地，所述顯示面板為液晶顯示幕、有源陣列式有機發光二極體顯示幕或微發光二極體顯示幕。
進一步地，所述透光區或者所述光源區環繞光線感測器外周。
本發明提供一種電子設備，包括處理器和與處理器連接的圖像獲取結構，所述圖像獲取結構為上述的一種屏下圖像獲取結構。
區別于現有技術，上述技術方案利用光學全反射原理，使得在光線感測器範圍外的圖像資料可以被光線感測器採集到，增加小尺寸成像感測器的有效成像面積，使得被成像的指紋面積超過感測器的面積，從而能夠有效利用無透鏡成像的圖像資訊。從而可以減少光線感測器面積，避免過多佔用屏下空間。
O:發光點
A:發光點與透光蓋板接觸點
B、C:成像點
d、D:距離
X:法線
1:透光區
2:光源區
3:光線感測器
4:光源板
5:透光蓋板上的指紋圖像
圖1所繪示為利用全反射成像原理實現無透鏡屏下光學指紋成像的示意圖
圖2所繪示為本發明一實施例的具體實施方式屏下圖像成像結構及成像示意圖
圖3所繪示為一實施例的光線感測器與光源板的結構示意圖
圖4所繪示為一種實施例的光線感測器與透光面板上採集到的指紋圖像的示意圖
為詳細說明技術方案的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合具體實施例並配合附圖詳予說明。
請參閱圖1到圖4，本實施例提供一種屏下圖像獲取結構，是屏下圖像獲取結構的改進。改進前的屏下圖像獲取結構如圖1所示。屏下圖像成像結構包括透光蓋板、光源板和光線感測器，所述光源板、光線感測器置於所述透光蓋板的下方，優選地，透光蓋板、光源板和光線感測器平行設置。其中，光源板即是在一塊板上設置有多個的光源。透光蓋板可以是單層板結構或者多層結構，單層結構可以是玻璃蓋板或者有機透光材質蓋板，單層蓋板也可以是具有其他功能的蓋板，如可以是觸控式螢幕。多層結構可以是多層玻璃蓋板或者多層有機透光材質蓋板或者是玻璃蓋板與有機透光材質蓋板的結合。光線感測器用於獲取光線，包括有多個感光單元，可以單獨設置在光源板的下方或者設置在光源板上。設置在光源板下方時，光線可以穿過光源板上光源之間的間隙進入到光線感測器中。設置在光源板上時，感光單元可以設置在光源板的光源(圖元點)間隙中。感測器可以設置在屏下圖像成像結構用於獲取屏下圖像，如可以獲取指紋掌紋等。透光蓋板與光源板需要填充光學膠進行連接以及避免空氣影響光線的反射，光學膠的折射率應該接近透光蓋板的折射率，避免光線在光學膠與透光蓋板間發生全反射。
全反射成像原理是成像時，手指與透光蓋板接觸，指紋凹陷處由於有空氣，入射角超過全反射臨界角的光線會在形成全反射，光線感測器會採集到明亮光線，而指紋凸出與透光蓋板上表面接觸，光線不會產生全反射，則光線感測器會採集到較暗光線，從而可以區分出指紋圖像。在成像的時候，如圖1所示，將手指按壓到玻璃蓋板(Cover glass)上某一點A，光源板上的光源光線經過透光蓋板上表面的全反射成像到感測器表面上的B點，根據B點採集到的光線資料可以獲取到A處的指紋圖像。
本實施例的超成像的屏下圖像獲取結構如圖2所述，包括透光蓋板、光源板和光線感測器，所述光源板、光線感測器置於所述透光蓋板的下方，所述透光蓋板具有超出光線感測器邊緣的透光區1，所述光源板沿所述透光區方向具有超出光線感測器邊緣的光源區2，所述光源區的光源的光線經過透光蓋板的全反射後射入光線感測器上。在成像的時候，光源區2的光線O可以進入到透光區1並全反射到光線感測器上，儘管透光蓋板上點A的指紋下方沒有光線感測器，但是光線感測器還是能獲取到A的圖像資訊。這樣，如圖4所示，採集到的指紋圖像5會大於光線感測器3的範圍。即透光區1在垂直透光蓋板的投影方向上是超出光線感測器所在平面的，從而光線感測器可以獲取到比光線感測器面積大的指紋圖像。這樣在獲取相同面積的指紋圖像的時候，本實施例可以採用面積更小的光線感測器，節省了光源板下方的體積。
本申請並不限定透光蓋板的大小，透光蓋板只要有超出光線感測器邊緣的區域即可，如透光蓋板可以與光源板相同大小，即透光區1與光源區2相同大小，但是這樣透光區1的部分區域(如邊緣)由於無法發生全反射，則無法獲取到指紋圖像，也會造成透光蓋板的浪費，則在某些實施例中，光源板的大小是大於透光蓋板的，即所述光源區超出透光蓋板邊緣，即光源區有一部分垂直于透光蓋板的投影處在透光區1的外面。
本申請不限定光線感測器的形狀，可以為圓形或者方形等。當光線感測器為方形時，如圖3所示，則所述光線感測器3平面包括有直角，為了讓光源板上 的光源能經過透光蓋板的全反射落入光線感測器，則光源板4的光源區域在所述直角處為圓弧形。
為了使得光源區的光源能夠在透光區上形成全反射，先將所述光源板的光源與該光源以臨界角入射透光蓋板的法線X距離記為d，則所述光源區邊緣距離光線感測器邊緣的距離D大於所述距離d。其中，臨界角就是入射光線在透光蓋板上剛發射全反射的入射角，小於臨界角的入射光線不會發射全反射。法線X就是垂直于透光蓋板，垂點為臨界角光線與透光蓋板上表面交點的直線。對於一個材質均勻的透光蓋板和相對位置確定的光源板，其距離d是一定的。其中，距離D就是光源區遠離光線感測器的一側的邊緣與光線感測器靠近光源區一側的邊緣的在垂直於透光面板的投影方向上的距離，當距離D大於距離d時，則光源區上距離大於d的光源光線就會在透光區上形成全反射，這樣就可以在透光區上獲取指紋圖像，由於透光區1在垂直透光蓋板的投影方向上是超出光線感測器所在平面的，從而光線感測器可以獲取到比光線感測器面積大的指紋圖像。當光線傳感器具有直角的時候，優選的光源區在所述直角處的圓弧形半徑為距離D。
則在透光區上能發生全反射的區域邊緣距離光線感測器邊緣的距離為D-d，則優選的所述透光區邊緣距離光線感測器邊緣的距離為D-d，則光源在在透光區上的都能發生全反射，從而可以獲取到透光區上全部的指紋圖像。
雖然在理論上全反射的指紋成像可以沒有最遠距離限制，即距離D可以無限大。但是在實際上，由於光源板內部結構的限制，當反射角增大到一定程度，全反射的光線會被光源側面擋住，無法從光源的間隙中進入到光線感測器。因此，單點光源照明的全反射成像的水準距離存在一個最大值，如圖3中的成像點C所示，這個值可以通過試驗得到。
在一具體的實施例中，假設感測器的大小為K×K大小的正方形(其中K為感測器邊長)，那麼滿足4(D-d)<K時，理論上可以利用分時複用原理，利用光源板上不同光源亮點照明，將光線感測器外部的指紋投射到感測器上，則在 透光蓋板上成像區域可以擴展到約為(K+D-d)2大小，四個角處為半徑D的圓，如圖3所示。光源點陣能將最遠為D的區域內的指紋成像到光線感測器上；為了獲取約為面積為(K+D-d)2的指紋資訊，則需要以一個環形區域設計光源板上的光源點陣，此時最週邊的點陣間距約為0.5D，亮點中心距離感測器邊界約為2d，在光線感測器四角處對應的透光蓋板區域會呈現半徑約為2d半圓形，此時透光蓋板上在感測器外部的像便可以成像到感測器上，實現外部的超成像，對於感測器內部的成像也遵循前述的超成像原理，在驅動光源板上的光源點點亮時，將亮點設計在距離感測器邊界d大小處，仍以0.5D大小的間距掃描，依次向內以d間距遞進縮小，便可掃描處全部指紋，如圖3所示。即在某一實施例中，光源板上的光源可以是以橫向間距d，縱向間距0.5D排列的，此時的縱向與光線感測器邊緣同向，橫向垂直於光線感測器邊緣。
本發明不限定光源板上的光源形式，如果點單純為了獲取指紋，則光源可以是單一的為了屏下圖像獲取的光源，如純色的LED光源。或者是顯示面板，顯示面板包含有多個用於顯示的圖元點，驅動不同圖元點的量滅和顏色可以顯示不同圖像。顯示面板包括液晶顯示幕(LCD)、有源陣列式有機發光二極體(AMOLED)顯示幕或微發光二極體(micro-LED)顯示幕，這些都是以薄膜電晶管(TFT)結構掃描並驅動單一圖元，可以實現對圖元點的單一驅動，即可以實現點光源的驅動和多個點光源的陣列顯示，同時光線可以透過圖元點的間隙後進入到光線感測器中。
本發明不限定透光區或者光源區的分佈形式，透光區可以只有在光線感測器的某一側或者兩側(如圖4所示)。或者某些實施例中，如圖3所示，所述透光區或者所述光源區環繞光線感測器外周，這樣可以盡可能地擴大透光蓋板上指紋的獲取面積。
本發明提供一種電子設備，包括處理器和與處理器連接的圖像獲取結構，所述圖像獲取結構為上述的一種屏下圖像獲取結構。這樣的電子設備通過處理器驅動光源板後，可以在光線感測器上採集到透光蓋板表面圖像，只需要較小 的感測器尺寸，可以減少光源板下方的感測器體積佔用，為現有的電子設備騰出更多的空間，這些空間可以用於給蓄電池使用，可以延長電子設備的續航時間。
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。
O:發光點
A:發光點與透光蓋板接觸點
B、C:成像點
d、D:距離
X:法線
1:透光區
2:光源區

Claims (8)

  1. 一種屏下圖像獲取結構，其特徵在於：包括透光蓋板、光源板和光線感測器，所述光源板、光線感測器置於所述透光蓋板的下方，所述透光蓋板具有超出光線感測器邊緣的透光區，所述光源板沿所述透光區方向具有超出光線感測器邊緣的光源區，所述光源區的光源的光線經過透光蓋板的透光區全反射後射入光線感測器上；所述光源區的光源點陣環繞設置於光線感測器外周，所述光線感測器平面包括有直角，所述光源板的光源區域在所述直角處為圓弧形；所述光源板的光源與該光源以臨界角入射透光蓋板的法線距離記為d，所述光源區邊緣距離光線感測器邊緣的距離D大於所述距離d；光源板上的光源以橫向間距d、縱向間距0.5D排列，光源排列的縱向與光線感測器邊緣同向，排列的橫向垂直於光線感測器邊緣；在驅動光源板上的光源點點亮時，以0.5D大小的間距掃描，依次向內以d間距遞進縮小，得到全部生物特徵圖像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之屏下圖像獲取結構，其特徵在於：所述光源區超出透光蓋板邊緣。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之屏下圖像獲取結構，其特徵在於：所述光源板置於所述光線感測器的上方。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之屏下圖像獲取結構，其特徵在於：所述透光區邊緣距離光線感測器邊緣的距離為D-d。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之屏下圖像獲取結構，其特徵在於：所述光源板為顯示面板。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之屏下圖像獲取結構，其特徵在於：所述顯示面板為液晶顯示幕、有源陣列式有機發光二極體顯示幕或微發光二極體顯示幕。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之屏下圖像獲取結構，其特徵在於：所述透光區環繞光線感測器外周。
  8. 一種電子設備，其特徵在於：包括處理器和與處理器連接的圖像獲取結構，所述圖像獲取結構為申請專利範圍第1項到第7項任一項所述的一種屏下圖像獲取結構。
TW108123656A 2018-09-12 2019-07-04 一種屏下圖像獲取結構及電子設備 TWI821326B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811062585.4 2018-09-12
CN201811062585.4A CN110895666A (zh) 2018-09-12 2018-09-12 一种屏下图像获取结构及电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202024990A TW202024990A (zh) 2020-07-01
TWI821326B true TWI821326B (zh) 2023-11-11

Family

ID=69776712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108123656A TWI821326B (zh) 2018-09-12 2019-07-04 一種屏下圖像獲取結構及電子設備

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220198818A1 (zh)
CN (1) CN110895666A (zh)
TW (1) TWI821326B (zh)
WO (1) WO2020052329A1 (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107580709A (zh) * 2015-06-18 2018-01-12 深圳市汇顶科技股份有限公司 具有光学感应能力的多功能指纹传感器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100724849B1 (ko) * 2006-05-25 2007-06-04 삼성전자주식회사 휴대용 단말기의 조도감지 장치
CN106022325B (zh) * 2016-08-05 2019-08-09 上海箩箕技术有限公司 光学指纹传感器模组
CN108229241A (zh) * 2016-12-09 2018-06-29 上海箩箕技术有限公司 显示模组及其使用方法
CN206331451U (zh) * 2016-12-27 2017-07-14 广东欧珀移动通信有限公司 指纹识别模块及终端
CN107220622A (zh) * 2017-05-27 2017-09-29 北京小米移动软件有限公司 有机发光二极管显示模组及其控制方法
CN207182338U (zh) * 2017-09-15 2018-04-03 南昌欧菲生物识别技术有限公司 光学指纹识别组件和电子装置
CN207601817U (zh) * 2017-11-30 2018-07-10 北京集创北方科技股份有限公司 生物特征检测装置和终端
KR20190066433A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 삼성전자주식회사 마이크로 홀이 형성된 차광 부재를 포함하는 전자 장치
CN107832752B (zh) * 2017-12-15 2021-04-27 京东方科技集团股份有限公司 指纹识别面板、全屏指纹识别方法及显示装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107580709A (zh) * 2015-06-18 2018-01-12 深圳市汇顶科技股份有限公司 具有光学感应能力的多功能指纹传感器

Also Published As

Publication number Publication date
TW202024990A (zh) 2020-07-01
US20220198818A1 (en) 2022-06-23
WO2020052329A1 (zh) 2020-03-19
CN110895666A (zh) 2020-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107832752B (zh) 指纹识别面板、全屏指纹识别方法及显示装置
US20100053118A1 (en) Display module
KR101303443B1 (ko) 액정표시장치
TW201713963A (zh) 光學裝置
JP2010020237A (ja) 画像検出表示装置および電子機器
TWM595251U (zh) 應用於顯示面板的背光模組
WO2021097720A1 (zh) 屏下指纹识别装置以及终端设备
TWI759662B (zh) 螢幕下圖像獲取結構及電子設備
US11733572B2 (en) Image capturing apparatus
TWI821326B (zh) 一種屏下圖像獲取結構及電子設備
CN112446250B (zh) 指纹识别装置及电子设备
TWI784212B (zh) 一種應用於屏下圖像成像的拓撲架構光源驅動方法、儲存介質和電子設備
CN110895665B (zh) 一种用于屏下成像的坐标变换方法、存储介质及电子设备
TWI749354B (zh) 應用於屏下成像的驅動和圖像獲取方法、存儲介質和電子設備
WO2018209672A1 (zh) 显示模组
WO2020052327A1 (zh) 自动搜索显示屏幕厚度参数的方法、存储介质及电子设备
TWI841745B (zh) 圖像採集裝置及電子設備
WO2021128025A1 (zh) 指纹识别装置、背光模组、显示屏和电子设备
TW202042107A (zh) 圖像採集方法、裝置、存儲介質，及電子設備
CN112580388A (zh) 指纹识别模组及其扫描方法、存储介质、电子设备
CN110896433A (zh) 一种应用于屏下图像成像的光源驱动方法、存储介质和电子设备
CN110895664A (zh) 一种用于无透镜成像的图像扫描方法、存储介质和电子设备