WO2020073165A1

WO2020073165A1 - 指纹检测装置、方法和电子设备

Info

Publication number: WO2020073165A1
Application number: PCT/CN2018/109328
Authority: WO
Inventors: 丘芳芳; 黄力
Original assignee: 深圳市汇顶科技股份有限公司
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2020-04-16
Also published as: CN110647862A; CN109416740B; CN109416740A; EP3663966A4; US20200110919A1; US11062112B2; CN110647862B; EP3663966A1; US10776599B2; US20200364440A1

Abstract

一种指纹检测装置、方法和电子设备，该指纹检测装置（10），用于设置在电子设备的显示屏（20）的下方，且包括光学组件（13）和光学传感器（12），所述光学组件（13）用于将指纹检测信号导引或汇聚到所述光学传感器（12），所述光学传感器（12）用于根据所述指纹检测信号检测相应的指纹信息；其中，所述指纹检测信号为在显示屏（20）的指纹检测区域（230）形成的预定图案所对应的光信号在用户手指反射而形成的反射光信号，所述预定图案包括第一图案（111）和第二图案（112）；所述第一图案（111）和所述第二图案（112）至少部分不重叠，所述第一图案（111）比所述第二图案（112）更靠近所述指纹检测区域（230）的中心，且所述第一图案（111）所对应的第一光信号（121）的信号强度小于所述第二图案（112）所对应的第二光信号（122）的信号强度。

Description

指纹检测装置、方法和电子设备

技术领域

本申请涉及光学指纹技术领域，并且更具体地，涉及一种指纹检测装置、方法和电子设备。

背景技术

光学指纹装置的应用给用户带来了安全和便捷的用户体验，但是，基于光学成像原理，通常指纹检测区域的中心部分比边沿部分的光强大，造成光学指纹装置检测的边沿部分的信号比中心部分的信号弱，再加上手指干燥导致的接触不好等因素的影响，使得边沿部分的信号更弱，导致指纹识别率较低。

发明内容

提供了一种指纹检测装置、方法和电子设备，能够提升指纹识别率。

第一方面，提供了一种指纹检测装置，用于设置在电子设备的显示屏下方，其特征在于，包括光学组件和光学传感器，所述光学组件用于将指纹检测信号导引或汇聚到所述光学传感器，所述光学传感器用于根据所述指纹检测信号检测相应的指纹信息；

其中，所述指纹检测信号为在显示屏的指纹检测区域形成的预定图案所对应的光信号在用户手指反射而形成的反射光信号，所述预定图案包括第一图案和第二图案；所述第一图案和所述第二图案至少部分不重叠，所述第一图案比所述第二图案更靠近所述指纹检测区域的中心，且所述第一图案所对应的第一光信号的信号强度小于所述第二图案所对应的第二光信号的信号强度。

在一些可能的实现方式中，所述预定图案包括具有多个图案的渐变光斑，所述多个图案所对应的光信号按照与所述指纹检测区域的中心由远到近的顺序依次递减。在一些可能的实现方式中，所述第一图案和所述第二图案的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例不同。

在一些可能的实现方式中，若所述第一图案和所述第二图案为同一颜色，所述第一图案的灰度值小于所述第二图案的灰度值。

在一些可能的实现方式中，所述预定图案由光源发射的目标光信号在所述指纹检测区域形成，其中所述光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源中的至少一个。

在一些可能的实现方式中，所述光源为所述显示屏在所述指纹检测区域的部分自发光显示单元，且所述红色光源、所述绿色光源和所述蓝色光源分别为所述显示屏的红色显示单元、绿色显示单元和蓝色显示单元。

在一些可能的实现方式中，所述装置还包括：光源驱动模块，用于驱动所述光源在所述指纹检测区域的中心检测区域和边沿检测区域分别发射所述第一光信号和所述第二光信号，以使所述显示屏在所述指纹检测区域分别显示所述第一图案和所述第二图案。

在一些可能的实现方式中，所述光源驱动模块通过控制所述红色光源、绿色光源和蓝色光源中的至少一个发射的所述第一光信号和所述第二光信号的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例，以使所述第一图案和所述第二图案的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例不同。

在一些可能的实现方式中，所述光源驱动模块为用于驱动所述显示屏进行画面显示的显示驱动模块或者显示驱动器。

在一些可能的实现方式中，所述光源为外置光源，所述外置光源设置在所述显示屏的下方。

在一些可能的实现方式中，所述光学传感器还用于：

在所述光源向所述指纹检测区域发射颜色相同且灰度值相同的采样光信号时，对所述指纹检测区域的不同区域的光信号进行采样，并检测所述光信号的采样值；其中，所述采样值用于确定所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。

在一些可能的实现方式中，所述装置还包括：

处理模块，用于根据所述光学传感器检测到的所述指纹检测区域的不同区域的光信号的采样值，确定所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。

第二方面，提供了一种指纹检测方法，其特征在于，包括：

在电子设备的显示屏的指纹检测区域形成预定图案，所述预定图案包括第一图案和第二图案，所述第一图案和所述第二图案至少部分不重叠，所述第一图案比所述第二图案更靠近所述指纹检测区域的中心，所述第一图案所对应的第一光信号的信号强度小于所述第二图案所对应的第二光信号的信号强度；

在用户手指按压所述指纹检测区域的目标图案时，检测所述预定图案所对应的目标光信号在所述用户手指发生反射而形成的反射光信号，并根据所述反射光信号获得所述用户手指的指纹信息。

在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：确定所述目标光信号的所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。

在一些可能的实现方式中，所述确定所述目标光信号的所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度，包括：

向所述指纹检测区域发射颜色相同且灰度值相同的采样光信号；

根据从所述第一图案和所述第二图案所在的区域对所述采样光信号的采样值，确定所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。

在一些可能的实现方式中，所述第一图案和所述第二图案的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例不同。

在一些可能的实现方式中，所述预定图案由光源发射的目标光信号在所述指纹检测区域形成，其中所述光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源中的至少一个；所述方法还包括：

通过控制所述红色光源、所述绿色光源和所述蓝色光源中的至少一个发射的所述第一光信号和所述第二光信号的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例，以使所述第一图案和所述第二图案的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例不同。

在一些可能的实现方式中，所述预定图案包括具有多个图案的渐变光斑，所述多个图案所对应的光信号按照与所述指纹检测区域的中心由远到近的顺序依次递减。

第三方面，提供了一种芯片，该芯片包括输入输出接口、至少一个处理器、至少一个存储器和总线，该至少一个存储器用于存储指令，该至少一个处理器用于调用该至少一个存储器中的指令，以执行第二方面或第二方面的任一可能的实现方式中的方法。

第四方面，提供了一种电子设备，包括显示屏和设置在所述显示屏下方的指纹检测装置，其中所述指纹检测装置为如第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的指纹检测装置。

第五方面，提供了一种电子设备，包括如第三方面中的芯片。

第六方面，提供了一种计算机可读介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序包括用于执行上述第二方面或第二方面的任一可能的实现方式中的指令。

第七方面，提供了一种包括指令的计算机程序产品，当计算机运行所述计算机程序产品的所述指时，所述计算机执行上述第二方面或第二方面的任一可能的实现方式中的指纹识别的方法。

具体地，该计算机程序产品可以运行于上述第四方面至第五方面中的电子设备上。

附图说明

图1是本申请实施例所适用的终端设备的结构示意图。

图2是根据本申请一种实施例的指纹检测装置的系统结构示意图。

图3是根据本申请另一种实施例的指纹检测装置的系统结构示意图。

图4是根据本申请一实施例的渐变光斑的示意图。

图5是根据本申请另一实施例的渐变光斑的示意图。

图6是根据本申请再一实施例的渐变光斑的示意图。

图7是指纹检测区域的区域分解图。

图8是光学传感器在每个区域采集的信号量的分布图。

图9是基于单一绿色光源设计的渐变光斑的示意图。

图10是基于纯色光斑和渐变光斑光学传感器采集的信号量的对比图。

图11是根据本申请一种实施例的指纹检测装置的示意性框图。

图12是根据本申请实施例的电子设备的示意性框图。

图13是根据本申请实施例的指纹检测方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请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医疗诊断产品，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。

还应理解，本申请实施例的技术方案除了可以进行指纹识别外，还可以进行其他生物特征识别，例如，活体识别等，本申请实施例对此也不限定。

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终端设备；更具体地，在上述终端设备中，指纹采集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终端设备的结构示意图，所述终端设备700包括显示屏720和光学指纹装置730，其中，所述光学指纹装置730设置在所述显示屏720下方的局部区域。所述光学指纹装置730包括具有多个光学感应单元的感应阵列，所述感应阵列所在区域或者其光学感应区域为所述光学指纹装置730的指纹检测区域703。如图1所示，所述指纹检测区域703位于所述显示屏720的显示区域702之中，因此，使用者在需要对所述终端设备进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于所述显示屏720的指纹检测区域703，便可以实现指纹输入。由于指纹检测可以在屏内实现，因此采用上述结构的终端设备700无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)。

作为一种优选的实施例中，所述显示屏720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，所述光学指纹装置730可以利用所述OLED显示屏720位于所述指纹检测区域703的显示单元(即OLED光源)来作为光学指纹检测的激励光源。

在其他实施例中，所述光学指纹装置730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，所述光学指纹装置730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。以应用在具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏为例，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，所述光学指纹装置730还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，所述激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源，其可以设置在所述液晶显示屏的背光模组下方或者设置在所述终端设备 700的保护盖板下方的边缘区域，而所述光学指纹装置730设置在所述背光模组下方，且所述背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达所述光学指纹装置730的感应阵列。

并且，所述光学指纹装置730的感应阵列具体为光探测器(Photo detector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，所述光探测器可以作为如上所述的光学感应单元。当手指按压在所述指纹检测区域703时，所述指纹检测区域703的显示单元发出的光线在手指表面的指纹发生反射并形成反射光，其中所述手指指纹的脊和谷的反射光是不同的，反射光从所述显示屏720并被所述光探测器阵列所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于所述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，从而在所述终端设备700实现光学指纹识别功能。

应当理解的是，在具体实现上，所述终端设备700还包括透明保护盖板710，所述盖板710可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏720的上方并覆盖所述终端设备700的正面。因为，本申请实施例中，所谓的手指按压在所述显示屏720实际上是指按压在所述显示屏720上方的盖板710或者覆盖所述盖板710的保护层表面。

作为一种可选的实现方式，如图1所示，所述光学指纹装置730包括光检测部分734和光学组件732，所述光检测部分734包括所述感应阵列以及与所述感应阵列电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)，即所述光检测部分734可以制作在光学成像芯片或者图像传感芯片。所述光学组件732可以设置在所述光检测部分734的感应阵列的上方，其可以具体包括滤光层(Filter)、导光层以及其他光学元件，所述滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而所述导光层主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至所述感应阵列进行光学检测。

在具体实现上，所述光学组件732可以与所述光检测部分734封装在同一个光学指纹芯片，也可以将所述光学组件732设置在所述光检测部分734所在的芯片外部，比如将所述光学组件732贴合在所述芯片上方，或者将所述光学组件732的部分元件集成在上述芯片之中。其中，所述光学组件732的导光层有多种实现方案，比如可以具体为在半导体硅片或者其他基材制作而成的光路调制器或者光路准直器，其具有多个光路调制单元或者准直单元，所述光路调制单元或者准直单元可以具体为微孔阵列。或者，所述导光层也可以为光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个透镜单元，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组。从手指反射回来的反射光经所述微孔阵列或者所述透镜单元进行光路准直或者汇聚之后，并被其下方的光学感应单元接收，据此，所述感应阵列可以检测出手指的指纹图像。

在其他替代实现方式中，所述显示屏720也可以采用非自发光的显示屏，比如采用背光的液晶显示屏；在这种情况下，所述光学检测装置730便无法采用所述显示屏720的显示单元作为激励光源，因此需要在所述光学检测装置730内部集成激励光源或者在其外部设置激励光源来实现光学指纹检测，其检测原理与上面描述内容是一致的。

应理解，本申请实施例中的光学指纹装置也可以称为光学指纹识别模组、指纹装置、指纹识别装置、指纹识别模组、指纹模组、指纹采集装置等。

通常，不管所述光学指纹装置730是采用所述显示屏720的自发光显示单元或者外置光源作为指纹检测的激励光源，所述激励光源发出的用于指纹检测的光信号通常为纯色光信号，采用这种光信号在指纹检测区域703形成的光斑通常为纯色光斑，由于所述光学指纹装置730中的光学组件(例如，透镜)的光学成像原理，通常透镜中心区域的光信号的强度大于边沿区域的光信号的强度，导致所述光学指纹装置730采集的透镜边沿区域(对应于所述指纹检测区域703的边缘检测区域)的信号量比透镜中心区域(对应于所述指纹检测区域703的中心检测区域)的信号量小，再加上手指边沿容易出现接触不好的情况，这使得手指接触良好的中心检测区域的信号量与接触不好的边沿检测区域的信号量的差距更大，最终导致指纹识别率较低。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种指纹检测方案，通过配置用于指纹检测的激励光源发射的光信号，使得向边沿检测区域发射的光信号的强度大于向中心检测区域发射的光信号的强度，能够提升所述光学指纹装置730采集指纹信号的边沿检测区域的信号量，降低所述边沿检测区域和中心检测区域之间的信号量差异，从而提升指纹识别率。

图2是本申请实施例提供的一种指纹检测装置10的系统结构示意图，如图2所示，该指纹检测装置10可以设置于终端设备的显示屏20的下方，在本申请实施例中，该显示屏20可以对应于图1所示的显示屏720，该显示屏20的指纹检测区域230可以为图1所示的指纹检测区域703。在图2所示的实施例中，所述显示屏20可以具体为自发光显示屏(比如OLED显示屏)，且其包括多个自发光显示单元11(比如OLED像素或者OLED光源)，所述自发光显示单元11用于在显示驱动模块的驱动下进行发光以使得所述显示屏20显示对应的画面。

其中，在所述显示屏20中，位于所述指纹检测区域20的部分自发光显示单元11可以作为所述指纹检测装置10进行指纹检测的激励光源，用于向所述指纹检测区域20发射目标光信号以形成预定的目标图案。

具体地，所述激励光源11用于向所述显示屏20的指纹检测区域230发射目标光信号，所述目标光信号包括第一光信号121和第二光信号122，所述第一光信号121和所述第二光信号122在所述指纹检测区域上分别形成第一图案111和第二图案112，其中，所述第一图案111和所述第二图案112至少部分不重叠，所述第一图案111比所述第二图案112更靠近所述指纹检测区域230的中心，所述第一光信号121的信号强度小于所述第二光信号122的信号强度。

相对应地，基于所述第一光信号121和所述第二光信号122在所述显示屏20的指纹检测区域230显示的目标图案具体为包括所述第一图案111和所述第二图案112的非纯色图案，或者称为非纯色光斑。其中，所述第一图案111的灰度值比所述第二图案112的灰度值低。

需要说明的是，在一些实施例中，该指纹检测装置10可以为指纹模组，或者也可以设置在指纹模组内，或者该指纹检测装置10可以包括指纹模组，在另一些实施例中，该指纹检测装置10可以为电子设备，或者设置在电子设备中。

可选地，在本申请实施例中，所述激励光源11可以采用所述显示屏20在所述指纹检测区域230的部分自发光显示单元来实现，或者在其他替代实施例中，所述激励光源11也可以为在该指纹检测装置10额外设置的外置光源14，比如红外光源，如图3所示，所述外置光源14同样设置在所述显示屏12的下方，用于向所述显示屏12的指纹检测区域230发射所述第一光信号121和所述第二光信号122。

在一些实施例中，该指纹检测装置10还可以包括：

光学传感器12，用于接收所述目标光信号在所述指纹检测区域230的目标物体(比如用户的手指)表面发生反射而形成的反射光信号，其中，所述反射光信号可以作为指纹检测信号，用于确定用户的指纹信息，以用于后续的指纹识别。

其中，该光学传感器12可以对应于图1中的光检测部分734的光学指纹芯片，这里不作赘述。

在本申请实施例中，该装置10还可以包括光学组件13，在图2所示的实施例中，所述光学组件13可以具体包括一个或者多个光学透镜，其可以将穿过所述显示屏230的反射光信号或者指纹检测信号汇聚或者导引到所述光学传感器12。具体地，该光学组件13可以为图1中的光学组件732，这里不再赘述。

在本申请实施例的指纹检测装置10中，通过控制所述激励光源11向所述显示屏20的指纹检测区域20发射强度不同的多个光信号，该多个光信号照射到指纹检测区域230的不同位置而形成颜色或灰度值不同的光斑(pattern，或称图案)。例如，该光源发射的目标光信号可以包括第一光信号121和该第二光信号122，该第一光信号121和该第二光信号122照射在所述指纹检测区域230分别形成第一图案111和第二图案112，其中，该第一图案111和该第二图案112至少部分不重叠，其中，该第一图案111比该第二图案112更靠近所述指纹检测区域的中心。在本申请实施例中，通过对该激励光源11施加不同的驱动信号或者控制信号，可以控制所述激励光源11发射的该第一光信号121的信号强度小于该第二光信号122的信号强度，这样，即使在边沿检测区域的接触不好或边沿检测区域的光学成像效果不好的情况下，通过控制该第二光信号122的信号强度大于该第一光信号的信号强度，在一定程度上，能够提升从边沿检测区域的反射光信号的信号强度，从而能够提升该光学传感器12获得的来自边沿检测区域的指纹检测信号的信号量，进一步地，能够提升指纹识别率。

因此，本申请实施例的指纹检测装置，通过控制光源向指纹检测区域中的不同区域发射的强度不同的光信号，例如，控制向指纹检测区域的边沿检测区域发射的光信号的信号强度大于向指纹检测区域的中心检测区域发射的光信号的信号强度，从而能够提升边沿检测区域的信号量，降低边沿检测区域和中心检测区域的信号量的差异，进而能够提升指纹识别率。

可选地，在本申请实施例中，以所述显示屏20的自发光显示单元来作为所述指纹检测装置10的激励光源11为例，可以通过显示驱动模块来驱动所述显示屏20在所述指纹检测区域230的自发光显示单元发射的光信号的灰度值和/或红绿蓝(Red Green Blue，RGB)三基色的比例，以使所述第二光信号的信号强度大于所述第一光信号的信号强度。

具体地，该激励光源11可以包括红光光源、绿光光源和蓝光光源，例如所述显示屏20的红色显示单元、绿色显示单元和蓝色显示单元，通过所述显示驱动模块控制这三种光源发射的光信号的比例和/或灰度值，可以控制向边沿检测区域和中心检测区域发射的光信号的信号强度，同时，在指纹检测区域230的边沿检测区域和中心检测区域形成的图案也具有相应的灰度值和颜色。

若在所述指纹检测装置10进行指纹检测时使用单一绿色光源向边沿检测区域和中心检测区域发射光信号来作为指纹检测激励光，比如，所述显示驱动模块控制所述显示屏20在所述指纹检测区域230的绿色显示单元发光，而红色显示单元和蓝色显示单元不发光，在这种情况下，所述显示驱动模块控制所述中心检测区域的绿色显示单元发射的光信号的灰度值小于所述边沿检测区域的绿色显示单元发射的光信号的灰度值，从而在所述中心检测区域形成的绿色图案的灰度值小于在所述边沿检测区域形成的绿色图案的灰度值，或者说，所述边沿检测区域的绿色图案的亮度大于所述中心检测区域的绿色图案的亮度。

若在所述指纹检测装置10进行指纹检测时使用红光光源、绿光光源和蓝光光源向所述边沿检测区域和中心检测区域发射光信号来作为指纹检测激励光，比如，所述显示驱动模块控制所述显示屏20在所述指纹检测区域230的绿色显示单元、红色显示单元和蓝色显示单元至少部分同时发光，在这种情况下，所述显示驱动模块可以分别控制位于所述指纹检测区域230的中心检测区域和边沿检测区域的红色显示单元、绿色显示单元和蓝色显示单元的发光比例(即RGB三基色的比例)和/或灰度值，以使所述边沿检测区域的图案的亮度大于所述中心检测区域的图案的亮度。

应理解，在本申请实施例中，所述激励光源11可以发射两个强度不同的光信号(如上述实施例的第一光信号121和第二光信号122)，或者也可以发射更多个强度不同的光信号，则可以在指纹检测区域可以形成两个图案(如上述实施例的第一图案111和第二图案112)，或更多个图案，本申请实施例对此不作限定。

可选地，在一个具体实施例中，所述激励光源11发射的目标光信号可以包括多个光信号，所述光信号分别按照与所述指纹检测区域的中心由远到近的顺序，该激励光源11发射的多个光信号所形成的多个图案的灰度值依次递减，即该目标光信号在该指纹检测区域230所形成的目标图案或者光斑为渐变图案或者渐变光斑，换句话说，按照与所述指纹检测区域230的中心由远到近的顺序，该多个图案对应的多个光信号的信号强度依次递减。

可选地，该渐变光斑的中心可以是该指纹检测区域230的中心点或其他点，即该渐变光斑可以是以该指纹检测区域230的中心点向边沿灰度值递减，或者，也可以以非中心点向边沿灰度值递减，本申请实施例对此不作限定。

可选地，在一些实施例中，该激励光源11发射的目标光信号在所述指纹检测区域230所形成的光斑可以是圆形、椭圆形、矩形、其他规则或不规则图形等，本申请实施例对此不作限定。

图4至图6示出了所述指纹检测区域230所形成的几种不同的渐变光斑的示意图。其中，图3是红光光源、绿光光源和蓝光光源三种光源使用不同灰度值进行组合形成的渐变光斑，图4是单一绿光光源使用不同灰度值进行组合所形成的渐变光斑，图5是红光光源、绿光光源和蓝光光源三种光源中的至少一种使用不同灰度值进行组合所形成的混合色的渐变光斑。

也就是说，在图4中，该渐变光斑可以是由具有不同灰度值的白光形成的，在图5中，该渐变光斑可以是由具有不同灰度值的绿光形成的，可选地，该渐变光斑也可以是由不同灰度值的两种基色(例如，青色或黄色)形成，在图6中，该多个图案可以是具有不同灰度值的混合色光形成的，即该渐变光斑的多个图案的灰度值和颜色都不同，例如，该多个图案中的第一图案为绿色图案，灰度值为100，第二图案为青色图案，灰度值为200。

可选地，在一些实施例中，通过控制所述激励光源11发射的该第二光信号122的信号强度和该第一光信号121的信号强度的大小，可以使得该光学传感器12检测的来第二图案112的信号量和来自第一图案111的信号量近似在同一水平或同一量级。

可选地，在一些实施例中，该激励光源11向所述显示屏20的指纹检测区域230的不同区域发射的光信号的强度的大小可以根据如下方式确定：

首先，该激励光源11在显示驱动模块的驱动下向所述指纹检测区域230发射颜色相同且灰度值相同的采样光信号，即向不同区域发射的光信号的信号强度相同，具体地，当所述指纹检测装置采用所述显示屏230位于所述指纹检测区域230的自发光显示单元11作为激励光源时，所述指纹检测区域230的自发光显示单元发出的光信号的信号强度是相同的，也就是说，在所述指纹检测区域230形成的光斑为纯色光斑。

其次，所述光学传感器12检测从所述指纹检测区域230的不同区域接收的光信号的信号量的大小，即该光学传感器12对所述指纹检测区域230的不同区域的光信号进行采样，并检测所述光信号的采样值的大小；

最后，根据所述指纹检测区域230的不同区域的采样值，确定所述激励光源11向所述指纹检测区域230的不同区域发射的光信号的强度。

例如，若在所述第一区域111的采样值为S1，在所述第二区域112的采样值为S2，S1大于S2，则可以确定向该第一区域111发射的光信号的信号强度P1小于向所述第二区域112发射的光信号的信号强度P2，例如，可以确定P1/P2近似等于S2/S1，以使该第一区域111和该第二区域112的采样值近似在同一水平。

以下，结合图7至图10所示的具体示例，说明向不同区域反射的光信号的强度的确定方式。

首先，将该指纹检测区域230的目标图案或者光斑划分为多个区域，以圆形渐变光斑为例，可以划分为图7所示的10个区域，包括Z1～Z10。

其次，利用所述激励光源11向该10个区域发射颜色相同且灰度值相同的光信号，并确定所述光学传感器12在每个区域Z1～Z10采集的信号量的大小。图8示出了所述光学传感器在每个区域采集的信号量的分布情况，从图8可以看出，靠近所述指纹检测区域230的中心的区域的信号量较大，远离所述指纹检测区域230的中心的区域的信号量较小。

最后，基于图8所示的不同区域的信号量的分布情况，确定所述激励光源11向每个区域发射的光信号的信号强度的大小，从而可以得到在该指纹检测区域230所形成的渐变光斑，如图9所示。

进一步地，根据该渐变光斑，该光学传感器12重新采集光信号，具体地，在用户采用手指按压所述显示屏20在所述指纹检测区域230显示的渐变光斑时，用于产生所述渐变光斑的光信号在按压所述指纹检测区域230的手指表面发生反射并形成反射光信号，所述反射光信号作为指纹检测光重新穿过所述显示屏20之后，被所述光学组件13汇聚或者导引到所述光学传感器12，因此，所述光学传感器12重新采集的光信号变为所述指纹检测光。

图10示出了采用纯色光斑和渐变光斑的情况下，该光学传感器12采集的信号量的分布图，对比可看出，在采用纯色光斑时，由于手指在所述指纹检测区域230的中心检测区域的接触较好，使得所述光学传感器230的中心检测区域的像素点提早进入饱和区，而所述指纹检测区域230的边沿区域由于进光量少并且与手指接触不好，所述边沿检测区域的采样值远没有到达饱和区。而在采用渐变光斑时，所述边沿检测区域的采样值得到有效提升，而所述中心检测区域的灰度值较低，使得所述中心检测区域的采样值也得到一定程度的提升，使得光学传感器的采样值总体得到提升，有利于提升指纹识别率。

可选地，在一些实施例中，如图11所示，该指纹检测装置10还可以包括：

处理模块16，用于根据所述光学传感器12在所述指纹检测区域230的每个区域的采样光信号，在指纹检测时确定所述激励光源11向所述指纹检测区域230的每个区域发射的光信号的信号强度，比如确定所述第一光信号121的信号强度和所述第二光信号122的信号强度。

在具体实施例中，所述处理模块16可以具体为配置在所述指纹检测装置10的微处理器，也可以为所述指纹检测装置10所应用的终端设备的应用处理器或者其他处理器或控制器。

可选地，该指纹检测装置10还可以进一步包括：

光源驱动模块15，用于根据所述处理模块16确定的所述指纹检测区域230的各个区域的光信号的信号强度，驱动所述激励光源11显示发射相应的光信号，以在所述指纹检测区域230显示相应的目标图案，比如上述渐变光斑。

例如，在一种实施例中，所述光源驱动模块15可以驱动所述激励光源11在所述指纹检测区域230的中心检测区域和边沿检测区域分别发射所述第一光信号121和所述第二光信号122，以使所述显示屏20在所述指纹检测区域230显示包括所述第一图案111和所述第二图案112的非纯色目标图案。

在具体实施例中，当所述激励光源11采用所述显示屏20的自发光显示单元时，所述光源驱动模块15可以具体为所述指纹检测装置所应用的终端设备的显示驱动模块或者显示驱动器。在其他实施例中，若所述指纹检测装置10的激励光源采用如图3所示的外置光源14，则所述光源驱动模块15可以具体为用于驱动所述外置光源14的光源驱动器。

可选地，在一些实施例中，该处理模块16还可以在所述显示屏120的指纹检测区域230显示所述目标图案(如上述渐变光斑)时，根据所述光学传感器12检测到的用户手指的指纹信息进行指纹识别等后续的操作。其中，所述用户手指可以按压在所述目标图案(如上述渐变光斑)以进行指纹输入，所述目标图案所对应的光信号在所述用户手指发生反射并形成反射光信号，所述反射光信号作为指纹检测光，穿过所述显示屏120之后被所述光学组件13汇聚或者导引到所述光学传感器12，因此所述光学传感器12对所述指纹检测光进行光学成像从而获得所述用户手指的指纹信息，并提供给所述处理模块16进行指纹识别以及后续的用户身份认证等操作。即，本申请实施例的指纹检测装置10还可以用于后续的指纹识别等操作。

应理解，在其他替代实施例中，所述处理模块16还可以集成有所述光源驱动模块15的功能，即所述处理模块16还可以用于控制所述激励光源11发射的光信号的颜色、灰度等光学参数。在此应用场景之下，所述光源驱动模块15可以省略。

本申请实施例还提供了一种电子设备800，如图12所示，所述电子设备800可以包括显示屏820以及上述指纹检测装置810，该指纹检测装置810可以为前述实施例中的指纹检测装置10，并设置在所述显示屏820的下方。其中，作为一种可选的实施例，所述显示屏820具有自发光显示单元，所述自发光显示单元可以作为所述指纹检测装置10用于进行指纹检测的激励光源。另外，所述指纹检测装置810可以能够用于执行图12所示方法实施例中的内容。

以上，结合图2至图12，详细描述了本申请的装置实施例，下文结合图13，详细描述本申请的方法实施例，应理解，方法实施例与装置实施例相互对应，类似的描述可以参照装置实施例。

图13是本申请实施例的指纹检测方法的示意性流程图，应理解，该指纹检测方法400可以应用于如图2所示的指纹检测装置10，或图12所示的电子设备中。如图13所示，该指纹检测方法400可以包括如下内容：

S410，向显示屏的指纹检测区域发射目标光信号以形成预定的目标图案，其中，所述目标光信号包括第一光信号和第二光信号，所述第一光信号和所述第二光信号在所述指纹检测区域分别形成第一图案和第二图案。

其中，所述第一图案和所述第二图案至少部分不重叠，所述第一图案比所述第二图案更靠近所述指纹检测区域的中心，所述第一光信号的信号强度小于所述第二光信号的信号强度。

S420，在用户手指按压所述指纹检测区域的目标图案时，检测所述目标光信号在所述用户手指发生反射而形成的反射光信号，并获得所述用户手指的指纹信息。

可选地，在一些实施例中，所述指纹检测方法还可以包括：

确定所述目标光信号的第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。

可选地，在一些实施例中，所述确定所述目标光信号中的所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度，包括：

根据光学传感器在从所述第一图案和所述第二图案所在的区域对所述采样光信号进行采样得到的采样值，确定所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。

可选地，在一些实施例中，所述第一图案和所述第二图案的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例不同。

可选地，在一些实施例中，若所述第一图案和所述第二图案为同一颜色，所述第一图案的灰度值小于所述第二图案的灰度值。

可选地，在一些实施例中，所述预定图案由光源发射的目标光信号在所述指纹检测区域形成，其中所述光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源中的至少一个；所述方法还包括：

可选地，在一些实施例中，所述预定图案包括具有多个图案的渐变光斑，所述多个图案所对应的光信号按照与所述指纹检测区域的中心由远到近的顺序依次递减。

可选地，在一些实施例中，所述第一图案是以第一特征点为中心的第一形状，所述第二图案是以第二特征点为中心的第二形状，其中，所述第一特征点和所述第二特征点为所述指纹检测区域的中心点，所述第一形状位于所述第二形状内。

可选地，在一些实施例中，所述方法还包括：

根据所述用户手指的指纹信息，进行指纹识别。

应理解，在本申请的方法实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，本申请实施例的处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解，本申请实施例的指纹识别还可以包括存储器，存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data Rate SDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DR RAM)。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本申请实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的便携式电子设备执行时，能够使该便携式电子设备执行图13所示实施例的方法。

本申请实施例还提出了一种计算机程序，该计算机程序包括指令，当该计算机程序被计算机执行时，使得计算机可以执行图13所示实施例的方法。

本申请实施例还提供了一种芯片，该芯片包括输入输出接口、至少一个处理器、至少一个存储器和总线，该至少一个存储器用于存储指令，该至少一个处理器用于调用该至少一个存储器中的指令，以执行图13所示实施例的方法。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者所述技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，所述计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，可轻易想到变化或替换，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

一种指纹检测装置，用于设置在电子设备的显示屏下方，其特征在于，包括光学组件和光学传感器，所述光学组件用于将指纹检测信号导引或汇聚到所述光学传感器，所述光学传感器用于根据所述指纹检测信号检测相应的指纹信息；

其中，所述指纹检测信号为在显示屏的指纹检测区域形成的预定图案所对应的光信号在用户手指反射而形成的反射光信号，所述预定图案包括第一图案和第二图案；所述第一图案和所述第二图案至少部分不重叠，所述第一图案比所述第二图案更靠近所述指纹检测区域的中心，且所述第一图案所对应的第一光信号的信号强度小于所述第二图案所对应的第二光信号的信号强度。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预定图案包括具有多个图案的渐变光斑，所述多个图案所对应的光信号按照与所述指纹检测区域的中心由远到近的顺序依次递减。
根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一图案和所述第二图案的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例不同。
根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一图案和所述第二图案为同一颜色，所述第一图案的灰度值小于所述第二图案的灰度值。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预定图案由光源发射的目标光信号在所述指纹检测区域形成，其中所述光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源中的至少一个。
根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述光源为所述显示屏在所述指纹检测区域的部分自发光显示单元，且所述红色光源、所述绿色光源和所述蓝色光源分别为所述显示屏的红色显示单元、绿色显示单元和蓝色显示单元。
根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：光源驱动模块，用于驱动所述光源在所述指纹检测区域的中心检测区域和边沿检测区域分别发射所述第一光信号和所述第二光信号，以使所述显示屏在所述指纹检测区域分别显示所述第一图案和所述第二图案。
根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光源驱动模块通过控制所述红色光源、所述绿色光源和所述蓝色光源中的至少一个发射的所述第一光信号和所述第二光信号的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例，以使所述第一图案和所述第二图案的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例不同。
根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光源驱动模块为用于驱动所述显示屏进行画面显示的显示驱动模块或者显示驱动器。
根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述光源为外置光源，所述外置光源设置在所述显示屏的下方。
根据权利要求5至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述光学传感器还用于：

在所述光源向所述指纹检测区域发射颜色相同且灰度值相同的采样光信号时，对所述指纹检测区域的不同区域的光信号进行采样，并检测所述光信号的采样值；其中，所述采样值用于确定所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。
根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

处理模块，用于根据所述光学传感器检测到的所述指纹检测区域的不同区域的光信号的采样值，确定所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。
一种指纹检测方法，其特征在于，包括：

在电子设备的显示屏的指纹检测区域形成预定图案，所述预定图案包括第一图案和第二图案，所述第一图案和所述第二图案至少部分不重叠，所述第一图案比所述第二图案更靠近所述指纹检测区域的中心，所述第一图案所对应的第一光信号的信号强度小于所述第二图案所对应的第二光信号的信号强度；

在用户手指按压所述指纹检测区域的目标图案时，检测所述预定图案所对应的目标光信号在所述用户手指发生反射而形成的反射光信号，并根据所述反射光信号获得所述用户手指的指纹信息。
根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述目标光信号的所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。
根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标光信号的所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度，包括：

向所述指纹检测区域发射颜色相同且灰度值相同的采样光信号；

根据从所述第一图案和所述第二图案所在的区域所述采样光信号的采样值，确定所述第一光信号的信号强度和所述第二光信号的信号强度。
根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一图案和所述第二图案的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例不同。
根据权利要求16所述的方法，其特征在于，若所述第一图案和所述第二图案为同一颜色，所述第一图案的灰度值小于所述第二图案的灰度值。
根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定图案由光源发射的目标光信号在所述指纹检测区域形成，其中所述光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源中的至少一个；所述方法还包括：

通过控制所述红色光源、所述绿色光源和所述蓝色光源中的至少一个发射的所述第一光信号和所述第二光信号的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例，以使所述第一图案和所述第二图案的灰度值和/或红绿蓝RGB三基色的比例不同。
根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预定图案包括具有多个图案的渐变光斑，所述多个图案所对应的光信号按照与所述指纹检测区域的中心由远到近的顺序依次递减。
一种电子设备，其特征在于，包括显示屏和设置在所述显示屏下方的指纹检测装置，其中所述指纹检测装置为

如权利要求1至13中任一项所述的指纹检测装置。