WO2021062673A1 - 生物特征识别装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种生物特征识别装置和电子设备，所述生物特征识别装置包括：外部光源，用于产生第一光信号，所述第一光信号中的至少部分光信号用于穿透所述屏幕并到达所述屏幕上方的所述待识别对象；生物特征识别模组，用于根据从所述待识别对象透射出的所述至少部分光信号进行静脉识别，其中，所述外部光源发出的光信号能够在所述屏幕内部进行全反射。有利于提高生物特征识别的安全性和稳定性。

Description

生物特征识别装置和电子设备 技术领域

本申请实施例涉及屏下生物识别领域，并且更具体地，涉及一种生物特征识别装置和电子设备。

背景技术

生物特征识别是利用生物特征采集装置和计算机技术，基于人体本身固有的生理特征或行为特征进行个人身份鉴别的技术。在目前的生物特征识别中，指纹识别是最成熟、应用最广泛的生物识别技术解决方案。但众所周知，指纹处于人体皮肤外表皮区域，会由于皮肤受伤、磨损、手指干湿状态不同等因素导致识别能力下降，同时由于指纹较容易被复制和模仿导致安全性会受到挑战。

因此，亟待一种生物识别方式，以弥补指纹识别安全性、稳定性不足的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种生物特征识别装置和电子设备，有利于提高生物特征识别的安全性和稳定性。

第一方面，提供了一种生物特征识别装置，所述生物特征识别装置设置于电子设备的屏幕下方，所述生物特征识别装置包括：外部光源，用于产生第一光信号，所述第一光信号中的至少部分光信号用于穿透所述屏幕并到达所述屏幕上方的所述待识别对象；生物特征识别模组，用于根据从所述待识别对象透射出的所述至少部分光信号进行第一生物特征识别，所述第一生物特征识别是对生物内部组织的识别，其中，所述外部光源发出的光信号能够在所述屏幕内部进行全反射。

采用外部光源以及生物内部组织识别的方式，可以弥补单纯进行指纹识别的安全性以及稳定性。

在一种可能的实现方式中，所述生物特征识别模组包括多个传感器芯片，所述生物特征识别装置的生物特征采集区域是由所述多个传感器芯片的感应区域拼接而成的。

由多个传感器芯片拼接而成的生物特征识别模组可以实现大面积生物特征识别，可选地，所述生物特征识别模组也可以由单个大面积传感器芯片构成。

采用大面积生物特征识别的方式，有利于获取到足够的生物内部组织信息，以进一步地提高生物特征识别的安全性和稳定性。

可选地，所述第一生物特征识别可以包括动脉识别、静脉识别、脂肪识别和肌肉识别中的至少一种，或者，所述第一生物特征识别可以包括除指纹识别之外的其他生物特征识别。

可选地，所述生物特征识别模组还可以用于指纹识别。具体地，所述待识别对象为手指，所述生物特征识别模组可以基于从所述手指反射或透射出的所述至少部分光信号进行指纹识别，或，所述生物特征识别模组可以基于从所述手指反射或透射出的所述屏幕产生的光信号进行指纹识别，或者所述生物特征识别模组可以基于从所述手指反射或透射出的所述至少部分光信号和所述屏幕产生的光信号进行指纹识别。

可选地，所述待识别对象还可以是手掌或手背。

在一种可能的实现方式中，所述屏幕包括玻璃盖板，所述外部光源设置于所述玻璃盖板内部。

在一种可能的实现方式中，所述屏幕包括玻璃盖板，所述外部光源设置于所述玻璃盖板的侧面。

在一种可能的实现方式中，所述屏幕还包括显示屏，所述外部光源设置于所述显示屏上表面的非显示区域。

在一种可能的实现方式中，所述外部光源产生的光信号为近红外光或可见光。

可选地，若所述外部光源产生的光信号为可见光，所述生物特征识别模组可以利用屏幕产生的光信号和/或外部光源产生的光信号进行第一生物特征识别。

可选地，无论所述外部光源产生的光信号是近红外光还是可见光，所述外部光源产生的光信号都可以用来进行指纹识别。也就是说，从手指返回的光信号被生物特征识别模组接收后，收集到的信息中既可以包括指纹信息，又可以包括除指纹信息之外的其他生物特征信息，之后可以通过算法处理，将指纹信息和其他生物特征信息分别挑选出来，从而完成指纹识别和其他生 物特征识别，例如静脉识别。

可选地，指纹识别采用屏幕发出的光信号，而其他生物特征识别可以采用外部光源发出的光信号，使得生物特征识别模组捕获到的指纹信息和其他生物特征信息可以很好地区分开来，从而可以减少算法方面的处理时间，提高了识别率与处理速度，使得识别效率更高。

在一种可能的实现方式中，所述生物特征识别装置还包括：黑色遮挡组件，用于遮挡所述外部光源。

在一种可能的实现方式中，若所述外部光源产生的光信号为近红外光且所述外部光源设置于所述屏幕内部，所述黑色遮挡组件包围所述外部光源且所述黑色遮挡组件允许所述外部光源产生的近红外光进入到所述屏幕内部。

在一种可能的实现方式中，若所述外部光源产生的光信号为可见光且所述外部光源设置于所述屏幕内部，所述黑色遮挡组件包围所述外部光源且在靠近所述生物特征采集区域的一侧具有开口，所述开口允许所述外部光源产生的可见光进入到所述屏幕内部。

在一种可能的实现方式中，若所述外部光源设置于所述屏幕的玻璃盖板的侧面，所述黑色遮光组件设置于所述外部光源与所述生物特征采集区域之间的所述玻璃盖板的底部。

外部光源可以设置在屏幕的玻璃盖板的尾部，电子设备的外壳包裹区域内。此方式的好处在于无需在玻璃盖板内部设置盲孔，简化了工艺，降低了实现成本。

在一种可能的实现方式中，所述黑色遮挡组件为黑色有机材料或黑色无机材料。

可选地，所述黑色遮挡组件可以是黑色油墨、黑色光刻胶等。

可选地，所述黑色遮挡组件可以选用对可见光具有低透过率，同时对近红外光具有高透过率的材料。

可选地，若所述第一生物特征识别为静脉识别，所述第一光信号的波长范围为760nm～1000nm或400nm～760nm。

第二方面，提供了一种电子设备，包括屏幕和第一方面或第一方面中任一可能的实现方式中所述的生物特征识别装置，所述生物特征识别装置设置于所述屏幕的下方。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1A是根据本申请一实施例的电子设备的定向视图。

图1B是图1A所示的电子设备沿A-A’的部分剖面结构示意图。

图2是根据本申请实施例的生物特征识别装置的示意性框图。

图3是本申请实施例的大面积生物特征识别技术的示意图。

图4A是本申请实施例的外部光源设置在玻璃盖板内部的示意图。

图4B是本申请实施例的外部光源设置在玻璃盖板内部的另一示意图。

图5是本申请实施例的外部光源设置在玻璃盖板侧面的示意图。

具体实施方式

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，虹膜、视网膜、基因、声音、人脸、手掌几何、静脉、步态和笔迹中的任意一项或者多项，本申请实施例对此也不限定。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备，更具体地，可以应用于具有显示屏的电子设备。例如智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(automated teller machine，ATM)等其他电子设备，但本申请实施例对此并不限定。

更具体地，在上述电子设备中，生物特征识别装置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)光学生物特征识别系统。下面将结合附图，以生物特征识别装置为指纹识别装置为例对本申请实施例中的技术方案进行描述。

需要说明的是，为便于说明，在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。

应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及屏下生物特征识别装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

图1示出了屏下指纹识别装置可以适用的电子设备的一种结构示意图。其中，图1A为电子设备100的正面示意图，图1B为图1A所示的电子设备 100沿A-A’的部分剖面结构示意图。

如图1所示，电子设备100可以包括显示屏120和指纹识别模组140，其中，所述显示屏120具有显示区域102，所述指纹识别模组140设置在所述显示屏120的下方。

所述显示屏120可以为自发光显示屏，其采用具有自发光的显示单元作为显示像素。比如显示屏120可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。在其他替代实施例中，所述显示屏120也可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)或者其他被动发光显示屏，本申请实施例对此不做限制。

另一方面，所述显示屏120例如可以为触控显示屏，其不仅可以进行画面显示，还可以检测用户的触摸或者按压操作，从而为用户提供一个人机交互界面。比如，在一种实施例中，所述电子设备100可以包括触摸传感器，所述触摸传感器可以具体为触控面板(Touch Panel，TP)，其可以设置在所述显示屏120表面，也可以部分集成或者整体集成到所述显示屏120内部，从而形成所述触控显示屏。

所述指纹识别模组140可以具体为光学指纹识别模组，其主要用于采集用户的指纹信息(比如指纹图像信息)。在本申请实施例中，所述指纹识别模组140可以至少设置在所述显示屏120下方的局部区域，从而使得所述指纹识别模组140的指纹采集区域(或感应区域)130至少部分位于所述显示屏120的显示区域102，这里，指纹采集区域130的面积可以与指纹识别模组140的面积不同，例如通过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，可以使得所述指纹识别模组140的指纹采集区域130的面积大于指纹识别模组140的面积。在其他替代实现方式中，如果采用例如光线准直方式进行光路引导，所述指纹识别模组140的指纹采集区域130也可以设计成与所述指纹识别模组140的面积相一致。

作为一种实施例，所述指纹识别模组140可以具体包括多个具有光学感应阵列的光学指纹传感器142(后面也称为传感器芯片)；所述多个光学指纹传感器142可以并排设置在所述显示屏120的下方。其中，每一个光学感应阵列142分别包括多个光学感应单元，且所述光学感应阵列的所在区域对应于其所在的光学指纹传感器的感应区域103，所述多个光学指纹传感器的感应区域共同构成所述指纹识别模组140的指纹采集区域130。也即是说，所 述指纹识别模组140的指纹采集区域130可以包括多个子区域，每个子区域分别对应于其中一个光学指纹传感器或光学感应阵列的感应区域。如图1A所示，所述指纹采集区域130位于所述显示屏120的显示区域102之中，由于采用多个光学指纹传感器并排设置的方式，所述指纹识别模组140的指纹采集区域130可以扩展到所述显示区域102的下半部分的主要区域，即扩展到手指惯常按压区域，从而实现盲按式指纹输入操作。在其他替代实施例中，当所述光学指纹传感器数量足够时，所述指纹采集区域130还可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域，从而实现半屏或者全屏指纹检测。或者，当单个光学指纹传感器的面积足够大时，所述指纹采集区域130也可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域。因此，用户在需要对所述电子设备100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120的指纹采集区域130，便可以实现指纹输入操作。由于指纹采集和检测可以在所述显示屏120的显示区域102内部实现，采用上述结构的电子设备100无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，因而可以采用全面屏方案。因此，所述显示屏120的显示区域102可以基本扩展到所述电子设备100的整个正面。

在具体实施例中，所述指纹识别模组140的多个光学指纹传感器142可以分别是独立封装的传感器芯片，也可以是制作为多个芯片(Die)之后封装在同一个芯片封装体之内，还可以是通过半导体工艺制作在同一个芯片(Die)的不同区域。另一方面，所述光学指纹传感器142除了包括如上所述的光学感应阵列以外，还可以与所述感应阵列电性连接的读取电路和/或其他辅助电路。作为一种可选的实现方式，如图1B所示，所述光学指纹传感器142上方还可以设置有光路调制器144。以所述光路调制器144为例，其可以作为独立的光学部件贴合在所述光学指纹传感器142的感应阵列上方，也可以通过半导体工艺集成在所述光学指纹传感器142的芯片内部，从而实现超薄的指纹识别模组140。具体地，所述光路调制器144可以是采用具有高深宽比的通孔阵列的光准直器，主要用于对向下传播的指纹检测光进行准直、调制和成像等，实现将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以获取指纹图像信息。

可选地，与所述指纹识别模组140的多个光学指纹传感器142相对应，所述光路调制器144可以有多个，每一个光路调制器144分别对应一个光学 指纹传感器，并分别贴合设置在其对应的光学指纹传感器142的上方。或者，所述多个光学指纹传感器142也可以共享一个整体的光路调制器144，即所述光路调制器144具有一个足够大的面积以覆盖所述多个光学指纹传感器142的感应阵列。另外，在所述光路调制器144和所述光学指纹传感器142之间或者所述显示屏120与所述光路调制器144之间，还可以设置有其他光学元件，比如滤光片(Filter)或者其他光学膜片，其主要用于隔离外界干扰光对光学指纹检测的影响。其中，所述滤光片可以用于滤除穿透手指并进过所述显示屏120进入所述图像识别传感器130的环境光，与所述光路调制器144相类似，所述滤光片可以在每个光学指纹传感器142分别设置进行干扰光滤除，或者也可以采用一个大面积滤光片同时覆盖所述多个光学指纹传感器142。

可替代地，所述光路调制器144也可以采用光学镜头(Lens)来代替，所述光学镜头上方可以通过遮光材料形成小孔配合所述光学镜头将指纹检测光汇聚到下方的光学指纹传感器142以实现指纹成像。相类似地，每一个光学指纹传感器142可以分别配置一个光学镜头进行指纹成像，或者，所述多个光学指纹传感器142也可以利用同一个光学镜头来实现光线汇聚和指纹成像。在其他替代实施例中，每一个光学指纹传感器142甚至还可以具有两个感应阵列(Dual Array)或者多个感应阵列(Multi-Array)，且同时配置两个或多个光学镜头配合所述两个或多个感应阵列进行光学成像，从而减小成像距离并增强成像效果。

本申请实施例以所述显示屏120采用OLED显示屏为例，所述显示屏120的发光层具有呈阵列式排布的OLED显示单元阵列，所述指纹识别模组140可以利用所述OLED显示屏120位于所述指纹采集区域130的OLED显示单元(即OLED光源)作为指纹检测识别的激励光源。当然，应当理解，在其他替代实现方案中，该指纹识别模组140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识别的光信号。在这种情况下，屏下指纹识别装置不仅可以适用于如OLED显示屏等自发光显示屏，还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，对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。以红外光源为例，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电子设备100的保护盖板下方的边缘区域，而所述指纹识别模组140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指纹识别模组140的光学指纹传感器。

并且，所述指纹识别模组140的光学感应阵列具体为光探测器(Photo detector)阵列(或称为光电探测器阵列)，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，所述光探测器上方还可以形成有微透镜来提高指纹图像的成像效果。

当手指触摸、按压或者接近(为便于描述，在本申请中统称为按压)在所述指纹采集区域130时，所述指纹采集区域130的显示单元或者额外配置的指纹检测激励光源发出的光线在手指发生反射并形成反射光，其中所述反射光可以携带有用户手指的指纹信息。比如，所述光线被用户手指表面的指纹发生反射之后，由于手指指纹的纹脊和纹谷的反射光是不同的，因此反射光便携带有用户的指纹信息。所述反射光返回所述显示屏120并被其下方的指纹识别模组140的光探测器阵列所接收并且转换为相应的电信号，即指纹检测信号。所述电子设备100基于所述指纹检测信号便可以获得用户的指纹信息，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而完成当前用户的身份验证以便于确认其是否有权限对所述电子设备100进行相应的操作。

应当理解的是，在具体实现上，所述电子设备100还包括保护盖板110，所述盖板110可以具体为透明盖板，比如玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏120的上方并覆盖所述电子设备100的正面，且所述保护盖板110表面还可以设置有保护层。因此，本申请实施例中，所谓的手指按压所述显示屏120实际上可以是指手指按压在所述显示屏120上方的盖板110或者覆盖所述盖板110的保护层表面。

还应理解，所述保护盖板110和所述显示屏120可以统称为所述电子设备100的屏幕。

另一方面，所述指纹识别模组140的下方还可以设置有电路板150，比如软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，所述指纹识别模组140可以通过焊盘焊接到所述电路板150，并通过所述电路板150实现与其他外围电路或者所述电子设备100的其他元件的电性互连和信号传输。比如，所述指 纹识别模组140可以通过所述电路板150接收所述电子设备100的处理单元的控制信号，并且还可以通过所述电路板150将所述指纹检测信号输出给所述电子设备100的处理单元或者控制单元等。

众所周知，指纹处于人体皮肤外表皮区域，会由于皮肤受伤、磨损、手指干湿状态不同等因素导致识别能力下降，同时由于指纹较容易被复制和模仿导致安全性会受到挑战。而人手(手掌、手背或手指)的内部静脉血管的分布一般来说比较稳定，同时由于血流的特性(血流是活体的特征)，具有极高的安全性，一般来说没有办法被非活体的方式复制和模仿，是一种安全性很高的生物识别方式，因此，本申请实施例提供了一种生物特征识别装置，可以用来进行静脉识别。可选地，该生物特征识别装置可以是指纹识别和静脉识别一体的装置。

图2示出了本申请实施例提供的生物特征识别装置200的示意图。该生物特征识别装置200设置于电子设备的屏幕下方，如图2所示，该生物特征识别装置200可以包括：外部光源210和生物特征识别模组220，其中，

所述外部光源210用于产生第一光信号，所述第一光信号中的至少部分光信号用于穿透所述屏幕并到达所述屏幕上方的所述待识别对象；

所述生物特征识别模组220用于根据从所述待识别对象透射出的所述至少部分光信号进行第一生物特征识别，所述第一生物特征识别是对生物内部组织的识别，其中，所述外部光源发出的光信号能够在所述屏幕内部进行全反射。

可选地，本申请实施例中的第一生物特征识别可以是基于大面积生物特征识别技术，例如，生物特征识别模组可以包括多个传感器芯片，多个传感器芯片并排设置在屏幕下方，并且多个传感器芯片的感应区域共同拼接为生物特征采集区域(例如，图1所描述的指纹采集区域)，再例如，生物特征识别模组也可以包括单个大面积的传感器芯片，本申请实施例对此不作限定，只要生物特征采集区域是本领域技术人员所理解的大面积即可。例如，生物特征采集区域可以至少覆盖整个屏幕的1/4或者1/3，或者还可以是覆盖半屏甚至是全屏。

可选地，由于本申请实施例的生物特征识别装置可以是基于大面积生物特征识别技术，那么所述待识别对象就不仅局限于是手指，还可以是手掌或者手背等，如图3所示。只要能够获取生物内部组织信息的部位都可以是本 申请实施例中的待识别对象。

基于大面积生物特征识别技术，能够获取足够多的生物内部组织信息，从而可以达到提高生物特征识别的安全性和稳定性的目的。

可选地，所述第一生物特征识别可以包括动脉识别、静脉识别、脂肪识别和肌肉识别中的至少一种，或者换句话说，所述第一生物特征识别可以包括除指纹识别之外的其他生物特征识别。以下实施例将以第一生物特征识别为静脉识别为例进行描述，但本领域技术人员应理解，通过设计外部光源发出的光信号的波长范围，以下实施例也可以较好地应用于其他生物特征识别中。

在本申请实施例中，通过设计外部光源的放置位置，使得外部光源发出的光信号能够在屏幕内部进行全反射。所谓全反射就是指外部光源发出的光信号在未到达待识别对象时，能够在屏幕内部进行全反射传播(也就是说，大部分光线被限制在屏幕内部，屏幕的上下表面几乎不透光)。而当外部光源发出的光信号到达待识别对象时，由于待识别对象皮肤的折射率与屏幕的接触面更加接近，破坏了全反射传播，使得接触区域的光信号进入到待识别对象，经过待识别对象透射的光信号可以到达屏幕下方的生物特征识别模组，进而可以完成第一生物特征识别。需要说明的是，为了节约用电，在待识别对象未接触屏幕时，通常外部光源是不发射光信号的。换句话说，只有在待识别对象接触了屏幕，外部光源才会发射光信号。

可选地，在本申请实施例中，所述外部光源产生的光信号可以为近红外光，即所述外部光源为近红外光源。科学研究表明，对于光波来说，波长越长，对于皮肤的穿透能力越强，同时人体静脉血管中的血红蛋白对近红外光具有较强的吸收作用，因此本申请实施例中的静脉识别可以选用近红外光源(例如，波长为760nm～1000nm)。具体地，由于近红外光对皮肤的强穿透性以及静脉血管内的血红蛋白对近红外光的强吸收性，使得部分通过静脉血管的近红外光被血液吸收，而其他非血管区域的近红外光可以被反射并返回屏幕，最终被下方的生物特征识别模组接收，从而形成血管区域与非血管区域明暗分布的血管图形，之后通过算法解析，提取出清晰的静脉血管图样，并进行最终的识别工作。

需要说明的是，人体静脉血管除了由血红蛋白构成之外，还可以包括白血球等其他构成成分。因此，静脉识别除了可以根据血红蛋白对不同波长的 吸收情况设计，还可以依据其他成分对不同波长的吸收情况设计。

可选地，在本申请实施例中，所述外部光源产生的光信号还可以是可见光，即所述外部光源为可见光源。虽然可见光的皮肤穿透性不及近红外光，但研究表明，获取手部皮肤的可见光图像同样可以获取到静脉信息。可选地，当屏幕可以发光时，静脉识别也可以利用屏幕本身的光源。进一步地，静脉识别除了利用屏幕本身的光源之外，还可以通过外部光源进行补光，从而可以加强静脉识别功能。

可选地，本申请实施例的生物特征识别装置，除了可以进行第一生物特征识别之外，还可以进行第二生物特征识别，例如指纹识别。具体地，第二生物特征识别(如指纹识别)可以通过利用与第一生物特征识别(如静脉识别)相同的外部光源。举例来说，在获取静脉信息的同时，获取手指皮肤表面的谷和脊的信息，后续可以通过算法将指纹信息与静脉信息分别提取出来，并进行处理。此时，屏幕可以发光也可以不发光，即屏幕可以包括OLED屏或者LCD屏。同样地，外部光源发出的光信号可以是近红外光也可以是可见光。可选地，当屏幕可以发光时，指纹识别功能也可以利用屏幕本身的光源。

当光源照射到手指皮肤表层的谷和脊时，反射回来的明暗分布的手指指纹谷脊图像被屏幕下方的生物特征识别模组接收，然后通过算法解析，提取出清晰的指纹图像并进行最终的指纹识别。

当然，当屏幕发光并且外部光源为近红外光源时，静脉识别与指纹识别可以应用不同的光源。静脉识别时可以开启外部光源；而指纹识别时可以开启屏幕的光源。利用人体手部不同区域(表皮区域与静脉区域)对不同光波长的光具有不同的反射、透射或吸收效应，从而可以利用对不同波长的光源所携带的不同信息的识别与解析，以达到可进行指纹识别与静脉识别的功能。

需要说明的是，任何能够满足上述光路的空间布局，都可以是本申请所要保护的技术方案。例如，可以将外部光源设置在屏幕的玻璃盖板内部。再例如，可以将外部光源设置在屏幕的玻璃盖板的侧面。

图4示出了外部光源设置于玻璃盖板的内部。图5则示出了外部光源设置于玻璃盖板的侧面。如图4所示，外部光源设置在玻璃盖板内部的边缘位置并且位于显示屏的上表面。进一步地，外部光源可以设置在黑色遮挡组件 包围的区域内，该黑色遮挡组件可以用来遮挡外部光源，也就是说，在正常使用时不会被人眼观察到。放置到玻璃盖板内部的主要原因是通过对外部光源的发光角度的设定，可以使得大部分光线进入玻璃盖板后，在遇到玻璃盖板与空气的界面时，可发生全反射，当手部皮肤接触到玻璃盖板表面时，接触位置的全反射被破坏，光线可以穿出屏幕，进入手部，从而将手部照亮，使得手部图像信息(包含指纹，静脉等)可以被下方的生物特征识别模组接收，从而进行识别等操作。

根据外部光源为近红外光源或可见光源，图4可以包括图4A和图4B。其中，图4A中的外部光源为近红外光源，一般波长范围在760nm～1000nm，具体发光波段可以依据实际模组、芯片以及算法等方面的需求确定。由于近红外光对皮肤的穿透力强，同时血液成分也对近红外光有较强的吸收作用，因此利用近红外光对手部区域进行照射，可以得到清晰的静脉图像，同时还可以较好的排除手部外表皮组织的干扰。如图4A所示，在玻璃盖板内部的指定位置设置近红外光源，并且在近红外光源的四周包围黑色遮挡组件(即近红外光源设置在黑色遮挡组件包围的区域内)，近红外光源发出特定角度范围的光波，透过黑色遮挡组件(可以选用对可见光波段具有低透过率，同时对近红外光波段具有高透过率的黑色油墨，或黑色光刻胶等)，进入玻璃盖板内，传播到玻璃与空气的界面处以及玻璃与显示屏的界面处时，可以发生全反射现象，使得大部分光被限制在玻璃盖板的内部。当手部接触到屏幕表面的时候，由于手部的折射率与玻璃材料更加接近，因此会破坏在玻璃盖板内部传播的光的全反射角，从而使得部分光线进入手部皮肤中，将手部照亮，点亮了手部的光线携带着静脉信息，返回到屏幕下方的生物特征识别模组中收集静脉图像，然后通过算法的解析，得到所需有效信息，从而可以进行静脉识别等用途。由于利用了大面积生物特征识别芯片，因此进行静脉识别的时候，具体待识别对象可以是手掌部分的静脉，手背部分的静脉以及手指的静脉(手部各区域的静脉血管距离表皮更近，更易获得清晰的静脉图像)。同时使用该生物特征识别装置进行指纹识别时，与静脉识别时类似，同样可以利用近红外光源进行照射，区别在于指纹识别与静脉识别所需信号种类不同，当光线照在手指时，同样由于手指接触玻璃后全反射角被破坏，点亮手指的光线携带着指纹信息，返回到屏幕下方的生物特征识别模组中收集指纹图像，实际上此时收集到的信息中既包含指纹信息，同时也包含静脉 信息，之后通过算法处理，将指纹信息和静脉信息挑选出来，从而进行指纹识别和静脉识别等功能。

与图4A不同的是，图4B中的外部光源为可见光源。一般波长范围在400nm～760nm。具体发光波段可以依据实际模组、芯片以及算法等方面的需求确定，在此不作限定。由于屏幕本身可以自发光，因此通常指纹识别均利用屏幕本身的光源作为光源，照亮手指；但是进行静脉识别时，由于静脉位于皮肤表皮内部，可见光的穿透力有限，因此除了利用屏幕本身的光源作为静脉识别的光源，同时也可依据使用环境与算法需求，选择是否开启外部光源作为补充，而指纹识别时，则可以不用开启外部光源，直接利用屏幕发出的光作为光源即可。进一步地，外部光源也可以设置在黑色遮挡组件包围的区域内，为了使得外部光源发出的可见光进入到玻璃盖板内部，可以将靠近生物特征采集区域的黑色遮挡组件的一侧开口，这样既可以遮挡外部光源，避免人眼看到外部光源，又可以利用外部光源发出的可见光信号进行静脉识别和/或指纹识别。

由于需要在玻璃盖板内部放置外部光源，因此需要先在玻璃盖板内部指定区域进行盲孔设置，盲孔可以通过激光加工，机械雕刻加工，蚀刻工艺，光刻工艺等方式实现，具体工艺选择依据所需开孔尺寸及成本考量，在此不作限定。

如图5所示，外部光源设置在玻璃盖板的侧面并且位于显示屏的上表面，并且外部光源应该设置在电子设备的外壳包裹区域。图5所示的外部光源的设置方式无需在玻璃盖板内部设置盲孔，可以简化工艺，从而能够降低实现成本。进一步地，可以在玻璃盖板与显示屏之间设置黑色遮挡组件，并且该黑色遮挡组件可以位于外部光源与生物特征采集区域之间，例如，将黑色遮挡组件设置于外部光源与生物特征采集区域之间的玻璃盖板的底部。该黑色遮挡组件可以避免人眼看到外部光源。该黑色遮挡组件的长度可以根据实际需求设置，在此不作限定。

可选地，本申请实施例中的黑色遮挡组件可以为黑色有机材料或黑色无机材料。例如可以是黑色油墨、黑色光刻胶等。

应理解，本申请实施例中的外部光源可以包括一个或多个，并且每个外部光源的设置位置都需要满足上述光路需求。

还应理解，黑色遮挡组件所遮挡的显示屏部分可以是显示屏的非显示区 域，也就是黑色遮挡组件覆盖的显示屏的部分可以不发光。

可选地，在本申请实施例中，如果静脉识别采用的是外部光源，而指纹识别采用的是屏幕本身的光源，由于屏幕本身的光源与外部光源是分开控制的，因此既可以同步进行指纹识别以及静脉识别，也可以分别独立进行识别。由于指纹识别以及静脉识别所采用的光源不同，使得生物特征识别模组捕获到的静脉图像与指纹图像可以很好地区分开来，减少了算法方面的处理时间，提高了识别率与处理速度，使得识别效率更高。

可选地，在进行大面积静脉识别的过程中，可以先由外部光源发出的近红外光进行打光。由于近红外波段对于皮肤穿透能力较强，可以较清晰的获得静脉图像(利用近红外光打光从而获取静脉图像的原理在上文中已有介绍，再此不作赘述)，同时近红外光也可以获得手指皮肤表面的指纹图像(获得的近红外光信号可以包括静脉信息以及表面指纹或大面积皮肤纹理信息)。然后再用屏幕发出的可见光进行打光(例如蓝光或紫光(400nm～500nm))，由于波长较短，这部分可见光对皮肤的穿透能力不强，可以获得比较清晰的皮肤表面纹理信号，而获得的静脉等皮肤深层次特征信息较少。之后对获得的由近红外光携带的信息以及可见光携带的信息进行处理，把近红外光携带的信息与可见光携带的信息中都存在的手部表层皮肤信息扣除掉，剩下的便是静脉信息。通过该方法，可以得到更加清晰，排除了表层信息干扰的静脉信息，对静脉识别的准确度有较大的提高。可选地，还可将近红外光替换为红光，其波长范围一般在620nm～760nm。

需要说明的是，本申请实施例中的生物特征识别模组的结构与图1中描述的指纹识别模组相同，为了简洁，此处不再赘述。

本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述各种实施例中所述的生物特征识别装置以及屏幕，其中，所述生物特征识别装置设置在所述屏幕的下方。

可选地，该电子设备包括但不限于手机、电脑、多媒体机和游戏机。

需要说明的是，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。

例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

所属领域的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实施例的范围。

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，本申请实施例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该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该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、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，上述描述的设备、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。

在本申请提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电子设备、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中单元或模块或组件的划分，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，多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些单元或模块或组件可以忽略，或不执行。

又例如，上述作为分离/显示部件说明的单元/模块/组件可以是或者也可以不是物理上分开的，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/模块/组件来实现本申请实施例的目的。

最后，需要说明的是，上文中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。

以上内容，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例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实施例揭露的 技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1. 一种生物特征识别装置，其特征在于，所述生物特征识别装置设置于电子设备的屏幕下方，包括：

   外部光源，用于产生第一光信号，所述第一光信号中的至少部分光信号用于穿透所述屏幕并到达所述屏幕上方的所述待识别对象；

   生物特征识别模组，用于根据从所述待识别对象透射出的所述至少部分光信号进行第一生物特征识别，所述第一生物特征识别是对生物内部组织的识别；

   其中，所述外部光源发出的光信号能够在所述屏幕内部进行全反射。
2. 根据权利要求1所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述生物特征识别模组包括多个传感器芯片，所述生物特征识别装置的生物特征采集区域是由所述多个传感器芯片的感应区域拼接而成的。
3. 根据权利要求1或2所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述第一生物特征识别包括动脉识别、静脉识别、脂肪识别和肌肉识别中的至少一种。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述屏幕包括玻璃盖板，所述外部光源设置于所述玻璃盖板内部。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述屏幕包括玻璃盖板，所述外部光源设置于所述玻璃盖板的侧面。
6. 根据权利要求4或5所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述屏幕还包括显示屏，所述外部光源固定设置于所述显示屏上表面的非显示区域。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述外部光源产生的光信号为近红外光或可见光。
8. 根据权利要求7所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述外部光源产生的光信号为可见光，所述生物特征识别模组具体用于：

   根据从所述待识别对象透射出的所述至少部分光信号和所述屏幕产生的光信号进行所述第一生物特征识别。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述待识别对象为手指，所述生物特征识别模组还用于：

   根据从所述手指反射或透射的所述至少部分光信号和/或所述屏幕产生 的光信号进行第二生物特征识别，所述第二生物特征识别为指纹识别。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述生物特征识别装置还包括：

    黑色遮挡组件，用于遮挡所述外部光源。
11. 根据权利要求10所述的生物特征识别装置，其特征在于，若所述外部光源产生的光信号为近红外光且所述外部光源设置于所述屏幕内部，所述黑色遮挡组件包围所述外部光源且所述黑色遮挡组件允许所述外部光源产生的近红外光进入到所述屏幕内部。
12. 根据权利要求10所述的生物特征识别装置，其特征在于，若所述外部光源产生的光信号为可见光且所述外部光源设置于所述屏幕内部，所述黑色遮挡组件包围所述外部光源且在靠近所述生物特征采集区域的一侧具有开口，所述开口允许所述外部光源产生的可见光进入到所述屏幕内部。
13. 根据权利要求10所述的生物特征识别装置，其特征在于，若所述外部光源设置于所述屏幕的玻璃盖板的侧面，所述黑色遮光组件设置于所述外部光源与所述生物特征采集区域之间的所述玻璃盖板的底部。
14. 根据权利要求8至11中任一项所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述黑色遮挡组件为黑色有机材料或黑色无机材料。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的生物特征识别装置，其特征在于，所述待识别对象为手掌、手背或手指。
16. 根据权利要求1至15中任一项所述的生物特征识别装置，其特征在于，若所述第一生物特征识别为静脉识别，所述第一光信号的波长范围为760nm～1000nm或400nm～760nm。
17. 一种电子设备，其特征在于，包括屏幕和如权利要求1至16中任一项所述的生物特征识别装置，所述生物特征识别装置设置于所述屏幕的下方。

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