指纹识别装置和电子设备制造方法及图纸

一种指纹识别装置(300)和电子设备(30)，能够提高指纹识别装置(300)的性能。该指纹识别装置(300)包括密排排列的N个指纹识别单元(301)，其中每个指纹识别单元(301)包括：圆形微透镜(310)；至少两层挡光层，设置在圆形微透镜(310)下方，至少两层挡光层中设置通光小孔以形成不同方向的M个导光通道，M为大于1的正整数；M个像素单元，分别位于该M个导光通道的底部；其中，从显示屏(120)上方的手指反射或散射后返回的光信号通过圆形微透镜(310)汇聚后，其中不同方向的M个目标指纹光信号分别经过M个导光通道传输至M个像素单元；N个指纹识别单元(301)中每个指纹识别单元(301)与六个指纹识别单元(301)相邻，且六个指纹识别单元中的六个圆形微透镜(310)的中心的连线构成正六边形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】指纹识别装置和电子设备本申请要求以下申请的优先权，其全部内容通过应用结合在本申请中：2019年10月18日提交中国专利局、申请号为PCT/CN2019/111978、专利技术名称为“指纹检测装置和电子设备”的PCT申请。
本申请涉及光学指纹
，并且更具体地，涉及一种指纹识别装置和电子设备。
技术介绍
随着终端行业的高速发展，生物识别技术越来越受到人们重视，更加便捷的屏下生物特征识别技术，例如屏下指纹识别技术的实用化已成为大众所需。屏下指纹识别技术是将指纹识别装置设置于显示屏下，通过采集指纹图像，实现指纹识别。例如，指纹识别装置可以通过微透镜阵列将接收到的光信号汇聚至光电传感器中的像素阵列，光电传感器基于像素阵列接收到的光信号生成指纹图像，进而进行指纹识别。在一些相关技术中，指纹识别装置中的微透镜阵列位于像素阵列的正上方，且一个微透镜对应一个像素单元，即微透镜阵列中的每一个微透镜将接收到的光线聚焦至同一微透镜对应的像素单元中，且多个像素单元呈阵列排列。采用该技术方案，指纹识别装置的整体进光量小，曝光时间长，整体成像质量较差，且对干手指的识别性能不佳。与此同时，指纹识别装置中的光路厚度厚，增加光路的加工难度以及成本，也不利于指纹识别装置轻薄化的发展。因此，如何综合提高指纹识别装置的性能，是一项亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备，能够提高指纹识别装置的性能。第一方面，提供了一种指纹识别装置，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别，该指纹识别装置包括密排排列的N个指纹识别单元，N为正整数；该N个指纹识别单元中的每个指纹识别单元包括：圆形微透镜；至少两层挡光层，设置在该圆形微透镜下方，该至少两层挡光层中的每一层挡光层中设置通光小孔以形成不同方向的M个导光通道，M为大于1的正整数；M个像素单元，设置在该至少两层挡光层下方，该M个像素单元分别位于该M个导光通道的底部；其中，从该显示屏上方的手指反射或散射后返回的光信号通过该圆形微透镜汇聚后，其中不同方向的M个目标指纹光信号分别经过该M个导光通道传输至该M个像素单元，该M个目标指纹光信号用于检测该手指的指纹信息；该N个指纹识别单元中每个指纹识别单元与六个指纹识别单元相邻，且该六个指纹识别单元中的六个圆形微透镜的中心的连线构成正六边形。通过本申请实施例的方案，N个指纹识别单元的每个指纹识别单元中，一个圆形微透镜对应M个像素单元，且M个像素单元分别接收经过该圆形微透镜汇聚并通过M个导光通道的M个方向的指纹光信号，该M个方向的指纹光信号分别被M个像素单元接收。相对于一个微透镜对应一个像素单元的技术方案，能够增大提高指纹识别装置的进光量，减小曝光时间，增大指纹识别装置的视场。并且，本申请实施例中，像素单元接收的指纹光信号的角度由该像素单元与微透镜的相对位置关系决定，若像素单元偏移微透镜的中心越远，则像素单元接收的指纹光信号的角度越大。因此，通过灵活设置像素单元的位置，可以使得像素单元可以接收大角度的指纹光信号，极大的改善干手指的识别问题，并且能够降低指纹识别单元中光路的厚度，从而减小指纹识别装置的厚度、降低工艺成本。另外，通过采用密排排列的多个指纹识别单元，使得指纹识别装置中多个圆形微透镜呈密排排列，能够提高多个圆形微透镜的占空比，增大指纹识别装置的进光量，进一步提高指纹图像的质量以及指纹识别性能。在一种可能的实现方式中，该N个指纹识别单元中包括N×M个像素单元，用于接收不同方向的M个指纹光信号以形成M张指纹图像，该N个指纹识别单元中的N个像素单元用于接收一个方向的指纹光信号形成N个像素值，该N个像素值用于形成该M张指纹图像中的一张指纹图像，其中，该N个像素单元分别属于N个指纹识别单元；该M张指纹图像中的至少一张指纹图像用于进行指纹识别。在一种可能的实现方式中，该N个像素单元的排列方式与该N个指纹识别单元中N个圆形微透镜的排列方式相同。在一种可能的实现方式中，该指纹识别装置还包括处理单元；该处理单元用于对该N个像素单元的N个像素值中每相邻的W个像素值之间插入一个插值像素，以得到一张像素值方形排列的指纹图像，其中，W为大于1的正整数。在一种可能的实现方式中，W＝4，该插值像素为N个像素值中每相邻的4个像素值的均值。在一种可能的实现方式中，该处理单元用于对该M张指纹图像进行上采样或者下采样，以调整该M张指纹图像横纵比，形成M张优化指纹图像。在一种可能的实现方式中，该处理单元用于获取该M张优化指纹图像中的第一优化指纹图像和第二优化指纹图像，并获取该第一优化指纹图像中的第一区域；根据该第一区域的像素值，在该第二优化指纹图像中确定与该第一区域最接近的第二区域；计算该第一区域的坐标与该第二区域的坐标之差，移动该第一优化指纹图像与该第二优化指纹图像以形成第一重构图像；其中，该第一重构图像用于形成目标重构图像，该目标重构图像为该张优化指纹图像重构形成的图像，该目标重构图像用于进行指纹识别。在一种可能的实现方式中，该处理单元用于移动该M张优化指纹图像以组合形成为一张重构图像，并根据该重构图像的质量参数，调整该M张指纹图像的移动距离，以形成目标重构图像，该目标重构图像用于进行指纹识别。在一种可能的实现方式中，该N个指纹识别单元中的N个圆形微透镜中，相邻两个圆形微透镜的圆心距离小于75μm。在一种可能的实现方式中，该M个导光通道的方向中一个导光通道的方向相对于该显示屏垂直，其它M-1个导光通道的方向相对于该显示屏倾斜；或者，该M个导光通道的方向均相对于该显示屏倾斜。在一种可能的实现方式中，该M个导光通道分别与该显示屏的夹角在30°至90°之间。在一种可能的实现方式中，该M个导光通道与该显示屏的夹角相同。在一种可能的实现方式中，该M个导光通道中的两个导光通道在该多个像素单元所在平面上的投影的夹角为90度。在一种可能的实现方式中，该M个像素单元中分别包括M个感光区域，该M个感光区域分别位于该M个导光通道的底部。在一种可能的实现方式中，该M个感光区域中的至少一个感光区域偏离于其所在的像素单元的中心设置。在一种可能的实现方式中，该至少一个感光区域向远离于该圆形微透镜中心的方向偏离。在一种可能的实现方式中，该M个像素单元包括第一像素单元，该第一像素单元中包括第一感光区域，该第一像素单元与该第一感光区域均为四边形；其中，该第一像素单元的长和宽分别为L和W，该第一感光区域的长和宽均大于等于0.1×W，W≤L，W和L均为正数。在一种可能的实现方式中，该第一感光区域的面积大于等于该第一像素单元面积的95％。在一种可能的实现方式中，该圆形微透镜与该M个像素单元所在平面之间的光路高度根据公式计算，该公式为：h＝x×cotθ；其中，h为该光路高度，x为该M个感光区域中的第一感光区域的中心与该圆形微透镜的中心在该M个像素单元所在平面上的投影点之间的距离，θ为该第一感光区域接收的第一目标指纹光信号与垂直方向的夹角，该M个目标指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹识别装置，其特征在于，适用于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密排排列的N个指纹识别单元，N为正整数；/n所述N个指纹识别单元中的每个指纹识别单元包括：/n圆形微透镜；/n至少两层挡光层，设置在所述圆形微透镜下方，所述至少两层挡光层中的每一层挡光层中设置通光小孔以形成不同方向的M个导光通道，M为大于1的正整数；/nM个像素单元，设置在所述至少两层挡光层下方，所述M个像素单元分别位于所述M个导光通道的底部；/n其中，从所述显示屏上方的手指反射或散射后返回的光信号通过所述圆形微透镜汇聚后，其中不同方向的M个目标指纹光信号分别经过所述M个导光通道传输至所述M个像素单元，所述M个目标指纹光信号用于检测所述手指的指纹信息；/n所述N个指纹识别单元中每个指纹识别单元与六个指纹识别单元相邻，且所述六个指纹识别单元中的六个圆形微透镜的中心的连线构成正六边形。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20191018 CN PCT/CN2019/1119781.一种指纹识别装置，其特征在于，适用于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密排排列的N个指纹识别单元，N为正整数；
所述N个指纹识别单元中的每个指纹识别单元包括：
圆形微透镜；
至少两层挡光层，设置在所述圆形微透镜下方，所述至少两层挡光层中的每一层挡光层中设置通光小孔以形成不同方向的M个导光通道，M为大于1的正整数；
M个像素单元，设置在所述至少两层挡光层下方，所述M个像素单元分别位于所述M个导光通道的底部；
其中，从所述显示屏上方的手指反射或散射后返回的光信号通过所述圆形微透镜汇聚后，其中不同方向的M个目标指纹光信号分别经过所述M个导光通道传输至所述M个像素单元，所述M个目标指纹光信号用于检测所述手指的指纹信息；
所述N个指纹识别单元中每个指纹识别单元与六个指纹识别单元相邻，且所述六个指纹识别单元中的六个圆形微透镜的中心的连线构成正六边形。


2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述N个指纹识别单元中包括N×M个像素单元，用于接收不同方向的M个指纹光信号以形成M张指纹图像，所述N个指纹识别单元中的N个像素单元用于接收一个方向的指纹光信号形成N个像素值，所述N个像素值用于形成所述M张指纹图像中的一张指纹图像，其中，所述N个像素单元分别属于N个指纹识别单元；
所述M张指纹图像中的至少一张指纹图像用于进行指纹识别。


3.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述N个像素单元的排列方式与所述N个指纹识别单元中N个圆形微透镜的排列方式相同。


4.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置还包括处理单元；
所述处理单元用于对所述N个像素单元的N个像素值中每相邻的W个像素值之间插入一个插值像素，以得到一张像素值方形排列的指纹图像，其中，W为大于1的正整数。


5.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，W＝4，所述插值像素为N个像素值中每相邻的4个像素值的均值。


6.根据权利要求2至5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述处理单元用于对所述M张指纹图像进行上采样或者下采样，以调整所述M张指纹图像横纵比，形成M张优化指纹图像。


7.根据权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述处理单元用于获取所述M张优化指纹图像中的第一优化指纹图像和第二优化指纹图像，并获取所述第一优化指纹图像中的第一区域；
根据所述第一区域的像素值，在所述第二优化指纹图像中确定与所述第一区域最接近的第二区域；
计算所述第一区域的坐标与所述第二区域的坐标之差，移动所述第一优化指纹图像与所述第二优化指纹图像以形成第一重构图像；
其中，所述第一重构图像用于形成目标重构图像，所述目标重构图像为所述M张优化指纹图像重构形成的图像，所述目标重构图像用于进行指纹识别。


8.根据权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述处理单元用于移动所述M张优化指纹图像以组合形成为一张重构图像，并根据所述重构图像的质量参数，调整所述M张指纹图像的移动距离，以形成目标重构图像，所述目标重构图像用于进行指纹识别。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述N个指纹识别单元中的N个圆形微透镜中，相邻两个圆形微透镜的圆心距离小于75μm。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述M个导光通道的方向中一个导光通道的方向相对于所述显示屏垂直，其它M-1个导光通道的方向相对于所述显示屏倾斜；或者，
所述M个导光通道的方向均相对于所述显示屏倾斜。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述M个导光通道分别与所述显示屏的夹角在30°至90°之间。


12.根据权利要求11所述的指纹识别装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋鹏，马明，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44