光路折叠的光学指纹感应器制造技术

一种光学指纹感应器模块，包括：光源，被配置为提供指向手指的照射光，以产生被该手指散射或反射的信号光；具有表面的光电二极管阵列；透光间隔物，设置在该光电二极管阵列的该表面上；第一反射镜，被配置为反射该信号光；透镜，被配置为接收和折射由该第一反射镜反射的该信号光；界定出针孔的元件，设置在该透镜后面，并被配置为透射被该透镜折射的该信号光；第二反射镜，设置在该针孔后面，并位于该透光间隔物上方，并被配置为将通过该针孔透射的该信号光反射到该光电二极管阵列的该表面；以及电子电路，被配置为处理该光电二极管阵列产生的电信号，以产生该手指的指纹图案的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光路折叠的光学指纹感应器相关申请的交叉引用本申请要求2019年1月14日提交的申请号为16/246,549的美国专利申请和2018年7月25日提交的申请号为62/703,432的美国临时专利申请的优先权，该申请号为16/246,549的美国专利申请为2018年11月13日提交的申请号为16/190,141的美国专利申请的部分继续申请，后者为2018年11月13日提交的申请号为16/190,138的美国专利申请的部分继续申请，该申请号为16/190,138的美国专利申请要求2018年7月25日提交的申请号为62/703,432的美国临时专利申请的权益，上述申请的内容均通过引用整体并入本文。
本公开涉及在电子设备或系统中，包括在诸如移动设备等便携式计算设备、可穿戴设备和更大系统中，感应指纹并执行其它参数测量的一个或多个感应操作。
技术介绍
可以在电子设备或系统中实现各种感应器以提供某些期望的功能。在各种设备和系统中，包括在便携式或移动计算设备(例如膝上型计算机、平板电脑、智能手机)、游戏系统、各种数据库、信息系统或更大的计算机控制系统中，使能用户认证的感应器是用感应器保护个人数据并防止未授权访问的一个示例。在电子设备或系统上，用户认证可以通过一种或多种形式的生物特征识别码来执行，这些识别码可以单独使用，或者附加于传统的密码认证方法使用。一种流行的生物特征识别码是人的指纹图案。指纹感应器可以内置在电子设备中，以读取用户的指纹图案，使得该设备只能由该设备的授权用户通过认证授权用户的指纹图案来解锁。用于电子设备或系统的感应器的另一示例是生物医学感应器，其在诸如手环设备或手表等可穿戴设备中检测用户的生物特性，例如用户血液的特性、心跳。总之，在电子设备中，可以提供不同的感应器以实现不同的感应操作和功能。指纹可用于对用户进行认证，以访问电子设备、计算机控制的系统、电子数据库或信息系统，其既可以用作独立的认证方法，也可以与一种或多种其它认证方法(例如密码认证方法)结合使用。例如，电子设备，包括便携式或移动计算设备(例如膝上型计算机、平板电脑、智能手机和游戏系统)，可以采用用户认证机制来保护个人数据并防止未经授权的访问。在另一示例中，应当对用于组织或企业的计算机或计算机控制的设备或系统加以保护，以仅允许授权人员访问，以便保护组织或企业的信息或其设备或系统的使用。存储在便携式设备和计算机控制的数据库、设备或系统中的信息可以是个人性质的，例如个人联系人或电话簿、个人照片、个人健康信息或其它个人信息，或可以是组织或企业专有的机密信息，如商业财务信息、员工数据、商业秘密和其它专有信息。如果访问电子设备或系统的安全性被破坏，则其他人可能访问这些数据，导致失去个人隐私或丢失宝贵的机密信息。除了信息安全之外，保护对计算机和计算机控制的设备或系统的访问还允许保护对于由计算机或计算机处理器(例如计算机控制的汽车和诸如ATM之类的其它系统)控制的设备或系统的使用。可以采用诸如使用用户密码等不同方式实现对设备(例如，移动设备)或系统(例如，电子数据库和计算机控制的系统)的安全访问。但是，密码可能很容易被传播或获得，密码的这种性质会降低密码的安全级别。此外，由于用户在访问受密码保护的电子设备或系统时需要记住密码，在用户忘记密码的情况下，用户需要进行某些密码恢复程序以获得认证或以其它方式重新获得对设备或系统的访问。这些过程对用户来说可能较为麻烦，并且具有各种现实的限制和不便。个人指纹识别可用于实现用户认证以增强数据安全性，同时减轻与密码相关联的某些不期望的影响。电子设备或系统(包括便携式或移动计算设备)可以通过一种或多种形式的生物特征识别码来使用用户认证，以保护个人或其它机密数据并防止未经授权的访问。生物特征识别码可以单独使用，也可以与密码认证方法结合使用，以提供用户认证。生物特征识别码的一种形式是人的指纹图案。指纹感应器可以内置在电子设备或信息系统中，以读取用户的指纹图案，使得该设备只能由该设备的授权用户通过认证授权用户的指纹图案来解锁。
技术实现思路
根据一些实施例，一种光学指纹感应器模块包括光源，该光源被配置为提供指向手指的照射光。该照射光的一部分可以从该手指散射或反射，从而产生信号光。该光学指纹感应器模块还包括具有表面的光电二极管阵列，以及设置在该光电二极管阵列的该表面上的透光间隔物。该光学指纹感应器模块还包括：第一反射镜，被配置为反射该信号光；以及透镜，被配置为接收和折射由该第一反射镜反射的该信号光。该透镜具有的光轴相对该光电二极管阵列的该表面的法线形成在45度和135度之间的角度。该光学指纹感应器模块还包括设置在该透镜后面界定出针孔的元件。针孔被配置为透射被该透镜折射的该信号光。该光学指纹感应器模块还包括设置在该针孔后面并位于该透光间隔物上方的第二反射镜。该第二反射镜被配置为将通过该针孔透射的该信号光反射到该光电二极管阵列的该表面。该光学指纹感应器模块还包括电耦合到该光电二极管阵列的电子电路。该光电二极管阵列被配置为将其上入射的该信号光转换成电信号。该电子电路被配置为处理所述电信号，以产生该手指的指纹图案的图像。根据一些实施例，一种光学指纹感应器模块，设置在显示屏的不透明边界下方，用于检测邻近该显示屏的指纹感应区域放置的手指的指纹图案，该光学指纹感应器模块包括具有表面的光电二极管阵列，以及设置在该光电二极管阵列的该表面上的透光间隔物。该光学指纹感应器模块还包括：第一反射镜，被配置为反射从该手指散射或反射并通过该显示屏透射的信号光；以及透镜，被配置为接收和折射由该第一反射镜反射的该信号光。该透镜具有的光轴相对该光电二极管阵列的该表面的法线形成在45度和135度之间的角度。该光学指纹感应器模块还包括设置在该透镜后面界定出针孔的元件。针孔被配置为透射被该透镜折射的该信号光。该光学指纹感应器模块还包括设置在该针孔后面并位于该透光间隔物上方的第二反射镜。该第二反射镜被配置为将通过该针孔透射的该信号光反射到该光电二极管阵列的该表面。该光学指纹感应器模块还包括电耦合到该光电二极管阵列的电子电路。该光电二极管阵列被配置为将其上入射的该信号光转换成电信号。该电子电路被配置为处理所述电信号，以产生该手指的指纹图案的图像。根据一些实施例，一种电子设备包括显示屏。该显示屏包括指纹感应区域和不透明边界。该电子设备还包括光源，该光源被配置为提供指向邻近该指纹感应区域放置的手指的照射光。该照射光的一部分可以从该手指散射或反射，从而产生信号光，以通过该显示屏透射。该电子设备还包括光学指纹感应器模块，其定位低于该显示屏，在该不透明边界的下方。该光学指纹感应器模块包括具有表面的光电二极管阵列，以及设置在该光电二极管阵列的该表面上的透光间隔物。光学指纹感应器模块还包括：第一反射镜，被配置为反射该信号光；以及透镜，被配置为接收和折射由该第一反射镜反射的该信号光。该透镜具有的光轴相对该光电二极管阵列的该表面的法线形成在45度和135度之间的角度。该光学指纹感应器模块还包括设置在该透镜后面界定出针孔的元件。针孔被配置为透射被该透镜折射的该信号光。该光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学指纹感应器模块，包括：/n光源，被配置为提供指向手指的照射光，所述照射光的一部分被所述手指散射或反射，从而产生信号光；/n光电二极管阵列，所述光电二极管阵列具有一个表面；/n透光间隔物，设置在所述光电二极管阵列的所述表面上；/n第一反射镜，被配置为反射所述信号光；/n透镜，被配置为接收和折射由所述第一反射镜反射的所述信号光，所述透镜具有的光轴相对所述光电二极管阵列的所述表面的法线形成在45度和135度之间的角度；/n界定出针孔的元件，设置在所述透镜后面，所述针孔被配置为透射被所述透镜折射的所述信号光；/n第二反射镜，设置在所述针孔后面，并位于所述透光间隔物上方，所述第二反射镜被配置为将通过所述针孔透射的所述信号光反射到所述光电二极管阵列的所述表面；以及/n电耦合到所述光电二极管阵列的电子电路，其中所述光电二极管阵列被配置为将其上入射的所述信号光转换成电信号，并且所述电子电路被配置为处理所述电信号，以产生所述手指的指纹图案的图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180725 US 62/703,432;20190114 US 16/246,5491.一种光学指纹感应器模块，包括：
光源，被配置为提供指向手指的照射光，所述照射光的一部分被所述手指散射或反射，从而产生信号光；
光电二极管阵列，所述光电二极管阵列具有一个表面；
透光间隔物，设置在所述光电二极管阵列的所述表面上；
第一反射镜，被配置为反射所述信号光；
透镜，被配置为接收和折射由所述第一反射镜反射的所述信号光，所述透镜具有的光轴相对所述光电二极管阵列的所述表面的法线形成在45度和135度之间的角度；
界定出针孔的元件，设置在所述透镜后面，所述针孔被配置为透射被所述透镜折射的所述信号光；
第二反射镜，设置在所述针孔后面，并位于所述透光间隔物上方，所述第二反射镜被配置为将通过所述针孔透射的所述信号光反射到所述光电二极管阵列的所述表面；以及
电耦合到所述光电二极管阵列的电子电路，其中所述光电二极管阵列被配置为将其上入射的所述信号光转换成电信号，并且所述电子电路被配置为处理所述电信号，以产生所述手指的指纹图案的图像。


2.根据权利要求1所述的光学指纹感应器模块，其中所述针孔的定位偏离所述透镜的所述光轴。


3.根据权利要求1或2所述的光学指纹感应器模块，其中所述透镜的所述光轴与所述光电二极管阵列的所述表面的所述法线之间的所述角度在80度和95度之间。


4.根据权利要求1或2所述的光学指纹感应器模块，其中所述透镜的所述光轴与所述光电二极管阵列的所述表面的所述法线之间的所述角度约为90度。


5.根据权利要求4所述的光学指纹感应器模块，其中所述透镜的所述光轴与所述光电二极管阵列的所述表面之间的距离大于所述透镜的所述光轴与所述第二反射镜之间的距离。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的光学指纹感应器模块，还包括消光区域，所述消光区域邻近所述针孔设置，并抵接所述第二反射镜，所述消光区域被配置为对所述信号光通过所述针孔透射并入射到所述消光区域上的部分进行衰减。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的光学指纹感应器模块，还包括吸光层，所述吸光层设置在所述透光间隔物上，并抵接所述第二反射镜。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的光学指纹感应器模块，其中所述光源包括激光二极管或垂直腔面发射激光器VCSEL。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的光学指纹感应器模块，还包括设置在所述光电二极管阵列上的保护层。


10.根据权利要求9所述的光学指纹感应器模块，其中所述保护层包括带通滤光器。


11.根据权利要求9或10所述的光学指纹感应器模块，其中所述透光间隔物包括气隙。


12.根据权利要求9-11中任一项所述的光学指纹感应器模块，其中所述透光间隔物和所述保护层被配置为分别具有第一折射率和第二折射率，以减少所述光电二极管阵列的所述表面处的图像失真。


13.根据权利要求1-12中任一项所述的光学指纹感应器模块，其中所述元件包括针孔基底或光圈片，并且所述针孔形成在所述针孔基底或所述光圈片上。


14.一种光学指纹感应器模块，设置在显示屏的不透明边界下方，用于检测邻近所述显示屏的指纹感应区域放置的手指的指纹图案，所述光学指纹感应器模块包括：
具有表面的光电二极管阵列；
透光间隔物，设置在所述光电二极管阵列的所述表面上；
第一反射镜，被配置为反射从所述手指散射或反射并通过所述显示屏透射的信号光；
透镜，被配置为接收和折射由所述第一反射镜反射的所述信号光，所述透镜具有的光轴相对所述光电二极管阵列的所述表面的法线形成在45度和135度之间的角度；
界定出针孔的元件，设置在所述透镜后面，所述针孔被配置为透射被所述透镜折射的所述信...

【专利技术属性】
技术研发人员：何毅，皮波，
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