指纹成像模组和电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及指纹成像领域，特别涉及一种指纹成像模组和电子设备。


背景技术：

2.指纹识别是在采集人体指纹图像后，将指纹图像与指纹识别系统中已有的指纹信息进行比对，以实现身份识别。由于使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域，比如，公安局、海关、个人电脑等。
3.现有的指纹识别方法中，大都通过光学传感器采集人体指纹图像。具体地，光源可以产生入射光，入射光投射至手指表层时，经手指反射会形成带有指纹信息的反射光，由光学传感器接收所述反射光，获得指纹图像。
4.然而，现有指纹成像模组所获得的指纹图像，要么指纹采集面积较小，要么指纹图像清晰度较差，难以较好地满足用户需求。


技术实现要素：

5.本实用新型解决的问题：增大指纹采集面积或者提高指纹图像清晰度。
6.为解决上述问题，本实用新型提供一种指纹成像模组，包括：
7.点光源组件，所述点光源组件用于产生入射光；传感组件，所述传感组件具有感光面；第一接触面，所述第一接触面用以输入第一指纹信息；其中，所述传感组件的感光面所在平面与所述第一接触面所在平面成预设夹角；所述点光源组件产生的入射光在所述第一接触面上反射后，被所述传感组件的感光面接收以获得指纹图像。
8.可选的，还包括：透光盖板，位于所述传感组件的一侧，所述透光盖板背向所述传感组件的表面为所述第一接触面。
9.可选的，还包括：支撑部件，所述支撑部件填充于所述传感组件和所述透光盖板之间。
10.可选的，所述支撑部件的折射率与所述透光盖板的折射率相等或相近。
11.可选的，所述支撑部件的材料为光学胶。
12.可选的，所述透光盖板或所述支撑部件具有预设斜面，所述点光源组件位于所述斜面上，所述点光源组件所产生的入射光经所述斜面入射所述透光盖板。
13.可选的，还包括：直角棱镜，所述直角棱镜包括两个相互正交的直角侧面和位于所述两个直角侧面之间的斜侧面；所述传感组件的感光面朝向所述直角棱镜的一个直角侧面；所述直角棱镜的另一个直角侧面为所述第一接触面，所述点光源组件所产生的入射光从所述直角棱镜的斜侧面入射所述直角棱镜，在所述第一接触面上反射后，投射至所述感光面所朝向的直角侧面。
14.可选的，远场光线依次透射所述斜侧面和所述第一接触面。
15.可选的，所述点光源组件所产生的入射光在所述第一接触面上反射后，在所述斜侧面再次反射后，投射至所述感光面所朝向的直角侧面。
16.可选的，还包括：第二接触面，所述第二接触面用以输入第二指纹信息，所述第二接触面与所述第一接触面相背设置；所述传感组件位于所述第二接触面和所述第一接触面之间，且所述感光面所在平面与所述第一接触面所在平面和所述第二接触面所在平面均相交；所述点光源组件位于所述第一接触面和所述第二接触面之间，且与所述传感组件相对设置；所述点光源组件所产生的入射光分别在所述第一接触面和所述第二接触面上反射后，被所述传感组件的感光面接收。
17.可选的，还包括：波导部件，所述波导部件具有相背的第一表面和第二表面以及位于所述第一表面和第二表面之间且相背设置的第一侧面和第二侧面；所述第一表面为所述第一接触面；所述第二表面为所述第二接触面；所述点光源组件位于所述第一侧面上，所述点光源组件所产生的入射光经所述第一侧面入射所述波导部件，所述传感组件的感光面朝向所述第二侧面。
18.可选的，还包括：直角棱镜，所述直角棱镜包括两个相互正交的直角侧面和位于所述两个直角侧面之间的斜侧面；所述传感组件的感光面朝向所述直角棱镜的一个直角侧面；所述直角棱镜的斜侧面为所述第一接触面，所述点光源组件所产生的入射光从所述直角棱镜的另一个直角侧面入射所述直角棱镜，在所述第一接触面上反射后，投射至所述感光面所朝向的直角侧面。
19.可选的，所述点光源组件包括2个点光源，所述2个点光源位于所述感光面所在平面与所述第一接触面所在平面交线的垂面内且分布于所述传感组件的两侧。
20.可选的，所述指纹图像上位置点x的放大率为其中g为所述感光面与所述第一接触面之间最小距离，α为所述感光面所在平面与所述第一接触面所在平面的夹角，d所述点光源组件与所述第一接触面之间的距离， x为所述位置点x与原点线o之间的距离，其中所述原点线o为所述感光面和所述第一接触面之间最小距离的连线。
21.可选的，所述感光面所在平面与所述第一接触面所在平面正交。
22.可选的，所述传感组件与所述透光盖板相接触，且所述透光盖板与所述传感组件相接触的表面与所述第一接触面成所述预设夹角。
23.相应的，本实用新型还提供一种电子设备，包括：本实用新型的指纹成像模组。
24.可选的，包括手机、计算机、车载电子装置、仪器或仪表的控制装置、或电子锁。
25.与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：
26.本实用新型的技术方案中，所述传感组件的感光面所在平面与所述第一接触面所在平面成预设夹角，所述点光源组件产生的入射光在所述第一接触面上反射后，被所述传感组件的感光面接收以获得指纹图像。由于所述感光面所在平面与所述第一接触面所在平面之间预设夹角的大小会影响指纹信息的放大率，而指纹信息的放大率与指纹采集面及以及指纹图像的清晰度相关。因此本实用新型的技术方案相对于感光面与第一接触面相互平行的方案，能够以更小面积的传感组件获得更大面积的指纹图像，有利于增大指纹采集面积及或提供指纹图像清晰度。
附图说明
27.图1是一种指纹成像模组的结构示意图；
28.图2是另一种指纹成像模组的结构示意图；
29.图3是本实用新型指纹成像模组第一实施例的剖面结构示意图；
30.图4是本实用新型指纹成像模组第二实施例的剖面结构示意图；
31.图5是本实用新型指纹成像模组第三实施例的剖面结构示意图；
32.图6是图5所示本实用新型指纹成像模组中远场光线的光路示意图。
33.图7是本实用新型指纹成像模组第四实施例的剖面结构示意图；
34.图8是本实用新型指纹成像模组第五实施例的剖面结构示意图；
35.图9是本实用新型指纹成像模组第六实施例的剖面结构示意图；
36.图10是本实用新型指纹成像模组第七实施例的剖面结构示意图
37.图11是本实用新型指纹成像模组第八实施例的剖面结构示意图；
38.图12是本实用新型指纹成像模组第九实施例的剖面结构示意图。
具体实施方式
39.由背景技术可知，现有技术中的指纹成像模组存在指纹采集面积较小或者指纹图像清晰度较差的问题。
40.参考图1，示出了一种指纹成像模组的结构示意图。
41.所述指纹成像模组包括：用以产生入射光的点光源组件14；具有感光面 15的传感组件12；用以输入指纹信息的接触面13。其中所述接触面13为透光盖板11背向所述传感组件12的表面。
42.所述点光源组件14所产生的入射光透射所述透光盖板11之后，投射至所述接触面13上，在所述接触面13被所述指纹信息调制并发生反射；所形成的反射光被所述传感组件的感光面15接收以获得指纹图像。
43.所述点光源组件14与所述接触面13之间的距离为d，所述感光面15与所述接触面13之间的距离为g。具体的，当所述感光面15朝向所述透光盖板11时，所述感光面15与所述接触面13之间的距离g与所述透光盖板11的厚度近似相等。
44.结合参考图2，示出了另一种指纹成像模组的结构示意图。
45.图2所示指纹成像模组与图1所示指纹成像模组的不同之处在于，所述点光源组件24与所述接触面23之间的距离d大于所述感光面25与所述接触面23之间的距离g。
46.图1和图2所示的指纹成像模组中，所述感光面15/25均与所述接触面 13/23相互平行，因此所述传感组件12/22所获得的指纹图像并无形变，所述感光面15/25上任意位置的放大率的计算方法均为(g+d)/d。
47.其中，图1所示指纹成像模组中，所述点光源组件14位于所述感光面15 和接触面13之间，即d小于g时，所述感光面15上任意位置的放大率在大于2范围内；图2所示指纹成像模组中，所述点光源组件24位于所述感光面 25远离所述接触面23的一侧，即d大于g时，所述感光面15上任意位置的放大率在大于1小于2的范围内；当所述点光源组件位于所述感光面所在平面上，即d等于g时，所述感光面上任意位置的放大率等于2。
48.由此可见，指纹图像相对于原始指纹信息的放大比例与点光源、指纹与透光盖板的接触面、和传感组件的感光面三者的相对位置有关，因此可以通过改变三者的位置关系来调节指纹图像相对于原始输入的指纹信息的放大比例。
49.为解决所述技术问题，本实用新型提供了另一种指纹成像模组，包括：点光源组件，所述点光源组件用于产生入射光；传感组件，所述传感组件具有感光面；第一接触面，所述第一接触面用以输入第一指纹信息；其中，所述传感组件的感光面所在平面与所述第一接触面所在平面成预设夹角；所述点光源组件产生的入射光在所述第一接触面上反射后，被所述传感组件的感光面接收以获得指纹图像。
50.由于所述感光面所在平面与所述第一接触面所在平面之间预设夹角的大小会影响指纹信息的放大率，而指纹信息的放大率与指纹采集面积及以及指纹图像的清晰度相关。因此本实用新型的技术方案相对于感光面与第一接触面相互平行的方案，能够以更小面积的传感组件获得更大面积的指纹图像，有利于增大指纹采集面积及或提供指纹图像清晰度。
51.因为当指纹图像放大率比较小时，所需要的传感器面积将减小。现有的指纹识别装置其感光面与用于输入指纹信息的第一接触面是平行的，即所述第一接触面上的各点指纹图像的放大率相同，一般都在2倍左右。当所述感光面与第一接触面有夹角，那么传感器所采集的指纹图像放大率是渐变的，有些部分是小于2倍的，那么总体而言，采集相同面积的指纹信息所需要的传感器面积将减小，另一方面，如果采用相同面积的传感器就可以承载更多指纹信息。
52.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
53.参考图3，示出了本实用新型指纹成像模组一实施例的剖面结构示意图。
54.所述指纹成像模组包括：点光源组件110，所述点光源组件110用于产生入射光；传感组件120，所述传感组件120具有感光面121；第一接触面130，所述第一接触面130用以输入第一指纹信息；其中，所述传感组件120的感光面121所在平面与所述第一接触面130所在平面成预设夹角；所述点光源组件110产生的入射光在所述第一接触面130上反射后，被所述传感组件120 的感光面121接收以获得指纹图像。
55.由于所述感光面121所在平面与所述第一接触面130所在平面之间预设夹角的大小会影响指纹信息的放大率，而指纹信息的放大率与指纹采集面积以及指纹图像的清晰度相关。因此本实用新型的技术方案相对于感光面与第一接触面相互平行的方案，能够以更小面积的传感组件获得更大面积的指纹图像，有利于增大指纹采集面及或提供指纹图像清晰度。
56.如图3所示，本实用新型一些实施例中，所述指纹成像模组还包括：透光盖板140，位于所述传感组件120的一侧，所述透光盖板140背向所述传感组件120的表面为所述第一接触面130。
57.此外，本实用新型一些实施例中，所述指纹成像模组还包括：支撑部件 150，所述支撑部件150填充于所述传感组件120和所述透光盖板140之间，以使所述感光面121和所述第一接触面130之间形成大小为α的二面角。
58.本实用新型一些实施例中，所述支撑部件150的折射率与所述透光盖板 140的折射率相等，以减小支撑部件150和所述透光盖板140之间界面的光能损耗。一般来说，所述透光盖板140的材料为玻璃；因此，所述支撑部件150 的材料可以为折射率与玻璃相近的光学胶。
59.在另一些实施例中，所述支撑部件的折射率与所述透光盖板的折射率相近。具体的，当玻璃的折射率大于所述支撑部件的折射率时，那么玻璃与所述支撑部件的折射率差值应小于玻璃与空气的折射率差值(大约为0.5)；当玻璃的折射率小于所述支撑部件的折射率时，那么所述支撑部件的折射率与玻璃折射率差值大约0.3以内。
60.在另一些实施例中，所述传感组件与所述透光盖板相接触，且所述透光盖板与所述传感组件相接触的表面与所述第一接触面成所述预设夹角。具体的，可以直接将所述透光盖板打磨抛光成上下两个表面有预设夹角的结构，即所述透光盖板为上下两个表面不平行的结构，例如上表面为所述第一接触面用于接触指纹，这样就可以直接将所述传感组件贴在所述透光盖板的下表面上，而无需设置所述支撑部件。具体地，所述透光盖板的第一表面可以为平面，所述透光盖板的第二表面可以为斜面，所述第一表面与所述第二表面相对，所述第一表面用作所述第一接触面，所述透光盖板的第二表面与所述传感组件的感测面一侧相接触，即沿所述透光盖板表面的一端到另一端，其厚度逐渐减薄。
61.本实用新型一些实施例中，所述透光盖板140具有预设斜面141，所述点光源组件110位于所述预设斜面141上，所述点光源组件110所产生的入射光经所述预设斜面141入射所述透光盖板140，使所述点光源组件110所产生入射光的光束得以更大范围且更有效的利用，提高指纹成像效果、降低能耗。
62.本实用新型一些实施例中，所述指纹图像上位置点x的放大率为其中g为所述感光面121与所述第一接触面130之间最小距离，α为所述感光面121所在平面与所述第一接触面130所在平面的夹角，d所述点光源组件110与所述第一接触面130之间的距离，x为所述位置点x与原点线o之间的距离，其中所述原点线o为所述感光面121和所述第一接触面130之间最小距离的连线。
63.如图3所示，所述传感组件120与所述透光盖板140成预设夹角α，所述传感组件120与所述透光盖板140的表面在原点线o相贴合，即以平行所述透光盖板140的位置为起点，所述传感组件120以原点线o为旋转轴转过角度α。以所述原点线o为圆点，在所感测面120内以垂直所述原点线o的直线为x轴建立一维坐标系，所述指纹图像上位置点x与原点线o之间的距离 x即为所述位置点x在上述一维坐标系内的坐标值。由此可见，所述指纹图像上位置点x的放大率为局部放大率，即在上述一维坐标系内，某一坐标点 x附件当δx
→
0时的放大率。
64.需要说明的是，所述感光面121上与所述透光盖板140相接触的部分也即所述感光面121上与所述第一接触面130距离最小的点相连形成一直线，所述指纹图像放大率中的x表示所述感光面121上的位置与上述直线的距离，而且所述感光面121内平行上述直线的位置，放大率均相等，即所述感光面 121上与上述直线距离相等的位置，放大率均相等。
65.还需要说明的是，如图3所示，本实施例中，所述点光源组件110位于所述感光面121上与所述第一接触面130距离最小的位置和所述第一接触面 130之间，即g大于d，也就是说，所述点光源组件110位于所述传感组件120 的最低点和所述第一接触面130之间。
66.本实用新型其他实施例中，如图4所示，所述点光源组件210与所述第一接触面230的距离d也可以大于所述感光面221与所述第一接触面230的最小距离g。
67.所述指纹图像中，放大率与感光面221上位置点x的位置，即与所述位置点x与所述
原点线o之间的距离x相关，即所述指纹图像的放大率与所述感光面221上所述位置点x的位置相关，因此所获得的指纹图像会产生一定的形变，但是由于所述指纹成像模组的结构是固定的，因此其放大率与位置的关系也是固定的，所以可以通过图像校正的方法使形变恢复。另一方面也可以通过指纹成像模组结构的设置，获得合适的指纹图像放大率，从而达到以更小面积的传感组件获得更大面积的指纹图像的目的，以增大指纹采集面积及或提高指纹图像清晰度。
68.参考图5，示出了本实用新型指纹成像模组另一实施例的剖面结构示意图
69.本实施例与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述感光面321所在平面与所述第一接触面330所在平面正交。由于所述指纹图像的放大率与所述感光面321所在平面与所述第一接触面330所在平面夹角α相关，因此通过使所述感光面321 所在平面与所述第一接触面330所在平面正交以增大指纹采集面积或提高指纹图像清晰度。
70.本实用新型一些实施例中，所述指纹成像模组还包括：直角棱镜340，所述直角棱镜340具有两个相互正交的直角侧面340a/340b和位于两个所述直角侧面340a/340b之间的斜侧面340c；所述传感组件320的感光面321朝向所述直角棱镜340的一个直角侧面340a。具体的，所述感光面321贴合于所述直角面340a上。
71.如图5所示，本实施例中，所述直角棱镜340的另一个直角侧面340b为所述第一接触面330，所述点光源组件310所产生的入射光从所述直角棱镜 340的斜侧面340c入射所述直角棱镜340，在所述第一接触面330上反射后，投射至所述感光面321所朝向的直角侧面340a。
72.采用直角棱镜340相互正交的直角侧面340a/340b构成相互正交的感光面 321和第一接触面330的做法，结构简单紧凑，还能降低装配难度。而且如图 6所示，远场光线350还能够依次透射所述斜侧面340c和所述第一接触面330，与所述点光源组件310所产生的入射光并不相互干扰。该实施例的应用场景例如可以用于透明玻璃门窗，将所述指纹成像模组嵌入门窗，既可以指纹解锁，又不影响门窗的透明度。
73.需要说明的是，如图5和图6所示，本实施例中，所述直角棱镜340为直角三棱镜，所述直角棱镜340包括3个侧面，即2个直角侧面和1个斜侧面。本实用新型其他实施例中，所述直角棱镜也可以包括多于3个的侧面。
74.如图7所示，所述指纹成像模组的实施例中，所述直角棱镜540为直角四棱镜，所述直角棱镜540包括4个侧面，所述直角侧面540a和直角侧面540b 相互正交，斜侧面540c位于2个直角侧面540a/540b之间；所述传感组件520 的感光面521朝向所述直角侧面540a，所述直角侧面540b为所述第一接触面 530，所述点光源组件510位于所述斜侧面540c上，所述点光源组件510所产生的入射光从所述直角棱镜540的斜侧面540c入射所述直角棱镜。
75.而且，由于入射光在所述斜侧面540c的入射点与所述感光面521所朝向的直角侧面540a之间的距离较大，因此在所述第一接触面530上反射后的一部分入射光投射至所述斜侧面540c上，在所述斜侧面540再次反射后，投射至所述感光面521所朝向的直角侧面540a。
76.此外，直角棱镜除了能够使所述感测面和所述第一接触面正交之外，通过直角棱镜，也可以使所述感测面和所述第一接触面斜交。如图8所示，所述指纹成像模组实施例中，
所述传感组件420的感光面421朝向所述直角棱镜430的一个直角侧面440a，所述点光源组件410位于所述直角棱镜430的另一个直角侧面440b上，所述直角棱镜的斜侧面440c为所述第一接触面430。所述点光源组件410所产生的入射光从所述直角棱镜440的另一个直角侧面 440b入射所述直角棱镜440，在所述第一接触面430上反射后，投射至所述感光面421所朝向的直角侧面，以被所述感光面421接收。
77.还需要说明的是，通过直角棱镜使感光面与第一接触面正交的做法仅为一示例。本实用新型其他实施例中，也可以通过其他结构使两者正交。如图9 所示，所述指纹成像模组包括：透光盖板640和支撑部件650，所述透光盖板 640具有相背的两个表面，其中一个表面为所述第一接触面630，所述支撑部件650位于另一个表面上。所述传感组件620的感光面621贴合于所述支撑部件650的一个表面上，而且所述感光面621所贴合的表面与所述第一接触面630垂直，从而使得所述感光面621与所述第一接触面630正交。所述透光盖板640还具有位于上述两个表面之间的一个侧面(图中未标示)，所述点光源组件610位于所述侧面上。所述点光源组件610所产生的入射光经所述侧面入射至所述透光盖板640内，投射至所述第一接触面630；在所述第一接触面630反射，经与所述第一接触面630相背的表面投射入所述支撑部件650，进而投射至所述感光面621所贴合的表面上，被所述感光面621接收。在一些实施例中，所述支撑部件650可以为玻璃，或者所述支撑部件650和所述透光盖板640可以为一块玻璃形成的一体件。此外，在一些实施例中，所述点光源组件610a也可以设置于所述支撑部件650a的侧面上(如图10所示)。参考图11，示出了本实用新型指纹成像模组另一实施例的剖面结构示意图。
78.本实施例与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述指纹成像模组还包括：第二接触面730b，所述第二接触面730b用以输入第二指纹信息，所述第二接触面 730b与所述第一接触面730a相背设置。
79.所述传感组件720位于所述第二接触面730b和所述第一接触面730a之间，且所述感光面721所在平面与所述第二接触面730b所在平面和所述第一接触面730a所在平面均相交；所述点光源组件710位于所述第一接触面730a 和所述第二接触面730b之间，且与所述传感组件720相对设置；所述点光源组件710所产生的入射光分别在所述第一接触面730a和所述第二接触面730b 上反射后，被所述传感组件720的感光面721接收。
80.本实用新型一些实施例中，所述指纹成像模组还包括：波导部件740，所述波导部件740具有相背的第一表面(图中未标示)和第二表面(图中未标示)以及位于所述第一表面和第二表面之间且相背设置的第一侧面(图中未标示)和第二侧面(图中未标示)；所述第一表面为所述第一接触面730a；所述第二表面为所述第二接触面730b；所述点光源组件710位于所述第一侧面上，所述点光源组件710所产生的入射光经所述第一侧面透射入所述波导部件740，所述传感组件720的感光面721朝向所述第二侧面。
81.所述第一接触面730a和所述第二接触面730b的设置以及所述传感组件 720和所述点光源组件710的装配，一方面能够在所述指纹成像模组的两侧获得指纹图像，另一方面也可以通过较小面积的传感组件获得较大面积的指纹图像，以达到增大指纹采集面积或提高指纹图像清晰度的目的。
82.参考图12，示出了本实用新型指纹成像模组另一实施例的结构示意图。
83.本实施例与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。本实施例与前述实
施例不同之处在于，本实施例中，所述指纹成像模组的点光源组件包括2个点光源810a/810b，所述2个点光源810a/810b位于所述感光面821 所在平面与所述第一接触面830所在平面交线的垂面内且分布于所述传感组件820的两侧。采用包括多个点光源810a/810b的点光源组件获得指纹图像的做法，能够增大指纹成像的面积，提高指纹成像的信号强度。
84.在一些实施例中，所述2个点光源也可以不位于同一平面内，二者位置关系相互独立，可以实现双指纹采集，由图12可以看出，所述点光源810a 照射到第一接触面830的位置和所述点光源810b照射到第一接触面830的位置可以分别用于采集两个指纹，或者可以实现多位置采集——即当所述指纹成像模组感应到图12中的左侧位置有按压，那么所述点光源810a发射光线用于指纹成像，当所述指纹成像模组感应到图12中的右侧位置有按压，那么所述点光源810b发射光线用于指纹成像。
85.另外，本实用新型实施例还提供了一种电子设备。所述电子设备包括本实用新型的指纹成像模组。
86.在具体实施中，所述电子设备可以为手机、计算机等终端、或者电子锁、智能锁(例如智能门锁)、指纹锁等，具体不作限制。
87.综上，由于所述感光面所在平面与所述第一接触面所在平面之间二面角的大小会影响指纹信息的放大率，而指纹信息的放大率与指纹采集面积以及指纹图像的清晰度相关。因此本实用新型的技术方案相对于感光面与第一接触面相互平行的方案，能够以更小面积的传感组件获得更大面积的指纹图像，有利于增大指纹采集面积或提高指纹图像清晰度。
88.虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。