指纹识别装置和电子设备的制作方法

本申请实施例涉及指纹识别技术领域，并且更具体地，涉及一种指纹识别装置和电子设备。

背景技术：

屏下光学指纹识别技术应用广泛，为了保证指纹识别效果，一般需要在指纹成像过程中避免生成莫尔条纹。

截至目前为止，为了避免指纹图像中出现莫尔条纹，通常增加指纹识别模组的像素阵列的密度，使得指纹识别模组的像素阵列的密度相对显示屏的像素阵列的密度满足奈奎斯特采样定律，即，使得莫尔条纹处于指纹周期外，相应的，提升指纹识别的性能。

然而，当指纹识别模组的像素阵列基于多个方向的光信号进行指纹成像时，即使使得指纹识别模组的像素阵列的密度相对显示屏的像素阵列的的密度满足奈奎斯特采样定律，指纹图像中仍可能会出现莫尔条纹。

此外，对于一些指纹识别装置，如超薄大面积的指纹识别装置，应用在高像素密度屏下时会极大的增加指纹识别装置处理的指纹图像的数据量，导致用户在使用含有指纹识别装置的电子设备时，无法做到指纹识别的快速响应，降低了用户的体验。

因此，针对指纹识别模组的像素阵列基于多个方向的光信号进行指纹成像的场景，急需一种能够避免指纹图像中出现莫尔条纹及指纹识别快速响应的方案，相应的，以提升指纹识别效果，提升用户体验。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种指纹识别装置和电子设备，能够解决指纹识别模组出现的莫尔条纹问题，并进一步降低指纹图像的数据量，从而提升指纹识别装置的性能，提升用户体验。

第一方面，提供了一种指纹识别装置，设置于电子设备的显示屏下方，该指纹识别装置包括：微透镜阵列，用于设置在该显示屏的下方；多个挡光层，设置在该微透镜阵列的下方，该多个挡光层中的每个挡光层中设置有该微透镜阵列中的每个微透镜对应的至少一个通光小孔；像素阵列，设置在该多个挡光层的下方，该像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期p小于该显示屏的空间成像周期的一半，该微透镜阵列中每个微透镜通过该每个微透镜对应的通光小孔，将经过该显示屏上方的手指反射或散射后返回的多个方向的指纹光信号分别会聚至该像素阵列中的多个像素；其中，该多个方向的指纹光信号用于形成多个指纹图像，该多个指纹图像中的每一个指纹图像经过低通滤波处理后形成第一目标指纹图像，所述第一目标指纹图像中的n行n列像素值的平均值作为第二目标指纹图像中的一个像素值，n为正整数，所述第二目标指纹用于进行指纹识别。

该技术方案中，像素阵列中的多个像素可以接收多个方向的指纹光信号，通过设置该像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期小于该显示屏的空间成像周期的一半，可以使得用于接收相同方向的光信号的像素的空间采样周期相对显示屏的空间成像周期满足奈奎斯特采样定律，即，能够避免所述多个指纹图像中的每一个指纹图像中出现莫尔条纹，相应的，提升指纹识别效果。

此外，将用于指纹识别的指纹图像构造为经低通滤波处理之后形成的第一目标指纹图像，即使通过奈奎斯特采样定律没有完全消除莫尔条纹，也可以基于指纹图像中出现莫尔条纹时莫尔条纹的高频特性，通过低通滤波处理滤除处于指纹周期内的莫尔条纹以保证指纹图像中不会出现莫尔条纹，相应的，能够保证指纹识别效果。

进一步地，将第一目标指纹图像中的n行n列像素值的平均值作为第二目标指纹图像中的一个像素值，在消除莫尔条纹的基础上，进一步降低指纹图像的数据量，使得指纹识别能够快速响应，提升了用户的体验。

另外，所述指纹识别装置不仅适用于基于单方向光信号进行指纹识别的场景，也适用于基于多方向光信号进行指纹识别的场景，相当于，在提升指纹识别效果的基础上，增加了指纹识别装置的通用性。

在一种可能的实现方式中，该第二目标指纹图像中的像素的空间采样周期n*p小于该显示屏的空间成像周期的一半。

该技术方案中，相同方向的指纹光信号形成的图像中的像素的空间采样周期n*p小于显示屏的空间成像周期的一半时，能够消除指纹识别装置的屏下莫尔条纹或使莫尔条纹的周期远离指纹周期，有利于提升指纹识别的性能。

在一种可能的实现的方式中，该第二目标指纹图像中的空间采样周期n*p大于或等于该显示屏的空间成像周期的一半，该指纹识别装置用于设置为相对于该显示屏之间具有预设偏转角度。

通过设置预设的偏转角度，使得指纹识别装置的屏下莫尔条纹的周期远离指纹周期，消除莫尔条纹对指纹识别的影响，有利于提升指纹识别的性能。

在一种可能的实现的方式中，该指纹识别装置具有第一方向，该指纹识别装置具有第一方向，该第一方向平行于该像素阵列的排列方向；所述显示屏具有第二方向，所述第二方向平行于该显示屏中像素的排列方向，且该第一方向与该第二方向之间的夹角为该预设偏转角度。

在一种可能的实现的方式中，该预设偏转角度的范围为该指纹识别装置的安装公差的容忍范围。

在一种可能的实现的方式中，该预设偏转角度的范围为-45度到45度之间，且不等于0。

在一种可能的实现的方式中，该预设偏转角度和该显示屏的空间成像周期成反比。

该技术方案，有利于指纹识别装置的莫尔条纹的周期远离指纹周期。

在一种可能的实现的方式中，该第二目标指纹图像的空间采样周期n*p小于75微米。

在一种可能的实现的方式中，该第二目标指纹图像的空间采样周期n*p为60微米。

在一种可能的实现的方式中，该像素阵列中分别包括多个感光区域，该多个感光区域分别位于该通光小孔的底部，该多个感光区域中的至少一个感光区域偏离于其所在的该微透镜的中心设置。

在一种可能的实现的方式中，该多个挡光层中的顶层挡光层中设置有一个通光小孔，该多个挡光层中的底层挡光层中设置有与该多个像素分别对应的多个通光小孔。

在一种可能的实现的方式中，该指纹识别装置还包括：至少一个颜色滤波片，位于该像素阵列的上方，该多个方向的指纹光信号经过该颜色滤波片之后形成的指纹图像用于进行指纹防伪。

该技术方案中，通过设置颜色滤波片使得像素阵列可以接收不同颜色的指纹光信号，能够进行指纹防伪。

在一种可能的实现的方式中，该多个方向中的每个方向上的颜色滤波片包括不同颜色的颜色滤波片。

在一种可能的实现的方式中，该多个方向中的每个方向上的颜色滤波片包括相同颜色的颜色滤波片。

在一种可能的实现的方式中，该颜色滤波片的颜色为以下颜色中的任意一种：红色、绿色、蓝色、黄色、白色。

在一种可能的实现方式中，该指纹识别装置还包括：红外截止滤波片，位于所述像素阵列的上方，该红外截止滤波片用于滤除红外光信号，以透过可见光信号。

在一种可能的实现方式中，该指纹识别装置还包括：透明介质层，该透透明介质层用于连接该微透镜阵列、该多个挡光层以及该像素阵列。

在一种可能的实现方式中，该透明介质层为带有颜色的透明介质层。

第二方面，提供了一种指纹识别装置，设置于电子设备的显示屏下方，包括：微透镜阵列，用于设置在显示屏的下方；多个挡光层，设置在该微透镜阵列的下方，该多个挡光层中的每个挡光层中设置有该微透镜阵列中的每个微透镜对应的至少一个通光小孔；像素阵列，设置在该多个挡光层的下方，该像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期p小于该显示屏的空间成像周期的一半，该微透镜阵列中的每个微透镜通过该每个微透镜对应的通光小孔，将经过该显示屏上方的手指反射或散射后返回的多个方向的指纹光信号分别会聚至该像素阵列中的多个像素；

其中，该多个方向的指纹光信号用于形成多个指纹图像，该多个指纹图像中的每一个指纹图像中的n行n列像素值的平均值作为第三目标指纹图像中的一个像素值，该第三目标指纹图像经过低通滤波处理后形成第四目标指纹图像，该第四目标指纹图像中的l行l列像素值的平均值作为第五目标指纹图像中的一个像素值，该第五目标指纹图像用于进行指纹识别，其中，l为正整数；

该第三目标指纹图像中的像素的空间采样周期n*p小于该显示屏的空间成像周期的一半。

该技术方案可以使得指纹识别装置在消除莫尔条纹的基础上，即，保证指纹识别效果，进一步降低指纹图像的数据量，使得指纹识别能够快速响应，相应的，提升了用户的体验。

第三方面，提供了一种电子设备，包括：显示屏；以及

第一方面或第一方面中任一种可能的实现方式或第二方面中的指纹识别装置，该指纹识别装置设置于该显示屏下方，以实现屏下光学指纹识别。

在一种可能的实现的方式中，该指纹识别装置和该显示屏之间的距离为0至1mm。

在电子设备中设置上述指纹识别装置，通过提升指纹识别装置的指纹识别性能，从而提升该电子设备的指纹识别性能。

附图说明

图1是本申请实施例可以适用的电子设备的平面示意图。

图2和图3是本申请实施例的一种指纹识别装置的示意性截面图和示意性俯视图。

图4是本申请实施例的一种指纹识别装置的功能结构框图。

图5是本申请实施例的一种光路走向的示意图。

图6是本申请实施例的指纹识别系统的示意性框图。

图7是本申请实施例的一种指纹识别装置相对于显示屏具有预设偏转角度的示意图。

图8是本申请实施例的一种指纹识别装置相对于显示屏具有预设偏转角度的示意图。

图9是本申请实施例的一种指纹识别装置相对于显示屏具有预设偏转角度的示意图。

图10是本申请实施例的一种电子设备的示意性框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例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。

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电子设备；更具体地，在上述电子设备中，指纹识别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。或者，该指纹识别装置也可以部分或者全部集成至电子设备的显示屏内部，从而形成屏内(in-display)光学指纹系统。

如图1所示为本申请实施例可以适用的电子设备的结构示意图，该电子设备10包括显示屏120和光学指纹装置130，其中，该光学指纹装置130设置在显示屏120下方的局部区域。该光学指纹装置130包括光学指纹传感器，该光学指纹传感器包括具有多个光学感应单元131的感应阵列133，该感应阵列133所在区域或者其感应区域为光学指纹装置130的指纹检测区域103。如图1所示，指纹检测区域103位于显示屏120的显示区域之中。在一种替代实施例中，光学指纹装置130还可以设置在其他位置，比如显示屏120的侧面或者电子设备10的边缘非透光区域，并通过光路设计来将显示屏120的至少部分显示区域的光信号导引到光学指纹装置130，从而使得指纹检测区域103实际上位于显示屏120的显示区域。

应理解，指纹检测区域103的面积可以与光学指纹装置130的感应阵列的面积不同，例如通过例如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，可以使得光学指纹装置130的指纹检测区域103的面积大于光学指纹装置130感应阵列的面积。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，光学指纹装置130的指纹检测区域103也可以设计成与该光学指纹装置130的感应阵列的面积基本一致。

因此，使用者在需要对电子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显示屏120的指纹检测区域103，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电子设备10无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如home键)，从而可以采用全面屏方案，即显示屏120的显示区域可以基本扩展到整个电子设备10的正面。

在本申请的一些实施例中，如图1所示，光学指纹装置130包括光检测部分134和光学组件132，该光检测部分134包括感应阵列以及与该感应阵列电性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)，比如光学成像芯片或者光学指纹传感器，该感应阵列具体为光探测器(photodetector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，该光探测器可以作为上述的光学感应单元；该光学组件132可以设置在光检测部分134的感应阵列的上方，其可以具体包括导光层或光路引导结构以及其他光学元件，该导光层或光路引导结构主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至感应阵列进行光学检测。

应理解，光学组件132可以与光检测部分134封装在同一个光学指纹部件。比如，该光学组件132可以与该光学检测部分134封装在同一个光学指纹芯片，也可以将该光学组件132设置在该光检测部分134所在的芯片外部，比如将该光学组件132贴合在该芯片上方，或者将该光学组件132的部分元件集成在上述芯片之中。

可选地，导光层或者光路引导结构也可以具体采用微透镜(micro-lens)层，该微透镜层具有由多个微透镜形成的微透镜阵列，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在光检测部分134的感应阵列上方，并且每一个微透镜可以分别对应于感应阵列的其中一个感应单元。并且，微透镜层和感应单元之间还可以形成其他光学膜层，比如介质层或者钝化层，更具体地，微透镜层和感应单元之间还可以包括具有微孔的挡光层，其中该微孔形成在其对应的微透镜和感应单元之间，挡光层可以阻挡相邻微透镜和感应单元之间的光学干扰，并使得感应单元所对应的光线通过微透镜汇聚到微孔内部并经由该微孔传输到该感应单元以进行光学指纹成像。

作为一种可选的实施例，显示屏120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(organiclight-emittingdiode，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，光学指纹装置130可以利用oled显示屏120位于指纹检测区域103的显示单元(即oled光源)来作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在指纹检测区域103时，显示屏120向指纹检测区域103上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过手指140内部散射而形成散射光，在相关专利申请中，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的脊(ridge)与谷(valley)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹脊的反射光151和来自指纹谷的反射光152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被光学指纹装置130中的感应阵列134所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于该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，从而在电子设备10实现光学指纹识别功能。

应理解，电子设备10还可以包括透明保护盖板，该盖板可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于显示屏120的上方并覆盖电子设备10的正面。因为，本申请实施例中，所谓的手指按压在显示屏120实际上是指按压在显示屏120上方的盖板或者覆盖该盖板的保护层表面。

还应理解，电子设备10还可以包括电路板150，该电路板设置在光学指纹装置130的下方。光学指纹装置130可以通过背胶粘接在电路板150上，并通过焊盘及金属线焊接与电路板150实现电性连接。光学指纹装置130可以通过电路板150实现与其他外围电路或者电子设备10的其他元件的电性互连和信号传输。比如，光学指纹装置130可以通过电路板150接收电子设备10的处理单元的控制信号，并且还可以通过电路板150将来自光学指纹装置130的指纹检测信号输出给电子设备10的处理单元或者控制单元等。

另一方面，在某些实施例中，光学指纹装置130可以仅包括一个光学指纹传感器，此时光学指纹装置130的指纹检测区域103的面积较小且位置固定，因此用户在进行指纹输入时需要将手指按压到指纹检测区域103的特定位置，否则光学指纹装置130可能无法采集到指纹图像而造成用户体验不佳。在其他替代实施例中，光学指纹装置130可以具体包括多个光学指纹传感器；该多个光学指纹传感器可以通过拼接方式并排设置在显示屏120的下方，且该多个光学指纹传感器的感应区域共同构成光学指纹装置130的指纹检测区域103。也即是说，光学指纹装置130的指纹检测区域103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的感应区域，从而将光学指纹装置130的指纹采集区域103可以扩展到显示屏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。可替代地，当光学指纹传感器数量足够时，指纹检测区域103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。

还应理解，在本申请实施例中，光学指纹装置中的感应阵列也可以称为像素阵列，感应阵列中的光学感应单元或感应单元也可称为像素单元或者像素。

需要说明的是，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、指纹识别装置、指纹识别模组、指纹模组、指纹采集装置等，上述术语可相互替换。

屏下光学指纹识别技术应用广泛，为了保证指纹识别效果，一般需要在指纹成像过程中避免生成莫尔条纹。

截至目前为止，为了避免指纹图像中出现莫尔条纹，通常增加指纹识别模组的像素阵列的密度，使得指纹识别模组的像素阵列的密度相对显示屏的像素阵列的密度满足奈奎斯特采样定律，即，使得莫尔条纹处于指纹周期外，相应的，提升指纹识别的性能。

然而，当指纹识别模组的像素阵列基于多个方向的光信号进行指纹成像时，即使使得指纹识别模组的像素阵列的密度相对显示屏的像素阵列的的密度满足奈奎斯特采样定律，指纹图像中仍然会出现莫尔条纹。

此外，对于一些指纹识别装置，如超薄大面积的指纹识别装置，应用在高像素密度屏下时会极大的增加指纹识别装置处理的指纹图像的数据量，导致用户在使用含有指纹识别装置的电子设备时，无法做到指纹识别的快速响应，降低了用户的体验。

为了消除屏下莫尔条纹对于指纹识别性能的影响和提升指纹识别模组的性能以及通用性，本申请实施例通过提升像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样密度，即减小像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期，使其小于显示屏的空间成像周期的一半，并将多个方向的指纹光信号形成的多个指纹图像中的每一个指纹图像经过低通滤波处理后形成第一目标指纹图像，该第一目标指纹图像中的n行n列像素值的平均值作为第二目标指纹图像中的一个像素值，该第二目标指纹图像用于进行指纹识别。从而使得本申请的指纹识别装置能够消除屏下莫尔条纹或使莫尔条纹的周期远离指纹周期，进一步地，降低了指纹图像的数据量，使指纹识别快速响应，相应的，提高了指纹识别的性能，提升了用户的体验。

下面将结合实施例介绍本申请的指纹识别装置和电子设备。

图2和图3是本申请实施例的一种指纹识别装置的示意性截面图和示意性俯视图。

如图2和图3所示，该指纹识别装置200可以包括：微透镜阵列210、多个挡光层、像素阵列250。其中，该像素阵列250中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期小于显示屏的空间成像周期的一半。该多个方向的指纹光信号用于形成多个指纹图像，该多个指纹图像中的每一个指纹图像经过低通滤波处理后形成第一目标指纹图像。

可选地，本申请实施例可以对该第一目标指纹图像进行数字平均处理，即可以将经过低通滤波处理之后的第一目标指纹图像中的n行n列像素值的平均值作为第二目标指纹图像中的一个像素值，n为正整数。下文将结合具体实施例详细介绍该方案，此处暂不详述。

可选地，本申请实施例也可以先对相同方向的指纹光信号形成的指纹图像进行数字平均处理，再将经过数字平均处理之后的指纹图像进行低通滤波处理，即可以将用于接收相同方向的指纹光信号形成的指纹图像中的n行n列像素值的平均值作为第三目标指纹图像中的一个像素值，该第三目标指纹图像经过低通滤波处理后用于形成第四目标指纹图像，该第四目标指纹图像用于进行指纹识别；其中，所述第三目标指纹图像中的像素的空间采样周期n*p小于所述显示屏的空间成像周期的一半。

可选地，在本申请实施例中，当像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素密度比较大时，还可以对相同方向的指纹光信号形成的指纹图像先进行第一次数字平均处理，再将经过第一次数字平均处理之后的指纹图像进行低通滤波处理，此时，第一次数字平均处理之后的指纹图像中的像素密度仍较大，为降低指纹图像的数据量，可以对低通滤波处理之后的指纹图像进行第二次数字平均处理。也就是说，可以将用于接收相同方向的指纹光信号形成的指纹图像中的n行n列像素值的平均值作为第三目标指纹图像中的一个像素值，该第三目标指纹图像经过低通滤波处理后用于形成第四目标指纹图像，该第四目标指纹图像中的l行l列像素值的平均值作为第五目标指纹图像中的一个像素值，该第五目标指纹图像用于进行指纹识别，其中，l为正整数；其中，所述第三目标指纹图像中的像素的空间采样周期n*p小于所述显示屏的空间成像周期的一半。

可选地，显示屏的空间成像周期可以为显示屏的像素单元的周期。

可选地，显示屏的空间成像周期还可以为显示屏的像素单元周期与光学成像系统缩放系数k的比值，k为指纹识别装置中像素单元中的感光区域内显示的图像与该像素单元在该感光区域内采集的图像之间的缩放比例。

可选地，该显示屏可以是oled屏，也可以是lcd屏。

该微透镜阵列210，用于设置在显示屏的下方，由多个微透镜组成。可选地，该微透镜可以是带有颜色的微透镜，比如微透镜的球冠带有颜色，该颜色可以是绿色或者青色或者是其他颜色。

在本申请实施例中，该多个挡光层中的顶层挡光层中设置有一个通光小孔，该多个挡光层中的底层挡光层中设置有与所述多个像素分别对应的多个通光小孔。

该多个挡光层设置在该微透镜阵列210的下方，该多个挡光层可以包括第一挡光层220、第二挡光层230和第三挡光层240，该多个挡光层中的每个挡光层中设置有该微透镜阵列中的每个微透镜对应的至少一个通光小孔。

作为一个示例，在第一挡光层220中，设置有与第一微透镜211相对应的第一小孔221，在第二挡光层230中设置有与第一微透镜211相对应的第二小孔231和第三小孔232，在第三挡光层240中设置有与第一微透镜211相对应的第四小孔241和第五小孔242，该第四小孔241和该第五小孔242分别与像素单元261和262相对应。

应理解，图中示出了该指纹识别装置200包含三个挡光层的情形，本申请中的挡光层也可以是两层，或更多层，本申请实施例对此不做具体限定。

该像素阵列250，用于设置在该多个挡光层的下方，该像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期p小于该显示屏的空间成像周期的一半，该微透镜阵列210中的至少一个微透镜通过该至少一个微透镜对应的通光小孔，将经过该显示屏上方的手指反射或散射后返回的多个方向的指纹光信号分别会聚至该像素阵列中的多个像素中，该多个方向的指纹光信号用于识别该手指的指纹信息。

作为一个示例，该像素阵列250中的每个像素单元中还可以包括一个感光区域，例如，像素单元251中包含一个感光区域261、像素单元252中包含一个感光区域262。该多个感光区域用于接收不同方向的指纹光信号。

可选地，可以通过调整每个像素单元中的感光区域的面积大小和/或感光区域在像素单元中的相对位置关系，使得该多个感光区域能够接收不同方向的指纹光信号。

可选地，该多个方向的指纹光信号也可以用于进行指纹防伪。

作为一个示例，如图3所示，一个微透镜对应四个像素单元，且微透镜的中心相对于四个像素单元的中心有特定的偏移。该四个像素单元中的感光区域通过挡光层中的至少一个通光小孔接收不同方向的指纹光信号，以进行指纹识别或指纹防伪。其中，用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期小于显示屏的空间成像周期的一半。

在本申请实施例中，该多个挡光层中的顶层挡光层中设置有一个通光小孔221，该多个挡光层中的底层挡光层中设置有与多个像素相对应的多个通光小孔，即该底层挡光层中设置有与像素单元261和262相对应的通光小孔241和242。

作为另一个示例，本申请实施例中的每个微透镜也可以对应一个像素单元，这种情况下，多个微透镜组成一个微透镜组，该微透镜组中的多个微透镜分别用于接收不同方向的指纹光信号，以进行指纹识别或指纹防伪。其中，用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期小于显示屏的空间成像周期的一半。

上述技术方案中，该像素阵列中的多个像素可以接收多个方向的指纹光信号，通过设置该像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期小于该显示屏的空间成像周期的一半，即，能够避免所述多个指纹图像中的每一个指纹图像中出现莫尔条纹，相应的，提升指纹识别效果。此外，将用于指纹识别的指纹图像构造为经低通滤波处理之后形成的第一目标指纹图像，即使通过奈奎斯特采样定律没有完全消除莫尔条纹，也可以基于指纹图像中出现莫尔条纹时莫尔条纹的高频特性，通过低通滤波处理滤除处于指纹周期内的莫尔条纹以保证指纹图像中不会出现莫尔条纹，相应的，能够保证指纹识别效果，进一步地，第一目标指纹图像中的n行n列像素值的平均值作为第二目标指纹图像中的一个像素值，可以降低指纹图像的数据量，使指纹识别快速响应，提升了用户的体验。

图4是本申请实施例的一种指纹识别装置的功能结构框图。

如图4所示，一个微透镜下对应四个像素单元，数字“1”、“2”、“3”、“4”分别表示每个微透镜下的用于接收四个不同方向的指纹光信号的像素单元，用于接收相同方向指纹光信号的像素单元彼此之间均不相邻。

应理解，图4中仅是示出了数字“1”、“2”、“3”、“4”对应的像素单元的相对位置，但这不应对本申请造成任何限定。

在本申请实施例中，用于接收相同方向指纹光信号的像素单元形成一幅指纹图像，即在一个微透镜对应四个像素单元的情况下，可形成四幅指纹图像，其中，该四幅指纹图像中的每一幅指纹图像都可以用来进行指纹识别和/或指纹防伪，也可以四幅图像组合成一幅图像进行指纹识别和/或指纹防伪。

该像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期小于所述显示屏的空间成像周期的一半时，如两个数字“1”对应的像素单元之间的距离小于所述显示屏的空间成像周期的一半。

在本申请实施例中，该四幅指纹图像可以先进行低通滤波处理，能够将高频的莫尔条纹和高频的屏像素结构周期消除，然后再将通过低通滤波处理之后的四幅指纹图像分别进行像素平均处理，即将n行n列用于接收相同方向的指纹光信号的像素单元的像素平均值作为目标指纹图像中的一个像素值，如图4所示，将2行2列的用于接收相同方向指纹光信号的像素单元的像素平均值即4个像素单元的像素平均值作为该相同方向的指纹光信号形成的指纹图形中的一个像素值。具体地，四个数字“1”对应的像素单元的像素平均值作为“1”对应方向指纹光信号形成的指纹图像中的一个像素值；四个数字“2”对应的像素单元的像素平均值作为“2”对应方向指纹光信号形成的指纹图像中的一个像素值；四个数字“3”对应的像素单元的像素平均值作为“3”对应方向指纹光信号形成的指纹图像中的一个像素值；四个数字“4”对应的像素单元的像素平均值作为“4”对应方向指纹光信号形成的指纹图像中的一个像素值。

可选地，当像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期不小于所述显示屏的空间成像周期的一半时，但低通滤波处理之后可以消除莫尔条纹，该指纹图像中的像素的空间采样周期也是可用的。

上述技术方案可以在消除莫尔条纹的同时，进一步降低指纹图像的数据量，减小了指纹图像的数据信号在指纹识别装置与电子设备的中央处理器之间的传输时间，使得指纹识别装置可以快速响应，从而提高指纹识别装置的性能，提升用户体验。

可选地，本申请实施例也可以先进行像素平均处理，将经过像素平均处理之后的指纹图像再进行低通滤波处理得到目标指纹图像。在这种情况下，像素平均处理之后形成的指纹图像的像素的空间采样周期小于所述显示屏的空间成像周期的一半。可选地，当像素平均处理之后形成的指纹图像的像素的空间采样周期不小于所述显示屏的空间成像周期的一半时，但低通滤波处理之后可以消除莫尔条纹，该指纹图像中的像素的空间采样周期也是可用的。

可选地，上述低通滤波和像素平均处理可以放在指纹识别装置的内部执行，即放在芯片的内部执行；也可以放在指纹识别装置与终端设备的中央处理器之间执行，即放在芯片的外部执行，本申请实施例对此不做具体限定。

可选地，本申请中的低通滤波处理可以是通过可配置低通滤波器实现的，如高斯滤波器、巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等等，还可以是使用窗口滑动等实现的，本申请实施例对此不做具体限定。

下面将结合图5描述本申请实施例的光路的走向，图5是本申请实施例的一种光路走向的示意图。如图5所示，两个不同方向的光包括第一光束271和第二光束272，该第一光束271中的光穿过该微透镜阵列210和多个挡光层中的至少一个通光小孔分别会聚至像素阵列中的多个像素单元中的感光区域262和264中，该感光区域262和264分别对应微透镜阵列210中的不同的微透镜。该第二光束272中的光穿过该微透镜阵列210和多个挡光层中的至少一个通光小孔分别会聚至像素阵列中的多个像素单元中的感光区域261和263中，该感光区域261和263分别对应微透镜阵列210中的不同的微透镜。通过设置该像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期即感光区域261和263所在的像素之间的距离(或感光区域262和264所在的像素之间的距离)，小于该显示屏的空间成像周期的一半，使得指纹识别装置可以消除莫尔条纹或者使莫尔条纹的周期远离指纹周期，提高了指纹识别的性能，增加了指纹识别装置的通用性。

应理解，图5中仅示出了指纹识别装置的截面图中的光路走向，该截面图中包括两个不同方向的光，实际中，每个微透镜可以对应更多的像素单元，每个像素单元可以分别用于接收一个方向的光，此时，该微透镜通过其对应的通光小孔将多个方向的光分别汇聚至对应的多个像素单元中。

图6是本申请实施例的指纹识别系统的示意性框图。如图6所示，在该指纹识别系统中，由于显示屏的像素单元结构形态和指纹识别装置中的像素单元的结构形态相似，因此会使得指纹识别装置基于透过显示屏的光线成像时可能会产生莫尔条纹，进而影响指纹识别的性能。

如图6所示，显示屏像素单元的结构周期为m，则显示屏的空间成像周期为m/k，k为指纹识别装置中像素单元中内显示的图像与该像素单元在该像素单元中采集的图像之间的缩放比例。指纹识别装置中用于接收相同方向的像素的空间采样周期为p。本申请通过设置像素阵列中用于接收相同方向的指纹光信号的像素的空间采样周期小于该显示屏的空间成像周期的一半，即p<m/2k，使得指纹识别装置可以消除莫尔条纹或者使莫尔条纹的周期远离指纹周期，提高了指纹识别的性能，增加了指纹识别装置的通用性。

应理解，将该接收相同方向的指纹光信号的n行、n列像素的像素平均值作为该相同方向的指纹光信号形成的指纹图像中的一个像素值之后，该指纹图像中像素的周期变为n*p。

在一种可能的实现方式中，n*p小于该显示屏的空间成像周期的一半。

该技术方案中，相同方向的指纹光信号形成的图像的空间采样周期n*p小于显示屏的空间成像周期的一半时，能够消除指纹识别装置的屏下莫尔条纹或使莫尔条纹的周期远离指纹周期，有利于提升指纹识别的性能。

在另一种可能的实现方式中，该相同方向的指纹光信号形成的指纹图像中的空间采样周期n*p大于或等于该显示屏的空间成像周期的一半，该指纹识别装置用于设置为相对于该显示屏之间具有预设偏转角度。

在本申请的一个实施例中，将接收相同方向的指纹光信号的n1行、n2列的像素的像素平均值作为该指纹图像中的一个像素值，n1与n2不同，在这种情况下，指纹识别装置用于设置为相对于该显示屏之间具有预设偏转角度。

下面将结合图7介绍本申请实施例的指纹识别装置与该显示屏之间具有预设偏转角度的情形。

图7是本申请实施例的一种指纹识别装置相对于显示屏具有预设偏转角度的示意图。

如图7所示，所述电子设备300包括保护盖板310，所述保护盖板310下方可以设置有显示屏，所述显示屏的下方可以设置有指纹识别装置320。所述指纹识别装置320的指纹采集区域位于所述显示屏的显示区域330内。所述指纹识别装置320相对所述显示屏具有预设的偏转角度。

可选地，该指纹识别装置320中的像素阵列331具有第一方向，所述指纹识别装置320中的像素阵列331的第一方向为平行于所述指纹识别装置中像素阵列的行排列的方向；该显示屏中像素单元阵列340具有第二方向，所述显示屏中像素单元阵列340的第二方向为平行于所述显示屏中像素单元的行排列的方向，所述像素阵列311的第一方向与所述显示屏中像素单元阵列340的第二方向之间具有第一夹角θ以使得所述指纹识别装置相对于所述显示屏之间具有所述预设偏转角度。例如，该预设偏转角度可以所述预设偏转角度θ的范围为-45度到45度之间，且不等于零；该预设偏转角度θ的范围还可以为-15度到15度之间，且不等于零；又如，该预设偏转角度θ的范围还可以为-2.5度到2.5度之间，且不等于零。

可选地，本申请实施例的指纹识别装置320与该显示屏之间具有预设的偏转角度的也可以如图8和图9所示，该预设偏转角度θ的范围可以为-45度到45度之间，且不等于零；该预设偏转角度θ的范围还可以为-15度到15度之间，且不等于零；又如，该预设偏转角度θ的范围还可以为-2.5度到2.5度之间，且不等于零。

应理解，本申请实施例的指纹识别装置应用于不同参数的显示屏时，由于显示屏的参数不同，本申请实施例的预设偏转角度也可以不同，例如，该预设偏转角度的范围可以为该指纹识别装置的安装公差的容忍范围内；该预设的偏转角度还可以和显示屏的空间成像周期成反比等。

可选地，本申请实施例中该指纹识别模组中像素阵列所在的平面也可以与该显示屏所在的平面之间具有预设的偏转角度。

通过设置预设的角度，使得指纹识别装置的屏下莫尔条纹的周期远离指纹周期，消除莫尔条纹对指纹识别的影响，有利于提升指纹识别的性能。

应理解，该指纹识别装置320还可以包括电路板，该电路板与该指纹识别装置320电连接。

可选地，在本申请实施例中，该电路板可以和指纹识别装置320一起旋转，与所述显示屏具有预设的偏转角度；该电路板旋转的角度可以和指纹识别装置320相同，也可以不同；该电路板也可以不和指纹识别装置320一起旋转。

应理解，图7至图9仅为本申请实施例的示例，不应理解为对本申请实施例的限制。

在一种可能的实现方式中，该相同方向的指纹光信号形成的指纹图像的空间采样周期n*p小于75微米。

例如，该微透镜的单元周期p即用于接收相同方向的像素之间的距离可以为15微米，并将相同方向的指纹光信号的4行、4列的像素的像素平均值作为该指纹图像中的一个像素值，则该相同方向的指纹光信号形成的指纹图像的空间采样周期n*p为60微米。对于4行、4列的像素的像素平均值作为该指纹图像中的一个像素值，指纹图像的数据量压缩16倍，使得该指纹图像的数据信号在指纹识别装置与终端设备处理器之间的传输时间减小很多，能够做到指纹识别的快速响应。又如，该用于接收相同方向的像素之间的距离也可以为14.4微米或14.6微米，并将相同方向的指纹光信号的4行、4列的像素的像素平均值作为该指纹图像中的一个像素值。

应理解，上述方案中也可以将3行3列或2行2列的接收相同方向的像素的像素平均值作为该指纹图像中的一个像素值，本申请实施例对此不做具体限定。

在一种可能的实现的方式中，该指纹识别装置还包括：至少一个颜色滤波片，位于该像素阵列的上方，该多个方向的指纹光信号经过该颜色滤波片之后形成的指纹图像用于进行指纹防伪。

可选地，该颜色滤波片可以位于所述多个方向中的其中一个或多个方向上，例如，在其中一个方向上放置了颜色滤波片，则该方向上的指纹光信号形成的指纹图像用于进行指纹防伪，如3d假指纹的防伪。其余方向上的指纹光信号形成的指纹图像用于进行指纹识别，该多个方向上的图像可以单独进行指纹防伪，也可以通过算法重构以后得到一幅清晰的指纹图像之后进行指纹识别。也可以在其中的多个方向上放置颜色滤波片，该颜色滤波片可以是相同颜色的颜色滤波片，也可以是不同颜色的颜色滤波片。

可选地，该颜色滤波片的颜色为红色、绿色、蓝色、黄色、白色中的任意一种。

可选地，该颜色滤波片可以放置在多个挡光层中的其中一层或多层中，该颜色滤波片也可以放置在芯片顶层金属层的上方，可选的，该颜色滤波片可以设置在芯片顶层金属层的表面，该芯片的顶层金属层可以作为一层挡光层。

在本申请的一些实施例中，上述指纹识别装置还可以包括透明介质层。

其中，该透明介质层用于连接上述微透镜阵列、多个挡光层以及上述像素阵列。

例如，透明介质层可透过目标波段的光信号(即指纹检测所需波段的光信号)。例如，透明介质层可采用氧化物或氮化物等。可选地，透明介质层可以包括多层，以分别实现保护、过渡和缓冲等功能。例如，在无机层和有机层之间可以设置过渡层，以实现紧密的连接；在易氧化的层上可以设置保护层，以实现保护。

可选地，该透明介质层可以是带有颜色的透明介质层，例如，该透明介质层的颜色可以是全部绿色或是全部青色，本申请实施例对此不做具体限定。

图10是本申请实施例的一种电子设备的示意性框图。

如图10所示，该电子设备400可以包括显示屏420、位于显示屏下方的指纹识别装置中多个指纹识别单元430，以及基板440，指纹识别装置中的像素阵列和该基板440可以称为指纹传感器或图像传感器。其中，在多个指纹识别单元430中的挡光层中设置有上文中所述的颜色滤波片431。该指纹识别单元430中还可以包括透明介质层432，如图10所示，该透明介质层432可以设置在第二挡光层和第三挡光层之间，以透过目标波段的光信号，从而提升指纹图像的质量。该透明介质层还可以设置在像素阵列与多个挡光层之间，该透明介质层还可以设置在微透镜阵列与挡光层之间，本申请实施例对此不做具体限定。可选地，该透明介质层可以是带有颜色的透明介质层。

该指纹识别单元430还可以包括光学滤波层，该光学滤波层用于滤除非目标波段的光信号，以透过目标波段的光信号。例如，该光学滤波层对目标波段的光的透过率可以大于或等于预设阈值，对非目标波段的光的截止率可以大于或等于所述预设阈值。例如，所述预设阈值可以是80％。可选地，该光学滤波层可以为独立形成的光学滤波层。例如，该光学滤波层可以是采用蓝水晶或者蓝玻璃做载体形成的光学滤波层。例如，该光学滤波层可以是红外截止滤波片，用于滤除红外光信号，以透过可见光信号。该红外截止滤波片可以设置于像素阵列与底层挡光小孔之间，也可以设置于多个挡光层之间。该光学滤波层也可以设置在显示屏与指纹识别装置之间，如该红外截止滤波片设置于显示屏与指纹识别装置之间。本申请实施例对此不做限定。

应理解，图10仅是该颜色滤波片的放置方式的一种示例，不应对本申请造成任何限定。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括显示屏以及上述本申请实施例的指纹识别装置，其中，该指纹识别装置设置于显示屏下方，以实现屏下光学指纹识别。该电子设备可以为任何具有显示屏的电子设备。

在本申请的一些实施例中，指纹识别装置和显示屏之间可以存在或不存在间隙。

例如，指纹识别装置和显示屏之间可以存在0至1mm的间隙。

在本申请的一些实施例中，指纹识别装置可以将采集的图像输出给计算机专用处理器或者电子设备的专用处理器，进而进行指纹识别。

应理解，本申请实施例的指纹识别装置还可以包括存储器，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-onlymemory，rom)、可编程只读存储器(programmablerom，prom)、可擦除可编程只读存储器(erasableprom，eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyeprom，eeprom)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(randomaccessmemory，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(staticram，sram)、动态随机存取存储器(dynamicram，dram)、同步动态随机存取存储器(synchronousdram，sdram)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(doubledataratesdram，ddrsdram)、增强型同步动态随机存取存储器(enhancedsdram，esdram)、同步连接动态随机存取存储器(synchlinkdram，sldram)和直接内存总线随机存取存储器(directrambusram，drram)。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。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。

应理解，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”、“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。

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，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置，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。另外，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，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

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申请实施例方案的目的。

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，也可以是四个或四个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元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，或者该技术方案的全部或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、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。

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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。