[发明专利]基于利用透镜-针孔模块和其他光学设计的光学成像的LCD屏上光学指纹感测

权利要求书

1.一种能够通过光学感测检测指纹的电子设备，包括：

液晶显示(LCD)屏，用于提供触摸感测操作，并且包括用于显示图像的LCD显示面板结构，其中，LCD显示面板包括背光模块，以产生用于显示所述图像的背光；

顶部透明层，形成于所述LCD屏上方，作为被用户触摸以进行所述触摸感测操作，传输来自所述LCD显示面板结构的光以向用户显示图像，并传输用于光学感测的探测光的界面；

照明探测光源，用于产生探测光，照亮所述顶部透明层的感测区域以进行光学感测；以及

光学传感器模块，位于所述LCD显示面板结构下方，用于接收穿过所述LCD屏的返回的探测光以进行光学感测，其中，所述光学传感器模块包括：

光学检测器的光学传感器阵列，用于将接收到的来自所述LCD屏，携带所述用户的指纹图案的所述探测光转换成表示所述指纹图案的检测器信号，

针孔层，位于所述LCD屏和所述光学传感器阵列之间，并且被构造为包括针孔，所述针孔被构造为在收集所述返回的探测光时产生大的光学视场，并向所述光学传感器阵列传输收集到的所述探测光，以及

透镜，位于所述针孔层和所述光学传感器阵列之间，用于接收来自所述针孔的传输的所述探测光，并将接收到的所述探测光聚焦到所述光学传感器阵列上，与利用所述针孔将光投射到没有所述透镜的所述光学传感器阵列上时的较低空间成像分辨率相比，所述透镜以增强的空间成像分辨率在所述光学传感器阵列处进行光学成像。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述光学传感器模块包括：

光学透明结构，位于所述透镜和所述光学传感器阵列之间，用于将来自所述透镜的光引导至所述光学传感器阵列，并且被构造为具有折射特性和厚度，以减少所述光学传感器处的光学失真。

3.如权利要求2所述的设备，其中：

所述透镜和所述光学传感器阵列之间的所述光学透明结构包括光学透明间隔物层和光学透明保护层，所述光学透明间隔物层和所述光学透明保护层形成于所述光学传感器阵列的所述光学检测器上方。

4.如权利要求3所述的设备，其中：

所述光学透明保护层包括光学带通滤波器，所述光学带通滤波器传输所述探测光，同时阻挡其他波长的光。

5.如权利要求1所述的设备，其中，所述光学传感器模块包括：

第一光学透明层，位于显示面板和所述针孔层之间；以及

第二光学透明层，位于所述针孔层和所述透镜下方且位于所述光学传感器阵列上方，

其中，所述第二光学透明层的折射率和厚度值是基于(1)所述第一光学透明层的折射率和厚度值，以及(2)所述透镜的光学功率来选择的，以便减少在所述光学传感器阵列处采集的光学图像的光学失真。

6.如权利要求5所述的设备，其中：

位于所述显示面板和所述针孔层之间的所述第一光学透明层，以及位于所述针孔层和所述透镜下方且位于所述光学传感器阵列上方的所述第二光学透明层相对于所述针孔层对称布置。

7.如权利要求1所述的设备，其中，所述光学传感器模块包括：

光学透明层，位于显示面板和所述针孔层之间，并与所述针孔层接触，其中，所述针孔层的折射率高于与所述针孔层接触的所述光学透明层的折射率。

8.如权利要求1所述的设备，还包括：

梯度透射滤波器，位于显示面板和所述光学传感器阵列之间，用于修改穿过所述针孔和所述透镜后，在所述光学传感器阵列处接收的光的空间光学强度分布，

其中，所述梯度透射滤波器被构造为在所述针孔的中心处或附近呈现高的光学衰减，并且从所述针孔的所述中心径向向外呈现递减的光学衰减，以抵消由所述针孔引起的光的光学强度分布的空间变化。

9.如权利要求1所述的设备，还包括：

一个或多个光学滤波器，置于所述顶部透明层的顶面和所述光学传感器模块的所述光学传感器阵列之间，用于阻挡或减少进入所述光学传感器阵列的环境光的量。