[发明专利]一种光学式屏下指纹识别模组

说明书

本发明公开了一种光学式屏下指纹识别模组，包括显示屏，装设于显示屏下方的成像模块以及红外照明系统，所述红外照明系统装设于成像模块的外围，所述成像模块包括近红外单一波段的透镜模块，设置于透镜模块中的孔径光阑，装设于透镜模块下方的图像传感器，所述红外照明系统包括用于配光的自由曲面导光透镜，以及装设于自由曲面导光透镜下方的两颗以上的近红外波段的光源，所述近红外波段的光源发出的光线经过自由曲面导光透镜配光之后，射出的光线的最大的配光角度满足θ＞70°，以覆盖整个用于成像的指纹范围，指纹面的辐射度均匀度可以达到70％以上。所述成像模块的边缘视场在80线对的分辨率约为0.25，全视场的畸变量控制在2％以内。

技术领域

本发明涉及一种指纹识别模组，更具体地说，是涉及一种光学式屏下指纹识别模组。

背景技术

智能于机的指纹识别模块是通过特定的感应模组实现对于个体指纹特征的识别。现有的每一款智能手机都会拥有一个指纹识别模块，通过该模块将用户的指纹收集并转化成数据，存储在于机存储的特定区域，在使用的时候进行调用，而不同的指纹识别技术收集指纹的方式也有所不同。

根据收集指纹的方式不同，指纹识别模块目前主要分为电容式指纹模块、射频式指纹模块、以及光学式指纹模块。

目前大部分的智能手机采用的是电容式指纹传感器组件，其利用硅晶元微阵列与导电的皮下电解液形成电场，指纹的高低起伏会导致二者之间的压差出现不同的变化，借此可实现准确的指纹测定。但是由于传感器表面是使用硅材料容易损坏，导致使用寿命降低。以及通过指纹的沟壑和山脊之间的凹凸来形成指纹图像的，因而对脏手指或湿手指等识别困难，手指辨别率较低。

所述的射频指纹模块，现阶段包含无线电波探测与超声波探测两种，原理与探测海底物质的的声纳类似，是靠特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态的。射频指纹模块技术是通过传感器本身发射出微量射频信号，穿透手指的表皮层去控测里层的纹路，来获得最佳的指纹图像。这一类指纹模块最大的优点便是手指无需与指纹模块相接触，因而不会对手机的外观造成太大影响。缺点是指纹分辨率较低，重复性较差。

所述的光学式指纹模块是利用光线的折射和反射对用户指纹进行成像，然后通过图像识别的方法来识别指纹特征，其优点为：成像分辨率高，指纹特征的图像识别比较容易。而且其非常美观和实用，隐藏于显示屏下方，非常隐秘不易被发觉，与显示屏浑然一体，其主要用于下一代智能手机的无边框屏幕设计、“消失”的HOME键和Touch ID指纹传感器。

韩国的二星电子公司提出的采用针孔阵列进行图像拼接的光学式指纹识别传感器(专利号：US20180012069A1)。如图1所示，其可以实现较大面积及较短厚度的指纹特征的识别。其将指纹面及传感面划分成相对应的一个个小的单元。每个单元通过中间的小孔进行成像。然后再通过图像拼接的方法，将图像重新拼接起来。但其存以下缺点：

1.每个小单元的成像是圆形的，成像到传感器上之后，需要切掉4边，才能变为正方形，才能做后续的图像拼接。

2.传感器上每个单元的成像是反转180度的，需要先将每个单元的图像分别旋转180度，然后再进行拼接，拼接后的图像才是正确的图像。最后再对拼接后的图像进行特征识别，才能分辨出用户的指纹特征。

3.由于采用了针孔，大部分的光线会被阻挡，只有小部分的光线可以通过针孔对指纹特征进行成像，导致像面的亮度比较暗，因而降低了图像的对比度。

4.由于每个单元的成像需要分别进行裁剪、反转及拼接，其运算量特别大，再加上拼接后的图像识别特征的运算，过程比较复杂、图像识别的运算速度比较慢。

5.该系统需要采用较大面积的图像传感器，传感器的尺寸和被识别的指纹面的尺寸差不多，导致该系统的成本相对较高。