[发明专利]采用准直器的光学传感器

说明书

公开了用于光学成像的系统和方法。光学指纹传感器包括：图像传感器阵列；准直器滤光层，其设置在图像传感器阵列上方，准直器滤光层具有开孔阵列；以及光照层，其设置在准直器滤光层上方。准直器滤光层过滤反射光使得仅有特定的反射光束到达图像传感器阵列中的光学传感元件。采用准直器滤光层在允许使用较低属性图像传感器的同时防止模糊。

本申请是2016年2月1日递交的、申请号为2016100690383的发明申请的分案申请。

技术领域

本公开大致涉及光学传感器，更具体地涉及一种采用准直器的光学传感器。

背景技术

目标成像在各种应用中是有用的。举例来说，生物识别系统对生物目标进行成像以认证和/或验证包含识别系统的设备的用户。生物成像提供了一种可靠的非侵入性的方式来验证个体身份以用于识别。各种类型的传感器可用于生物成像。

指纹，像其他各种生物特征一样，是基于独特的个人特征，从而提供可靠的机制来识别个体。因此，指纹传感器具有许多潜在的应用。例如，指纹传感器可以用来在固定应用，如安全检查点提供访问控制。指纹传感器也可用于在下述移动设备中提供访问控制，如手机、可穿戴智能设备(例如智能手表和运动跟踪器)、平板电脑、个人数字助理(PDA)、导航设备以及便携式游戏设备。相应地，一些应用，特别是与移动设备相关的应用可能需要既小型又高度可靠的识别系统。

大多数市售的指纹传感器是基于光学或电容传感技术。不幸的是，传统的光学指纹传感器太过笨重以致于无法被封装在移动设备以及其他常见的消费类电子设备中，限制其用于其中传感器尺寸不受限制门访问控制终端和类似应用。

结果，大多数移动设备中的指纹传感器是具有传感阵列的电容传感器，传感阵列配置为感测指纹的凸脊和凹谷特征。典型地，这些指纹传感器检测绝对电容(有时称为“自电容”)或跨电容(有时称为“互电容”)。在任一情况下，阵列中的每个传感元件的电容随着是否存在凸脊或凹谷而变化，并且这些变化被电检测以形成指纹的图像。

虽然电容式指纹传感器提供了一定的优势，但大多数市售的电容式指纹传感器在经过长距离感测精细的凸脊和凹谷特征时具有困难，需要指纹接触接近传感阵列的传感表面。对于电容传感器来讲穿过厚层，如保护许多智能手机和其他移动设备的显示器的厚盖板玻璃(在文中有时也称为“盖板透镜”)来检测指纹仍然是一个重大的挑战。为了解决这个问题，往往在盖板玻璃上显示器旁边的区域形成一个切口，并且将独立的电容式指纹传感器(通常与机械按钮集成)放置在切口区域中，从而可以检测指纹而不必穿过盖板玻璃来感测。需要切口使得难以在设备的表面形成齐平的表面，影响用户体验，并且使制造复杂化。机械按钮的存在也占用了宝贵的设备不动产。

对于基于光学的传感器而言一个可能的解决方案是使用针孔型照相机。针孔照相机包括薄的光阻挡层，其具有小开孔。在阻挡层的一侧来自目标的光线穿过该开孔，并以倒立的方式被投射到设置于阻挡层的相反侧的检测表面上。然而，针孔照相机具有一定的缺点。例如，从针孔照相机配置聚集的图像被倒立，从而可能需要使用额外的处理。此外，来自目标的大量的光被阻挡层阻挡，只有少量的光通过开孔。因此，图像质量可能是一个问题。此外，随着阻挡层与待成像的目标之间的距离的变化，成像目标的区域会发生显著变化。

发明内容

本公开的一个实施例提供了一种光学指纹传感器。所述光学指纹传感器包括：图像传感器阵列；准直器滤光层，其设置在所述图像传感器阵列上方，所述准直器滤光层具有开孔阵列；以及光照层，其设置在所述准直器层上方。

本公开的另一实施例提供了一种光学指纹传感器。所述光学指纹传感器包括：光照层，其配置为将光直射到传感区；准直层，其设置在所述光照层下方，并且包括多个开孔，其中所述开孔配置为阻挡来自所述光照层的一部分光；以及图像传感器层，其设置在所述准直层下方，并且包括光学传感器元件阵列，所述光学传感器元件阵列布置成使得多个所述传感器元件接收穿过所述多个开孔中的一个开孔的透射光。