一种传感器像素及光学传感器制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种传感器像素及光学传感器，其中，传感器像素包括：准直层，所述准直层内形成有光学隧道，所述光学隧道用于接收目标手指反射的光中大致垂直方向的光；至少两个感光元件，用于根据所述光学隧道接收的光输出电信号；信号检测电路，与一个或多个所述感光元件电连接，用于获取选通的所述感光元件输出的电信号；控制单元，用于控制所述感光元件选通的数量。本发明专利技术实施例提供的技术方案，解决了因过曝光或曝光不足带来的指纹图像质量不高的问题，实现了动态调节传感器像素的电子光圈大小，即实现了动态调节传感器像素的曝光，以获得更好的图像质量，提高信噪比的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种传感器像素及光学传感器
本专利技术实施例涉及指纹识别技术，尤其涉及一种传感器像素及光学传感器。
技术介绍
指纹传感器目前主要分为两类，即光学指纹传感器和电容式指纹传感器。电容式指纹传感器是通过测量指纹谷线、脊线与平面传感电极阵列单元之间形成的连接电容的大小差异来对指纹成像。当传感电极阵列与手指之间的介质层越厚的时候，电容会衰减，传感器的成像也会越模糊。由于技术的发展，指纹传感器在传感电极和目标电极之间的介质层厚度从10um量级增加到100um量级。更有甚者，考虑到手机屏幕的工业设计的完整性，希望指纹传感器能直接穿透屏幕玻璃，也就是厚度400um-500um的化学强化玻璃。所以，光学指纹传感器的穿透力较之电容式指纹传感器具有非常大的优势。但传统的光学指纹传感器应用在手机等智能设备上时，有个很大的缺点即光学指纹传感器的厚度通常较大，因为光学指纹传感器通常需要将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就不一样，形成光强空间分布图像，透镜等装置将图像投射聚焦在图像传感器上，得到多灰度指纹图像。由于需要透镜等光学结构，导致光程长，传感器总体厚度大，不利于手机的工业设计。如果直接将光学指纹传感器设置在屏幕底部，那么由于折射和漫反射的原因每个像素受光范围很大，相邻的脊线或谷线反射的光线被同一颗像素接收到造成图像模糊。现有技术中通过在光学指纹传感器上设置准直器，来解决这一问题。但是经过改善的指纹传感器的像素的电子光圈无法调节，会出现因过曝光或曝光不足，使采集获得的指纹图像质量不高的问题,。专利技术内容本专利技术提供一种传感器像素及光学传感器，以解决因过曝光或曝光不足带来的图像质量不高的问题，实现动态调节传感器像素的电子光圈大小、动态调节传感器像素的曝光，获得更好的图像质量，提高信噪比。第一方面，本专利技术实施例提供了一种传感器像素，包括：准直层，所述准直层内形成有光学隧道，所述光学隧道用于接收目标手指反射的光中大致垂直方向的光；至少两个感光元件，用于根据所述光学隧道接收的光输出电信号；控制单元，用于控制所述感光元件选通的数量；信号检测电路，与一个或多个所述感光元件电连接，用于获取选通的所述感光元件输出的电信号。优选地，所述准直层包括至少一层遮罩层；所述遮罩层包括透光区域和不透光区域。优选地，所述遮罩层的数量为至少两层；相邻所述遮罩层的透光区域错开，形成的所述光学隧道的投影面积小于所述透光区域的面积。优选地，每一所述感光元件对应一所述光学隧道。优选地，所述的装置还包括负载电路、至少一个第一开关和至少一个第二开关；所述负载电路用于提供驱动电压或者驱动电流；每个所述传感器像素包括M行N列感光元件，其中M和N为大于等于1的整数；每一行所述感光元件的第一极通过一所述第一开关电连接至所述负载电路，每一列所述感光元件的第二极通过一所述第二开关电连接至信号检测电路的输入端。优选地，所述信号检测电路包括：积分电路，输入端通过所述第二开关电连接至所述感光元件的第二极，输出端与所述控制单元电连接；所述控制单元用于根据所述积分电路的输出控制所述感光元件选通的数量。优选地，所述积分电路包括：放大器；其同向输入端用于输入第一参考电压，反向输入端与所述积分电路的输入端电连接，输出端与所述控制单元电连接；积分电容，其第一极与所述放大器的反向输入端电连接，第二极与所述放大器的输出端电连接；第一复位开关，与所述积分电容并联。优选地，所述信号检测电路还包括：比较器，其第一输入端与所述放大器的输出端电连接，第二输入端用于输入第二参考电压，输出端用于输出翻转信号。优选地，所述信号检测电路还包括：至少一个第二复位开关，每个所述第二复位开关的第一端与所述感光元件的第二极电连接，所述第二复位开关的第二端接地；优选地，所述信号检测电路还包括补偿电路，所述补偿电路与所述积分电路的输入端电连接，用于向积分电路注入电荷以调整积分电路电荷累计量。优选地，所述补偿电路包括电流源和第三开关，所述电流源通过所述第三开关与所述放大器的反向输入端电连接。优选地，所述控制单元用于若所述积分电路输出的信号的电压值小于第一设定阈值，通过控制所述第一开关和所述第二开关的导通，增加选通所述信号检测电路电连接的所述感光元件的数量；若所述积分电路输出的信号的电压值大于第二设定阈值，通过控制所述第一开关和所述第二开关关断，减少选通所述信号检测电路电连接的所述感光元件的数量。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种光学传感器，包括传感器像素阵列，所述传感器像素阵列包括多个本专利技术任意实施例提供的传感器像素。优选地，所述光学传感器还包括光源，所述光源位于所述传感器像素阵列的两侧。本专利技术实施例提供了一种包括准直层的传感器像素，准直层内形成有光学隧道，可以接收目标手指反射的光中大致垂直方向的光，通过控制单元控制感光元件选通的数量，即通过控制感光元件选通的数量，可以调节传感器像素的电子光圈。解决了现有传感器像素的电子光圈无法调节，因过曝光或曝光不足会出现采集获得的图像质量不高的问题，实现了动态调节传感器像素的电子光圈大小，提高了获得的图像质量，提高了信噪比。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种传感器像素的剖面示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种传感器像素的分立结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种传感器像素的剖面示意图；图4是本专利技术实施例提供的另一种传感器像素的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的另一种传感器像素的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种光学传感器的剖面示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。本专利技术以指纹传感器为例解释积分调整电路的工作原理，但不限制本专利技术保护范围，本专利技术保护范围应以权利要求书的记载内容为准。图1为本专利技术实施例提供的一种传感器像素的剖面示意图，该传感器像素100的具体结构如下：准直层110，准直层110内形成有光学隧道111，光学隧道111用于接收目标手指反射的光中大致垂直方向的光；至少两个感光元件120用于根据光学隧道111接收的光输出电信号。控制单元，用于控制感光元件120选通的数量。信号检测电路，与一个或多个感光元件120电连接，用于获取选通的感光元件120输出的电信号。其中，感光元件120可以是光电二极管或光敏电阻，每一感光元件120对应一光学隧道111。待检测目标例如手指反射的光从多个角度照射在传感器像素100上。其中，只有大致垂直方向的光被准直层110中光学隧道111所接收，并从准直层110的光学隧道111发射出，例如光11可以从光学隧道111中发射出，照射在感光元件120上，而与准直层110远离感光元件120的一面呈较小的角度的光12不能从光学隧道111中发射出。从而限制像素光线接收的范围，这样目标手指指纹相邻的脊线或谷线反射的光线一般只被同一颗像素接收，减少不同方向的光线对指纹图像的干扰以增强获得的指纹图像的清晰度。且本专利技术实施例提供的准直层110可以设置的足够薄以提供超薄指纹识别装置。感光元件120接收到光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器像素，其特征在于，包括：准直层，所述准直层内形成有光学隧道，所述光学隧道用于接收目标手指反射的光中大致垂直方向的光；至少两个感光元件，用于根据所述光学隧道接收的光输出电信号；控制单元，用于控制所述感光元件选通的数量；信号检测电路，与一个或多个所述感光元件电连接，用于获取选通的所述感光元件输出的电信号。

【技术特征摘要】
1.一种传感器像素，其特征在于，包括：准直层，所述准直层内形成有光学隧道，所述光学隧道用于接收目标手指反射的光中大致垂直方向的光；至少两个感光元件，用于根据所述光学隧道接收的光输出电信号；控制单元，用于控制所述感光元件选通的数量；信号检测电路，与一个或多个所述感光元件电连接，用于获取选通的所述感光元件输出的电信号。2.根据权利要求1所述的传感器像素，其特征在于，所述准直层包括至少一层遮罩层；所述遮罩层包括透光区域和不透光区域。3.根据权利要求2所述的传感器像素，其特征在于，所述遮罩层的数量为至少两层；相邻所述遮罩层的透光区域错开，形成的所述光学隧道的投影面积小于所述透光区域的面积。4.根据权利要求1所述的传感器像素，其特征在于，每一所述感光元件对应一所述光学隧道。5.根据权利要求1所述的传感器像素，其特征在于，还包括负载电路、至少一个第一开关和至少一个第二开关；所述负载电路用于提供驱动电压或者驱动电流；每个所述传感器像素包括M行N列感光元件，其中M和N为大于等于1的整数；每一行所述感光元件的第一极通过一所述第一开关电连接至所述负载电路，每一列所述感光元件的第二极通过一所述第二开关电连接至信号检测电路的输入端。6.根据权利要求5所述的传感器像素，其特征在于，所述信号检测电路包括：积分电路，输入端通过所述第二开关电连接至所述感光元件的第二极，输出端与所述控制单元电连接；所述控制单元用于根据所述积分电路的输出控制所述感光元件选通的数量。7.根据权利要求6所述的传感器像素，其特征在于，所述积分电路包括：放大器；其同向输入端用于输入第一参考电压，反向输入端与所述积分电路的输入端电连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬渊，
申请(专利权)人：苏州迈瑞微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32