用于获取指纹图像的装置、包含其的触摸屏和移动终端制造方法及图纸

本发明专利技术涉及生物特征识别技术，特别涉及用于获取指纹图像的装置、包含该装置的触摸屏和包含该触摸屏的移动终端。按照本发明专利技术一个方面的用于获取指纹图像的装置包含：导光板；设置于所述导光板下方的光源；设置于所述导光板与所述光源之间的光学变换单元，其配置为将从所述光源出射的光束变换为准直光束和当所述导光板的上表面未有物体覆盖时，使所述准直光束在所述导光板内部发生全反射；设置于所述导光板下方的成像单元，其配置为对从所述导光板出射的光束进行成像；以及设置于所述成像单元的成像位置处的图像采集单元。

Device for obtaining fingerprint image, touch screen including it and mobile terminal

【技术实现步骤摘要】
用于获取指纹图像的装置、包含其的触摸屏和移动终端
本专利技术涉及生物特征识别技术(biometrics)，特别涉及用于获取指纹图像的装置、包含该装置的触摸屏和包含该触摸屏的移动终端。
技术介绍
生物特征识别技术利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定。可用的生物特征识别技术例如包括指纹、人脸、声纹、虹膜等，而指纹是其中应用最为广泛的一种。近几年来，指纹识别技术被逐步应用于诸如智能手机、平板电脑之类的移动终端上，成为支持解锁和在线支付等功能的重要基础技术。在移动终端中，最成熟的指纹采集技术为电容指纹识别，但是由于电容技术本身在穿透性和屏幕集成性上存在的问题，不适于“全面屏”的发展趋势，因此需要其它的替代方案。光学指纹采集方案由于穿透性好、易于集成和分辨率高等优点，得到了业界广泛的关注。现有光学指纹采集技术利用照明光在手指与棱镜表面接触时因全反射条件破坏而产生出射光束的原理来获取指纹图像。该技术具有成本低廉和分辨率高等优点，但是受限于棱镜体积，难以实现小型化，因而阻碍了在移动终端中的应用，特别是在终端轻薄化的发展趋势下。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于获取指纹图像的装置，其具有结构紧凑和与移动终端集成性好等优点。按照本专利技术一个方面的用于获取指纹图像的装置包含：导光板；设置于所述导光板下方的光源；设置于所述导光板与所述光源之间的光学变换单元，其配置为将从所述光源出射的光束变换为准直光束和当所述导光板的上表面未有物体覆盖时，使所述准直光束在所述导光板内部发生全反射；设置于所述导光板下方的成像单元，其配置为对从所述导光板出射的光束进行成像；以及设置于所述成像单元的成像位置处的图像采集单元。优选地，在上述装置中，所述导光板为移动终端的触摸屏的玻璃盖板。优选地，在上述装置中，所述光源包括一个或多个沿所述导光板一侧设置的点光源，所述光学变换单元包括一个或多个子模块，每个所述子模块对应于一个所述点光源。优选地，在上述装置中，每个所述子模块包括：设置于所述导光板与所对应的点光源之间的准直元件，所对应的点光源位于所述准直元件的焦点附近；以及设置于所述导光板的上表面或下表面的耦合入射元件，其配置为当所述导光板的上表面未有物体覆盖时，使所述准直光束在所述导光板内发生全反射。优选地，在上述装置中，所述耦合入射元件为倾斜光栅、楔形反射面和反射棱镜中的一种，所述倾斜光栅的槽型为下列中的一种：三角形、正弦形和直槽形。优选地，在上述装置中，所述倾斜光栅相对于所述导光板的表面法线具有非对称性。优选地，在上述装置中，所述子模块为变周期光栅或非球面反射镜。优选地，在上述装置中，所述成像单元采用阵列型成像元件或单个平面成像元件的形式。按照本专利技术另一个方面的用于获取指纹图像的装置包含：导光板；设置于所述导光板内部或外部的光源；设置于所述导光板上的光吸收元件，其配置为吸收从所述光源出射的光束中在所述导光板内部未发生全反射的分量；设置于所述导光板下方的成像单元，其配置为对从所述导光板出射的光束进行成像；以及设置于所述成像单元的成像位置处的图像采集单元。优选地，在上述装置中，所述光源设置于所述导光板的下表面或侧面。优选地，在上述装置中，所述装置进一步包括设置于所述导光板靠近所述光源的侧面上的光反射元件。本专利技术的还有一个目的是提供一种触摸屏，其兼具实施简便和指纹采集分辨率高等优点。按照本专利技术另一个方面的触摸屏包含：显示屏；位于所述显示屏上方的、作为导光板的玻璃盖板；设置于所述导光板下方的光源；设置于所述导光板与所述光源之间的光学变换单元，其配置为将从所述光源出射的光束变换为准直光束和当所述导光板的上表面未有物体覆盖时，使所述准直光束在所述导光板内部发生全反射；设置于所述导光板下方的成像单元，其配置为对从所述导光板出射的光束进行成像；以及设置于所述成像单元的成像位置处的图像采集单元。按照本专利技术另一个方面的触摸屏包含：显示屏；位于所述显示屏上方的、作为导光板的玻璃盖板；设置于所述导光板内部的光源；设置于所述导光板上的光吸收元件，其配置为吸收从所述光源出射的光束中未发生全反射的分量；设置于所述导光板下方的成像单元，其配置为对从所述导光板出射的光束进行成像；以及设置于所述成像单元的成像位置处的图像采集单元。优选地，在上述触摸屏中，所述成像单元和所述图像采集单元位于所述显示屏的下方。本专利技术的还有一个目的是提供一种移动终端，其包含上述触摸屏。与现有技术相比，本专利技术具有诸多优点。例如，由于利用触摸屏的玻璃盖板作为导光板，因此提高了集成度并且降低了制造成本。此外，LED点光源的使用也有利于装置的微型化。附图说明图1为按照本专利技术一个实施例的用于获取指纹图像的装置的示意图。图2为图1所示用于获取指纹图像的装置的俯视图。图3为可应用于图1所示装置的倾斜光栅的示意图。图4a和4b为可应用于图1所示装置的成像单元的示意图。图5为利用图1所示装置采集指纹图像的示意图。图6为按照本专利技术另一个实施例的用于获取指纹图像的装置的示意图图7为按照本专利技术另一个实施例的用于获取指纹图像的装置的示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的用于获取指纹图像的装置作更为详细的描述。图1为按照本专利技术一个实施例的用于获取指纹图像的装置的示意图。图1所示的用于获取指纹图像的装置10包括导光板110、光源120、准直元件131、耦合入射元件132、成像单元140和图像采集单元150。移动终端的触摸屏通常包含玻璃盖板以及位于玻璃盖板下方的屏幕(图1中以标号20表示)。当图1所示装置10被集成在具有触摸屏的移动终端内时，优选地，可以利用触摸屏的玻璃盖板作为导光板，并且成像单元140以及图像采集单元150位于屏幕20下方。通过合适地设置导光板110、光源120、准直元件131和耦合入射元件132的相对位置，可以在导光板110的上表面未有物体覆盖时，使来自光源120的光束在导光板110内满足全反射条件，因此图像采集单元150处接收不到来自光源120的光线。另一方面，当物体(例如手指)与导光板110上表面接触时，对于指纹的脊，由于其与导光板110相接触，因而来自光源120的光线在此处发生散射；而对于指纹的谷，由于其与导光板110未接触，因而在与谷对应的区域全反射条件继续得以满足，来自光源120的光线将继续发生全反射。脊处被散射的光线从导光板110射出并经屏幕20到达成像单元140，成像后在图像采集单元150可获得具有脊/谷对比度的指纹图像。如图1所示，光源120设置于导光板110的下方。优选地，光源120包含一个或多个点光源(例如波长620nm的LED点光源)。更好地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获取指纹图像的装置，其特征在于，包含：/n导光板；/n设置于所述导光板下方的光源；/n设置于所述导光板与所述光源之间的光学变换单元，其配置为将从所述光源出射的光束变换为准直光束和当所述导光板的上表面未有物体覆盖时，使所述准直光束在所述导光板内部发生全反射；/n设置于所述导光板下方的成像单元，其配置为对从所述导光板出射的光束进行成像；以及/n设置于所述成像单元的成像位置处的图像采集单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于获取指纹图像的装置，其特征在于，包含：
导光板；
设置于所述导光板下方的光源；
设置于所述导光板与所述光源之间的光学变换单元，其配置为将从所述光源出射的光束变换为准直光束和当所述导光板的上表面未有物体覆盖时，使所述准直光束在所述导光板内部发生全反射；
设置于所述导光板下方的成像单元，其配置为对从所述导光板出射的光束进行成像；以及
设置于所述成像单元的成像位置处的图像采集单元。


2.如权利要求1所述的装置，其中，所述导光板为移动终端的触摸屏的玻璃盖板。


3.如权利要求1所述的装置，其中，所述光源包括一个或多个沿所述导光板一侧设置的点光源，所述光学变换单元包括一个或多个子模块，每个所述子模块对应于一个所述点光源。


4.如权利要求3所述的装置，其中，每个所述子模块包括：
设置于所述导光板与所对应的点光源之间的准直元件，所对应的点光源位于所述准直元件的焦点附近；以及
设置于所述导光板的上表面或下表面的耦合入射元件，其配置为当所述导光板的上表面未有物体覆盖时，使所述准直光束在所述导光板内发生全反射。


5.如权利要求4所述的装置，其中，所述耦合入射元件为倾斜光栅、楔形反射面和反射棱镜中的一种，所述倾斜光栅的槽型为下列中的一种：三角形、正弦形和直槽形。


6.如权利要求5所述的装置，其中，所述倾斜光栅相对于所述导光板的表面法线具有非对称性。


7.如权利要求3所述的装置，其中，所述子模块为变周期光栅或非球面反射镜。


8.如权利要求1所述的装置，其中，所述成像单元采用阵列型成像元件或单个平面成像元件的形式。


9.一种触摸屏，其特征在于，包括：
显示屏；
位于所述显示屏上方的、作为导光板的玻璃盖板；
设置于所述导光板下方的光源；
设置于所述导光板与所述光源之间的光学变换单元，其配置为将从所述光源出射的光束变换为准直光束和当所述导光板的上表面未有物体覆盖时，使所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文彬，杨天池，张展，刘艳花，浦东林，朱鸣，陈林森，
申请(专利权)人：苏州苏大维格光电科技股份有限公司，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32