具有编码孔掩模的显示器内光学指纹传感器制造技术

本发明专利技术涉及光学生物计量成像装置(102)，其被配置成捕获与生物计量成像装置的外表面(106)接触的对象(104)的图像，该生物计量成像装置包括：包括光检测器像素阵列(202)的图像传感器(200)；被布置成覆盖图像传感器的透明基板(204)；被布置成覆盖透明基板的透射掩模(206，302)，其中，透射掩模包括多个开口(208)，开口形成编码孔，编码孔被构造成将与成像装置的外表面接触的对象的编码图像投射到图像传感器上；以及图像传感器电路(210)，其被配置成捕获与投射到图像传感器上的编码图像对应的图像。

Optical fingerprint sensor in display with coded hole mask

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有编码孔掩模的显示器内光学指纹传感器
本专利技术涉及集成在显示面板中的光学指纹感测装置以及用于制造这种传感器的方法。特别地，本专利技术涉及包括编码孔的光学指纹传感器。
技术介绍
生物计量系统被广泛用作用于增加个人电子设备例如移动电话等的便利性和安全性的手段。特别地，如今在所有新发布的消费电子设备例如移动电话中的大部分中包括指纹感测系统。光学指纹传感器已经已知了一段时间，并且可以是例如某些应用中的电容式指纹传感器的可行的替选。光学指纹传感器可以例如基于针孔成像原理和/或可以采用微通道(即准直仪或微透镜)将入射光聚焦至图像传感器上。US2007/0109438描述了可以用作指纹传感器的光学成像系统，其中，布置有微透镜以将光重定向至检测器上。在所描述的成像系统中，每个微透镜构成采样点，并且微透镜被布置成彼此靠近以增加图像分辨率。为了避免从邻近的微透镜接收的光的混合，在微透镜与检测器之间布置了微通道或孔。然而，为了实现高分辨率传感器，将须要使微透镜变小并且以高精度来制造，这使制造过程复杂并且对变化敏感，而且所描述的包括小的微透镜的类型的传感器也将对覆盖传感器的任何层的透射率的空间差异敏感。因此，期望提供一种改进的光学指纹感测装置。
技术实现思路
鉴于现有技术的以上提到的和其他缺陷，本专利技术的目的是提供一种利用编码孔的改进的光学生物计量成像装置。将参考指纹感测装置来讨论该生物计量成像装置。然而，所描述的技术可以同样良好地用于其他类型的生物计量成像，例如掌纹成像。根据本专利技术的第一方面，提供了一种生物计量成像装置，其被配置成捕获与生物计量成像装置的外表面接触的对象的图像，该生物计量成像装置包括：包括光检测器像素阵列的图像传感器；被布置成覆盖图像传感器的透明基板；被布置成覆盖透明基板的透射掩模，其中，透射掩模包括形成编码孔的多个开口，编码孔被构造成将与成像装置的外表面接触的对象的编码图像投射到图像传感器上；以及图像传感器电路，其被配置成捕获与投射到图像传感器上的编码图像对应的图像。编码孔成像是基于以下原理：用已知图案阻挡入射光使得在图像传感器上投射编码阴影。然后，可以根据该阴影图像数学地重构原始发射光(即到达编码孔的光)的特性。本专利技术基于以下认识：可以在光学指纹传感器中实现编码孔成像的概念。特别地，本专利技术描述了以下原理：可以使图像传感器没有任何折射元件并且具有平坦顶部，以用于与诸如智能电话显示器的用户设备的更容易的集成。此外，可以使得与适合于基于其他技术的显示器集成的已知光学指纹传感器相比该指纹传感器明显较小。根据本专利技术的一个实施方式，透射掩模被形成为由多个编码孔元件组成的重复图案，每个编码孔元件被构造成在图像传感器上形成编码图像。因此，透射掩模被分割成多个子图案。从而，在图像传感器上形成多个编码图像，即，每个编码孔元件形成一个编码图像，其中，每个编码图像对应于指纹的一部分。每个编码图像被单独地重构，并且随后将多个重构图像拼接在一起以形成最终指纹图像。从而，由于在每个单独的重构中使用图像传感器的较少数量的像素，因此可以降低图像重构的计算复杂度。根据本专利技术的一个实施方式，多个编码孔元件可以是相同的。因此，可以以相同的方式对与编码孔元件相对应的每个编码图像执行图像重构。根据本专利技术的一个实施方式，图像传感器与透射掩模之间的距离可以在50μm至3000μm的范围内。距离主要由指纹传感器的分辨率要求来确定，其中，分辨率取决于对象(例如手指)与透射掩模之间的距离以及透射掩模与图像传感器之间的距离。假设手指与透射掩模之间的距离是固定的，则分辨率随着透射掩模与图像传感器之间的距离的增加而增加。因此，在成像装置的厚度与分辨率之间存在权衡。根据本专利技术的一个实施方式，透射掩模可以包括涂覆在透明基板上的不透明材料。由此，不透明材料形成图案使得其包括形成编码图像孔的开口，因此形成透射掩模。根据本专利技术的一个实施方式，透射掩模可以被有利地布置在透明基板的背对图像传感器时所面向的一侧。由此，与将透射掩模布置在透明基板的面向图像传感器的一侧的情况相比，透射掩模与图像传感器之间的距离增大。然而，可以将透射掩模布置在透明基板的面向图像传感器的一侧，但是这将需要其中通过其他手段形成透射掩模与图像传感器之间的距离的装置布局。因此，需要在透射掩模与图像传感器之间具有一定距离。根据本专利技术的一个实施方式，图像传感器电路可以被配置成基于编码图像来重建与成像装置的外表面接触的对象的图像。由此，来自生物计量成像装置的输出可以是整个手指的重构图像。图像传感器电路还可以被配置成执行指纹验证和用户认证，使得生物计量认证所需的步骤中的所有步骤由图像传感器电路执行。图像传感器电路也可以仅执行从图像传感器的读取，而图像重构和其他图像处理步骤在成像装置本身之外执行。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种显示器内光学指纹传感器，包括：至少部分透明的显示面板；以及根据前面提到的实施方式中的任一项所述的成像装置，该成像装置布置在显示面板下方。由此，所描述的成像装置能够与基于各种已知显示技术的装置面板集成，只要显示面板足够透明从而允许从放置在显示表面上的手指反射的光到达图像传感器以获取手指图像即可。此外，可以使用来自显示器的光照射手指，使得反射光到达图像传感器。根据本专利技术的一个实施方式，可以有利地基于显示面板的透射图案来设计透射掩模。显示面板的透射率可以在显示面板的表面上变化。特别地，显示面板可以基于像素阵列的特性而具有重复的透射图案。由于期望将到达图像传感器的光量最大化，因此优选地将透射掩模适配成使得透射掩模的具有较高比例的开口的部分与显示面板的具有较高透射率的部分一致。根据本专利技术的一个实施方式，透射掩模可以包括涂覆在显示面板上的不透明材料，该不透明材料处于显示面板的面向图像传感器的一侧。由此，可能可以进一步增大透射掩模与图像传感器之间的距离。然而，无论是将透射掩模布置在显示面板上还是透明基板上，原则上都能够实现成像装置的期望性能，并且制造上的考虑可以确定透射掩模的精确位置。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于制造成像装置的方法，该方法包括：提供包括光检测器像素阵列的图像传感器；提供被布置成覆盖图像传感器的透明基板；以及形成被布置成覆盖透明基板的透射掩模，其中，透射掩模包括形成编码孔的多个开口，编码孔被构造成将与成像装置的外表面接触的对象的编码图像投射到图像传感器上。该方法还可以包括在透明基板上布置显示面板。本专利技术的第二方面的效果和特征在很大程度上类似于以上结合本专利技术的第一方面描述的那些效果和特征。在研究所附权利要求和以下描述时，本专利技术的另外的特征和优点将变得明显。技术人员认识到，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以组合本专利技术的不同特征以创建除了以下描述的实施方式之外的实施方式。附图说明现在将参照示出本专利技术的示例实施方式的附图来更详细地描述本专利技术的这些和其他方面，在附图中：图1示意性示出了根据本专利技术的实施方式的包括生物计量成像装置的手持设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学生物计量成像装置(102)，其被配置成捕获与所述生物计量成像装置的外表面(106)接触的对象(104)的图像，所述生物计量成像装置包括：/n图像传感器(200)，其包括光检测器像素阵列(202)；/n透明基板(204)，其被布置成覆盖所述图像传感器；/n透射掩模(206，302)，其被布置成覆盖所述透明基板，其中，所述透射掩模包括多个开口(208)，所述开口形成编码孔，所述编码孔被构造成将与所述成像装置的所述外表面接触的对象的编码图像投射到所述图像传感器上；以及/n图像传感器电路(210)，其被配置成捕获与投射到所述图像传感器上的所述编码图像对应的图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180829 SE 1851024-81.一种光学生物计量成像装置(102)，其被配置成捕获与所述生物计量成像装置的外表面(106)接触的对象(104)的图像，所述生物计量成像装置包括：
图像传感器(200)，其包括光检测器像素阵列(202)；
透明基板(204)，其被布置成覆盖所述图像传感器；
透射掩模(206，302)，其被布置成覆盖所述透明基板，其中，所述透射掩模包括多个开口(208)，所述开口形成编码孔，所述编码孔被构造成将与所述成像装置的所述外表面接触的对象的编码图像投射到所述图像传感器上；以及
图像传感器电路(210)，其被配置成捕获与投射到所述图像传感器上的所述编码图像对应的图像。


2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述透射掩模(302)被形成为由多个编码孔元件组成的重复图案，每个编码孔元件被构造成在所述图像传感器上形成编码图像。


3.根据权利要求2所述的成像装置，其中，所述多个编码孔元件是相同的。


4.根据前述权利要求中任一项所述的成像装置，其中，所述图像传感器与所述透射掩模之间的距离在50μm至3000μm的范围内。


5.根据前述权利要求中任一项所述的成像装置，其中，所述透射掩模包括涂覆在所述透明基板上的不透明材料。


6.根据前述权利要求中任一项所述的成像装置，其中，所述透射掩模被布置在所述透明基板的背对所述图像传感器时所面向的一侧。


7.根据前述权利要求中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷内·尼尔松，汉斯·马丁松，
申请(专利权)人：指纹卡有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE