用于采集生物特征图形的光学结构、设备及设备终端制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于采集生物特征图形的光学结构、设备及设备终端，所述用于采集生物特征图形的光学结构包括感光单元和集成在感光单元上的图像采集单元，所述感光单元包括CMOS感光芯片，所述图像采集单元包括Microlens阵列结构。该光学结构利用Microlens阵列的特性，将物面信息分解成与Microlens阵列数量一样的为局部光强信号，在CMOS感光芯片上汇集成为整个物面光强的图像信息，从而实现对生物特征图像进行采集。该方式在结构上避免了原使用微距镜头模组时必要的厚度，在保证准确识别区的基础上实现了超薄的OLED屏下采集生物特征图形的光学结构，在应用于手机设备时可以有效减小屏下指纹识别电子设备的厚度，为其他结构留出更大的空间，更具有实用性。

Optical structure, equipment and equipment terminal for collecting biometric graphics

【技术实现步骤摘要】
用于采集生物特征图形的光学结构、设备及设备终端
本技术涉及图像采集
，具体是用于采集生物特征图形的光学结构、设备及设备终端。
技术介绍
由于手机等电子设备全面屏概念的流行，传统指纹解锁因需要在屏幕上设置指纹采集窗，势必会影响屏占比，从而影响手机等智能设备的外观，因此屏下指纹识别技术应运而生。按照技术原理与实现方法不同，屏下指纹识别分为光学式、超声波式和电容式，其中光学式屏下指纹识别由于可以最大程度上避免环境光的干扰，稳定性更好，目前受到广泛应用。现有的光学式屏下指纹识别应用于OLED屏幕，OLED屏幕天生具有一定的间隔，能保光线透过，当用户手指按压屏幕时，OLED屏幕发出光线将手指区域照亮，照亮指纹的反射光线透过屏幕像素的间隙发送至紧贴于屏下的光学结构上，最终形成的图像通过与数据库中已存的图像进行对比分析，进行识别判断。现有的紧贴于屏下的光学结构包括CMOS芯片和微距镜头模组，其工作方式为将屏幕上表面的生物特征图像通过微距镜头后成像在CMOS芯片上，以实现OLED屏幕上表面生物特征的识别。由于微距镜头本身在结构上存在必须的结构空间，将屏幕上表面的生物特征图像通过微距镜头后成像在CMOS芯片上也导致微距镜头与CMOS芯片之间存在空间，导致光学结构厚度较厚，目前不可能实现结构高度低于1mm的整体结构方案，这将直接影响手机等电子设备的厚度，从而影响外观的美观性。如何减小屏下采集生物特征图形的光学结构的厚度成为亟待解决的问题
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本技术提供了一种采集生物特征图形的光学结构、设备及设备终端，解决现有光学结构过厚的问题，实现了超薄的用于采集生物特征图像的光学结构。本技术解决上述问题所采用的技术方案是：用于采集生物特征图像的光学结构，包括感光单元和集成在感光单元上的图像采集单元，所述感光单元采用CMOS或CCD感光元件，所述图像采集单元包括Microlens阵列结构。进一步地，作为优选技术方案，所述图像采集单元还包括设置于感光单元和Microlens阵列结构之间的红外滤光膜层，所述红外滤光膜层集成在感光单元上，所述Microlens阵列结构集成在红外滤光膜层上。进一步地，作为优选技术方案，所述红外滤光膜层包括多层不同折射率的无机化合物。进一步地，作为优选技术方案，所述红外滤光膜层的厚度≧5.8μm且≤7.2μm。进一步地，作为优选技术方案，所述Microlens阵列结构包括Microlen单元、与Microlen单元对应设置的防杂光光阑和视场光阑、填充在Microlens单元与视场光阑之间的透明光学结构。进一步地，作为优选技术方案，所述Microlen单元与对应设置的防杂光光阑、视场光阑共轴。进一步地，作为优选技术方案，所述Microlens单元的物面为OLED屏幕上表面，视场光阑为OLED屏幕上表面的共轭像面。进一步地，作为优选技术方案，所述Microlens单元的视场角≤16°。用于采集生物特征图形的设备，包括上述用于采集生物特征图像的光学结构、保护框架、补强板、数据传输电路、微处理器、数据传输接口，所述保护框架位于用于采集生物特征图像的光学结构的四周，所述补强板位于用于采集生物特征图像的光学结构下方，所述用于采集生物特征图像的光学结构输出端与数据传输电路输入端电连接，所述数据传输电路输出端依次经微处理器、数据传输接口连接外部设备。一种设备终端，包括上述用于采集生物特征图像的光学结构。一种设备终端，包括上述用于采集生物特征图形的设备。本技术相比于现有技术，具有以下有益效果是：本技术放弃现有的通过微距镜头在CMOS芯片上成像的光学结构，采用一种新型的光学结构，利用Microlens阵列的特性，将物面信息分解成与Microlens阵列结构数量一样的为局部光强信号，在CMOS感光芯片上汇集成为整个物面光强的图像信息，从而实现对生物特征图像进行采集。通过将图像采集单元集成在感光单元上的方式，在结构上避免了现有技术使用微距镜头模组时必要的厚度，在保证准确识别区的基础上实现了超薄的OLED屏下采集生物特征图形的光学结构。本技术通过在手机中设置超薄的OLED屏下采集生物特征图形的光学结构，在保证有效识别的基础上可以减小手机等电子设备的厚度，增强电子设备的实用性和美观性。附图说明图1为本技术实施例1所述用于采集生物特征图形的光学结构的结构框图；图2为本技术实施例1所述用于采集生物特征图形的光学结构的结构示意图；图3为本技术实施例1所述红外滤光膜层结构示意图；图4为本技术实施例1所述红外滤光薄膜层光学参数图；图5为本技术实施例1所述OLED屏幕发出的光线在屏幕上表面的反射示意图；图6为本技术实施例1所述用于采集生物特征图形的光学结构对OLED屏幕上表面的图像采集过程示意图；图7为本技术实施例2所述Microlen单元的光刻掩膜版；图8为本技术实施例2所述防杂光光阑的光刻掩膜版；图9为本技术实施例2所述视场光阑的光刻掩膜版；图10为Microlens阵列结构制备在感光单元结构示意图；图11为本技术实施例3所述用于采集生物特征图形的设备结构示意图；图12为本技术实施例4终端设备安装示意图；图13为技术实施例4终端设备采集到的生物特征图像。附图中标记及相应的零部件名称：本申请的电子器件901，晶圆900，手指100，指纹信息101，OLED屏幕200，第一光线211，第二光线212，图像采集单元300，Microlens阵列结构310，microlens单元311，防杂光光阑312，透明光学结构313，视场光阑314，红外滤光膜层320，低折射率材料层321，高折射率材料层322，感光单元400，CMOS像素点光电转换区410，电子器件保护框架W01，补强板W02，数据传输电路W03，微处理器W04，数据传输接口W05，外围电路结构W10。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本技术作进一步的详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例公开了用于采集生物特征图形的光学结构，如图1所述，图1为本技术实施例1所述的用于采集生物特征图形的光学结构的结构框图。所述用于采集生物特征图形的光学结构包括图像采集单元300和感光单元400，所述图像采集单元包括Microlens阵列结构310，用于获取生物特征图形，所述生物特征包括指纹等人体固有的、能鉴别个人身份的生理特征，本技术所有实施例均以指纹特征为例；所述感光单元400采用CMOS或CCD感光元件，用于将图像采集单元300获取的生物特征图形从光学信号转化为相应的电信号，所述图像采集单元300集成在感光单元400上。所述采集生物特征图形的光学结构设置于OLED屏幕下方，当手指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于采集生物特征图像的光学结构，其特征在于，包括感光单元和集成在感光单元上的图像采集单元，所述感光单元采用CMOS或CCD感光元件，所述图像采集单元包括Microlens阵列结构；所述图像采集单元还包括设置于感光单元和Microlens阵列结构之间的红外滤光膜层，所述红外滤光膜层集成在感光单元上，所述Microlens阵列结构集成在红外滤光膜层上。/n

【技术特征摘要】
1.用于采集生物特征图像的光学结构，其特征在于，包括感光单元和集成在感光单元上的图像采集单元，所述感光单元采用CMOS或CCD感光元件，所述图像采集单元包括Microlens阵列结构；所述图像采集单元还包括设置于感光单元和Microlens阵列结构之间的红外滤光膜层，所述红外滤光膜层集成在感光单元上，所述Microlens阵列结构集成在红外滤光膜层上。


2.根据权利要求1所述的用于采集生物特征图像的光学结构，其特征在于，所述红外滤光膜层包括多层不同折射率的无机化合物。


3.根据权利要求1所述的用于采集生物特征图像的光学结构，其特征在于，所述红外滤光膜层的厚度≧5.8μm且≤7.2μm。


4.根据权利要求1所述的用于采集生物特征图像的光学结构，其特征在于，所述Microlens阵列结构包括Microlen单元、与Microlen单元对应设置的防杂光光阑和视场光阑、填充在Microlens单元与视场光阑之间的透明光学结构。


5.根据权利要求4所述的用于采集生物特征图像的光学结构，其特征在于，所述Microl...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成龙，
申请(专利权)人：成都费恩格尔微电子技术有限公司，上海菲戈恩微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51