一种显示设备，包括用于对生物特征对象进行成像的光学生物特征成像装置(102)，该光学生物特征成像装置包括：图像传感器(202)，其包括多个光电检测器像素(204)；透镜设备(206)，其包括至少一个透镜(208)，该至少一个透镜被配置成将由生物特征对象(106)反射的光聚焦至图像传感器上；孔径层(210)，其布置在要成像的对象与图像传感器之间，其中，孔径层包括孔径(212)，该孔径被配置成限制到达图像传感器的光量；以及滤光器元件(214)，其布置在孔径中并且被配置成阻挡第一波长范围内的光，其中，滤光器元件的面积小于孔径的面积，使得到达孔径层的第一波长范围内的光的一部分穿过孔径。层的第一波长范围内的光的一部分穿过孔径。层的第一波长范围内的光的一部分穿过孔径。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括滤光器的生物特征成像装置和使用生物特征成像装置进行成像的方法
[0001]本专利技术涉及包括光学生物特征成像装置的显示设备。特别地，本专利技术涉及包括适用于指纹感测的光学生物特征成像装置的显示设备，并且涉及用于控制该显示设备的方法。
技术介绍
[0002]生物特征成像系统被广泛用作为增加诸如移动电话等的个人电子装置的便利性和安全性的手段。特别地，指纹感测系统现在包括在所有新发布的诸如移动电话的消费电子装置的大部分中。
[0003]光学指纹传感器已经为人们所知有一段时间，并且在某些应用(例如用作为智能电话、平板计算机、呈现屏幕、访问系统等中的显示器下传感器)中可以是例如电容式指纹传感器的可行替选。光学指纹传感器可以例如基于针孔成像原理，以及/或者可以采用微结构(例如准直器或微透镜)来收集入射光并将其引导向图像传感器。
[0004]随着例如OLED触摸面板显示器的技术发展进步，具有增加的分辨率(即LED像素密度)的新显示器型号不断被引入市场。
[0005]然而，随着显示器中的像素密度增加，光透射率类似地下降，这意味着更少的光到达位于显示面板下面的光学生物特征传感器。因此，随着显示器的分辨率增加，使用位于显示器下方的光学传感器获取高质量的生物特征图像变得更加困难。
[0006]因此，期望找到在具有低光透射的显示器下方进行光学生物特征成像的解决方案。
技术实现思路
[0007]鉴于现有技术的上述和其他缺点，本专利技术的目的是提供一种适用于在电子用户装置中的显示器盖玻璃下方使用的改进的生物特征成像装置，以及使用这样的装置进行生物特征成像的方法。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种显示设备，该显示设备包括：显示面板，其具有发光元件的阵列；以及光学生物特征成像装置，其布置在显示面板下面，光学生物特征成像装置包括：图像传感器，其包括多个光电检测器像素；透镜设备，其包括至少一个透镜，该至少一个透镜被配置成将由生物特征对象反射的光聚焦至图像传感器上；孔径层，其布置在要成像的对象与图像传感器之间，其中，孔径层包括孔径，该孔径被配置成限制到达图像传感器的光量；以及滤光器元件，其布置在孔径内并且被配置成阻挡第一波长范围内的光，其中，滤光器元件的面积小于孔径的面积，使得到达孔径层的第一波长范围内的光的一部分穿过孔径，其中，与生物特征成像的位置相对应的显示器的至少一部分能够被控制以在第一生物特征成像模式下操作以发射包括第一波长范围内的波长的光，以及在第二生物特征成像模式下操作以发射包括第一波长范围外的波长的光。
[0009]在本文上下文中，透镜设备被配置成接收由指尖形式的生物特征对象反射的光，从而捕获指纹图像。因此，光源可用于照亮手指，以确保有足够量的光到达图像传感器。在本申请中，光源是显示面板，在该显示面板下方布置有成像装置，如下面将举例的。
[0010]在摄像装置中，所描述的孔径的类型还可以称作孔径光阑(aperture stop)，孔径光阑是限制穿过光学系统的光量的开口。在下文中，该开口将被称为孔径。孔径通常有圆形的截面，但不同形状的截面也是可能的，例如多边形的孔径。
[0011]本专利技术是基于以下认识：可以借助于孔径和波长选择滤光器元件来控制光学生物特征成像装置的有效孔径尺寸，其中滤光器元件仅部分地阻挡孔径，使得有效孔径尺寸取决于到达孔径层的光的波长。如果仅用第一波长范围内的光照亮生物特征对象，则反射光将被滤光器元件阻挡，然后有效孔径尺寸等于滤光器元件与孔径之间的尺寸之差。另一方面，如果用第一波长范围外的光照亮生物特征对象，则反射光将至少穿过滤光器元件，有效孔径尺寸因此等于孔径的尺寸。像这样的光学滤光器是公知的，并且例如可以被配置成阻挡特定颜色例如红色、绿色、蓝色等的光。滤光器元件原则上可以是带通、低通或高通滤光器中的任何一种，并且也可以结合不同类型的光学滤光器来实现滤光器元件的期望性质。例如，滤光器元件可以基于在其下要布置生物特征成像装置的显示器的性质来配置。
[0012]基于所描述的专利技术，提供了显示设备，其中可以通过控制照亮生物特征对象的光的波长来控制生物特征成像装置的有效孔径尺寸。因此，可以以简单且有成本效益的方式控制孔径尺寸。孔径尺寸极大地影响了光学系统的成像性质，例如景深(DOF)，景深(DOF)是在保持良好聚焦的同时可以将对象放置在距离成像装置多近或多远的度量。在手指干燥或寒冷的困难情况以及从手指内部来的散射光降低图像的对比度的困难情况下，具有在光学指纹传感器中改变DOF的可能性是有价值的。能够通过改变孔径尺寸来修改其他成像性质还可以是有利的。
[0013]生物特征成像装置可以集成在显示面板中或位于显示面板下面，使得可以在显示器表面的任何选定位置处进行生物特征成像。还可以在显示面板下面布置多个生物特征成像装置，以实现全屏指纹感测能力。然后，显示器的像素将充当用于生物特征成像装置的光源，使得从显示面板发射的光被与显示面板的外表面接触的生物特征对象反射，并且反射回图像传感器，在该图像传感器中可以形成生物特征对象的图像。
[0014]此外，通过提供包括具有可控制的有效孔径尺寸的生物特征成像装置的显示设备，具有固定配置的成像装置可以与具有不同光透射性质的显示器一起实现，而不必重新设计或修改传感器。因此，不太需要在性能方面或为了适应不同的显示性质而保留几种不同设计的方面做出妥协。
[0015]透镜设备优选地包括至少两个同轴对准的透镜。利用更多的透镜，透镜设备的光学性能可以得到改善，例如更大的视场、更清晰的图像等形式。然而，在许多应用中，还存在空间限制，这意味着期望以较少数目的透镜实现最佳的可能性能。孔径层优选地位于透镜设备中的透镜中的两个透镜之间。
[0016]根据本专利技术的一个实施方式，滤光器元件被配置成阻挡波长低于500nm的光。所使用的滤光器可以是蓝色滤光器，该滤光器被配置成阻挡波长约在450nm与500nm之间的蓝光。在光学指纹感测应用中，通常优选地具有以下滤光器：该滤光器阻挡所有的红外(IR)光和近红外(NIR)光以减少来自环境光(诸如阳光)的干扰。因此，用于指纹成像的光优选地是
在蓝色和绿色波长范围内。
[0017]根据本专利技术的一个实施方式，如果显示器的光透射率高于预定阈值，则显示器被配置成在第一生物特征成像模式下操作。在第一成像模式下，由显示器发射的光包括第一波长范围内的波长，并且因此被滤光器阻挡。因此，对于显示器的相对较高的透射率，更多的光到达成像装置，并且有效孔径尺寸可以更小。由显示器在第一成像模式下发射的光可以仅在第一波长范围内，或者发射的光的大部分可以在第一波长范围内。
[0018]根据本专利技术的一个实施方式，如果显示器的光透射率低于预定阈值，则显示器被配置成在第二生物特征成像模式下操作。在第二成像模式下，由显示器发射的光包括第一波长范围外的波长，从而穿过滤光器。因此，对于显示器的相对较低的透射率，更少的光到达成像装置，并且有效孔径尺寸变大。由显示器在第二成像模式下发射的光可以仅在第一波长范围外，或者发射的光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种显示设备，包括：显示面板(116)，其具有发光元件的阵列；以及光学生物特征成像装置(102)，其布置在所述显示面板下面，所述光学生物特征成像装置(102)包括：图像传感器(202)，其包括多个光电检测器像素(204)；透镜设备(206)，其包括至少一个透镜(208)，所述至少一个透镜被配置成将由生物特征对象(106)反射的光聚焦至所述图像传感器上；孔径层(210)，其布置在要成像的对象与所述图像传感器之间，其中，所述孔径层包括孔径(212)，所述孔径被配置成限制到达所述图像传感器的光量；以及滤光器元件(214)，其布置在所述孔径内并且被配置成阻挡第一波长范围内的光，其中，所述滤光器元件的面积小于所述孔径的面积，使得到达所述孔径层的所述第一波长范围内的光的一部分穿过所述孔径，其中，与生物特征成像的位置相对应的显示器的至少一部分能够被控制以在第一生物特征成像模式下操作以发射包括所述第一波长范围内的波长的光，以及在第二生物特征成像模式下操作以发射包括所述第一波长范围外的波长的光。2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述滤光器元件被配置成阻挡波长低于500nm的光。3.根据权利要求1或2所述的显示设备，其中，如果所述显示器的光透射率高于预定阈值，则所述显示器被配置成在所述第一生物特征成像模式下操作。4.根据权利要求1或2所述的显示设备，其中，如果所述显示器的光透射率低于预定阈值，则所述显示器被配置成在所述第二生物特征成像模式下操作。5.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中，所述透镜设备包括三个透镜，其中第一透镜被配置成位于最接近所述生物特征对象的位置，并且其中，所述孔径层位于所述第一透镜与第二透镜之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中，所述滤光器元件是布置在所述孔径中的环形滤光器元件。7.根据权利要求6所述的显示设备，其中，所述环形滤光器元件的外直径与所述孔径的内直径相同。8.根据权利要求6或7所述的显示设备，其中，所述环形滤光器元件的内...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔维德，
申请(专利权)人：指纹卡安娜卡敦知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：
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