用于指纹识别的方法、指纹识别装置和电子设备
阅读：855发布：2020-05-12
专利汇可以提供用于指纹识别的方法、指纹识别装置和电子设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 实施例 公开了一种用于指纹识别的方法、指纹识别装置和 电子 设备，能够提高指纹图像的 质量 。方法适用于具有显示屏和设置于显示屏下方的指纹识别装置的电子设备，方法包括：获取指纹识别装置根据接收到的第一倾斜光 信号 生成的原始图像，第一倾斜 光信号 为发光单元发出的指向指纹识别装置的倾斜光信号；获取指纹识别装置根据接收到的第二倾斜光信号生成的拖影图像，第二倾斜光信号为发光单元发出的指向指纹识别装置的表面，并在指纹识别装置的表面反射以及显示屏的下表面反射后到达指纹识别装置的倾斜光信号；根据原始图像和拖影图像之间的距离X，对指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，其中，修正后的指纹数据用于指纹识别。，下面是用于指纹识别的方法、指纹识别装置和电子设备专利的具体信息内容。
1.一种用于指纹识别的方法，其特征在于，所述方法适用于具有显示屏和设置于所述显示屏下方的指纹识别装置的电子设备，所述方法包括：
获取指纹识别装置根据接收到的第一倾斜光信号生成的原始图像，所述第一倾斜光信号为发光单元发出的指向所述指纹识别装置的倾斜光信号；
获取所述指纹识别装置根据接收到的第二倾斜光信号生成的拖影图像，所述第二倾斜光信号为所述发光单元发出的指向所述指纹识别装置的表面，并在所述指纹识别装置的表面反射以及所述显示屏的下表面反射后到达所述指纹识别装置的倾斜光信号；
根据所述原始图像和所述拖影图像之间的距离X，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，其中，修正后的指纹数据用于指纹识别。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始图像和所述拖影图像之间的距离X，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，包括：
根据所述距离X，确定所述指纹识别装置的上表面与所述显示屏的下表面之间的距离Y；
根据所述距离Y，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述距离Y与所述距离X之间的关系为Y＝k*X+b，其中，k,b均为常数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，k和b为预先根据不同的距离Y和对应的不同的距离X配置的。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管OLED屏，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号是由所述OLED屏上的至少一个发光区域上的发光像素发出的光信号形成的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一个发光区域的形状为圆形。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述至少一个发光区域中不同发光区域的面积不同。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个发光区域包括3个发光区域，所述3个发光区域的中心不在一条直线上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号的倾斜角度为10°～50°。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述指纹识别装置包括光路引导结构和指纹传感器，所述指纹传感器包括具有多个光学感应单元的感应阵列，所述光路引导结构用于将所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号引导至所述感应阵列。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述指纹传感器还用于接收所述发光单元发出的照射到手指后并经过所述手指反射的检测光信号，并根据所述检测光信号生成所述指纹数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述检测光信号相对所述显示屏的表面垂直或倾斜。
13.一种指纹识别装置，应用在具有显示屏的电子设备中，其特征在于，所述指纹识别装置用于设置在所述显示屏的下方，所述指纹识别装置包括：
光路引导结构，用于将第一倾斜光信号和第二倾斜光信号引导至指纹传感器的感应阵列，其中，所述第一倾斜光信号为发光单元发出的指向所述指纹识别装置的倾斜光信号，所述第二倾斜光信号为所述发光单元发出的指向所述指纹识别装置的表面，并在所述指纹识别装置的表面反射以及所述显示屏的下表面反射后到达所述指纹识别装置的倾斜光信号；
指纹传感器，包括具有多个光学感应单元的感应阵列，所述感应阵列用于根据所述第一倾斜光信号，生成原始图像，以及根据所述第二倾斜光信号，生成拖影图像，所述原始图像和所述拖影图像用于对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，修正后的指纹数据用于指纹识别。
14.根据权利要求13所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光路引导结构包括微透镜阵列和至少一个挡光层，所述微透镜阵列用于设置在所述显示屏和所述指纹传感器之间，所述微透镜阵列包括多个微透镜，所述微透镜用于对接收到的光信号进行汇聚，所述至少一个挡光层设置在所述微透镜阵列和所述指纹传感器之间，其中每个挡光层包括与所述多个微透镜分别对应的多个开孔，经每个微透镜汇聚后的倾斜光信号穿过不同挡光层内与所述微透镜对应的开孔，到达所述指纹传感器的光学感应单元。
15.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微透镜的聚光面在与其光轴垂直的平面上的投影为圆形或方形。
16.根据权利要求14或15所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个挡光层中的最后一个挡光层集成在所述指纹传感器中。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，每个所述微透镜对应于所述指纹传感器的一个光学感应单元，其中，不同挡光层内与相同的微透镜对应的开孔用于将经所述微透镜汇聚后的所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号依次引导至所述微透镜对应的光学感应单元。
18.根据权利要求13-17中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置还包括滤光层，所述滤光层用于透射特定波长范围内的光信号。
19.根据权利要求18所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤光层集成在所述指纹传感器上。
20.根据权利要求18所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤光层设置在所述微透镜阵列的上方，所述滤光层与所述微透镜阵列之间为空气层或填充有透明胶层。
21.根据权利要求20所述的指纹识别装置，其特征在于，所述透明胶层的四周包围有遮光材料。
22.根据权利要求13所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光路引导结构包括透镜，所述透镜用于将所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号汇聚至所述指纹传感器，所述发光单元用于在所述透镜的视场角的边缘区域上发射所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号。
23.根据权利要求22所述的指纹识别装置，其特征在于，所述发光单元为有机发光二极管OLED屏的发光像素，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号是由所述OLED屏上的至少一个发光区域上的发光像素发出的光信号形成的，所述至少一个发光区域位于所述OLED屏上的与所述透镜的视场角的交界区域的边缘区域。
24.根据权利要求13-23中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹传感器还用于接收所述发光单元发出的照射到手指后并经过所述手指反射的检测光信号，并根据所述检测光信号生成所述指纹数据。
25.根据权利要求24所述的指纹识别装置，其特征在于，所述检测光信号相对所述指纹识别装置的表面垂直或倾斜。
26.根据权利要求13-25中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管OLED屏，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号是由所述OLED屏上的至少一个发光区域上的发光像素发出的光信号形成的。
27.根据权利要求26所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个发光区域的形状为圆形。
28.根据权利要求26或27所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个发光区域中不同发光区域的面积不同。
29.根据权利要求26-28中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个发光区域包括3个发光区域，所述3个发光区域的中心不在一条直线上。
30.根据权利要求13-29中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号的倾斜角度为10°～50°。
31.一种电子设备，其特征在于，包括：
显示屏；
以及如权利要求13至30中任一项所述的指纹识别装置；
处理器，用于获取所述原始图像和所述拖影图像，以及根据所述原始图像和所述拖影图像之间的距离X，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，其中，修正后的指纹数据用于指纹识别。
32.根据权利要求31所述的电子设备，其特征在于，所述处理器用于：
根据所述距离X，确定所述指纹识别装置的上表面与所述显示屏的下表面之间的距离Y；
根据所述距离Y，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正。
33.根据权利要求32所述的电子设备，其特征在于，所述距离Y与所述距离X之间的关系为Y＝k*X+b，其中，k,b均为常数。
34.根据权利要求33所述的电子设备，其特征在于，k和b为预先根据不同的距离Y和对应的不同的距离X配置的。
35.根据权利要求31-34中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管OLED屏，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号是由所述OLED屏上的至少一个发光区域上的发光像素发出的光信号形成的。
36.根据权利要求35所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个发光区域的形状为圆形。
37.根据权利要求35或36所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个发光区域中不同发光区域的面积不同。
38.根据权利要求35-37中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个发光区域包括3个发光区域，所述3个发光区域的中心不在一条直线上。
39.根据权利要求31-38中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号的倾斜角度为10°～50°。
用于指纹识别的方法、指纹识别装置和电子设备
技术领域
背景技术
[0002] 随着手机行业的高速发展，指纹识别技术越来越受到人们重视，屏下指纹识别技术的实用化已成为大众所需。屏下指纹识别技术中应用最多的是屏下光学指纹识别技术，屏下光学指纹识别技术可以采用屏幕发出的光作为光源，屏幕发出的光照射到屏幕上方的手指后会携带手指的指纹信息，携带指纹信息的光信号会被指纹识别装置接收到，以进行指纹识别。
[0003] 指纹识别装置需要安装在屏幕的下方以实现指纹检测的功能，但是出厂时屏幕下表面与指纹识别装置上表面之间的距离很难测试准，即指纹识别装置的安装位置很难测试准，现阶段只能通过结构加工工艺来保证该距离在某一个范围内。另外，消费者使用时，不同人对屏幕的按压千差万别，按压力的不同也会导致该距离波动。该距离的大小会对指纹图像的质量产生影响，因此，在该情况下，如何提高指纹图像的质量成为亟需解决的问题。发明内容
[0004] 本申请实施例提供了一种用于指纹识别的方法、指纹识别装置和电子设备，能够提高指纹图像的质量。
[0005] 第一方面，提供了一种用于指纹识别的方法，所述方法适用于具有显示屏和设置于所述显示屏下方的指纹识别装置的电子设备，所述方法包括：获取指纹识别装置根据接收到的第一倾斜光信号生成的原始图像，所述第一倾斜光信号为发光单元发出的指向所述指纹识别装置的倾斜光信号；获取所述指纹识别装置根据接收到的第二倾斜光信号生成的拖影图像，所述第二倾斜光信号为所述发光单元发出的指向所述指纹识别装置的表面，并在所述指纹识别装置的表面反射以及所述显示屏的下表面反射后到达所述指纹识别装置的倾斜光信号；根据所述原始图像和所述拖影图像之间的距离X，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，其中，修正后的指纹数据用于指纹识别。
[0006] 本申请实施例提供的技术方案中，使用倾斜光信号作为入射光信号，并根据由倾斜光信号生成的原始图像和拖影图像，对指纹数据进行修正，修正后的指纹数据能够更准确地反映手指的指纹信息，因此能够提高指纹图像的质量，提高指纹识别效果。
[0007] 在一些可能的实现方式中，所述根据所述原始图像和所述拖影图像之间的距离X，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，包括：根据所述距离X，确定所述指纹识别装置的上表面与所述显示屏的下表面之间的距离Y；根据所述距离Y，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正。
[0008] 在一些可能的实现方式中，所述距离Y与所述距离X之间的关系为Y＝k*X+b，其中，k,b均为常数。
[0009] 在一些可能的实现方式中，k和b为预先根据不同的距离Y和对应的不同的距离X配置的。
[0011] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个发光区域的形状为圆形。
[0012] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个发光区域中不同发光区域的面积不同。
[0013] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个发光区域包括3个发光区域，所述3个发光区域的中心不在一条直线上，这样能够提高测量的距离X的精度。
[0014] 在一些可能的实现方式中，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号的倾斜角度为10°～50°。
[0015] 在一些可能的实现方式中，所述指纹识别装置包括光路引导结构和指纹传感器，所述指纹传感器包括具有多个光学感应单元的感应阵列，所述光路引导结构用于将所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号引导至所述感应阵列。
[0016] 在一些可能的实现方式中，所述指纹识别装置包括指纹传感器，所述指纹传感器用于接收所述发光单元发出的照射到手指后并经过所述手指反射的检测光信号，并根据所述检测光信号生成所述指纹数据。
[0017] 在一些可能的实现方式中，所述检测光信号相对所述显示屏的表面垂直或倾斜。
[0018] 第二方面，提供一种指纹识别装置，所述指纹识别装置用于设置在所述显示屏的下方，所述指纹识别装置包括：光路引导结构，用于将第一倾斜光信号和第二倾斜光信号引导至指纹传感器的感应阵列，其中，所述第一倾斜光信号为发光单元发出的指向所述指纹识别装置的倾斜光信号，所述第二倾斜光信号为所述发光单元发出的指向所述指纹识别装置的表面，并在所述指纹识别装置的表面反射以及所述显示屏的下表面反射后到达所述指纹识别装置的倾斜光信号；指纹传感器，包括具有多个光学感应单元的感应阵列，所述感应阵列用于根据所述第一倾斜光信号，生成原始图像，以及根据所述第二倾斜光信号，生成拖影图像，所述原始图像和所述拖影图像用于对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，修正后的指纹数据用于指纹识别。
[0019] 本申请实施例提供的技术方案中，使用倾斜光信号作为入射光信号，并根据由倾斜光信号生成的原始图像和拖影图像，对指纹数据进行修正，修正后的指纹数据能够更准确地反映手指的指纹信息，因此能够提高指纹图像的质量，提高指纹识别效果。
[0020] 在一些可能的实现方式中，所述光路引导结构包括微透镜阵列和至少一个挡光层，所述微透镜阵列用于设置在所述显示屏和所述指纹传感器之间，所述微透镜阵列包括多个微透镜，所述微透镜用于对接收到的光信号进行汇聚，所述至少一个挡光层设置在所述微透镜阵列和所述指纹传感器之间，其中每个挡光层包括与所述多个微透镜分别对应的多个开孔，经每个微透镜汇聚后的倾斜光信号穿过不同挡光层内与所述微透镜对应的开孔，到达所述指纹传感器的光学感应单元。
[0021] 在一些可能的实现方式中，所述微透镜的聚光面在与其光轴垂直的平面上的投影为圆形或方形。
[0022] 在一些可能的实现方式中，所述聚光面为球面或非球面。
[0023] 在一些可能的实现方式中，所述聚光面在各个方向上的曲率相同。
[0024] 在一些可能的实现方式中，不同挡光层内与相同的微透镜对应的开孔由上至下孔径依次减小。
[0025] 在一些可能的实现方式中，不同挡光层内与相同的微透镜对应的开孔的连线的倾斜角度，与所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号的倾斜角度相同。
[0026] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个挡光层中的最后一个挡光层集成在所述指纹传感器中。
[0027] 在一些可能的实现方式中，每个所述微透镜对应于所述指纹传感器的一个光学感应单元，其中，不同挡光层内与相同的微透镜对应的开孔用于将经所述微透镜汇聚后的所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号依次引导至所述微透镜对应的光学感应单元。
[0028] 在一些可能的实现方式中，不同挡光层内与相同的微透镜对应的开孔的中心的连线，经过所述微透镜对应的光学感应单元的中心区域。
[0029] 在一些可能的实现方式中，所述光路引导结构包括微透镜阵列和准直小孔，所述微透镜阵列用于设置在所述显示屏和所述指纹传感器之间，所述微透镜阵列包括多个微透镜，所述微透镜用于对接收到的光信号进行汇聚，所述准直小孔设置在所述微透镜阵列和所述指纹传感器之间，所述准直小孔用于将所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号引导至所述指纹传感器。
[0030] 在一些可能的实现方式中，所述准直小孔的孔内为空气或透光材料，孔壁为吸光材料，所述准直小孔的轴线的倾斜角度与所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号的倾斜角度相同。
[0031] 在一些可能的实现方式中，所述准直小孔的内芯材料和外芯材料的设置能够对所述光纤内传输的所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号进行全反射。
[0032] 在一些可能的实现方式中，所述准直小孔为光纤。
[0033] 在一些可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括滤光层，所述滤光层用于透射特定波长范围内的光信号。
[0034] 在一些可能的实现方式中，所述滤光层集成在所述指纹传感器上。
[0035] 在一些可能的实现方式中，所述滤光层设置在所述微透镜阵列的上方，所述滤光层与所述微透镜阵列之间为空气层或填充有透明胶层。
[0036] 在一些可能的实现方式中，所述透明胶层的四周包围有遮光材料。
[0037] 在一些可能的实现方式中，所述光路引导结构包括透镜，所述透镜用于将所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号汇聚至所述指纹传感器，所述发光单元用于在所述透镜的视场角的边缘区域上发射所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号。
[0038] 在一些可能的实现方式中，所述发光单元为有机发光二极管OLED屏的发光像素，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号是由所述OLED屏上的至少一个发光区域上的发光像素发出的光信号形成的，所述至少一个发光区域位于所述OLED屏上的与所述透镜的视场角的交界区域的边缘区域。
[0039] 在一些可能的实现方式中，所述指纹传感器还用于接收所述发光单元发出的照射到手指后并经过所述手指反射的检测光信号，并根据所述检测光信号生成所述指纹数据。
[0040] 在一些可能的实现方式中，所述检测光信号相对所述指纹识别装置的表面垂直或倾斜。
[0041] 在一些可能的实现方式中，所述显示屏为有机发光二极管OLED屏，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号是由所述OLED屏上的至少一个发光区域上的发光像素发出的光信号形成的。
[0042] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个发光区域的形状为圆形。
[0043] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个发光区域中不同发光区域的面积不同。
[0044] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个发光区域包括3个发光区域，所述3个发光区域的中心不在一条直线上。
[0045] 在一些可能的实现方式中，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号的倾斜角度为10°～50°。
[0046] 第三方面，提供一种电子设备，包括：显示屏，以及第二方面及其任一种可能的实现方式中的指纹识别装置，以及处理器，用于获取所述原始图像和所述拖影图像，以及根据所述原始图像和所述拖影图像之间的距离X，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，其中，修正后的指纹数据用于指纹识别。
[0047] 在一些可能的实现方式中，所述处理器用于：根据所述距离X，确定所述指纹识别装置的上表面与所述显示屏的下表面之间的距离Y；根据所述距离Y，对所述指纹识别装置采集的指纹数据进行修正。
[0048] 在一些可能的实现方式中，所述距离Y与所述距离X之间的关系为Y＝k*X+b，其中，k,b均为常数。
[0049] 在一些可能的实现方式中，k和b为预先根据不同的距离Y和对应的不同的距离X配置的。
[0050] 在一些可能的实现方式中，所述显示屏为有机发光二极管OLED屏，所述第一倾斜光信号和所述第二倾斜光信号是由所述OLED屏上的至少一个发光区域上的发光像素发出的光信号形成的。
[0051] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个发光区域的形状为圆形。
[0052] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个发光区域中不同发光区域的面积不同。
[0053] 在一些可能的实现方式中，所述至少一个发光区域包括3个发光区域，所述3个发光区域的中心不在一条直线上。
[0055] 图1是本申请实施例所使用的电子设备的一种结构示意图。
[0056] 图2是图1所示的电子设备沿A-A’方向的剖面示意图。
[0057] 图3是本申请实施例所使用的电子设备的另一种结构示意图。
[0058] 图4是图3所示的电子设备沿A-A’方向的剖面示意图。
[0059] 图5是本申请实施例提供所应用的一种指纹识别装置的架构图。
[0060] 图6是本申请实施例提供的一种用于指纹识别的方法的示意性流程图。
[0061] 图7是本申请实施例提供的一种原始图像和拖影图像的生成方式的示意图。
[0062] 图8是本申请实施例提供的距离X的一种示意图。
[0063] 图9是本申请实施例提供的一种确定距离X与距离Y的对应关系的示意性流程图。
[0064] 图10是本申请实施例提供的一种距离X与距离Y的对应关系的示意图。
[0065] 图11是本申请实施例提供的一种确定距离Y的方法的示意性流程图。
[0066] 图12是本申请实施例提供的一种发光区域的示意图。
[0067] 图13是本申请实施例提供的指纹传感器的接收区域的示意图。
[0068] 图14是本申请实施例提供的一种指纹识别装置的示意性框图。
[0069] 图15是本申请实施例提供的圆形微透镜阵列的示意图。
[0070] 图16和图17是本申请实施例的矩形微透镜阵列的示意图。
[0071] 图18是图14所示的指纹识别的装置的一种可能的结构示意图。
[0072] 图19是图14所示的指纹识别的装置的一种可能的结构示意图。
[0073] 图20是图14所示的指纹识别的装置的一种可能的结构示意图。
[0074] 图21是图14所示的指纹识别的装置的一种可能的结构示意图。
[0075] 图22是图14所示的指纹识别的装置的一种可能的结构示意图。
[0076] 图23是本申请实施例提供的一种准直小孔的结构示意图。
[0077] 图24是本申请实施例提供的另一种准直小孔的结构示意图。
[0078] 图25是本申请实施例提供的另一种准直小孔的结构示意图。
[0079] 图26是图14所示的指纹识别的装置的一种可能的结构示意图。
[0080] 图27是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性框图。
具体实施方式
[0081] 下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
[0082] 应理解，本申请实施例可以应用于指纹系统，包括但不限于光学、超声波或其他指纹识别系统和基于光学、超声波或其他指纹成像的医疗诊断产品，本申请实施例仅以光学指纹系统为例进行说明，但不应对本申请实施例构成任何限定，本申请实施例同样适用于其他采用光学、超声波或其他成像技术的系统等。
[0083] 作为一种常见的应用场景，本申请实施例提供的光学指纹系统可以应用在智能手机、平板电脑以及其他具有显示屏的移动终端或者其他电子设备；更具体地，在上述电子设备中，指纹模组可以具体为光学指纹模组，其可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(Under-display或Under-screen)光学指纹系统。或者，所述光学指纹模组也可以部分或者全部集成至所述电子设备的显示屏内部，从而形成屏内(In-display或In-screen)光学指纹系统。
[0084] 光学屏下指纹识别技术使用从设备显示组件的顶面返回的光来进行指纹感应和其他感应操作。该返回的光携带与该顶面接触的物体(例如手指)的信息，通过采集和检测该返回的光，实现位于显示屏下方的特定光学传感器模块。光学传感器模块的设计可以为通过恰当地配置用于采集和检测返回的光的光学元件来实现期望的光学成像。
[0085] 图1和图2示出了本申请实施例可以适用的电子设备的示意图。其中，图1为电子设备10的定向示意图，图2为图1所示的电子设备10沿A-A’方向的部分剖面示意图。
[0086] 所述电子设备10包括显示屏120和光学指纹模组130。其中，所述光学指纹模组130设置在所述显示屏120下方的局部区域。所述光学指纹模组130包括光学指纹传感器，所述光学指纹传感器包括具有多个光学感应单元131(也可以称为感光像素、像素单元等)的感应阵列133。所述感应阵列133所在区域或者其感应区域为所述光学指纹模组130的指纹检测区域103(也称为指纹采集区域、指纹识别区域等)。如图1所示，所述指纹检测区域103位于所述显示屏120的显示区域之中。在一种替代实施例中，所述光学指纹模组130还可以设置在其他位置，比如所述显示屏120的侧面或者所述电子设备10的边缘非透光区域，并通过光路设计来将来自所述显示屏120的至少部分显示区域的光信号导引到所述光学指纹模组130，从而使得所述指纹检测区域103实际上位于所述显示屏120的显示区域。
[0087] 应当理解，所述指纹检测区域103的面积可以与所述光学指纹模组130的感应阵列133的面积不同，例如通过例如透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，可以使得所述光学指纹模组130的指纹检测区域103的面积大于所述光学指纹模组130的感应阵列133的面积。在其他替代实现方式中，如果采用例如光线准直方式进行光路引导，所述光学指纹模组130的指纹检测区域103也可以设计成与所述光学指纹模组130的感应阵列的面积基本一致。
[0088] 因此，使用者在需要对所述电子设备10进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于所述显示屏120的指纹检测区域103，便可以实现指纹输入。由于指纹检测可以在屏内实现，因此采用上述结构的电子设备10无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，从而可以采用全面屏方案，即所述显示屏120的显示区域可以基本扩展到整个电子设备10的正面。
[0089] 作为一种可选的实现方式，如图1所示，所述光学指纹模组130包括光检测部分134和光学组件132。所述光检测部分134包括所述感应阵列133以及与所述感应阵列133电性连接的读取电路及其他辅助电路，其可以在通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)上，比如光学成像芯片或者光学指纹传感器。所述感应阵列133具体为光探测器(Photo detector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，所述光探测器可以作为如上所述的光学感应单元。所述光学组件132可以设置在所述光检测部分134的感应阵列133的上方，其可以具体包括滤光层(Filter)、导光层或光路引导结构、以及其他光学元件，所述滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而所述导光层或光路引导结构主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至所述感应阵列133进行光学检测。
[0090] 在具体实现上，所述光学组件132可以与所述光检测部分134封装在同一个光学指纹部件。比如，所述光学组件132可以与所述光学检测部分134封装在同一个光学指纹芯片，也可以将所述光学组件132设置在所述光检测部分134所在的芯片外部，比如将所述光学组件132贴合在所述芯片上方，或者将所述光学组件132的部分元件集成在上述芯片之中。
[0091] 其中，所述光学组件132的导光层或者光路引导结构有多种实现方案，比如，所述导光层可以具体为在半导体硅片制作而成的准直器(Collimator)层，其具有多个准直单元或者微孔阵列，所述准直单元可以具体为小孔，从手指反射回来的反射光中，垂直入射到所述准直单元的光线可以穿过并被其下方的光学感应单元接收，而入射角度过大的光线在所述准直单元内部经过多次反射被衰减掉，因此每一个光学感应单元基本只能接收到其正上方的指纹纹路反射回来的反射光，从而所述感应阵列133便可以检测出手指的指纹图像。
[0092] 在另一种实现方式中，所述导光层或者光路引导结构也可以为光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个透镜单元，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组，其用于将从手指反射回来的反射光汇聚到其下方的光检测部分134的感应阵列133，以使得所述感应阵列133可以基于所述反射光进行成像，从而得到所述手指的指纹图像。可选地，所述光学透镜层在所述透镜单元的光路中还可以形成有针孔，所述针孔可以配合所述光学透镜层扩大所述光学指纹模组130的视场，以提高所述光学指纹模组130的指纹成像效果。
[0093] 在其他实现方式中，所述导光层或者光路引导结构也可以具体采用微透镜(Micro-Lens)层，所述微透镜层具有由多个微透镜形成的微透镜阵列，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在所述光检测部分134的感应阵列133上方，并且每一个微透镜可以分别对应于所述感应阵列133的其中一个感应单元。并且，所述微透镜层和所述感应单元之间还可以形成其他光学膜层，比如介质层或者钝化层。更具体地，所述微透镜层和所述感应单元之间还可以包括具有微孔(或称为开孔)的挡光层(或称为遮光层、阻光层等)，其中所述微孔形成在其对应的微透镜和感应单元之间，所述挡光层可以阻挡相邻微透镜和感应单元之间的光学干扰，并使得所述感应单元所对应的光线通过所述微透镜汇聚到所述微孔内部并经由所述微孔传输到所述感应单元以进行光学指纹成像。
[0094] 应当理解，上述导光层或者光路引导结构的几种实现方案可以单独使用也可以结合使用。比如，可以在所述准直器层或者所述光学透镜层的上方或下方进一步设置微透镜层。当然，在所述准直器层或者所述光学透镜层与所述微透镜层结合使用时，其具体叠层结构或者光路可能需要按照实际需要进行调整。
[0095] 作为一种可选的实现方式，所述显示屏120可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。以采用OLED显示屏为例，所述光学指纹模组130可以利用所述OLED显示屏120位于所述指纹检测区域103的显示单元(即OLED光源)作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在所述指纹检测区域103时，显示屏120向所述指纹检测区域103上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过所述手指140内部散射而形成散射光。在相关专利申请中，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的脊(ridge)141与谷(valley)142对于光的反射能力不同，因此，来自指纹脊的反射光151和来自指纹谷的反射光152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被光学指纹模组130中的感应阵列133所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于所述指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在电子设备10实现光学指纹识别功能。
[0096] 在其他实现方式中，所述光学指纹模组130也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号。在这种情况下，所述光学指纹模组130可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。以应用在具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏为例，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，所述电子设备10的光学指纹系统还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，所述激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源，其可以设置在所述液晶显示屏的背光模组下方或者设置在所述电子设备10的保护盖板下方的边缘区域，而所述光学指纹模组130可以设置液晶面板或者保护盖板的边缘区域下方并通过光路引导以使得指纹检测光可以到达所述光学指纹模组130；或者，所述光学指纹模组130也可以设置在所述背光模组下方，且所述背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达所述光学指纹模组130。当采用所述光学指纹模组130采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号时，其检测原理与上面描述内容是一致的。
[0097] 应当理解的是，在具体实现上，所述电子设备10还包括透明保护盖板，所述盖板可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏120的上方并覆盖所述电子设备10的正面。因此，本申请实施例中，所谓的手指按压在所述显示屏120实际上是指按压在所述显示屏120上方的盖板或者覆盖所述盖板的保护层表面。
[0098] 另一方面，在某些实现方式中，所述光学指纹模组130可以仅包括一个光学指纹传感器，此时光学指纹模组130的指纹检测区域103的面积较小且位置固定，因此用户在进行指纹输入时需要将手指按压到所述指纹检测区域103的特定位置，否则光学指纹模组130可能无法采集到指纹图像而造成用户体验不佳。在其他替代实施例中，所述光学指纹模组130可以具体包括多个光学指纹传感器。所述多个光学指纹传感器可以通过拼接方式并排设置在所述显示屏120的下方，且所述多个光学指纹传感器的感应区域共同构成所述光学指纹模组130的指纹检测区域103。从而所述光学指纹模组130的指纹检测区域103可以扩展到所述显示屏的下半部分的主要区域，即扩展到手指惯常按压区域，从而实现盲按式指纹输入操作。进一步地，当所述光学指纹传感器数量足够时，所述指纹检测区域103还可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域，从而实现半屏或者全屏指纹检测。
[0099] 例如图3和图4所示的电子设备10，所述电子设备10中的光学指纹装置130包括多个光学指纹传感器时，所述多个光学指纹传感器可以通过例如拼接等方式并排设置在所述显示屏120的下方，且所述多个光学指纹传感器的感应区域共同构成所述光学指纹装置130的指纹检测区域103。
[0100] 可选地，与所述光学指纹装置130的多个光学指纹传感器相对应，所述光学组件132中可以有多个光路引导结构，每个光路引导结构分别对应一个光学指纹传感器，并分别贴合设置在其对应的光学指纹传感器的上方。或者，所述多个光学指纹传感器也可以共享一个整体的光路引导结构，即所述光路引导结构具有一个足够大的面积以覆盖所述多个光学指纹传感器的感应阵列。另外，所述光学组件132还可以包括其他光学元件，比如滤光层(Filter)或其他光学膜片，其可以设置在所述光路引导结构和所述光学指纹传感器之间或者设置在所述显示屏120与所述光路引导结构之间，主要用于隔离外界干扰光对光学指纹检测的影响。其中，所述滤光片可以用于滤除穿透手指并经过所述显示屏120进入所述光学指纹传感器的环境光，与所述光路引导结构相类似，所述滤光片可以针对每个光学指纹传感器分别设置以滤除干扰光，或者也可以采用一个大面积的滤光片同时覆盖所述多个光学指纹传感器。
[0101] 所述光路调制器也可以采用光学镜头(Lens)来代替，所述光学镜头上方可以通过遮光材料形成小孔配合所述光学镜头将指纹检测光汇聚到下方的光学指纹传感器以实现指纹成像。相类似地，每一个光学指纹传感器可以分别配置一个光学镜头以进行指纹成像，或者，所述多个光学指纹传感器也可以利用同一个光学镜头来实现光线汇聚和指纹成像。在其他替代实施例中，每一个光学指纹传感器甚至还可以具有两个感应阵列(Dual Array)或者多个感应阵列(Multi-Array)，且同时配置两个或多个光学镜头配合所述两个或多个感应阵列进行光学成像，从而减小成像距离并增强成像效果。
[0102] 以上所示的指纹传感器的数量、尺寸和排布情况仅为示例，可以根据实际需求进行调整。例如，该多个指纹传感器的个数可以为2个，3个，4个或5个等，该多个指纹传感器可以呈方形或圆形分布等。
[0103] 屏下光学指纹识别技术一般采用屏幕发出的光作为光源，屏幕发出的光信号到达屏幕上方的手指，并经过手指的反射或散射后的光信号携带手指的指纹信息，携带指纹信息的光信号可以被屏幕下方的指纹传感器接收到，以进行指纹识别。
[0104] 现有的屏下光学指纹识别目前在OLED屏下已实现量产，其利用的是OLED屏幕本身具备的透光特性，以及屏幕自身发出的光信号照射到手指，经过手指的反射的光信号可以被指纹识别装置接收到以进行指纹检测。
[0105] 如图5所述，指纹识别装置330设置在显示屏320的下方，指纹识别装置330包括光路引导结构331和指纹传感器332，指纹传感器332可以电连接至电路板333上，电路板333可以为基板或柔性印刷电路板(fpc flexible printed circuit，FPC)。显示屏320可以包括发光层322，位于发光层322上方的组成部分321，以及位于发光层322下方的组成部分323。在指纹识别过程中，手指310可以按压显示屏上的指纹检测区域，显示屏320发出的光信号照射到手指后，经过手指的反射被显示屏320下方的指纹传感器332接收到，指纹传感器332可以根据接收到的光信号生成手指310的指纹图像，以进行指纹识别。
[0106] 指纹识别装置需要安装在屏幕的下方以实现指纹检测的功能，但是出厂时屏幕下表面与指纹识别装置上表面之间的距离Y很难测试准，即指纹识别装置的安装位置很难测试准，现阶段只能通过结构加工工艺来保证距离Y在某一个范围内。另外，消费者使用时，不同人对屏幕的按压千差万别，按压力的不同也会导致距离Y波动。
[0107] 距离Y的大小会对指纹图像的质量产生影响，例如，安装之后的距离Y与预配置的距离Y不同，会导致指纹识别装置接收到的光信号减少，从而影响指纹图像的质量，又例如，距离Y的大小还会影响指纹图像的大小，因此，如果可以实时获取距离Y的准确值，就可以通过算法对指纹图像进行实时的修正，从而保证指纹图像不会因为距离Y而变差，进而能够有效提升光学指纹性能。
[0108] 本申请实施例提供了一种用于指纹识别的方法，能够对获得的指纹图像进行修正，以提高指纹检测性能。该方法适用于具有显示屏和设置于显示屏下方的指纹识别装置的电子设备。如图6所示，该方法包括步骤S610～S630。
[0109] S610、获取指纹识别装置根据接收到的第一倾斜光信号生成的原始图像，该第一倾斜光信号为发光单元发出的指向指纹识别装置的倾斜光信号。
[0110] S620、获取指纹识别装置根据接收到的第二倾斜光信号生成的拖影图像，该第二倾斜光信号为发光单元发出的指向指纹识别装置的表面，并在指纹识别装置的表面反射以及显示屏的下表面反射后到达指纹识别装置的倾斜光信号。
[0111] S630、根据原始图像和拖影图像之间的距离X，对指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，修正后的指纹数据用于指纹识别。
[0112] 本申请实施例中，第一倾斜光信号为发光单元发出的直接照射到指纹识别装置的倾斜光信号，而第二倾斜光信号为发光单元发出的经过器件表面的反射后才到达指纹识别装置的倾斜光信号，下面结合图7进行详细说明。
[0113] 显示屏320中的发光层322可以发射预设图案的光信号，其中，发光层322发射的一部分光信号361(第一倾斜光信号)直接指向指纹识别装置，指纹识别装置可以根据接收到的光信号361生成原始图像340。发光层322发射的另一部分光信号362,363(第二倾斜光信号)经过器件表面的反射后到达指纹识别装置，指纹识别装置根据接收到的光信号362,363生成拖影图像350。
[0114] 可以理解的是，如果是垂直光信号，则不存在拖影图像，因此，本申请实施例使用倾斜光信号来生成拖影图像。
[0115] 图7示出的第二倾斜光信号可以包括两种类型的光信号，一种是倾斜光信号362，另一种是倾斜光信号363。倾斜光信号362是发光层362发出的在显示屏的上表面与空气的界面反射后到达指纹识别装置330的倾斜光信号，倾斜光信号363是发光层发出的指向指纹识别装置330，并在指纹识别装置的上表面反射后到达显示屏的下表面，并在显示屏的下表面反射后再次到达指纹识别装置的倾斜光信号，也就是说，倾斜光信号363为发光层322发出的经过两次反射后到达指纹识别装置的倾斜光信号。
[0116] 倾斜光信号363相对于倾斜光信号362信号强度大，且根据倾斜光信号363生成的拖影图像更能反映指纹识别装置与显示屏之间的距离Y，因此，本申请实施例主要考虑倾斜光信号363对拖影图像的影响。
[0117] 由图7可以看出，根据第二倾斜光信号生成的拖影图像350，与根据第一倾斜光信号生成的原始图像在水平方向上会发生一个移位或偏移，如图8所示，该移位或偏移的距离X其实是与距离Y有关的，距离X与距离Y为正相关关系，距离Y越大，则距离X也越大。因此，本申请实施例可以利用距离X与距离Y的这种正相关关系，通过检测距离X，就可以对指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，从而能够提高指纹识别性能。
[0118] 距离X可以理解为拖影图像相对于原始图像的偏移距离。
[0119] 图7和图8中的拖影图像和原始图像之间的相对位置关系仅是一种示例，并不代表实际的位置关系。图7和图8示出的拖影图像和原始图像在垂直方向上的距离并不表示实际的距离，仅是为了更清楚地表达拖影图像和原始图像，实际中的拖影图像和原始图像通常是在一个水平方向上。
[0120] 本申请实施例中除了可以采用OLED屏作为发光单元外，还可以使用外置光源作为发光单元，如发光二极管(light emitting diode，LED)灯，该LED灯可以设置在显示屏的下方与指纹识别装置的上表面之间的位置，该LED灯相对所述指纹识别装置偏移一定的距离，以实现LED灯能够向指纹识别装置发射倾斜光信号的目的。
[0121] 本申请实施例中的根据原始图像和拖影图像之间的距离X对指纹数据进行修正，还可以包括根据原始图像和拖影图像的坐标或其他参数，对指纹数据进行修正。
[0122] 本申请实施例例如可以直接根据距离X，对指纹数据进行修正，如，在指纹识别装置出厂之前，通过测试得到不同距离X对应的指纹数据的情况，然后确定不同距离X对应的修正参数。在指纹识别装置安装到电子设备后，通过测量距离X，对指纹数据进行修正。
[0123] 又例如，根据距离X对指纹数据进行修正还可以指，根据距离X，确定指纹识别装置上表面与显示屏下表面之间的距离Y，根据距离Y，对指纹识别装置采集的指纹数据进行修正。在指纹识别装置出厂之前，在特定屏幕上通过治具调整多个距离Y(Y1,Y2,…,Yn)，分别测试其对应的拖影距离X(X1,X2,…,Xn)，从而建立X与Y之间的对应关系，其中，n为大于或等于2的整数。在指纹识别装置安装到电子设备后，通过测量距离X，根据该对应关系确定距离Y，然后根据距离Y对指纹数据进行修正。
[0124] 本申请实施例中的距离X和距离Y为正相关关系，并且距离X和距离Y基本为一次线性关系，距离X与距离Y之间的关系可以表示为Y＝k*X+b，其中，k,b均为常数。
[0125] 在设备出厂之前，可以通过上述过程得到多个距离Y对应的多个距离X，从而可以计算得到参数k和b，也就是说，k和b可以是预先根据不同的距离Y和对应的不同的距离X配置的。由于距离Y与距离X为一次线性关系，理论上通过两组数据即可得到k和b，但为了尽量排除测试误差，提升准确度，可以测试至少3组数据，以此来获取多组k和b的解，然后求其平均值。
[0126] 测试完成之后，可以将测试得到的k和b写入指纹识别装置内置的闪存(flash)或一次性可编程(one time programmable，OTP)存储器中，或者存入整机中，用于整机算法调用时使用。
[0127] 图9示出的是获取距离X与距离Y之间的对应关系的方法的示意性流程图。
[0128] 在测试距离之前，可以初始化指纹传感器，OLED显示屏显示预设图案，并朝向指纹传感器发射光信号。通过设置距离Yn，测量该距离Yn下的对应的距离Xn，n为大于或等于3的整数。距离Xn可以通过重心算法计算原始图像与拖影图像之间的距离得到。通过测试不同的距离Y下对应的距离X，带入公式Y＝k*X+b，即可解出参数k和b。
[0129] 距离Y与距离X之间的对应关系可以如图10所示，通过三个校准点可以计算得到参数k和b。
[0130] 图11示出的是实际检测距离的过程的示意性流程图。初始化预设图案之后，利用中心算法计算拖影图像与原始图像之间的中心，通过两个图像的中心，计算得到距离X，然后根据公式Y＝k*X+b实时计算对应的距离Y。在实际应用中，可以考虑采集多次数据取平均来尽量减小误差。
[0131] 如果显示屏为OLED屏，则第一倾斜光信号和第二倾斜光信号可以是由OLED屏上的至少一个发光区域上的发光像素发出的光信号形成的。上文所说的预设图案指的是该至少一个发光区域形成的图案。
[0132] 原始图像和拖影图像是根据预设图案发出的光信号形成的。
[0133] 本申请实施例对显示屏上显示的至少一个发光区域的形状不做限定，可以为任一形状，例如，圆形、方形、多边形等。
[0134] 图12示出的发光区域的形状为圆形的情况，显示屏上可以显示一个圆形图案，根据该发光区域发出的光信号，指纹传感器可以生成原始图像(或原始圆斑)和拖影图像(或拖影圆斑)，通过重心算法计算该原始图像与拖影图像之间的距离，从而对获得的指纹数据进行修正。
[0135] 为了提高检测的精度，显示屏上可以由多个发光区域，如图12所示，显示屏上可以显示2个或3个圆斑，这样指纹传感器可以生成多个原始图像和对应的多个拖影图像，根据多个原始图像与其对应的多个拖影图像之间的距离，计算得到的距离Y更准确。
[0136] 为了进一步提高检测精度，不同发光区域的面积可以不同，或不同发光区域的形状可以不同。以圆形发光区域为例，不同发光区域的直径可以不同。
[0137] 另外，为了检测原始图像与拖影图像在不同方向上的距离，显示屏上可以包括3个发光区域，该3个发光区域的中心不在一条直线上，也就是说，该3个发光区域的中心可以构成三角形。如图12所示，3个圆斑的圆心的连线为三角形。当然，本申请实施例还可以采用大于3个的发光区域，只要其中有3个发光区域的中心不在一条直线上即可。
[0138] 图7示出的是发光区域322上的3个圆斑区域发光时，指纹传感器上生成的图像的示意图。指纹传感器可以生成3个原始图像340，及该3个原始图像340对应的3个拖影图像350。然后分别计算该3个原始图像和3个拖影图像之间的距离，确定距离Y，进而对指纹数据进行修正。
[0139] 本申请实施例对第一倾斜光信号和第二倾斜光信号的倾斜角度不做限定。例如，该倾斜角度可以为10°～50°。
[0140] 本申请实施例中的指纹识别装置可以包括光路引导结构和指纹传感器，指纹传感器可以包括具有多个感应单元的感应阵列，该光路引导结构用于将第一倾斜光信号和第二倾斜光信号引导至该感应阵列。
[0141] 本申请实施例中的光路引导结构的设置可以使得至少一个发光区域发出的光信号中仅有特定角度的光信号被引导至指纹传感器，垂直方向的光信号不能被引导至指纹传感器。
[0142] 可以理解的是，光路引导结构的设置，可以使得指纹传感器接收到的第一倾斜光信号和第二倾斜光信号基本平行，也就是说，图7所示的倾斜光信号361和倾斜光信号362基本平行，倾斜光信号361和倾斜光信号363基本平行。
[0143] 指纹传感器还可用于接收发光单元发出的照射到手指后并经过手指反射的检测光信号，并根据该检测光信号生成指纹数据。
[0144] 上文描述的用于检测距离的光信号为倾斜光信号，但本申请实施例对检测光信号不做具体限定，该检测光信号可以是垂直光信号，也可以是倾斜光信号。也就是说，该检测光信号相对于显示屏垂直或倾斜。
[0145] 检测光信号相对于显示屏倾斜时，检测光信号的倾斜角度与第一倾斜光信号、第二倾斜光信号的倾斜角度可以相同，也可以不同。
[0146] 图13示出的是检测距离采用倾斜光信号，指纹检测采用垂直光信号的方案。该指纹传感器上包括4个感应单元，其中有3个感应单元可用于接收垂直光信号，以进行指纹检测。且该4个感应单元中的部分或全部区域可用于接收倾斜光信号，以进行距离检测。
[0147] 指纹传感器上斜接收和垂直接收相结合，该方案可以通过设置不同的发光区域，以及特殊的光路引导结构来实现。该光路引导结构既可以引导垂直光信号，也可以引导倾斜光信号。
[0148] 如果光路引导结构仅能引导一个方向的光信号，即检测光信号、第一倾斜光信号、第二倾斜光信号的倾斜角度相同，则指纹检测过程与距离检测过程可以分开进行。如在未进行指纹检测的期间内，可以进行距离检测。距离检测可以定期进行，或者在每次指纹检测之前进行，本申请实施例对此不作具体限定。
[0149] 如果检测光信号与用于检测距离的倾斜光信号相互不会产生干扰，则指纹检测与距离检测可以同时进行，这样能够更准确地对指纹图像进行修正。但是为了降低处理复杂度，指纹检测与距离检测也可以分开进行。
[0150] 此外，本申请实施例还提供一种指纹识别装置，该指纹识别装置用于设置在显示屏的下方，如图14所示，该指纹识别装置1400包括光路引导结构1410和指纹传感器1420。
[0151] 该光路引导结构1410用于将第一倾斜光信号和第二倾斜光信号引导至指纹传感器的感应阵列，其中，第一倾斜光信号为发光单元发出的指向指纹识别装置的倾斜光信号，第二倾斜光信号为发光单元发出的指向指纹识别装置的表面，并在指纹识别装置的表面反射以及显示屏的下表面反射后到达指纹识别装置的倾斜光信号。该指纹传感器1420包括具有多个光学感应单元的感应阵列，该感应阵列用于根据第一倾斜光信号，生成原始图像，以及根据第二倾斜光信号，生成拖影图像，该原始图像和该拖影图像用于对指纹识别装置采集的指纹数据进行修正，修正后的指纹数据用于指纹识别。
[0152] 本申请实施例对光路引导结构的形式不做具体限定，该光路引导结构可以是上文描述的任意一种形式。
[0153] 该光路引导结构例如可以包括微透镜阵列和至少一个挡光层，该微透镜阵列用于设置在显示屏和指纹传感器之间，微透镜阵列可以包括多个微透镜，该微透镜阵列用于对接收到的光信号进行汇聚。该至少一个挡光层包括与多个微透镜分别对应的多个开孔，经每个微透镜汇聚后的倾斜光信号穿过不同挡光层内与微透镜对应的开孔，到达指纹传感器的光学感应单元。
[0154] 微透镜的聚光面在与其光轴垂直的平面上的投影可以为圆形，也可以为方形，当然也可以是其他形状；微透镜的聚光面可以为球面，也可以为非球面，本申请实施例对此不作具体限定。
[0155] 图15为传统的圆形微透镜组成的微透镜阵列的俯视图，可以看出，相邻微透镜410之间存在间隙420，经手指反射并进入间隙420的光信号是无法被光学指纹传感器520采集到的，尽管这一部分光信号也携带图像信息，但是却没有被利用上。
[0156] 图16和图17分别为本申请实施例的矩形微透镜组成的微透镜阵列的俯视图和侧视图。图16所示的微透镜511在其正下方的投影为正方形，也称为正方形微透镜511。可以看出，通过紧密排布这些矩形微透镜511，相邻微透镜511之间并不存在间隙，因此能够获得更高的聚光面积占比，获得更多的图像信息，从而提高指纹识别的性能。
[0157] 其中，该微透镜的聚光面为用于对光线起会聚作用的面。本申请实施例对该聚光面的面型不做任何限定，例如可以是球面也可以是非球面。优选地，该聚光面在各个方向上的曲率相同，这样可以使该微透镜的各个方向的成像焦点在同一位置，从而保证成像质量。
[0158] 下面结合图18至图22，对本申请实施例中的指纹识别装置进行面描述。
[0159] 应理解，本申请实施例中的微透镜阵列510中的每个微透镜还可以具有两个聚光面，两个聚光面的投影面积均为矩形，两个聚光面对称，形成类似于凸透镜的形状，从而实现对光线更好的会聚效果。
[0160] 并且，本申请实施例的微透镜阵列510中的微透镜除了可以是矩形微透镜，也可以是其它多边形的微透镜，即其正向投影为多边形，例如为六边形等。这些微透镜只要紧密拼接在一起后能够消除在或者减小上述的间隙620即可。
[0161] 可选地，微透镜阵列510还包括位于所述多个微透镜下方的基底材料，基底材料512与该微透镜的材料的折射率相同，从而减少折射率突变导致的光线损失。
[0162] 可选地，该装置500还包括滤光层530，其中，滤光层530设置在微透镜阵列510的上方，或者设置在微透镜阵列510与所学指纹传感器520之间，滤光层530用于透射特定波长范围内的光信号。
[0163] 例如，滤光层530设置在微透镜阵列510上方时，滤光层530与微透镜阵列510之间为空气531，或者填充有透明胶层532。
[0164] 该透明胶层532例如可以是光学透明胶粘剂(Optically Clear Adhesive，OCA)、透明胶水或透明胶膜等。
[0165] 该透明胶层532为低折射率的光学胶，图19相比于图18，减少了一层空气界面，从而能够减少杂散光，并且光线损失更少，具备更好的指纹性能。
[0166] 该微透镜阵列510的四周可以包围有遮光材料534，例如使用黑色泡棉进行遮光处理，从而防止微透镜阵列510周围的杂光进入微透镜阵列510从而影响指纹识别性能。
[0167] 又例如，滤光层530设置在微透镜阵列510与光学指纹传感器520之间时，滤光层510与光学指纹传感器520集成在一起。
[0168] 本申请实施例对滤光层510与光学指纹传感器520集成的方式不做限定，例如可以采用蒸镀工艺在光学指纹传感器520的光学感应单元上进行镀膜形成所述滤光层530，比如通过原子层沉积、溅射镀膜、电子束蒸发镀膜、离子束镀膜等方法在光学指纹传感器520的光学感应单元上方制备一层滤光材料薄膜。优选地，该滤光层530的厚度可以小于等于20μm。
[0169] 以图18至图20为例，示出了微透镜阵列510、光学指纹传感器520和滤光层530。光学指纹传感器520中包括多个感光单元和位于该多个感应单元上方的挡光层551。挡光层551上包括多个开孔例如开孔5511，每个开孔对应于一个光学感应单元，例如开孔5511对应于光学感应单元521，该开孔5511用于使预定角度的倾斜光信号到达该开孔5511对应的光学感应单元521并阻挡其他方向的光线对该倾斜光信号造成影响。微透镜阵列510由多个微透镜组成，位于微透镜阵列510下方的基底材料512的折射率例如可以等于微透镜的折射率，从而减少折射率突变导致的光线损失。
[0170] 例如图18所示，滤光层530可以设置在微透镜阵列510上方，并且与微透镜阵列510之间存在空气间隙531。微透镜阵列510的四周设置有遮光材料540。
[0171] 例如图19所示，滤光层530可以设置在微透镜阵列510上方，并且与微透镜阵列510之间存在透明胶层532。透明胶层532可以采用低折射率光学胶。透明胶层532的四周设置有遮光材料540。
[0172] 例如图20所示，滤光层530与光学指纹传感器520集成在一起，滤光层530位于光学指纹传感器520的光学感应单元521的上方，以使满足波长条件的光线能够到达光学感应单元521，而不满足波长条件的光线被过滤掉。
[0173] 上述的滤光层530例如可以过滤红外波段的光线，而透过可见光波段的光线。
[0174] 图18至图20所示的滤光层530的三种实现方式中，滤光层530与光学指纹传感器520集成在一起能够更好地保证指纹识别的可靠性，但本申请对该滤光层530的位置和类型不做任何限制。
[0175] 本申请采用倾斜光信号进行距离检测，以图18至图20为例，以角度i进入微透镜511的光线能够被该微透镜511会聚，并经过开孔5511到达光学感应单元521。而其余角度的光线会被挡光层551阻挡。
[0176] 每个挡光层内的开孔，除了实现光路引导，还可以有效地防止光线串扰，阻挡杂光，使得只有满足上述预设角度i的光线才能够经过挡光层达到光学指纹传感器520。
[0177] 本申请实施例对挡光层的数量不做限定。挡光层的数量太多会增加指纹识别装置的厚度和复杂度，而挡光层的数量太少会带来较多的干扰光，影响成像效果。在实际使用时，可以根据需求设置合理数量的挡光层。
[0178] 例如，图18至图20所示为只存在一个挡光层即挡光层551的情况。
[0179] 又例如，图21所示为存在两个挡光层的情况。图21在图20的基础上增加了挡光层552，并且在挡光层552与滤光层530之间填充有透明介质层561。图21中的其他相关部件可以参考图20的描述。
[0180] 又例如，图22所示为存在三个挡光层的情况。图22在图20的基础上增加了挡光层552和挡光层553，并且在挡光层552与挡光层553之间填充有透明介质层561，在挡光层553与滤光层530之间填充有透明介质层562。图22中的其他相关部件可以参考图20的描述。
[0181] 进一步地，可选地，不同挡光层内与相同的微透镜对应的开孔的连线的倾斜角度，与该倾斜光信号的倾斜角度相同。
[0182] 与同一微透镜对应的位于不同挡光层内的开孔之间应当具有横向偏移，并且位于不同挡光层内的这些开孔的连线应当经过对应的光学感应单元，这样才能够使该倾斜光信号能够达到该光学感应单元。
[0183] 其中，对应于相同的微透镜且分别位于相邻两个挡光层内的两个开孔之间的横向间距可以相等或者不相等。
[0184] 并且，相邻两个挡光层之间的垂直距离也可以相等或者不相等。
[0185] 例如，当相邻两个挡光层之间的垂直距离相等时，相邻两个挡光层内与同一微透镜对应的开孔之间的横向间距也相等。
[0186] 可选地，每个微透镜对应于光学指纹传感器520的一个光学感应单元，其中，不同挡光层内与相同的微透镜对应的开孔用于将经该微透镜会聚后的该倾斜光信号依次引导至该微透镜对应的光学感应单元。
[0187] 进一步地，可选地，不同挡光层内与相同的微透镜对应的开孔的连线，经过该微透镜对应的光学感应单元的中心区域。
[0188] 例如，最后一个挡光层的开孔可以设置在其对应的光学感应单元的中心的上方，以保证倾斜光信号能够到达光学感应单元的中心区域，从而达到较优的光电转换效率。
[0189] 举例来说，如图22所示，以角度i到达微透镜511的光线依次经过挡光层552内的开孔5521、挡光层553内的开孔5531、以及光学指纹传感器520自带的挡光层551内的开孔5511，并最终到达光学感应单元521。其中，开孔5531相对于开孔5521向左偏移了一定距离，开孔5511相对于开孔5531再向左偏移了一定距离，并且，开孔5521、开孔5531以及开孔5511的中心连线能够经过相应的光学感应单元521，这样才能够实现对倾斜光线的引导。
[0190] 由于微透镜对光线具有会聚作用，因此越往下传输，被汇聚形成的光束的角度越窄。因此，可选地，不同挡光层内与相同的微透镜对应的开孔由上至下孔径依次减小，从而到达光学指纹传感器520的光束为窄光束，实现对光线的窄角度接收，在保证准直度的同时还可以有效衰减不需要的光线，进一步提高光学指纹传感器520采集到的光学指纹图像的清晰度。例如图22所示，对应于相同微透镜511的开孔5521、开孔5531以及开孔5511的孔径依次减小。
[0191] 在图21和图22中，倾斜光信号到达的最后一个挡光层集成在该光学指纹传感器520中，从而保证指纹识别的可靠性，其余挡光层中的相邻挡光层之间可以通过透明介质层连接。例如，在图22中，挡光层551集成在光学指纹传感器520中，挡光层552和挡光层553之间通过透明介质层561连接，挡光层553与滤光层530之间通过透明介质层562连接。优选地，该透明介质层561和透明介质层562的折射率可以与微透镜阵列510的基底材料512的折射率相同，并且与微透镜阵列510的折射率相同，从而减少折射率突变导致的光线损失。
[0192] 但本申请实施并不限于此，也可以使用其他方式对挡光层进行连接和固定。例如，通过支架等机械结构来固定挡光层，或者通过透明胶水或胶膜等将多个挡光层粘贴在一起。
[0193] 由于每个挡光层上的小孔都具有一定的大小，因此，经过挡光层选择的光信号的倾斜角度不是一个固定值，而是在某个范围内，倾斜光信号的准直角度优选为-4°～4°。例如，预设的倾斜角度为30°，则指纹传感器实际接收到的光信号的倾斜角度为26°～34°。
[0194] 除了上述通过多层挡光层进行光纤准直之外，本申请实施例还提供了其他准直方式，如图23-25所示。
[0195] 图23示出的是通过准直小孔741选择倾斜光信号的方式，该准直小孔741的小孔的孔内为透光材料或空气，孔壁为吸光材料，准直小孔垂直设置时，引导垂直入射光，准直小孔按照接收角倾斜时，则可引导倾斜光信号。例如，准直小孔741的倾斜角度为β时，则可引导倾斜角度为β的光信号。
[0196] 准直小孔741设置在不透光基板740上，手指710按压在显示屏730上时，经过手指反射后的倾斜光信号720可以被准直小孔741引导至指纹传感器750上，指纹传感器750可以根据接收到的光信号进行指纹识别。
[0197] 当然，该准直小孔741也可以将上文描述的第一倾斜光信号和第二倾斜光信号引导至指纹传感器750。
[0198] 图24示出的准直小孔是通过全反射将倾斜光信号引导至指纹传感器，该准直小孔的轴线垂直与显示屏的表面。该准直小孔的内部和外部的折射率不同，通过全反射原理，仅对符合全反射角的入射光信号进行选择。例如，光信号720为符合全反射角的光信号，该光信号720到达准直小孔742后，在准直小孔742内发生全反射，形成光信号760，指纹传感器750可以根据光信号760进行指纹识别。
[0199] 本申请实施例中的倾斜光信号的选择还可以通过将垂直接收的准直器进行特定角度的倾斜来实现。如图25所示，准直器740倾斜后，准直小孔743仅能使特定角度的倾斜光信号通过，而其他角度的光信号都被阻挡在准直器之外。在该情况下，指纹传感器750也需要进行特定角度的倾斜，以接收被准直器740选择的光信号。
[0200] 图23至图25所示的准直过程均可以通过光纤来实现。
[0201] 除了上述微透镜阵列的结构，本申请实施例的方法还可应用于具有大透镜的指纹识别装置中。如图26所示，该指纹识别装置包括透镜770，该透镜770可将手指反射的光信号760汇聚至指纹传感器750。
[0202] 由图26可以看出，在透镜770的收光角范围内，边缘的图像实际为倾斜光信号生成的，因此，本申请实施例可以在透镜770的视场角的边缘内发射光信号，来生成原始图像和拖影图像，以实现距离检测的目的。
[0203] 在图26所示的结构中，发光单元可用于在透镜770的视场角的边缘区域上发射第一倾斜光信号和第二倾斜光信号。
[0204] 若发光单元为OLED屏上的发光像素，则第一倾斜光信号和第二倾斜光信号可以是由OLED屏上的至少一个发光区域780上的发光像素发出的光信号形成的，该至少一个发光区域780位于OLED屏上的与该透镜770的视场角的交接区域的边缘区域。
[0205] 本申请实施例提及的修正指纹数据可以包括增加信号强度或调整指纹图像的大小。
[0206] 本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述本申请各种实施例中的指纹识别的装置。
[0207] 图27是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性框图。该电子设备1000包括显示屏1010、指纹识别装置1020以及处理器1030。该指纹识别装置1020可以设置在显示屏1010的下方，以对显示屏1010上方的手指进行指纹识别。
[0208] 该显示屏1010可以是上文描述的任一种显示屏，该显示屏1010例如可以为自发光显示屏，如OLED屏。
[0209] 该显示屏可以为普通的非折叠显示屏，该显示屏也可以为可折叠显示屏，或称为柔性显示屏。
[0210] 该指纹识别装置1020可以为上文描述的任一种指纹识别装置，为简化描述，此处不再赘述。
[0211] 该处理器1030可用于执行上述任一种方法。
[0212] 需要说明的是，本申请实施例中的传感器芯片也可以称为指纹传感器。
[0214] 例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0215] 所属领域的技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请实施例的范围。
[0216] 如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0217] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0218] 在本申请提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电子设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。
[0219] 例如，以上所描述的装置实施例中单元或模块或组件的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些单元或模块或组件可以忽略，或不执行。
[0220] 又例如，上述作为分离/显示部件说明的单元/模块/组件可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元/模块/组件来实现本申请实施例的目的。
[0222] 以上内容，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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