技术摘要：
一种指纹识别装置和电子设备，在实现指纹识别装置轻薄化的同时，提高指纹成像质量。指纹识别装置适用于显示屏的下方，包括呈阵列分布的多个指纹识别单元，其中每个指纹识别单元包括：微透镜；至少一阻光层，其中每一层阻光层均设置有通光小孔，且在底层阻光层中设置有N  全部
背景技术：
由于未来手持电子产品日益小型化，目前镜头式的屏下光学指纹产品的尺寸难以 适应这种趋势，急需向着厚度更薄、体积更小、集成化程度更高的方向发展。而当前存在的 小型化方案中，利用准直孔成像的图像对比度与准直孔的深度有关，需要比较大的深度才 能实现较高的成像质量，同时这种方案的光线利用率较低。利用微透镜聚焦的方案，受限于 工艺和透镜面形，虽然光线利用率较高，但信号容易混叠，造成信号对比度偏低，指纹的成 像质量不高。 因此，如何在实现光学指纹识别装置轻薄化的同时，兼顾提高指纹成像质量，是一 项亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备，在实现指纹识别装置轻薄化 的同时，兼顾提高指纹成像质量。 第一方面，提供一种指纹识别装置，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹识 别，该指纹识别装置包括呈阵列分布的多个指纹识别单元，该多个指纹识别单元中的每个 指纹识别单元包括：微透镜；至少一阻光层，该至少一阻光层中每一层阻光层均设置有通光 小孔，且在该至少一阻光层的底层阻光层中设置有N个通光小孔，其中，该底层阻光层中每 个通光小孔的最大口径D1与该微透镜的最大口径CA满足0.02≤D1/CA≤0.4，以形成不同方 向的N个导光通道，N为大于1的正整数；N个像素单元，设置在该至少一阻光层下方，该N个像 素单元一一对应的设置于该N个导光通道的底部；其中，从该显示屏上方的手指反射或散射 后返回的指纹光信号通过该微透镜会聚后，其中不同方向的N个目标指纹光信号分别经过 该N个导光通道传输至该N个像素单元，该N个目标指纹光信号用于检测该手指的指纹信息 以进行指纹识别。 本申请实施例的技术方案中，指纹识别装置中一个微透镜对应N个像素单元，可以 提高指纹识别装置的进光量，减小曝光时间，增大视场。与此同时，通过单个微透镜与多像 素单元搭配的成像光路可以对指纹的物方光束进行非正对光成像（即倾斜光成像），能够提 高干手指的识别效果，且能够扩大光学系统的物方数值孔径并缩短像素阵列的光路设计的 厚度，最终能够有效降低指纹识别装置的厚度。 进一步地，综合考虑成本、工艺、指纹成像性能等因素，在至少一阻光层的底层阻 光层中设置有N个通光小孔，其中，该底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D1与该微透镜 的最大口径CA满足0.02≤D1/CA≤0.4，以实施对指纹识别装置的光学系统的结构以及参数 进行约束限制，在实现超薄指纹识别装置的同时，能够进一步的降低杂散光对图像的影响， 5 CN 111598068 A 说　明　书 2/19 页 减少图像混叠，均衡图像的亮度以及对比度，实现包括指纹在内的各种目标较好的成像效 果，从而进一步提高指纹识别装置的性能，提高指纹识别准确度。 在一种可能的实施方式中，该底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D1与该微透 镜的最大口径CA满足0.08≤D1/CA≤0.18。 在一种可能的实施方式中，该底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D1与该微透 镜的最大口径CA满足0.12≤D1/CA≤0.14。 在一种可能的实施方式中，该微透镜的曲率半径ROC与该底层阻光层的下表面至 该微透镜的下表面之间的深度距离Z1满足0.25≤ROC/Z1≤0.75。 通过本实施方式的技术方案，约束微透镜411的曲率半径ROC与该底层阻光层的下 表面至微透镜411的下表面之间的深度距离Z1满足0.25≤ROC/Z1≤0.75的条件，综合考虑了 微透镜的焦点与底层阻光层的位置之间的比例关系，使得N个方向的目标指纹光信号中每 个方向的目标指纹光信号被微透镜411会聚后，均聚焦或者接近聚焦于底层阻光层中各通 光小孔，以提高图像质量和识别成功率。 在一种可能的实施方式中，该微透镜的曲率半径ROC与该底层阻光层的下表面至 该微透镜的下表面之间的深度距离Z1满足0.4≤ROC/Z1≤0.6。 在一种可能的实施方式中，该微透镜的曲率半径ROC与该底层阻光层的下表面至 该微透镜的下表面的深度距离Z1满足0.47≤ROC/Z1≤0.49。 在一种可能的实施方式中，该底层阻光层中每个通光小孔的位置满足0＜S1/Z1≤ 1，其中，S1为该底层阻光层中每个通光小孔的中心至该微透镜在该底层阻光层上投影的中 心的距离。 在本申请实施方式中，通过进一步约束底层阻光层中各通光小孔的位置，使得N个 方向的目标指纹光信号更为准确的传输至底层阻光层中各通光小孔中，从而进一步的提高 图像质量。 在一种可能的实施方式中，该底层阻光层中每个通光小孔的位置满足0.2≤S1/Z1 ≤0.5。 在一种可能的实施方式中，该至少一阻光层为多层阻光层，该多层阻光层中除该 底层阻光层外，第i层阻光层中每个通光小孔的位置满足0≤Si/Z1≤1，其中，Si为该第i层阻 光层中每个通光小孔的中心至该微透镜在该第i层阻光层上投影的中心的距离。 在本申请实施方式中，通过约束底层阻光层外其它阻光层中多个通光小孔的位 置，进一步优化导光通道的导光性能，即允许目标方向的光信号通过，而阻挡非目标方向的 光信号，降低杂散光对于成像的影响。 在一种可能的实施方式中，该第i层阻光层中每个通光小孔的位置满足0.2≤Si/Z1 ≤0.5。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别装置中微透镜的排列周期Pb与该指纹识别 装置中像素单元的排列周期Pa满足1＜Pb/Pa≤4。 在一种可能的实施方式中，Pb/Pa=2，N=4。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别装置中微透镜的排列周期Pb满足5μm≤Pb≤ 40μm。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别装置中微透镜的排列周期Pb满足10μm≤Pb 6 CN 111598068 A 说　明　书 3/19 页 ≤30μm。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：保护层；该保护层设置于该底 层阻光层上方，且与该底层阻光层、该N个像素单元一起集成于传感器芯片中。 在一种可能的实施方式中，该至少一阻光层为两层阻光层，该两层阻光层中的顶 层阻光层中设置有一个通光小孔，该多个导光通道在该顶层阻光层中的通光小孔重合。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：红外滤光层，该红外滤光层为 镀膜生长于该传感器芯片表面的滤光层，用于截止红外光。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：粘附层，该粘附层为涂覆于该 红外滤光层表面的平坦透明层，该顶层阻光层设置于该粘附层上方。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：第一透明介质层，设置于该顶 层阻光层上方并填充该顶层阻光层中的通光小孔。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：颜色滤光层，设置于该微透镜 与该第一透明介质层之间，该颜色滤光层包括红色滤光层、蓝色滤光层、绿色滤光层或者白 色滤光层。 在一种可能的实施方式中，该至少一阻光层为两层阻光层，该两层阻光层中的顶 层阻光层设置有一一对应于该N个像素单元的N个通光小孔。 在一种可能的实施方式中，该顶层阻光层设置于该保护层的上表面。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：第二透明介质层，设置于该顶 层阻光层上方并填充该顶层阻光层中的通光小孔。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：红外滤光层，该红外滤光层为 镀膜生长于该第二透明介质层表面的滤光层，用于截止红外光。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：颜色滤光层，设置于该红外滤 光层上方，该颜色滤光层包括红色滤光层、蓝色滤光层、绿色滤光层或者白色滤光层。 在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：第三透明介质层，设置于该微 透镜与该颜色滤光层之间。 在一种可能的实施方式中，该至少一阻光层中的通光小孔为圆形通光小孔或者为 圆角矩形孔，该微透镜为球面透镜或者为非球面透镜。 第二方面，提供一种电子设备，包括：显示屏；以及第一方面或者第一方面中任一 种可能的实施方式中的指纹识别装置，该指纹识别装置设置于该显示屏下方，以实现屏下 光学指纹识别。 在电子设备中设置上述指纹识别装置，通过提升指纹识别装置的指纹识别性能， 从而提升该电子设备的指纹识别性能。 附图说明 图1是本申请可以适用的电子设备的平面示意图。 图2和图3是一种指纹识别装置的示意性截面图和示意性俯视图。 图4至图6是根据本申请实施例的另一指纹识别装置的示意性截面图、示意性俯视 图和示意性立体图。 图7至图9是根据本申请实施例的另一指纹识别装置的示意性截面图、示意性俯视 7 CN 111598068 A 说　明　书 4/19 页 图和示意性立体图。 图10是根据本申请实施例的一种指纹识别装置中像素阵列的排列示意图。 图11和图12是根据本申请实施例的一种指纹识别装置及其指纹识别单元的示意 性截面图和示意性俯视图。 图13和图14是根据本申请实施例的另一指纹识别单元的示意性截面图和示意性 俯视图。 图15是根据本申请实施例的另一指纹识别装置及其指纹识别单元的截面示意图。 图16和图17是根据本申请实施例的另一指纹识别装置及其指纹识别单元的示意 性截面图和示意性俯视图。 图18是根据本申请实施例的另一指纹识别装置及其指纹识别单元的截面示意图。 图19是根据本申请实施例的指纹识别装置采集的图像的衬度和亮度随ROC/Z1变 化的曲线图。 图20是根据本申请实施例的三种ROC/Z1约束条件下采集图像的示意图。 图21是根据本申请实施例的指纹识别装置采集的图像的衬度和亮度随D1/CA变化 的曲线图。 图22是根据本申请实施例的三种D1/CA约束条件下采集图像的示意图。