指紋識別裝置和移動終端的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種指紋識別裝置和移動終端，所述指紋識別裝置包括指紋傳感器以及與指紋傳感器電連接的光學(xué)模塊，光學(xué)模塊包括用于發(fā)射特定波長的光信號的光發(fā)射器，用于接收光發(fā)射器發(fā)射的并經(jīng)觸控物作用后的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器，以及用于驅(qū)動和控制光發(fā)射器，并對電信號進行分析處理的光學(xué)電路模塊，光學(xué)電路模塊分別與光發(fā)射器和光電轉(zhuǎn)換器電連接。當(dāng)手指觸摸指紋傳感器的同時也可以作用到光學(xué)模塊的光發(fā)射器和光電轉(zhuǎn)換器，這樣就可以同時采集到手指的指紋信號和光學(xué)信號，從而可以判斷是否為真正的手指指紋，降低了指紋識別裝置被仿造的假指紋破解的風(fēng)險，提高了安全性。
【專利說明】
指紋識別裝置和移動終端
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及指紋識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種指紋識別裝置和移動終端。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動終端的智能化程度越來越高，移動終端的功能也越來越豐富，人們可以在移動終端上利用社交軟件發(fā)布和分享信息，可以拍攝照片，可以瀏覽網(wǎng)頁，還可以進行網(wǎng)絡(luò)支付，從而使得移動終端上保存了用戶越來越多的隱私信息和敏感信息，移動終端的安全性逐漸成為人們關(guān)注的重要問題。
[0003]鑒于指紋作為人體的重要生物特征，并具有唯一性特點，因此指紋識別裝置目前已廣泛應(yīng)用于移動終端，主要用于終端解鎖、文件加解密、安全支付等功能。但現(xiàn)有的指紋識別裝置，只能對采集到的指紋信息與預(yù)存的指紋信息進行比較，判斷二者是否匹配，卻無法判斷當(dāng)前是真實的手指指紋還是仿造的假指模指紋，因此現(xiàn)有的指紋識別裝置有被仿造的假指紋破解的風(fēng)險，從而降低了移動終端的安全性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的主要目的在于提供一種指紋識別裝置和移動終端，旨在降低指紋識別裝置被仿造的假指紋破解的風(fēng)險，提高安全性。
[0005]為達以上目的，本實用新型提出一種指紋識別裝置，包括指紋傳感器以及與所述指紋傳感器電連接的光學(xué)模塊，所述光學(xué)模塊包括用于發(fā)射特定波長的光信號的光發(fā)射器，用于接收所述光發(fā)射器發(fā)射的并經(jīng)觸控物作用后的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器，以及用于驅(qū)動和控制所述光發(fā)射器，并對所述電信號進行分析處理的光學(xué)電路模塊，所述光學(xué)電路模塊分別與所述光發(fā)射器和所述光電轉(zhuǎn)換器電連接。
[0006]可選地，所述光學(xué)電路模塊和所述指紋傳感器集成于一個芯片，所述芯片為指紋芯片。
[0007]可選地，所述指紋傳感器單獨集成于一個芯片，所述光學(xué)電路模塊通過數(shù)據(jù)接口與所述指紋傳感器電連接，所述芯片為指紋芯片。
[0008]可選地，所述光學(xué)電路模塊、光電轉(zhuǎn)換器和指紋傳感器集成于一個芯片，所述芯片為指紋芯片。
[0009]本實用新型同時提出一種移動終端，所述移動終端包括一指紋識別裝置，所述指紋識別裝置包括指紋傳感器以及與所述指紋傳感器電連接的光學(xué)模塊，所述光學(xué)模塊包括用于發(fā)射特定波長的光信號的光發(fā)射器，用于接收所述光發(fā)射器發(fā)射的并經(jīng)觸控物作用后的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器，以及用于驅(qū)動和控制所述光發(fā)射器，并對所述電信號進行分析處理的光學(xué)電路模塊，所述光學(xué)電路模塊分別與所述光發(fā)射器和所述光電轉(zhuǎn)換器電連接。
[0010]本實用新型所提供的一種指紋識別裝置，通過將光學(xué)模塊和指紋傳感器一起集成在指紋識別裝置上，當(dāng)觸控物(如手指)觸摸指紋傳感器的同時也可以作用到光學(xué)模塊的光發(fā)射器和光電轉(zhuǎn)換器，這樣就可以同時采集到手指的指紋信號和光學(xué)信號，從而可以實現(xiàn)活體檢測功能(即判斷是否為真正的手指指紋)，降低了指紋識別裝置被仿造的假指紋破解的風(fēng)險，提尚了安全性。
[0011 ]此外，還可以通過光學(xué)模塊實現(xiàn)心率檢測、觸摸壓力檢測、按鍵檢測、血氧檢測、血壓監(jiān)測等功能，擴展了終端設(shè)備的功能。本實用新型通過將光學(xué)模塊集成于指紋識別裝置來實現(xiàn)心率檢測等功能，相對于在終端設(shè)備中單獨增加心率識別模塊來檢測心率，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用方便的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的指紋識別裝置的模塊示意圖；
[0013]圖2是本實用新型實施例中的光學(xué)電路模塊的模塊示意圖；
[0014]圖3是本實用新型第一實施例的指紋識別裝置的電路集成示意圖；
[0015]圖4是本實用新型第一實施例的指紋識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5是圖4中的指紋識別裝置的A-A剖視圖；
[0017]圖6是本實用新型第一實施例中的指紋封裝片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖7是圖6中的指紋封裝片的剖視圖；
[0019]圖8是圖6中的指紋封裝片的又一剖視圖；
[0020]圖9是本實用新型實施例中的光電轉(zhuǎn)換器的布局示意圖；
[0021]圖10是本實用新型實施例中的光發(fā)射器的布局示意圖；
[0022]圖11是本實用新型第一實施例的指紋識別裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖12是圖11中的指紋識別裝置的剖視圖；
[0024]圖13是圖11中的指紋識別裝置的又一剖視圖；
[0025]圖14是本實用新型第一實施例的指紋識別裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖15是圖14中的指紋識別裝置的剖視圖；
[0027]圖16是本實用新型第一實施例的指紋識別裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖17是圖16中的指紋識別裝置的剖視圖；
[0029]圖18是本實用新型第一實施例中的指紋封裝片的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖19是圖18中的指紋封裝片的剖視圖；
[0031]圖20是圖18中的指紋封裝片的又一剖視圖；
[0032]圖21是本實用新型第一實施例的指紋識別裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖22是圖21中的指紋識別裝置的剖視圖；
[0034]圖23是圖21中的指紋識別裝置的又一剖視圖；
[0035]圖24是圖21中的指紋識別裝置的又一剖視圖；
[0036]圖25是本實用新型第二實施例的指紋識別裝置的電路集成示意圖；
[0037]圖26是本實用新型第二實施例的指紋識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖27是圖26中的指紋識別裝置的剖視圖；
[0039]圖28是本實用新型第二實施例的指紋識別裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖29是圖28中的指紋識別裝置的剖視圖；
[0041]圖30是本實用新型第二實施例的指紋識別裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖31是圖30中的指紋識別裝置的剖視圖；
[0043]圖32是本實用新型第二實施例的指紋識別裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖33是圖32中的指紋識別裝置的剖視圖；
[0045]圖34是本實用新型第三實施例的指紋識別裝置的電路集成示意圖；
[0046]圖35是本實用新型第三實施例的指紋識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖36是本實用新型第三實施例的指紋識別裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖37是本實用新型第三實施例的指紋識別裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖38是本實用新型實施例的指紋識別裝置進行指紋識別的示意圖；
[0050]圖39是圖38的指紋識別裝置的剖視圖；
[0051 ]圖40是本實用新型的移動終端一實施例的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0052]附圖標(biāo)號說明:
[0053]100-指紋傳感器200-光學(xué)模塊
[0054]210-光發(fā)射器220-光學(xué)電路模塊
[0055]221-電流驅(qū)動器222-控制電路
[0056]223-電流電壓轉(zhuǎn)換電路和共模抑制電路 224-可編程增益放大器
[0057]225-模數(shù)轉(zhuǎn)換器226-數(shù)據(jù)分析和處理單元
[0058]230-光電轉(zhuǎn)換器300-蓋板
[0059]400-電路板500-金屬環(huán)
[0060]600-遮光件700-膠水
[0061]10-指紋封裝片11-指紋芯片
[0062]12-基板13-焊線
[0063]14-保護層101-觸控物
[0064]102-指紋識別裝置
[0065]本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0066]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0067]參見圖1，提出本實用新型的指紋識別裝置，其用于終端設(shè)備，如手機、平板等移動終端設(shè)備或者其它非移動終端設(shè)備。所述裝置包括指紋傳感器100和光學(xué)模塊200，指紋傳感器100和光學(xué)模塊200電連接。指紋傳感器100，用于檢測和識別指紋，具有指紋注冊、檢測、匹配等功能，其實現(xiàn)方式與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再贅述。光學(xué)模塊200，用于在手指按壓指紋識別裝置時，實現(xiàn)心率檢測、觸摸壓力檢測、按鍵檢測、血氧檢測、血壓監(jiān)測、按鍵檢測等功能，尤其可以與指紋傳感器100結(jié)合，實現(xiàn)活體檢測功能，即判定是否是目標(biāo)用戶的真實手指在按壓指紋識別裝置，以降低指紋識別裝置被仿造的假指紋破解的風(fēng)險。
[0068]如圖1所示，光學(xué)模塊200包括光發(fā)射器210、光學(xué)電路模塊220和光電轉(zhuǎn)換器230，光學(xué)電路模塊220分別與光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230電連接，其中:
[0069]光發(fā)射器210:用于發(fā)射特定波長的光信號，是光學(xué)模塊200的發(fā)射部件，其可以為單個或多個，由光學(xué)電路模塊220控制和驅(qū)動。
[0070]光發(fā)射器210可以是額外增加的發(fā)光二級管(light-emitting d1de，簡稱LED)、半導(dǎo)體激光器(semiconductor laser，簡稱LD)等器件，也可以是終端設(shè)備既有的發(fā)光體，如顯示器、呼吸燈、閃光燈等。光發(fā)射器可以是裸晶芯片(如晶圓)形式或者封裝片形式，也可根據(jù)需求搭配特定的光學(xué)結(jié)構(gòu)，比如聚光杯，光柵等結(jié)構(gòu)。光發(fā)射器210可以與指紋傳感器100封裝在一起，也可以是獨立器件，單獨布局在指紋識別裝置上。
[0071]光電轉(zhuǎn)換器230:用于接收光發(fā)射器210發(fā)射的并經(jīng)觸控物作用(包括反射、散射、投射等)后的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，其后端連接光學(xué)電路模塊220。光電轉(zhuǎn)換器230能夠感應(yīng)光強，檢測出來自光發(fā)射器210的光線的光強變化，并通過光學(xué)電路模塊220分析和處理這種變化，實現(xiàn)對應(yīng)的功能。光電轉(zhuǎn)換器230可以采用光電二極管(Photo D1de,簡稱F1D) ο
[0072]光電轉(zhuǎn)換器230可以與指紋傳感器100集成在一起，也可以是獨立器件，并與指紋傳感器100封裝在一起形成指紋封裝片或者單獨布局在指紋識別裝置上。觸控物即觸摸指紋識別裝置的物體，通常為用戶的手指，當(dāng)然也可能是人體其他部位，如腳趾等。經(jīng)觸控物作用后的光信號，即當(dāng)手指等觸控物按壓指紋識別裝置時，光發(fā)射器210發(fā)射的光線透過觸控物后反射或散射到光電轉(zhuǎn)換器230上或者直接被觸控物反射或散射到光電轉(zhuǎn)換器230上，光電轉(zhuǎn)換器230接收被觸控物反射或散射的光信號。
[0073]光學(xué)電路模塊220:用于驅(qū)動和控制光發(fā)射器210，并對光電轉(zhuǎn)換器230轉(zhuǎn)換的電信號進行分析處理，包括進行積分處理、放大處理、去共模處理等，以及對最終采集到的數(shù)據(jù)(比如來自ADC采樣的數(shù)據(jù))根據(jù)不同的應(yīng)用功能，進行分析處理。進一步地，光學(xué)電路模塊220還對整個光學(xué)模塊200的工作時序和工作狀態(tài)進行控制，還包括連接外部模塊(比如指紋傳感器100)的數(shù)據(jù)接口。
[0074]光學(xué)電路模塊220可以與指紋傳感器100集成為一個芯片，也可以作為獨立的電路模塊，裝配在指紋識別裝置上。
[0075]光學(xué)電路模塊220集成了實現(xiàn)光學(xué)模塊200所有功能的電路，包括控制電路、模擬電路、數(shù)據(jù)分析和處理單元等。如圖2所示，為一實施例中的光學(xué)電路模塊220的模塊示意圖，該光學(xué)電路模塊220包括電流驅(qū)動器221、控制電路222、電流電壓轉(zhuǎn)換電路和共模抑制電路223、可編程增益放大器(ProgrammabIe Gain Amplifier，簡稱PGA)224、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter，簡稱ADC)225以及數(shù)據(jù)分析和處理單元226，其中，電流驅(qū)動器221用于驅(qū)動光發(fā)射器210，控制電路222用于控制光發(fā)射器210發(fā)射特定波長的光信號，電流電壓轉(zhuǎn)換電路和共模抑制電路223和PGA224用于對光電轉(zhuǎn)換器230轉(zhuǎn)換的電信號進行一系列處理(包括積分處理、去共模處理、放大處理等)，ADC225用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)據(jù)分析和處理單元226用于對最終采集到的數(shù)據(jù)根據(jù)不同的應(yīng)用功能，進行分析處理，以實現(xiàn)心率檢測、觸摸壓力檢測、按鍵檢測、血氧檢測、血壓監(jiān)測、按鍵檢測等功能。
[0076]本實用新型通過將光學(xué)模塊200和指紋傳感器100—起集成在指紋識別裝置上，當(dāng)觸控物(如手指)觸摸指紋傳感器100的同時也可以作用到光學(xué)模塊200的光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230，這樣就可以同時采集到手指的指紋信號和光學(xué)信號，從而可以實現(xiàn)活體檢測功能(即判斷是否為真正的手指指紋)，降低了指紋識別裝置被仿造的假指紋破解的風(fēng)險。
[0077]此外，還可以通過光學(xué)模塊200實現(xiàn)心率檢測、觸摸壓力檢測、按鍵檢測、血氧檢測、血壓監(jiān)測等功能，擴展了終端設(shè)備的功能。本實用新型通過將光學(xué)模塊200集成于指紋識別裝置來實現(xiàn)心率檢測等功能，相對于在終端設(shè)備中單獨增加心率識別模塊來檢測心率，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用方便的優(yōu)勢。
[0078]本實用新型中，指紋傳感器100和光學(xué)模塊200可以采用多種方式進行布局，其中，光學(xué)電路模塊220、光發(fā)射器210、光電轉(zhuǎn)換器230和指紋傳感器100可以根據(jù)需求任意組合構(gòu)成集成芯片或集成封裝，或者彼此獨立存在來構(gòu)成指紋識別裝置。接下來，將通過具體實施例對指紋識別裝置中指紋傳感器100和光學(xué)模塊200的結(jié)構(gòu)和布局進行詳細(xì)說明。
[0079]實施例一
[0080]如圖3所示，本實施例中，光學(xué)電路模塊220、光電轉(zhuǎn)換器230和指紋傳感器100集成于一個芯片，該芯片稱為指紋芯片11;光發(fā)射器210為獨立的器件，可以是單個或多個。指紋芯片11可以與光發(fā)射器210封裝在一起形成指紋封裝片;或者，指紋芯片11單獨封裝成指紋封裝片，光發(fā)射器210置于指紋封裝片外部。
[0081]如圖4、圖5所示為本實施例的第一方案，其中，圖4為主視圖，圖5為圖4中A-A的剖視圖(后續(xù)的剖視圖均為沿A-A剖切的剖視圖，為簡化起見，不再一一在圖中標(biāo)注)。該方案為指紋芯片11與光發(fā)射器210封裝在一起形成指紋封裝片10的布局結(jié)構(gòu)，其中，指紋識別裝置包括指紋封裝片10、蓋板(COver)300、金屬環(huán)(Ring)500和電路板400。指紋封裝片10由指紋芯片11和光發(fā)射器210封裝在一起形成;蓋板300需要對光發(fā)射器210發(fā)射的光線具有較高的透過率，透過率越大越好，保證光電轉(zhuǎn)換器230和光發(fā)射器210上方透光即可，也可以整片蓋板300均透光，蓋板300可以通過鍍膜、激光微孔、涂覆透過特定波長光波的油墨等方式來實現(xiàn)透光處理;蓋板300通過膠水700粘接固定于指紋封裝片10，膠水700需要對光發(fā)射器210發(fā)射的光線有較高的透過率，透過率越高越好，優(yōu)選大于50%;蓋板300和指紋封裝片10均位于金屬環(huán)500內(nèi)，金屬環(huán)500不是本實用新型的必要部件，在其它實施例中，也可以不使用金屬環(huán)500;電路板400承載指紋封裝片10、蓋板300和金屬環(huán)500，電路板400是包括芯片的應(yīng)用電路，與外圍器件、外部電路等進行電性連接，其可以是柔性電路板(FlexiblePrinted Circuit，簡稱FPC)、柔性扁平電纜(Flexible Flat Cable，簡稱FFC)、印刷電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)或軟硬結(jié)合板等。
[0082]指紋封裝片10可以如圖6-8所示，將指紋傳感器100和光學(xué)模塊200全部封裝在一起，具體包括基板12、布置于基板12的光發(fā)射器210和指紋芯片11，指紋芯片11上集成了光學(xué)電路模塊220、光電轉(zhuǎn)換器230和指紋傳感器100，其中部區(qū)域為指紋感應(yīng)區(qū)域，基板12和指紋芯片11通過焊線13電連接。
[0083]進一步地，光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230之間還設(shè)有遮光件600，其用于阻擋光發(fā)射器210發(fā)射的光線直接照射于光電轉(zhuǎn)換器230。遮光件600需要對光線有吸收功能或較強的衰減功能，優(yōu)選對目標(biāo)波長光波的透過率小于I %，透過率越小越好。遮光件600可以有多種實現(xiàn)方式，比如可以將吸光材料粘貼或涂覆于指紋芯片11表面(如側(cè)面或/和上表面，如圖7、圖8所示)，也可以在指紋芯片11上開槽，在槽內(nèi)填充吸光油墨或膠水。
[0084]本實用新型中，遮光件600不是必要部件，是否需要遮光件，需要根據(jù)光發(fā)射器210與光電轉(zhuǎn)換器230之間的實際距離，以及光發(fā)射器210發(fā)射的光線直接照射到光電轉(zhuǎn)換器230的強度來確定。一般來說，如果光發(fā)射器210發(fā)射的光線直接照射到光電轉(zhuǎn)換器230的強度小于通過手指等觸控物反射后照射到光電轉(zhuǎn)換器230的光線的強度的1%，可以考慮不使用遮光件600。
[0085]進一步地，還可以在指紋芯片11表面覆蓋一保護層14。保護層14采用透光材料，既起到保護指紋芯片11的作用，同時滿足光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230上方透光的需求。也可以只在光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230上方采用透光處理，而在其他區(qū)域采用不透光材料保護。
[0086]當(dāng)將指紋識別裝置裝配在終端設(shè)備上時，為保證較好的信號質(zhì)量和使用體驗，優(yōu)選將光電轉(zhuǎn)換器230布置于靠近指尖位置，且光電轉(zhuǎn)換器230與光發(fā)射器210的連線與觸控物(如手指)方向平行，或交叉角度較小。這里所講的是較優(yōu)的推薦方案，對于其他裝配方式，也可以正常工作，只是信號質(zhì)量和使用體驗有所差異。
[0087]光電轉(zhuǎn)換器230和光發(fā)射器210優(yōu)選分別布局在指紋傳感器100兩側(cè)中部，確保手指按壓到指紋感應(yīng)區(qū)域時，也能同時作用到光電轉(zhuǎn)換器230和光發(fā)射器210，方便配合指紋圖像進行活體檢測，同時也方便光學(xué)壓力檢測和心率檢測等其它應(yīng)用功能。當(dāng)然，光電轉(zhuǎn)換器230和光發(fā)射器210也可以采用其它布局方式，如圖9所示，光電轉(zhuǎn)換器230可以布置于指紋傳感器100四周任意位置，也可以布置于指紋傳感器100中部，且光電轉(zhuǎn)換器230可以為一個，也可以有多個;如圖10所示，光發(fā)射器210可以布置于指紋傳感器100四周任意位置，還可以呈環(huán)狀包圍指紋傳感器100，且光發(fā)射器210可以為一個，也可以有多個。
[0088]光電轉(zhuǎn)換器230與光發(fā)射器210之間的中心距離以較佳，一般可設(shè)計為5mm，以使光電轉(zhuǎn)換器230接收的光線，是由光發(fā)射器210發(fā)出后經(jīng)觸控物反射回來的光線，盡量減少或避免由光發(fā)射器210直接照射到光電轉(zhuǎn)換器230的光線。當(dāng)直接照射的光線較強時，需要使用遮光件600來對這部分光線進行遮擋處理。
[0089]本實用新型中，金屬環(huán)500不是必要部件，如圖11-13所示，為不帶金屬環(huán)500的指紋識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖11為主視圖，圖12和圖13為剖視圖，圖12和圖13分別展示了遮光件600的兩種實現(xiàn)方法。
[0090]如圖14-17所示為本實施例的第二方案，該方案為指紋芯片11單獨封裝成指紋封裝片10的布局結(jié)構(gòu)，其中，指紋識別裝置包括指紋封裝片10、光發(fā)射器210、蓋板300、金屬環(huán)500和電路板400。蓋板300和指紋封裝片10位于金屬環(huán)500內(nèi)，由于光發(fā)射器210是單獨的器件，因此可以將光發(fā)射器210布置于金屬環(huán)500內(nèi)(如圖14和圖15所示)，也可以將光發(fā)射器210布置于金屬環(huán)500外(如圖16和17所示)。
[0091]指紋封裝片10如圖18-20所示，包括指紋芯片11和基板12，基板12和指紋芯片11通過焊線13電連接，指紋芯片11上集成了光學(xué)電路模塊220、光電轉(zhuǎn)換器230和指紋傳感器100。進一步地，還可以在指紋芯片11表面覆蓋一保護層14。進一步地，如圖20所示，還可以在指紋芯片11表面設(shè)置遮光件600，如將吸光材料粘貼或涂覆于指紋芯片11表面，當(dāng)然，在某些實施例中也可以省略遮光件600(如圖19所示)。在如圖16和圖17所示的結(jié)構(gòu)中，由于光電轉(zhuǎn)換器230和光發(fā)射器210分別位于金屬環(huán)500的內(nèi)外兩側(cè)，此時金屬環(huán)500就相當(dāng)于設(shè)置于二者之間的遮光件600，因此無需再額外設(shè)置遮光件600，其中，箭頭表示光發(fā)射器210發(fā)射的并經(jīng)觸控物1I反射后的光線。
[0092]在某些實施例中，指紋識別裝置也可以如圖21-24所示不帶金屬環(huán)500，其中圖21為主視圖，圖22-24為剖視圖。圖22和圖23具有相同布局的遮光件600和不同布局的光電轉(zhuǎn)換器230;圖22和圖24具有相同布局的光電轉(zhuǎn)換器230和不同布局的遮光件600。
[0093]實施例二
[0094]如圖25所示，本實施例中，光學(xué)電路模塊220和指紋傳感器100集成于一個芯片，該芯片稱為指紋芯片11;光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230分別作為獨立器件。指紋芯片11可以與光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230封裝在一起形成指紋封裝片10，這種集成方式的結(jié)構(gòu)布局與實施例一中的第一方案的情形相似，在此不再贅述;指紋芯片11也可以與光電轉(zhuǎn)換器230封裝在一起形成指紋封裝片10，而光發(fā)射器210置于指紋封裝片10外，這種集成方式的結(jié)構(gòu)布局與實施例一中的第二方案的情形相似，在此不再贅述;指紋芯片11還可以單獨構(gòu)成指紋封裝片10，光電轉(zhuǎn)換器230和光發(fā)射器210置于指紋封裝片10外，下面將對這種集成方式的結(jié)構(gòu)布局進行展開說明。
[0095]如圖26和圖27所示，指紋識別裝置包括指紋封裝片10、光發(fā)射器210、光電轉(zhuǎn)換器230、蓋板300、金屬環(huán)500和電路板400。蓋板300、指紋封裝片10、光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230均位于金屬環(huán)內(nèi)，光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230分置于指紋封裝片10兩側(cè)，且光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230之間設(shè)有遮光件600。
[0096]由于光電轉(zhuǎn)換器230和光發(fā)射器210為單獨的器件，因此，也可以如圖28和29所示將光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230分別置于金屬環(huán)500內(nèi)外兩側(cè)(或外內(nèi)兩側(cè))，或者如圖30和31所不，將光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230均置于金屬環(huán)500外。這種布局結(jié)構(gòu)下，金屬環(huán)500就相當(dāng)于設(shè)置于光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230之間的遮光件600，因此無需再額外設(shè)置遮光件600。
[0097]在某些實施例中，指紋識別裝置也可以省略金屬環(huán)500(如圖32和33所示)?？蛇x地，光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230也可以如圖32和33那樣，布置于指紋封裝片10的同一側(cè)，二者相鄰設(shè)置，此時二者之間需要設(shè)置一遮光件600。
[0098]實施例三
[0099]如圖34所示，本實施例中，指紋傳感器100單獨集成于一個芯片，該芯片為指紋芯片11，光學(xué)電路模塊220通過數(shù)據(jù)接口與指紋傳感器100電連接，該數(shù)據(jù)接口如串行外設(shè)(Serial Peripheral Interface，簡稱SPI)接口、I2C(Inter_Integrated Circuit)總線接口、通用異步收發(fā)傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，簡稱UART)接口、通用串行總線(Universal Serial Bus，簡稱USB)接口等。光發(fā)射器210、光電轉(zhuǎn)換器230、光學(xué)電路模塊220可以任意兩個或三個組合為一個集成芯片或組合為一個整體封裝，也可以分別為單個獨立器件。
[0100]如圖35所示，指紋芯片11單獨封裝為指紋封裝片10，光學(xué)電路模塊220、光電轉(zhuǎn)換器230、光發(fā)射器210集成為單個光學(xué)模塊200，光學(xué)模塊200和指紋封裝片10通過數(shù)據(jù)接口電連接。
[0101]如圖36所示，光學(xué)電路模塊220、光電轉(zhuǎn)換器230、光發(fā)射器210組成的光學(xué)模塊200與指紋芯片11封裝在一起，構(gòu)成指紋封裝片10。
[0102]如圖37所示，光學(xué)電路模塊220與指紋芯片11封裝在一起構(gòu)成指紋封裝片10，光電轉(zhuǎn)換器230與光發(fā)射器210置于指紋封裝片10外部。
[0103]應(yīng)當(dāng)理解，前述實施例提到的光發(fā)射器210與光電轉(zhuǎn)換器230的結(jié)構(gòu)布局方案，同樣適用于此實施例，在此不再贅述。
[0104]如圖38和圖39所示，為利用本實用新型的指紋識別裝置進行指紋識別的示意圖，其中圖38為指紋識別裝置的主視圖，圖39為指紋識別裝置的剖視圖，圖38顯示觸控物101(如手指)正要觸摸指紋識別裝置，圖39顯示觸控物101已按壓到指紋識別裝置的指紋傳感器上100，圖中箭頭表示光發(fā)射器210發(fā)射的光線經(jīng)觸控物101反射后照射到光電轉(zhuǎn)換器230的過程。
[0105]本實用新型的指紋識別裝置，通過將光學(xué)模塊200和指紋傳感器100—起集成在指紋識別裝置上，當(dāng)觸控物101(如手指)觸摸指紋傳感器100的同時也可以作用到光學(xué)模塊200的光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230，這樣就可以同時采集到手指的指紋信號和光學(xué)信號，從而可以實現(xiàn)活體檢測功能(即判斷是否為真正的手指指紋)，降低了指紋識別裝置被仿造的假指紋破解的風(fēng)險，提高了安全性。
[0106]此外，還可以通過光學(xué)模塊200實現(xiàn)心率檢測、觸摸壓力檢測、按鍵檢測、血氧檢測、血壓監(jiān)測等功能，擴展了終端設(shè)備的功能。本實用新型通過將光學(xué)模塊200集成于指紋識別裝置來實現(xiàn)心率檢測等功能，相對于在終端設(shè)備中單獨增加心率識別模塊來檢測心率，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用方便的優(yōu)點。
[0107]參見圖40，本實用新型同時提出一種移動終端，所述移動終端包括一指紋識別裝置102，所述指紋識別裝置102包括指紋傳感器以及與指紋傳感器電連接的光學(xué)模塊，光學(xué)模塊包括光發(fā)射器210、光學(xué)電路模塊和光電轉(zhuǎn)換器230，光學(xué)電路模塊分別與光發(fā)射器210和光電轉(zhuǎn)換器230電連接。其中，光發(fā)射器210用于發(fā)射特定波長的光信號;光電轉(zhuǎn)換器230用于接收光發(fā)射器210發(fā)射的并經(jīng)觸控物101作用后的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；光學(xué)電路模塊用于驅(qū)動和控制光發(fā)射器210，并對電信號進行分析處理。本實施例中所描述的指紋識別裝置102為本實用新型中上述實施例所涉及的指紋識別裝置102，在此不再贅述。本實施例中的指紋識別裝置102設(shè)置于移動終端的home鍵位置，在其它實施例中，指紋識別裝置102也可以設(shè)置于移動終端的其它位置，如設(shè)于移動終端側(cè)面或背面等。
[0108]本實用新型的移動終端，通過將光學(xué)模塊和指紋傳感器一起集成在指紋識別裝置上，當(dāng)觸控物(如手指)觸摸指紋傳感器的同時也可以作用到光學(xué)模塊的光發(fā)射器和光電轉(zhuǎn)換器，這樣就可以同時采集到手指的指紋信號和光學(xué)信號，從而可以實現(xiàn)活體檢測功能(即判斷是否為真正的手指指紋)，降低了指紋識別裝置被仿造的假指紋破解的風(fēng)險，提高了安全性。
[0109]此外，還可以通過光學(xué)模塊實現(xiàn)心率檢測、觸摸壓力檢測、按鍵檢測、血氧檢測、血壓監(jiān)測等功能，擴展了移動終端的功能。本實用新型通過將光學(xué)模塊集成于指紋識別裝置來實現(xiàn)心率檢測等功能，相對于在移動終端中單獨增加心率識別模塊來檢測心率，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用方便的優(yōu)勢。
[0110]以上參照【附圖說明】了本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此局限本實用新型的權(quán)利范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本實用新型的范圍和實質(zhì)，可以有多種變型方案實現(xiàn)本實用新型，比如作為一個實施例的特征可用于另一實施例而得到又一實施例。凡在運用本實用新型的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進，均應(yīng)在本實用新型的權(quán)利范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種指紋識別裝置，包括指紋傳感器，其特征在于，還包括與所述指紋傳感器電連接的光學(xué)模塊，所述光學(xué)模塊包括用于發(fā)射特定波長的光信號的光發(fā)射器，用于接收所述光發(fā)射器發(fā)射的并經(jīng)觸控物作用后的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器，以及用于驅(qū)動和控制所述光發(fā)射器，并對所述電信號進行分析處理的光學(xué)電路模塊，所述光學(xué)電路模塊分別與所述光發(fā)射器和所述光電轉(zhuǎn)換器電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述光學(xué)電路模塊和所述指紋傳感器集成于一個芯片，所述芯片為指紋芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述指紋芯片與所述光發(fā)射器和所述光電轉(zhuǎn)換器封裝在一起形成指紋封裝片。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述裝置還包括金屬環(huán)，所述指紋傳感器和光學(xué)模塊均位于所述金屬環(huán)內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述指紋芯片與所述光電轉(zhuǎn)換器封裝在一起形成指紋封裝片。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述裝置還包括金屬環(huán)，其中: 所述指紋傳感器和光學(xué)模塊均位于所述金屬環(huán)內(nèi)；或者， 所述指紋傳感器、光學(xué)電路模塊和光電轉(zhuǎn)換器位于所述金屬環(huán)內(nèi)，所述光發(fā)射器位于所述金屬外。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述指紋芯片單獨封裝成指紋封裝片。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述裝置還包括金屬環(huán)，其中: 所述指紋傳感器和光學(xué)模塊均位于所述金屬環(huán)內(nèi)；或者， 所述指紋傳感器、光學(xué)電路模塊和光電轉(zhuǎn)換器位于所述金屬環(huán)內(nèi)，所述光發(fā)射器位于所述金屬外;或者， 所述指紋傳感器、光學(xué)電路模塊和光發(fā)射器位于所述金屬環(huán)內(nèi)，所述光電轉(zhuǎn)換器位于所述金屬外;或者， 所述指紋傳感器和光學(xué)電路模塊位于所述金屬環(huán)內(nèi)，所述光電轉(zhuǎn)換器和所述光發(fā)射器位于所述金屬外。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述指紋傳感器單獨集成于一個芯片，所述光學(xué)電路模塊通過數(shù)據(jù)接口與所述指紋傳感器電連接，所述芯片為指紋芯片。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述指紋芯片單獨封裝成指紋封裝片。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述指紋芯片與所述光學(xué)模塊封裝在一起形成指紋封裝片。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述指紋芯片與所述光學(xué)電路模塊封裝在一起形成指紋封裝片。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述光學(xué)電路模塊、光電轉(zhuǎn)換器和指紋傳感器集成于一個芯片，所述芯片為指紋芯片。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述指紋芯片與所述光發(fā)射器封裝在一起形成指紋封裝片。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述裝置還包括金屬環(huán)，所述指紋傳感器和光學(xué)模塊均位于所述金屬環(huán)內(nèi)。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述指紋芯片單獨封裝成指紋封裝片。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述裝置還包括金屬環(huán)，其中: 所述指紋傳感器和光學(xué)模塊均位于所述金屬環(huán)內(nèi)；或者， 所述指紋傳感器、光學(xué)電路模塊和光電轉(zhuǎn)換器位于所述金屬環(huán)內(nèi)，所述光發(fā)射器位于所述金屬外。18.根據(jù)權(quán)利要求2-17任一項所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于阻擋所述光發(fā)射器發(fā)射的光線直接照射于所述光電轉(zhuǎn)換器的遮光件，所述遮光件設(shè)于所述光發(fā)射器和所述光電轉(zhuǎn)換器之間。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的指紋識別裝置，其特征在于，所述遮光件為: 粘貼或涂覆于所述指紋芯片表面的吸光材料;或者， 填充于所述指紋芯片的槽內(nèi)的吸光油墨或膠水。20.—種移動終端，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-19任一項所述的指紋識別裝置。
【文檔編號】G06K9/00GK205486158SQ201521139618
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】楊旺旺, 何毅, 王玉棟
【申請人】深圳市匯頂科技股份有限公司