一种屏下指纹采集光学模组及屏下指纹采集方法

技术特征：
1.一种屏下指纹采集光学模组，其特征在于从上到下依次为：触摸屏、显示屏像素层、多边形梯度折射率透镜阵列、微孔阵列板、图像传感器；触摸屏的上表面设置于多边形梯度折射率透镜阵列的物方主平面上，图像传感器的上表面设置于多边形梯度折射率透镜阵列的像方主平面上。2.根据权利要求1所述的屏下指纹采集光学模组，其特征在于：所述多边形梯度折射率透镜阵列由若干多边形梯度折射率透镜按照横截面为多边形方式排布而成，每个多边形梯度折射率透镜均为多边形梯度折射率透镜阵列的子透镜；所述多边形的边数优选为6n条，其中n为自然数，子透镜横截面上的折射率关于中心呈对称分布。3.根据权利要求1所述的屏下指纹采集光学模组，其特征在于：所述多边形梯度折射率透镜阵列长度为0.5p~0.75p，其中p为光线在多边形梯度折射率透镜中传输的周期长度。4.根据权利要求1所述的屏下指纹采集光学模组，其特征在于：多边形梯度折射率透镜阵列中每一个子透镜放大率均为1且均成正立像。5.根据权利要求1所述的屏下指纹采集光学模组，其特征在于：微孔阵列板端面外形尺寸与多边形梯度折射率透镜阵列的端面外形尺寸相同，且微孔数量与多边形梯度折射率透镜阵列中多边形梯度折射率透镜数量相同。6.根据权利要求5所述的屏下指纹采集光学模组，其特征在于：所述的微孔阵列板材质为黑玻璃板，黑色玻璃板上设置微孔阵列；黑玻璃板厚度0.5-1mm，微孔直径为梯度折射率透镜阵列的子透镜内接圆直径的0.3-0.6倍。7.根据权利要求1所述的屏下指纹采集光学模组，其特征在于所述多边形梯度折射率透镜阵列制备方法为：1）将含铯玻璃在温度1380-1420度的铂金坩埚中熔炼，出炉成型成圆柱状玻璃；2）将圆柱状玻璃加工成横截面为多边形柱状玻璃；3）将多边形柱状玻璃放在拉丝机上进行第一次拉丝，拉丝成连续多边形玻璃纤维，拉丝温度700-800
º
c；多边形玻璃纤维内接圆直径为1.5-3mm；4）将所述多边形玻璃纤维放入500~600
º
c硝酸钾熔盐中进行cs
-k

离子交换，从而形成从中心到边缘折射率逐步降低的多边形梯度折射率纤维；5）将所述多边形梯度折射率纤维放入拉丝机进行第二次拉丝，拉丝成内接圆直径为0.1-0.5mm的多边形梯度折射率纤维，拉丝温度为700~800
º
c；6）将若干第二次拉丝后形成的多边形梯度折射率纤维按照截面多边形的方式排布成纤维透镜阵列棒；7）将所述纤维透镜阵列棒放入750~850
º
c的熔压炉子中熔压成型，形成多边形梯度折射率纤维透镜阵列母棒；8）将多边形梯度折射率纤维透镜阵列母棒按照线放大率为1是光学共轭成像设计长度截取，两端面抛光，即可制得多边形梯度折射率透镜阵列。8.根据权利要求7所述的屏下指纹采集光学模组，其特征在于所述含铯玻璃的配料重量百分比为：40%-60%cs2o；25%-40%sio2；5%-10�o3；3%-8%al2o3；3%-9%zno；5%-10%na2o k2o；0.5%-2%zro2；3%-5%inf3。9.根据权利要求1所述的屏下指纹采集光学模组，其特征在于所述微孔阵列板制备方法为：在黑玻璃板表面涂覆一层光刻胶，通过全息光刻形成圆形微孔图案；然后依次通过显
影、热熔、刻蚀步骤去除微孔图案区域的光刻胶，最后通过氢氟酸腐蚀在微孔图案区域的黑玻璃板上腐蚀出微孔阵列。10.一种屏下指纹采集方法，其特征在于：使用权利要求1至9之一所述的屏下指纹采集光学模组进行指纹采集。

技术总结
本申请属于图像采集技术领域，公开了一种屏下指纹采集光学模组及屏下指纹采集方法，依次为触摸屏、显示屏像素层、多边形梯度折射率透镜阵列、微孔阵列板、图像传感器；触摸屏的上表面设置于多边形梯度折射率透镜阵列的物方主平面上，图像传感器的上表面设置于多边形梯度折射率透镜阵列的像方主平面上；待测指纹在显示屏像素层的发光照射下发生漫反射，待测指纹的漫反射光穿过显示屏像素层后射入多边形梯度折射率透镜阵列，通过各个子透镜出射的光穿过微孔阵列板综合成像于图像传感器。所有子透镜对待测指纹所成的共轭成像在图像传感器上叠加增强，有效提高成像的光通量、分辨率及图像对比度，从而提升指纹成像质量。从而提升指纹成像质量。从而提升指纹成像质量。


技术研发人员：吴青晴 邹快盛
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2022/10/18