指纹识别装置和电子设备

技术领域

本申请实施例涉及生物识别技术领域，并且更具体地，涉及指纹识别装置和电子设备。

背景技术

现如今，生物识别技术已广泛地应用到各种终端设备上，特别是在智能手机等消费电子产品中，指纹识别已成为大众所需。近年来，随着全面屏手机的兴起，传统电容指纹不再满足全面屏需求，屏下指纹识别技术应运而生。

屏下光学指纹作为屏下指纹的一种，将其设置于显示屏下方，通过采集光学指纹图像，以实现指纹识别。随着终端设备的发展，对指纹识别技术的性能要求也越来越高。因此，提升指纹识别的性能，成为业内共同的技术目标。

发明内容

本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备，能够提升指纹识别性能。

第一方面，提供一种指纹识别装置，用于设置在电子设备的显示屏下方，包括：第一光学装置、第二光学装置和光学指纹传感器；该第一光学装置用于引导经过该显示屏中第一指纹检测区域上手指反射的第一目标光信号至该光学指纹传感器中的第一感应阵列；该第二光学装置用于引导经过该显示屏中第二指纹检测区域上手指反射的第二目标光信号至该光学指纹传感器中的第二感应阵列；该第一感应阵列和该第二感应阵列用于分别根据该第一目标光信号和该第二目标光信号以进行指纹识别；其中，该第一指纹检测区域和该第二指纹检测区域互不重叠，且二者之间存在间隔区。

在本申请实施例中，通过设置第一光学装置和第二光学装置，以通过不同目标方向的光信号进入至光学指纹传感器以进行指纹识别，相比于光学指纹传感器仅接收单个方向的指纹光信号，在提升指纹识别信号的多样性的同时，能够扩大指纹识别装置的视场或者在保证视场不变的情况下减小光学指纹传感器的面积以降低成本，从而提高指纹识别性能或者降低指纹识别装置的成本。

在一些可能的实施方式中，在该光学指纹传感器中，该第一感应阵列和该第二感应阵列之间无间隔。

在一些可能的实施方式中，该第一感应阵列和该第二感应阵列的面积相等，和/或，该第一指纹检测区域和该第二指纹检测区域的面积相等。

在一些可能的实施方式中，该第一指纹检测区域位于该第一感应阵列和该第二感应阵列的分界线的一侧，该第二指纹检测区域位于该第一感应阵列和该第二感应阵列的分界线的另一侧。

在一些可能的实施方式中，该第一目标光信号的方向朝向该分界线，且该第一目标光信号与该光学指纹传感器的法线方向的夹角为θ

该第二目标光信号的方向朝向该分界线，且与该第二目标光信号与该光学指纹传感器的法线方向的夹角为θ

在一些可能的实施方式中，θ

在一些可能的实施方式中，在该光学指纹传感器中，该第一感应阵列和该第二感应阵列之间无间隔。

在一些可能的实施方式中，该第一光学装置包括第一斜孔准直器，该第二光学装置包括第二斜孔准直器；该第一斜孔准直器中多个第一斜孔的方向与该第一目标光信号的方向相同；该第二斜孔准直器中多个第二斜孔的方向与该第二目标光信号的方向相同。

在一些可能的实施方式中，该第一光学装置包括第一微透镜阵列以及至少一层第一光阑层，该第二光学装置包括第二微透镜阵列以及至少一层第二光阑层；该至少一层第一光阑层中形成有多个第一导光通道，该多个第一导光通道的方向与该第一目标光信号的方向相同；该至少一层第二光阑层中形成有多个第二导光通道，该多个第二导光通道的方向与该第二目标光信号的方向相同。

在一些可能的实施方式中，该至少一层第一光阑层中的至少部分光阑层为该光学指纹传感器的金属层；和/或，该至少一层第二光阑层中的至少部分光阑层为该光学指纹传感器的金属层。

在一些可能的实施方式中，该第一光学装置包括第一斜孔准直器和第一微透镜阵列，该第一斜孔准直器设置于该第一微透镜阵列上方；该第二光学装置包括第二斜孔准直器和第二微透镜阵列，该第二斜孔准直器设置于该第二微透镜阵列上方。

在一些可能的实施方式中，该第一光学装置包括：第一微棱镜阵列和第一光学组件；该第一微棱镜阵列用于接收该第一目标光信号，并将该第一目标光信号转换为相对于该显示屏垂直的第一垂直光信号；该第一光学组件设置于该第一微棱镜阵列下方，用于接收该第一垂直光信号，并将该第一垂直光信号引导至该光学指纹传感器的第一感应阵列；该第二光学装置包括：第二微棱镜阵列和第二光学组件；该第二微棱镜阵列用于接收该第二目标光信号，并将该第二光信号中的第二目标光信号转换为相对于该显示屏垂直的第二垂直光信号；该第二光学组件设置于该第二微棱镜阵列下方，用于接收该第二垂直光信号，并将该第二垂直光信号引导至该光学指纹传感器的第二感应阵列。

在一些可能的实施方式中，该第一微棱镜阵列包括多个第一微棱镜，该第一微棱镜包括第一入射面和第一出射面，该第一入射面为相对于该显示屏平行的平面，该第一出射面为相对于该显示屏倾斜的平面；该第一微棱镜用于通过该第一入射面接收该第一目标光信号，并通过该第一出射面将该第一目标光信号出射为该第一垂直光信号；该第二微棱镜阵列包括多个第二微棱镜，该第二微棱镜包括第二入射面和第三出射面，该第二入射面为相对于该显示屏平行的平面，该第三出射面为相对于该显示屏倾斜的平面；该第二微棱镜用于通过该第二入射面接收该第二目标光信号，并通过该第三出射面将该第二目标光信号出射为该第二垂直光信号。

在一些可能的实施方式中，该第一微棱镜还包括第二出射面，该第二出射面为相对于该显示屏倾斜的另一平面，该第二出射面的面积小于该第一出射面的面积；该第二微棱镜还包括第四出射面，该第四出射面为相对于该显示屏倾斜的另一平面，该第四出射面的面积小于该第三出射面的面积。

在一些可能的实施方式中，该第一目标光信号的方向垂直于该第一微棱镜的棱，且该第二目标光信号的方向垂直于该第二微棱镜的棱。

在一些可能的实施方式中，该第一微棱镜阵列和该第二微棱镜阵列的结构相同，且相对于垂直于该显示屏的平面呈镜像设置。

在一些可能的实施方式中，该第一目标光信号经过该第一入射面后的第一折射光信号平行于该第二出射面，该第一入射面和该第一出射面的夹角为第一夹角i，该第一入射面和该第二出射面的夹角为第二夹角j，该第一目标光信号与该入射面的夹角为目标夹角θ；该第一夹角i、该第二夹角j、该第一微棱镜的折射率n

n

n

其中，n

在一些可能的实施方式中，该第一入射面还用于接收经由手指反射的与该第一目标光信号的方向不同的非目标光信号；该第一出射面和该第二出射面用于将该非目标光信号转换为相对于该显示屏倾斜的倾斜光信号；该光学组件用于阻挡该倾斜光信号，以防止该倾斜光信号进入该光学指纹传感器，对指纹识别造成干扰。

在一些可能的实施方式中，该非目标光信号与该第一入射面的法线方向的夹角为非目标夹角β，该第一微棱镜的折射率n

n

n

其中，n

在一些可能的实施方式中，该第一微棱镜的折射率n

在一些可能的实施方式中，该第一微棱镜阵列和/或该第二微棱镜阵列的折射率大于1.5。

在一些可能的实施方式中，该第一感应阵列包括多个第一光学感应单元，该第二感应阵列包括多个第二光学感应单元；该第一微棱镜阵列的每个第一微棱镜的下方对应设置有至少一个该第一光学感应单元，该第二微棱镜阵列的每个第二微棱镜的下方对应设置有至少一个该第二光学感应单元；或者，该第一感应阵列的每个第一光学感应单元的上方对应设置有至少一个该第一微棱镜，该第二感应阵列的每个第二光学感应单元的上方对应设置有至少一个该第二微棱镜。

在一些可能的实施方式中，该第一微棱镜阵列的每个第一微棱镜的下方对应设置有该第一感应阵列中的一行第一光学感应单元或者一列第一光学感应单元，该第二微棱镜阵列的每个第二微棱镜的下方对应设置有该第二感应阵列中的一行第二光学感应单元或者一列第二光学感应单元。

在一些可能的实施方式中，该第一微棱镜阵列还包括第一衬底层，该第二微棱镜阵列还包括第二衬底层；该第一衬底层形成于该多个第一微棱镜的第一入射面的上方，该第二衬底层形成于该多个第二微棱镜的第二入射面的上方，该第一衬底层和该第二衬底层平行于该显示屏。

在一些可能的实施方式中，该第一衬底层的上表面与显示屏的下表面相互贴合，和/或，该第二衬底层的上表面与显示屏的下表面相互贴合。

在一些可能的实施方式中，该第一衬底层和/或该第二衬底层为滤光片，用于通过目标波段的光信号，而阻挡非目标波段的光信号。

在一些可能的实施方式中，该第一微棱镜阵列的至少一个表面设置有抗反射涂层和/或偏振涂层，和/或，该第二微棱镜阵列的至少一个表面设置有抗反射涂层和/或偏振涂层；其中，该抗反射涂层用于降低光信号的反射率，该偏振涂层用于选择光信号的偏振方向。

在一些可能的实施方式中，该第一微棱镜阵列和该第二微透镜阵列通过支撑结构设置于该第一光学组件、第二光学组件和该光学指纹传感器上方，该支撑结构设置于该光学指纹传感器的上表面边缘区域。

在一些可能的实施方式中，该第一光学组件和该第二光学组件包括：微透镜阵列，该微透镜阵列中的多个微透镜与该光学指纹传感器中的多个光学感应单元一一对应；至少一层光阑层，设置在该微透镜阵列和该光学指纹传感器之间，该至少一层光阑层中每层光阑层中设置有该光学指纹传感器中每个光学感应单元对应的通光小孔；其中，该微透镜阵列用于接收该第一垂直光信号和该第二垂直光信号，该第一垂直光信号和该第二垂直光信号用于通过该至少一层光阑层的通光小孔传输至该光学指纹传感器。

在一些可能的实施方式中，该至少一层光阑层中的至少部分光阑层为该光学指纹传感器的金属布线层。

在一些可能的实施方式中，该第一光学组件和该第二光学组件为直孔准直器，该光学指纹传感器中的每个光学感应单元对应该直孔准直器中的至少一个准直孔；其中，该直孔准直器用于接收该第一微棱镜阵列转换的该第一垂直光信号和该第二微棱镜阵列转换的该第二垂直光信号，该第一垂直光信号和该第二垂直光信号通过该直孔准直器中的准直孔传输至该光学指纹传感器。

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，其中该指纹识别装置设置于该显示屏的下方。

在一些可能的实施方式中，该显示屏为有机发光二极管OLED显示屏，该显示屏包括多个OLED光源，其中该指纹识别装置采用至少部分OLED光源作为指纹识别的激励光源。

附图说明

图1为本申请实施例可以适用的一种电子设备的示意图。

图2为图1所示的电子设备沿A-A’方向的剖面示意图。

图3和图4为本申请实施例提供的两种光路引导结构的示意图。

图5为本申请实施例提供的一种指纹识别装置的示意图。

图6为图5中指纹识别装置的第一微棱镜阵列的一种立体示意图。

图7为图5中指纹识别装置的一种俯视图。

图8为本申请实施例提供的第一微棱镜阵列中任一第一微棱镜的结构示意图。

图9为本申请实施例提供的第一微棱镜的折射率与非目标光信号的角度的关系示意图。

图10为本申请实施例提供的另一种指纹识别装置的示意图。

图11为本申请实施例可以适用的另一电子设备的示意图。

图12为图11所示的电子设备沿A-A’方向的剖面示意图。

图13和图14为本申请实施例中的指纹识别装置接收单一方向光信号和多个方向光信号的视场示意图。

图15至图18为本申请实施例提供的另几种指纹识别装置的示意图。

图19为本申请实施例提供的一种第一微棱镜阵列和第二微棱镜阵列的立体示意图。

图20和图21为本申请实施例提供的另两种指纹识别装置的示意图。

图22为图18中指纹识别装置的一种俯视图。

图23为本申请实施例提供的另一种指纹识别装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备。例如，智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(Automated Teller Machine，ATM)等其他电子设备。但本申请实施例对此并不限定。

本申请实施例的技术方案可以用于生物特征识别技术。其中，生物特征识别技术包括但不限于指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、人脸识别以及活体识别等识别技术。为了便于说明，下文以指纹识别技术为例进行说明。

需要说明的是，为便于说明，在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

图1和图2示出了本申请实施例可以适用的电子设备10的示意图。其中，图2为图1所示的电子设备10沿A-A’方向的剖面示意图。

如图1和图2所示，电子设备10可以包括显示屏100和指纹识别装置200。

显示屏100可以为自发光显示屏，其采用具有自发光的显示单元作为显示像素。比如显示屏100可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。在其他可替代实施例中，显示屏100也可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)或者其他被动发光显示屏，本申请实施例对此不做限制。进一步地，显示屏100还可以具体为触控显示屏，其不仅可以进行画面显示，还可以检测用户的触摸或者按压操作，从而为用户提供一个人机交互界面。比如，在一种实施例中，电子设备10可以包括触摸传感器，该触摸传感器可以具体为触控面板(Touch Panel,TP)，其可以设置在所述显示屏100表面，也可以部分集成或者整体集成到所述显示屏100内部，从而形成所述触控显示屏。

参见图2，指纹识别装置200包括光学指纹传感器220，该光学指纹传感器200包括具有多个光学感应单元(也可以称为感光像素、像素单元等)的感应阵列221，用于实现光电转换，作为示例，该感应阵列221具体为光电二极管(Photo Diode，PD)阵列。该感应阵列221所在区域或者其感应区域为指纹识别装置200的指纹检测区域201(也称为指纹采集区域、指纹识别区域等)。可以理解的是，光学指纹传感器220还包括与感应阵列221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。

其中，指纹识别装置200设置在显示屏100下方的局部区域。参见图1，指纹检测区域201可以位于所述显示屏100的显示区域之中。

参见图2，指纹识别装置200还可以包括光学组件。该光学组件可以设置在光学指纹传感器220的上方，其可以具体包括滤光层(Filter)、导光层或光路引导结构210、以及其他光学元件，滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而导光层或光路引导结构210主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至感应阵列221进行光学检测。

在本申请的一些实施例中，光学组件可以与光学指纹传感器220封装在同一个光学指纹芯片中，也可以将光学组件设置在光学指纹传感器220所在的芯片外部，例如将光学组件贴合在芯片上方，或者将光学组件的部分元件集成在芯片之中。

在本申请的一些实施例中，所述指纹识别装置200的感应阵列221的所在区域或者光感应范围对应所述指纹识别装置200的指纹检测区域201。其中，指纹识别装置200的指纹检测区域201可以等于或不等于所述指纹识别装置200的感应阵列221的所在区域的面积或者光感应范围，本申请实施例对此不做具体限定。

例如，通过光线准直方式进行光路引导，所述指纹识别装置200的指纹检测区域201可以设计成与所述指纹识别装置200的感应阵列221的面积基本一致。

又例如，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会聚或者反射等光路设计，可以使得指纹识别装置200的指纹检测区域201的面积大于指纹识别装置200的感应阵列221的面积。

下面，结合图2说明本申请实施例中指纹识别装置200的指纹识别过程。

作为示例，图2中的显示屏100为采用具有自发光显示单元的显示屏，该显示屏100包括显示组件120。例如，显示屏100为OLED显示屏，显示组件120为OLED光源。指纹识别装置200可以利用OLED显示屏100位于指纹检测区域201的OLED光源作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在指纹检测区域201时，显示屏100向指纹检测区域201上方的手指140发出一束光，该光在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过手指140内部散射而形成散射光(透射光)。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)与谷(valley)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹脊的反射光和来自指纹谷的反射光具有不同的光强，反射光经过光学组件后，被指纹识别装置200中的感应阵列221所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于该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。

在其他替代方案中，指纹识别装置200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识别的光信号。在这种情况下，指纹识别装置200不仅可以适用于如OLED显示屏等自发光显示屏，还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。

在具体实现上，显示屏100还可以包括透明保护盖板110，盖板110可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其覆盖电子设备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100实际上是指按压在盖板110或者覆盖盖板110的保护层表面。

如图2所示，光学组件中的光路引导结构210用于将经过手指140的反射光中特定角度的光信号引导至感应阵列221，该特定角度可以为如图2所示，倾斜入射至感应阵列221的光信号，也可以为垂直入射至感应阵列221的光信号。

需要说明的是，若光路引导结构210能够将以预设角度倾斜入射并经手指反射的光线，引导至光学指纹传感器220的感应阵列221。由于该光路引导结构210采用了倾斜光路，而倾斜入射的光线的反射强度高于垂直入射的光线的反射强度，因此提高了光学指纹传感器220的成像对比度，并大大降低该指纹识别装置200的厚度。

具体的，光路引导结构210可以采用多种结构实现倾斜光路。下面结合图3和图4对光路引导结构210进行示例性说明。

在一些实施例中，如图3所示，光路引导结构210为采用具有高深宽比的通孔阵列的光学准直器，所述光学准直器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，准直单元可以具体为直孔或者斜孔。可选地，该准直器层为斜孔准直器，该斜孔准直器中准直单元的轴向可以相对光学指纹传感器220中的感应阵列221倾斜设置。从手指反射回来的反射光中，特定角度入射到准直单元的光线可以穿过并被其下方的传感器芯片接收，而其它入射角度的光线在准直单元内部经过多次反射被衰减掉。

在本申请实施例中，可以预先设置中斜孔准直器中的斜孔的方向与感应阵列221的法线的方向夹角为

然而，图3所示的方案，斜孔准直器对光信号的衰减较大，不仅阻挡了入射角度不为

在另一些实施例中，如图4所示，光路引导结构210包括微透镜211，设置在微透镜211的下方的至少一层光阑层212，感应阵列221中的一个或者多个光学感应单元设置在最下层的光阑层212下方。

入射角度为

参见图4，为了实现上述功能，若至少一层光阑层212为多层光阑层212，则其中一层或者多层光阑层212中的通光小孔的中心偏离于微透镜的焦点设置，在一些实施方式中，一个光学感应单元对应于一个微透镜，且设置于微透镜的正下方，则光阑层212中的通光小孔的中心偏离于光学感应单元的中轴线设置，该中轴线是指经过光学感应单元的中心，且垂直于该光学感应单元的直线。可以理解的是，若至少一层光阑层212为一层光阑层212，则该光阑层212的通光小孔的中心则偏离于微透镜的焦点设置。

光阑层中通光小孔的孔径大小决定了可通过的入射光的角度范围

然而，当涉及接收大角度光信号时(例如入射角

另外，如图4所示，大角度光信号还可能被至少一层光阑层212中的光吸收材料阻挡，进一步造成光能量的损失，不利于指纹识别的性能和效率。

基于此，本申请实施例提出一种指纹识别装置，能够解决上述指纹识别装置200在接收大角度入射光的时候存在的光损失问题，从而缩短了指纹识别装置的曝光时间，加快了指纹识别的速度并提升了用户体验。此外，还能应用于各类手指的检测，尤其能够适用于干手指的检测，提升对干手指的指纹识别性能。

本申请实施例适用于显示屏下方以实现屏下光学指纹检测。图5示出了本申请实施例的指纹识别装置300的示意图。该指纹识别装置300可以适用于上述图1和图2所示的电子设备10中，即适用于上述显示屏100下方。

如图5所示，指纹识别装置300可以包括：第一微棱镜阵列310、光学组件320以及光学指纹传感器330；

该第一微棱镜阵列310可以包括多个第一微棱镜(micro-prism)。该第一微棱镜为三棱镜结构，包括第一入射面301和第一出射面302，该第一入射面301为相对于显示屏100平行的平面，该第一出射面302为相对于显示屏100倾斜的平面；

其中，第一微棱镜用于通过第一入射面301接收经由手指反射的相对于显示屏100倾斜的第一目标光信号11，并通过第一出射面302将该第一目标光信号11出射为相对于显示屏100垂直的第一垂直光信号12；

光学组件320设置于上述第一微棱镜阵列310下方，用于接收该第一垂直光信号12并将该第一垂直光信号12引导至光学指纹传感器330，该光学指纹传感器330设置于光学组件320下方，用于接收第一垂直光信号12以进行指纹识别。

在本申请实施例中，通过第一微棱镜阵列中的多个第一微棱镜将相对于显示屏倾斜的第一目标光信号转换为相对于显示屏垂直的第一垂直光信号，该第一垂直光信号用于通过光学组件传输至光学指纹传感器以进行指纹识别，能够降低大角度入射光在光路中传输时造成的光损失，从而缩短了指纹识别装置的曝光时间，加快了指纹识别的速度并提升了用户体验。此外，还能应用于各类手指的检测，尤其能够适用于干手指的检测，提升对干手指的指纹识别性能。

可选地，如图5所示，该第一微棱镜阵列310中的第一微棱镜还包括第二出射面303，该第二出射面303为相对于显示屏100倾斜的另一平面，可选地，该第二出射面303的面积小于第一出射面302的面积。

相对于将第二出射面设置为相对于显示屏垂直的平面，或者说相对于第二出射面垂直于第一入射面的情况，本申请实施例中，将第二出射面设置为相对于显示屏倾斜的另一平面，即第二出射面倾斜于第一入射面，能够方便第一微棱镜的加工制造，增大制造过程中的公差，从而提高第一微棱镜的生产效率。

具体地，为了满足第一目标光信号11通过第一微棱镜后，从第一出射面302出射为第一垂直光信号12，该第一目标光信号11的方向可满足如下条件，首先，第一目标光信号11需垂直于第一微棱镜的棱，其次，第一目标光信号11与第一入射面301呈一定的倾斜角度，第三，第一入射面301接收的第一目标光信号11仅朝向第一出射面302发射，而非朝向第二出射面303发射。

在一些实施方式中，第一目标光信号11经过第一入射面301后的第一折射光信号平行于该第二出射面303。换言之，第一目标光信号11经过第一微棱镜后，不会从第二出射面303出射。

作为示例，图6示出了图5中第一微棱镜阵列310的一种立体示意图。

如图6所示，第一微棱镜阵列310中的每个第一微棱镜的结构相同，且彼此之间相互连接，其中，每个第一微棱镜的第一入射面301在同一平面上，每个第一微棱镜的第一出射面302相互平行，每个第一微棱镜的第二出射面303相互平行。

可选地，第一微棱镜阵列310可以由高折射率的透明材料制备形成，优选地，第一微棱镜阵列310材料的折射率高于1.5，其可以采用纳米压印或灰度光刻等工艺制造形成。

具体地，在本申请实施例中，光学指纹传感器330中包括多个光学感应单元形成的感应阵列331，该感应阵列331及其光学感应单元的相关技术特征可以参见上文感应阵列221及其光学感应单元的相关描述，此处不再赘述。

具体地，在本申请实施例中，光学组件320用于引导上述第一微棱镜阵列310转换得到的第一垂直光信号12至感应阵列331中的光学感应单元，以进行指纹识别，并阻挡经过第一微棱镜阵列310后的倾斜光信号，使得倾斜光信号无法到达感应阵列331，避免干扰指纹识别，以提高指纹识别效果。

作为一种示例，图5中示出的光学组件320包括：微透镜阵列321以及设置于其下方的至少一层光阑层322(例如，图5所示的两层光阑层322)。该光阑层322由非透光材料形成，其中设置有多个通光小孔，该非透光材料包括但不限于是黑胶。

如图5所示，微透镜阵列321设置在第一微棱镜阵列310的下方，且包括多个微透镜；

至少一层光阑层322设置在微透镜阵列321和感应阵列331之间，至少一层光阑层322中的每层光阑层322中设置有多个光学感应单元对应的多个通光小孔；

感应阵列331用于接收经由微透镜阵列321会聚的，并通过至少一层光阑层322的通光小孔传输的光信号。或者说，微透镜阵列321用于将经过手指反射的，并经过上述第一微棱镜阵列310转换得到的第一垂直光信号12会聚至至少一层光阑层322中的通光小孔，第一垂直光信号12经过微透镜阵列321会聚后，通过至少一层光阑层322中的通光小孔传输至感应阵列331。并且，微透镜阵列321用于将经过上述第一微棱镜阵列310后的倾斜光信号会聚至至少一层光阑层322中的非通光小孔区域，即非透光材料区域，该非透光材料吸收或者反射倾斜光信号，以阻挡倾斜光信号传输至感应阵列331。

作为示例，如图5所示，微透镜阵列321中的多个微透镜与感应阵列331中的多个光学感应单元一一对应，每层光阑层322中，多个通光小孔与多个光学感应单元一一对应，即每层光阑层322中的通光小孔以及光学感应单元对应的设置于一个微透镜的正下方。

作为示例，图7示出了图5中指纹识别装置300的一种俯视图。

如图7所示，第一微棱镜阵列310中，每个第一微棱镜的下方对应设置微透镜阵列321中的一列微透镜，可以理解的是，该一列微透镜下方对应设置一列光感应单元。当然，换个角度来说，每个第一微棱镜的下方也可以对应设置微透镜阵列321中的一行微透镜。

如图5和图7所示，第一微棱镜阵列310中的第一微棱镜310a、微透镜阵列321中的第一微透镜321a、以及感应阵列331中的第一光学感应单元331a对应设置，第一微透镜321a用于接收第一微棱镜310a转换后的第一垂直光信号，并通过两层光阑层中的通光小孔将该第一垂直光信号会聚至第一光学感应单元331a，且通过两层光阑层中的光吸收材料区域阻挡其它倾斜光信号。

与图4所示的方案相比，先通过第一微棱镜阵列310将经由手指反射的相对显示屏倾斜的第一目标光信号转换成相对显示屏垂直的第一垂直光信号，再通过微透镜加光阑层作为光学组件，引导会聚后的第一垂直光信号进入感应阵列，阻挡其它倾斜光信号，能够使得微透镜阵列中的微透镜不存在阴影区，进而提升了感应阵列331能够接收到的信号量以及指纹识别效果。另外，不论入射至第一微棱镜阵列310的目标倾斜方向的第一目标光信号为多大角度，其均能被设计好的第一微棱镜阵列310转换为垂直光信号，不会造成光信号被光阑层中的光吸收材料阻挡，即不会造成光能量的损失。

应理解，本申请的第一微棱镜阵列310可以设定为只接收以目标倾斜方向入射的来自于手指的反射光信号，即第一目标光信号11。以目标倾斜方向入射的手指反射光经过第一微棱镜阵列310后变为垂直光信号，即第一垂直光信号12。该垂直光信号经过光学组件320后被对应的光学感应单元所吸收并按照一定比例转化为相应的电信号量输出。由于来自指纹谷的反射光的光强大于来自指纹脊的反射光，故谷对应的采集单元输出的电信号更强、图像更亮；脊对应的采集单元输出的电信号较弱、图像较暗，最终输出具有一定对比度的清晰指纹图像。以非目标倾斜方向入射的反射光，经过第一微棱镜阵列310后仍为倾斜光信号，该倾斜光信号被微透镜会聚至光阑层中的光吸收材料区域，无法到达光学感应单元以进行指纹成像。

下面结合图8对本申请实施例中的第一微棱镜的结构进行说明，并说明将经由手指反射的第一目标光信号11转换成第一垂直光信号12的原理。

图8示出了本申请实施例的第一微棱镜阵列310中任一第一微棱镜的结构以及光的方向变化的示意图。

如图8所示，第一目标光信号11与垂直于第一入射面301的法线方向(下文简称法线方向)的夹角为θ，第一目标光信号11从第一入射面301进入第一微棱镜后在其内部形成第一折射光信号101，该第一折射光信号101与法线方向形成夹角90°-j；若第一入射面301和第一出射面302的夹角为第一夹角i，第一入射面301和第二出射面303的夹角为第二夹角j，这样便使得第一微棱镜的第二出射面303平行于第一折射光信号101，即第一折射光信号101不可能从第二出射面303射出。

作为示例，图8中，若进一步使得第一目标光信号11从第一微棱镜的第一出射面302出射为第一垂直光信号12，则上述夹角θ，第一夹角i，第二夹角j需满足如下关系式：

n

n

其中，n

此外，第一微棱镜宽度为L，高度为h，第一出射面302在第一入射面上301的投影宽度为d，该第一微棱镜的宽度L、高度h和投影宽度d满足如下关系式：

h＝d tan i；

L-d＝h tan(90°-j)；

作为示例，若夹角θ为25°，即第一目标光信号为25°的倾斜光，空气的折射率n

以上述参数为例，这样设置第一微棱镜可以产生以下几个效果：一、第一出射面302可以使25°的入射光转换为垂直的出射光，使到达指纹传感器的光信号变为垂直光信号；二、25°的入射光不可能从第二出射面303射出；三、第二出射面303也不可能出射垂直光信号。

以下利用反证法证明以上第三点，假设第二出射面303能出射垂直光信号102，该垂直光信号102来源于微透镜内部的第二折射光信号103，该第二折射光信号103与法线方向的夹角为k，则第二夹角j以及夹角k满足如下关系式：

n

其中，n

若第二夹角j为75.6°，n

即q约为36°，而40.9°>36°，因此第二折射光信号103不存在，即垂直光信号102也不存在，则第二出射面303不可能出射任何垂直光信号，其仅能出射倾斜光信号。

上文以第一微棱镜的折射率n

n

n

其中，n

进一步地，第一微棱镜的第一入射面301还用于接收与第一目标光信号11方向不同的非目标光信号，第一出射面302和第二出射面303用于将该非目标光信号转换为倾斜光信号。

为了使得第二出射面303将该非目标光信号出射为倾斜光信号，而不是垂直光信号，该非目标光信号的入射角度与第一微棱镜的折射率n

在一些实施方式中，如图8所示，第二折射光信号103为非目标光信号13经过第一入射面301后形成的光信号，该非目标光信号13与法线方向的夹角为非目标夹角β。第一微棱镜的折射率n

n

n

其中，n

根据上述关系式，得到第一微棱镜的折射率n

如图9所示，若第一微棱镜的折射率n

换言之，在一些实施方式中，第一微棱镜的折射率n

优选地，第一微棱镜的折射率n

需要说明的是，图9中，对应于β＝0°时，在第一区域内，第一微棱镜的折射率n

通过上文对第一微棱镜的相关说明可知，本申请实施例中，通过设置第一微棱镜的结构以及折射率，可以使得垂直光信号仅能从第一微棱镜的第一出射面射出，且该垂直光信号仅来源于第一目标光信号，即仅来源于第一折射光信号，而第二出射面平行于第一折射光信号，因此，经过第二出射面反射的反射光信号方向与第一折射光信号不同，该反射光信号不可能从第一出射面出射为垂直光信号。

而若将第二出射面设置为相对于显示屏垂直的平面，或者说将第二出射面设置为垂直于第一入射面的平面，可能会存在与第一目标光信号方向不同的部分杂散光信号进入第一微棱镜后，被垂直的第二出射面反射，形成与第一折射光信号方向相同的反射光信号，该反射光信号传输至第一出射面，经过第一出射面折射后形成垂直光信号出射，对指纹识别造成干扰。因此，采用本申请实施例的第一微棱镜，能够减少杂散光对指纹识别的干扰，提高指纹识别的性能。

图10示出了另一种指纹识别装置300的结构示意图。

如图10所示，该指纹识别装置300还可以包括第一衬底层340，该第一衬底层340形成于第一微棱镜阵列310上方，并平行于显示屏设置。在制备形成第一微棱镜阵列310的过程中，该第一微棱镜阵列310可以形成于第一衬底层340的上方，该第一衬底层340用于支撑该第一微棱镜阵列310。

可选地，该第一衬底层340为透光材料，其可以为与第一微棱镜阵列310相同的材料，或者也可以为与第一微棱镜阵列310不同的材料。

在一些实施方式中，该第一衬底层340可以为白玻璃或者树脂材料。

在另一些实施方式中，该第一衬底层340可以为滤光片，其仅透过目标波段的光信号，而阻挡非目标波段的光信号。作为示例，该第一衬底层340可以为红外截止滤光片(IRcut filter)。

滤光片用于减少指纹感应中的不期望的环境光，以提高感应阵列331对接收到的光的光学感应。滤光片具体可以用于过滤掉特定波长的光，例如，近红外光和部分的红光等。例如，人类手指吸收波长低于580nm的光的能量中的大部分，如果一个或多个光学过滤器或光学过滤层被设计为过滤波长从580nm至红外的光，则可以大大减少环境光对指纹感应中的光学检测的影响。

例如，滤光片可以包括一个或多个光学过滤器，一个或多个光学过滤器可以配置为：例如带通过滤器，以允许OLED屏发射的光的传输，同时阻挡太阳光中的红外光等其他光组分。当在室外使用本申请实施例的指纹识别装置300时，这种光学过滤可以有效地减少由太阳光造成的背景光。此外，滤光片的进光面可以设置有光学无机镀膜或有机黑化涂层，以使得滤光片的进光面的反射率低于第一阈值，例如1％，从而能够保证感应阵列331能够接收到足够的光信号，进而提升指纹识别效果。

应理解，在本申请实施例中，滤光片除了可以作为第一衬底层340，设置在第一微棱镜阵列310上方以外，滤光片还可以制作在沿着到经由手指反射形成的反射光至感应阵列331的光学路径的任一位置上，本申请实施例对此不做具体限定。换言之，本申请实施例的指纹识别装置300中，第一衬底层340可以为透明层，除此之外，指纹识别装置300还包括滤光片。

作为示例，滤光片可以设置以下位置的任意位置：第一微棱镜阵列310上方；第一微棱镜阵列310和光学组件320之间；光学组件320的内部；以及光学组件320和感应阵列331之间。例如滤光片可以设置在第一微棱镜阵列310和光学组件320之间，此时滤光片用于接收经由第一微棱镜阵列310转换后的第一垂直光信号，这样有效降低了第一垂直光信号在滤光片中的光损失，进而提升了指纹识别效果。又例如，滤光片还可以设置在光学指纹传感器330的表面(on chip)，这样不需要额外增加滤光片的支撑结构，而直接设置在光学指纹传感器330的表面，可以减小指纹识别装置300的整体厚度。

可选地，如图10所示，除了感应阵列331以外，光学指纹传感器330还可以包括至少一层金属层332以及金属层间的第一介质层333。其中金属层332可以是光学指纹传感器的金属布线层，用于电性互联感应阵列331中的光学感应单元，以及将感应阵列331电连接至外部器件，以实现指纹识别装置300的内外通信。

作为示例，如图10所示，光学指纹传感器330可以包括三层金属层332，该三层金属层332之间以及最下一层的金属层332和感应阵列331之间可以设置有第一介质层333，该第一介质层333的材料可以是透明材料，作为示例，其可以为氧化硅、氮化硅等材料。

可以理解的是，在光学组件320中，除了微透镜阵列321和至少一层光阑层322外，还包括第二介质层323，该第二介质层323用于连接微透镜阵列321、至少一层光阑层322以及光学指纹传感器330。该第二介质层323的材料同样为透明材料，用于传导光信号，本申请实施例对具体的透明材料类型不做具体限定。

需要说明的是，在本申请实施例中，光学指纹传感器330中的至少一层金属层332可以复用为光学组件320中的光阑层322，即金属层332中形成通光小孔，充当光阑的作用，以简化指纹识别装置300的结构并减小其厚度。

可选地，光学指纹传感器330的顶层金属层332复用为光阑层，光学组件320包括两层光阑层，其顶层光阑层用于阻挡环境光以及杂散光对指纹识别的干扰，底层光阑层为光学指纹传感器330的顶层金属层，用于进一步阻挡杂散光，并引导垂直光信号传输至感应阵列331，以提高光学指纹传感器的成像效果，提高指纹识别性能。

可选地，与同一微透镜对应的至少一层光阑层中的通光小孔由上至下孔径依次减小。例如，如图10所示，顶层光阑层中设置的通光小孔的孔径大于底层光阑层中设置的通光小孔的孔径。

当然，与同一微透镜对应的至少一层光阑层中的通光小孔由上至下孔径也可以相同，本申请对此不做体限定。

需要说明的是，图10中仅示出了光学指纹传感器330的顶层金属层332复用为光阑层的技术方案，除此之外，光学指纹传感器330中的任一位置处的金属层332均可复用为光阑层。例如，可以将光学指纹传感器330中的位于顶层位置、中间位置或底层位置的金属层332复用为光阑层。

另外，除了可以将光学指纹传感器330的金属层332复用为光阑层，光学组件320中的光阑层也可以设置一层或者多层。光学组件320可以单独设置于光学指纹传感器330的上方，也可以与光学指纹传感器330集成在同一个芯片上，以进一步降低指纹识别装置40的厚度，避免挤占电子设备中其他模块(例如电池)的空间。

上文实施例中，光学组件320包括微透镜阵列以及至少一层光阑层，用于引导垂直光信号至光学指纹传感器330中的感应阵列331。除此之外，光学组件320还可以为直孔准直器，光学指纹传感器331中的每个光学感应单元对应直孔准直器中的至少一个准直孔；其中，直孔准直器用于接收第一微棱镜阵列转换的第一垂直光信号，并通过直孔准直器中的准直孔传输至光学指纹传感器330。

在上文图5和图10所示的实施例中，第一微棱镜阵列310中第一微棱镜的宽度(参见图8中的参数L)与感光阵列中的331中的光学感应单元的宽度相同或者相近，此外，第一微棱镜阵列310中第一微棱镜的宽度也可以与微透镜阵列321中的圆形微透镜的直径相同或者相近。

当然，第一微棱镜的宽度也可以小于或者大于感光阵列中的331中的光学感应单元的宽度，换言之，微透镜阵列321中的一个微透镜可以接收多个微棱镜转换的光信号，或者微透镜阵列321中的多个微透镜可以接收同一个微棱镜转换的光信号，本申请实施例对微棱镜的宽度尺寸不做具体限定。

可选地，第一微棱镜阵列310中的每个第一微棱镜与微透镜阵列321中的至少一个微透镜以及感应阵列331中的至少一个光学感应单元对应设置。即至少一个微透镜和至少一个光学感应单元对应的设置于一个第一微棱镜的下方，该至少一个微透镜用于接收该第一微棱镜转换后的光信号，至少一个光学感应单元用于接收该至少一个微透镜会聚后的光信号。

或者，微透镜阵列321中的每个微透镜和感应阵列331中的每个光学感应单元与第一微棱镜阵列310中的至少一个第一微棱镜对应设置。即至少一个第一微棱镜对应的设置于一个微透镜和一个光学感应单元的上方，该一个微透镜用于接收至少一个第一微棱镜转换后的光信号，一个光学感应单元用于接收该一个微透镜会聚后的光信号。

如前文实施例所示，指纹识别装置用于接收某个单一目标方向的光信号，而阻挡其它方向的杂散光，以提高指纹识别的效果。然而，在该实施例中，仅接收单一方向的光信号，会导致指纹识别装置的视场受限，若要扩大指纹识别装置的视场，则相应需要增大指纹识别芯片面积，从而会导致指纹识别装置的成本增加。

因此，如何提升指纹识别装置的视场范围，或者在保持相同视场范围前提下减小指纹识别装置的面积，降低指纹识别装置的成本，成为一个亟待解决的技术问题。

图11和图12示出了本申请实施例可以适用的电子设备20的示意图。其中，图12为图11所示的电子设备20沿A-A’方向的剖面示意图。

如图11和图12所示，电子设备20可以包括上述显示屏100和本申请实施例提供的一种指纹识别装置400。具体地，本申请实施例中的显示屏100可以参见上文实施例中的相关方案，此处不再赘述。

在本申请实施例中，指纹识别装置400可以包括：第一光学装置410a、第二光学装置410b和光学指纹传感器420；

其中，第一光学装置410a用于引导经过显示屏100中第一指纹检测区域401a上手指反射的第一目标光信号至光学指纹传感器420中的第一感应阵列421a；

第二光学装置410b用于引导经过显示屏100中第二指纹检测区域401b上手指反射的第二目标光信号至光学指纹传感器420中的第二感应阵列421b；

该第一感应阵列421a和第二感应阵列421b用于分别根据第一目标光信号和第二目标光信号以进行指纹识别；

其中，第一指纹检测区域401a和第二指纹检测区域401b互不重叠，且二者之间存在间隔区401c，经过该间隔区401c上方的手指反射的光信号无法进入至光学指纹传感器420用于指纹识别。

可选地，在本申请实施例中，该光学指纹传感器420、第一感应阵列421a和第二感应阵列421b的相关技术特征可以参见上文中光学指纹传感器220或者光学指纹传感器330、感应阵列221或者感应阵列331的技术方案，此处不再赘述。

作为示例，如图12所示，显示屏100为OLED显示屏，显示屏100向第一指纹检测区域401a上方的手指140发出一束光，该光在手指140的第一区域表面发生反射形成第一反射光，第一光学装置410a用于将该第一反射光中的第一目标光信号引导至第一感应阵列421a，该第一感应阵列421a用于根据该第一目标光信号进行光电转换得到第一指纹检测信号。类似地，显示屏100向第二指纹检测区域401b上方的手指140发出一束光，该光在手指140的第二区域表面发生反射形成第二反射光，即第二目标光信号，第二光学装置410b用于将该第二反射光中的第二目标光信号引导至第二感应阵列421b，该第二感应阵列421b用于根据该第二目标光信号进行光电转换得到第二指纹检测信号，基于该第一指纹检测信号和第二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20实现光学指纹识别功能。

可以理解的是，在本申请实施例中，第一目标光信号和第二目标光信号的方向为任意两个不同方向的光信号，第一目标光信号和第二目标光信号分别为垂直于显示屏的光信号以及倾斜于显示屏的光信号，或者，第一目标光信号和第二目标光信号均为倾斜于显示屏的光信号。

在本申请实施例中，通过设置第一光学装置和第二光学装置，以通过不同目标方向的光信号进入至光学指纹传感器以进行指纹识别，相比于光学指纹传感器仅接收单个方向的指纹光信号，在提升指纹识别信号的多样性的同时，能够扩大指纹识别装置的视场或者在保证视场不变的情况下减小光学指纹传感器的面积以降低成本，从而提高指纹识别性能或者降低指纹识别装置的成本。

可选地，如图12所示，在光学指纹传感器420中，第一感应阵列421a和第二感应阵列421b之间无间隔。

相比于采用两个光学指纹传感器420分别接收来自两个指纹检测区域的光信号，采用本申请实施例的方式，能够利用同一个光学指纹传感器中无间隔的两个感应阵列区域分别接收来自两个指纹检测区域的光信号，便于工艺实现，且能够减少指纹识别装置在显示屏下方占用的横向空间。

可选地，在本申请实施例中，第一感应阵列421a和第二感应阵列421b的面积相等，和/或，第一指纹检测区域401a和第二指纹检测区域401b的面积相等。

优选地，在一些实施方式中，第一指纹检测区域401a位于第一感应阵列421a和第二感应阵列421b的分界线的一侧，第二指纹检测区域401b位于第一感应阵列421a和第二感应阵列421b的分界线的另一侧。

作为示例，如图12所示，第一感应阵列421a和第二感应阵列421b的面积相等，第一感应阵列421a和第二感应阵列421b的分界线为光学指纹传感器的一条对称轴，第一指纹检测区域401a位于该对称轴的一侧，第二指纹检测区域401b位于该对称轴的另一侧。

具体地，如图12所示，第一目标光信号向上述第一感应阵列421a和第二感应阵列421b的分界线倾斜，或者说第一目标光信号朝向该分界线传输，且第一目标光信号与光学指纹传感器的法线方向的夹角为θ

可选地，θ

作为示例，若本申请实施例中，θ

可以理解的是，指纹识别装置的指纹检测区域位于其视场中，在一些实施方式中，指纹检测区域与指纹识别装置在显示屏所在平面的视场区域相同。为了方向描述，下文中的视场，均是指指纹识别装置在显示屏所在平面的视场。

图13和图14示出了本申请实施例中的指纹识别装置接收单一方向光信号和多个方向光信号的视场示意图。

如图13中的(a)图和图14中的(a)图所示，指纹识别装置200用于接收单一方向的光信号以进行指纹识别，该指纹识别装置200可以为图2中所示的指纹识别装置200，该指纹识别装置200的视场为第一视场。如图13中的(b)图和图14中的(b)图所示，指纹识别装置400用于接收两个方向的光信号以进行指纹识别，该指纹识别装置400可以为图12中所示的指纹识别装置400，该指纹识别装置400的视场为第二视场。

对比图13和图14中的(a)、(b)两图，可以看出，第二视场相比于第一视场，其能够采集到更多手指边缘区域的指纹信息，相比于指纹识别装置200，指纹识别装置400的整体视场更大，第二视场的视场角相比与第一视场的视场角扩大了θ

例如，若θ

在实际产品应用中，手指按压的中心区域指纹信号常常会出现模糊，此部分指纹信号相当于是无用信号，技术人员会采用一些技术手段尽量消除指纹模糊；通常来说，指纹解锁时，手指大部分情况都会按压在指纹识别区域的中心区域，若手指按压的中心区域恰好落在或大部分落在本实施例所述的间隔区，则可以有效避免中心模糊现象，且同时不影响指纹识别区域的有效面积。

因此，采用本申请实施例的技术方案，一方面，可以增加指纹识别装置的视场或者降低成本、提升指纹识别信号的多样性以提高指纹识别性能，另一方面，不会采集手指中心区域无用的指纹光信号，简化指纹图像处理的过程以提高指纹识别的效率。

图15至图17示出了本申请实施例中第一光学装置410a和第二光学装置410b的三种结构示意图。

如图15所示，第一光学装置410a包括第一斜孔准直器；第二光学装置410b包括第二斜孔准直器。

其中，光学指纹传感器420与显示屏平行设置，第一斜孔准直器中的第一斜孔方向与光学指纹传感器420的法线的方向夹角为θ

如图16所示，第一光学装置410a包括第一微透镜阵列以及至少一层第一光阑层，第二光学装置410b包括第二微透镜阵列以及至少一层第二光阑层。可选地，该第一光学装置410a和第二光学装置410b的相关技术方案可以参见上文中图4所示的光学组件210的相关描述。

该第一光学装置410a与第二光学装置410b的结构组成相同，差别仅在于其中至少一层光阑层中通光小孔的设置不同，从而实现通过不同方向的目标光信号。

以第二光学装置410b为例进行举例说明，在第二光学装置410b中，包括第二微透镜阵列410b以及至少一层第二光阑层412b，该至少一层第二光阑层412b中设置有多个通光小孔，以形成第二方向的多个第二导光通道，用于引导第二目标光信号传输至第二感应阵列421b，而非第二方向的入射光则被至少一层第二光阑层412b中的非透光材料阻挡。换言之，该多个第二导光通道的方向与第二目标光信号的方向相同或者相近。

可选地，第二微透镜阵列410b中的多个微透镜与第二感应阵列421b中的多个光学感应单元一一对应，即一个光学感应单元对应的设置于一个微透镜的下方，该光学感应单元用于接收该微透镜会聚、并经过至少一层第二光阑层中的通光小孔后的第二目标光信号。为了使得倾斜方向的第二目标光信号通过，一层或者多层第二光阑层412中，通光小孔的中心偏离于微透镜的光轴设置。

可选地，该光学感应单元可以对应的设置于一个微透镜的正下方，或者，也可以对应一个微透镜的斜下方，使得第二目标光信号聚焦在光学感应单元的中心位置，以改善光学感应单元上方的金属布线层的挡光问题。

在本申请实施例中，第一光学装置410a和第二光学装置410b中的至少部分光阑层可以由光学指纹传感器420中的金属层充当，换言之，光学指纹传感器420中的一层或多层金属布线层可以复用为一层或多层光阑层，以选择目标光信号通过，可以简化指纹识别装置400的结构并减小其厚度。

此外，可以理解的是，在本申请实施例中，指纹识别装置400还包括其它光学结构，例如可以包括透明介质层，用于连接至少一光阑层、微透镜阵列以及光学指纹传感器。又例如还可以包括滤光层，其设置在光学指纹传感器的感应阵列与显示屏之间的光路中，用于滤除非指纹检测的光信号波段。具体地，该滤光层、透明介质层、以及光学指纹传感器420中的金属布线层可以参见上文图10中的相关描述，此处不再赘述。

如图17所示，第一光学装置410a包括第一斜孔准直器和第一微透镜阵列，该第一斜孔准直器设置于该第一微透镜阵列上方；第二光学装置410b包括第二斜孔准直器和第二微透镜阵列，该第二斜孔准直器设置于该第二微透镜阵列上方。

具体地，在本申请实施例中，斜孔准直器可以参见上文图15中的相关描述，微透镜阵列用于会聚经过斜孔准直器后的第一目标光信号与第二目标光信号至第一感光阵列421a和第二感光阵列421b。

可以理解的是，在本申请实施例中，由于在光学指纹传感器上方设置了斜孔准直器，阻挡了除目标方向外其他方向的杂散光，因此在微透镜阵列下方并不需要单独设置光阑层，仅需要在光学指纹传感器420上方制备形成微透镜阵列即可，采用该实施方式，可以简化光学指纹传感器420的制备工艺。

可以理解的是，在上文申请实施例中，第一光学装置410a和第二光学装置410b可以根据需求，即第一目标光信号的角度θ

在图15和图17所示的实施例中，斜孔准直器不但阻挡了非目标光信号，同时也阻挡了部分目标光信号，只有从斜孔穿过的目标光信号才会被光学指纹传感器接收。因此该技术方案会造成大量光信号的丢失。

在图16所示的实施例中，至少一层光阑层为了满足通过目标光信号，其中的通光小孔需要相对于微透镜的光轴偏移适当的距离，若光学感应单元设置于微透镜的正下方，这就导致了经过微透镜会聚后的部分光线可能会被至少一层光阑层的非透光材料，例如光学指纹传感器的金属布线层所遮挡或吸收。另外，由于是倾斜光路，微透镜的部分区域，由于阴影效应不能起到会聚光线作用，导致光学指纹传感器在接收较大角度的入射光的时候，光损失较大。

因此，上述方案需要光源发射较高强度的光或者延长指纹传感器曝光时间才能完成指纹信号采集，对设备功耗和用户体验都造成不良影响。

基于此，参考上文中的指纹识别装置300，可以在本申请实施例的指纹识别装置400中，同样设置微棱镜阵列，以将倾斜光信号转换为垂直光信号，垂直光信号再通过光学组件传输至光学指纹传感器中以进行指纹识别，可以减少倾斜光路的光损失，从而缩短了指纹识别装置的曝光时间，在增加指纹识别装置的视场或者降低成本、提升指纹识别信号的多样性的同时，加快指纹识别的速度并提升了用户体验。

图18示出了另一种指纹识别装置400的结构示意图。

如图18所示，在该指纹识别装置400中，第一光学装置410a包括：第一微棱镜阵列413a和第一光学组件；

该第一微棱镜阵列413a用于接收第一目标光信号，并将该第一目标光信号转换为相对于该显示屏垂直的第一垂直光信号；

该第一光学组件设置于该第一微棱镜阵列413a下方，用于接收该第一垂直光信号，并将该第一垂直光信号引导至该光学指纹传感器的第一感应阵列421a；

第二光学装置410b包括：第二微棱镜阵列413b和第二光学组件；

该第二微棱镜阵列413b用于接收该第二目标光信号，并将该第二光信号中的第二目标光信号转换为相对于该显示屏垂直的第二垂直光信号；

该第二光学组件设置于该第二微棱镜阵列413b下方，用于接收该第二垂直光信号，并将该第二垂直光信号引导至该光学指纹传感器的第二感应阵列421b。

在本申请实施例中，第一光学装置410a中的第一微棱镜阵列413a和第一光学组件可以与上文指纹识别装置300中第一微棱镜阵列310以及光学组件320的结构相同。另外，光学指纹传感器420的第一感应阵列421a可以与上文指纹识别装置300中感应阵列311相同，具体技术方案可以参见上文中的相关描述，此处不再赘述。

而第二光学装置410b中的第二微棱镜阵列413b可以与该第一微棱镜阵列413a对称设置，即第二微棱镜阵列413b接收角度为-θ

可选地，该第二微棱镜还包括第四出射面，该第四出射面为相对于显示屏倾斜的另一平面，该第四出射面的面积小于所述第三出射面的面积。

具体地，在本申请实施例中，第一微棱镜阵列413a中每个第一微棱镜接收的第一目标光信号与第一微棱镜的第一入射面的法线方向的夹角为θ

可选地，若θ

图19示出了一种第一微棱镜阵列413a和第二微棱镜阵列413b的立体结构示意图。

如图19所示，第一微棱镜阵列413a中任一第一微棱镜包括第一入射面301，第一出射面302和第二出射面303，该第一入射面301、第二出射面302和第二出射面303的相关技术方案可以参见上文中的相关说明。

第二微棱镜阵列413b中任一第二微棱镜包括第二入射面401，第三出射面402和第四出射面403，具体地，该第二入射面401可以与上述第一入射面301位于同一平面。该第三出射面402的相关技术特征可以参见上文中第一出射面302的相关描述，第四出射面403的相关技术特征可以参见上文中第二出射面303的相关描述。

在一些实施方式中，如图18和图19所示，第一微棱镜阵列413a和第二微棱镜阵列413b的结构相同，且相对于垂直于所述显示屏的平面，呈镜像对称设置。

在另一些实施方式中，如图20所示，第一微棱镜阵列413a和第二微棱镜阵列413b的结构也可以不同，呈镜像非对称设置。

在另一些实施方式中，如图21所示，第一微棱镜阵列413a和第二微棱镜阵列413b的结构不同，且呈非镜像设置。

可选地，如图18、图20和图21所示，第一微棱镜阵列413a还包括第一衬底层414a，第二微棱镜阵列413b还包括第二衬底层414b；

该第一衬底层414a形成于多个第一微棱镜的上表面，该第二衬底层414b形成于多个第二微棱镜的上表面，该第一衬底层414a和第二衬底层414b平行于显示屏110。

可选地，第一衬底层414a和/或第二衬底层414b可以为滤光片，用于通过目标波段的光信号，而阻挡非目标波段的光信号。

该第一衬底层414a和第二衬底层414b的相关技术方案可以参见上文中第一衬底层340的相关描述，此处不再赘述。

可选地，在本申请实施例中，第一微棱镜阵列413a的至少一个表面设置有抗反射涂层和/或偏振涂层，和/或，第二微棱镜阵列413b的至少一个表面设置有抗反射涂层和/或偏振涂层；其中，抗反射涂层用于降低光信号的反射率，偏振涂层用于选择光信号的偏振方向。例如，第一微棱镜阵列413的入射面设置有光学镀膜的抗反射涂层，以使得界面反射率低于第一阈值，例如2％，从而能够减少光信号在界面的损失，进而提升指纹识别效果。

可选地，在一些实施方式中，如图18、图20和图21所示，第一光学组件和第二光学组件均包括微透镜阵列411与至少一层光阑层412。该微透镜阵列411和至少一层光阑层412的相关技术方案可以参见上文图10中微透镜阵列321和至少一层光阑层322的相关技术方案。

可选地，在另一些实施方式中，第一光学组件和第二光学组件还可以均为直孔准直器。光学指纹传感器中的每个光学感应单元对应直孔准直器中的至少一个准直孔；其中，直孔准直器用于接收第一微棱镜阵列转换的第一垂直光信号和第二微棱镜阵列转换的第二垂直光信号，该第一垂直光信号和该第二垂直光信号通过直孔准直器中的准直孔传输至光学指纹传感器。

可以理解的是，虽然第一光学组件和第二光学组件分别设置于第一光学装置410a和第二光学装置410b中，但实际上，第一光学组件和第二光学组件的结构完全相同，二者可以设置为一个完整的光学组件，集成或者分离设置于光学指纹传感器的上方。

作为示例，图22示出了图18中指纹识别装置400的一种俯视图。

如图22所示，第一微棱镜阵列413a和第二微棱镜阵列413b中，第一微棱镜阵列413a的每个第一微棱镜的下方对应设置有第一感应阵列中的一行第一光学感应单元或者一列第一光学感应单元，和/或，

第二微棱镜阵列413b的每个第二微棱镜的下方对应设置有第二感应阵列中的一行第二光学感应单元或者一列第二光学感应单元。

在图18和图22所示的实施例中，第一微棱镜阵列413a中第一微棱镜的宽度和第二微棱镜阵列413b中第二微棱镜的宽度与光学感应单元的宽度相同或者相近，此外，第一微棱镜和第二微棱镜的宽度也可以与微透镜阵列411中的圆形微透镜的直径相同或者相近。

当然，第一微棱镜和第二微棱镜的宽度也可以小于或者大于光学感应单元的宽度，换言之，微透镜阵列411中的一个微透镜可以接收多个第一微棱镜转换的光信号，或者接收多个第二微棱镜转换的光信号。或者，微透镜阵列411中的多个微透镜可以接收同一个第一微棱镜转换的光信号，或者接收同一个第二微棱镜转换的光信号，本申请实施例对第一微棱镜和第二微棱镜的宽度尺寸不做具体限定。

在此情况下，可选地，如图23所示，第一感应阵列421a的每个第一光学感应单元的上方对应设置有至少一个第一微棱镜，和/或，第二感应阵列421b的每个第二光学感应单元的上方对应设置有至少一个第二微棱镜。

或者，第一微棱镜阵列的每个第一微棱镜的下方对应设置有至少一个第一光学感应单元，例如至少一列第一光学感应单元或者一行第一光学感应单元；和/或，第二微棱镜阵列的每个第二微棱镜的下方对应设置有至少一个第二光学感应单元，例如至少一列第二光学感应单元或者一行第二光学感应单元。

可选地，在本申请实施例中，上述第一微棱镜阵列413a和第二微棱镜阵列413b可以通过支撑结构设置于第一光学组件、第二光学组件和光学指纹传感器上方，该支撑结构可设置于光学指纹传感器的上表面边缘区域。作为示例，该支撑结构包括但不限于是胶层或者支架，其可以通过丝网印刷等工艺制造于光学指纹传感器的四周。第一微棱镜阵列413a与第一光学组件之间可以为真空或者空气，第二微棱镜阵列413b与第二光学组件之间可以为真空或者空气。

可选地，第一微棱镜阵列413a的上表面，即第一微棱镜阵列413a中多个第一微棱镜的第一入射面，可以与显示屏的下表面相互贴合；和/或，第二微棱镜阵列413b的上表面，即第二微棱镜阵列413b中多个第二微棱镜的第二入射面，可以与显示屏的下表面相互贴合。这样可以减少指纹识别装置在显示屏下占用的纵向空间。

可以理解的是，若第一微棱镜阵列413a上方还形成有第一衬底层414a，第二微棱镜阵列413b上方还形成有第二衬底层414b，则第一衬底层414a的上表面可以与显示屏的下表面相互贴合；和/或，第二衬底层414b的上表面可以与显示屏的下表面相互贴合。

或者，在装配制造过程中，第一微棱镜阵列413a的上表面与显示屏之间也可设置有一定的间隙；和/或，第二微棱镜阵列413b的上表面与显示屏之间也可设置有一定的间隙。采用该实施方式，可以便于第一微棱镜阵列413a和第二微棱镜阵列413b在显示屏下方的装配。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括显示屏以及上述本申请实施例的指纹识别装置，其中，该指纹识别装置设置于所述显示屏下方，以实现屏下光学指纹识别。

该电子设备可以为任何具有显示屏的电子设备。

显示屏可以采用以上描述中的显示屏，例如OLED显示屏或其他显示屏，显示屏的相关说明可以参考以上描述中关于显示屏的描述。

在一些实施方式中，显示屏为OLED显示屏，包括多个OLED光源，其中指纹识别装置采用至少部分OLED光源作为指纹识别的激励光源。

在其他实施例中，指纹识别装置也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹识别的光信号，在这种情况下，电子设备的显示屏也可以是微型发光二极管(Micro-LED)显示屏或具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。

应理解，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。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”、“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。

本领域普通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，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，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来实现本申请实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元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，或者该技术方案的全部或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)执行本申请各个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(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。