基于通过空间变化的光学滤光器成像的生物特征光学反欺骗制造技术

本发明专利技术涉及一种生物特征成像装置(100)，该生物特征成像装置(100)包括图像传感器(102)，该图像传感器(102)包括用于捕获对象(106)的图像的光电检测器像素阵列(104)。红外截止滤光器(108)被布置成至少部分地覆盖光电检测器像素阵列(104)。红外截止滤光器(108)包括第一滤光区域(109)和至少两个附加滤光区域(110a，110b)，第一滤光区域(109)具有包括可见波长范围内的波长的第一透射波长带，至少两个附加滤光区域(110a，110b)具有包括可见波长范围内的波长的透射波长带。附加滤光器(110a，110b)区域的透射波长带不同于第一透射波长带，其中，附加滤光区域(110a，110b)中的至少两个由第一滤光区域(109)在空间上分隔。个由第一滤光区域(109)在空间上分隔。个由第一滤光区域(109)在空间上分隔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于通过空间变化的光学滤光器成像的生物特征光学反欺骗


[0001]本专利技术总体上涉及一种生物特征成像装置、包括生物特征成像装置的电子设备、用于生物特征认证的方法、以及用于制造红外截止滤光器的方法。

技术介绍

[0002]生物特征系统被广泛用作用于增加诸如移动电话等的个人电子设备的便利性和安全性的手段。特别地，指纹感测系统现在包括在诸如移动电话的所有新发布的消费电子设备的很大比例的消费电子设备中。
[0003]光学指纹传感器为人们所知已经有一段时间，并且可以是例如某些应用中的电容式指纹传感器的可行替选。光学指纹传感器可以例如基于针孔成像原理以及/或者可以采用微通道，即，准直器或微透镜来将入射光聚焦到图像传感器上。
[0004]与指纹传感器相关联的问题之一涉及所谓的欺骗手指(spoof finger)，其试图模仿活体指纹，由此欺骗指纹传感器。如果欺骗手指的欺骗成功，对系统的未经授权的访问可能不合期望地被批准或者未经授权的交易可能被准许，这可能导致灾难性的后果。使用光学指纹传感器评估对象的活体性的常用方法是对从对象发射的光进行滤光，并且研究例如由传感器检测到的红光的量。为此，光学传感器的像素被除了例如红外滤光器之外还有红色滤光器所覆盖，从而产生集成和制造方面的挑战。
[0005]因此，感兴趣的是提供改进的光学部件，其提供防止使用生物特征欺骗的未授权访问。

技术实现思路

[0006]考虑到现有技术的上述和其他缺点，本专利技术的目的是提供一种具有改进的滤光器的生物特征成像装置，其提供欺骗检测能力，并且更容易集成在生物成像解决方案中。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种生物特征成像装置，包括：图像传感器，该图像传感器包括用于捕获对象的图像的光电检测器像素阵列；以及红外截止滤光器，该红外截止滤光器被布置成至少部分地覆盖光电检测器像素阵列。
[0008]红外截止滤光器包括第一滤光区域和至少两个附加滤光区域，第一滤光区域具有包括可见波长范围内的波长的第一透射波长带，至少两个附加滤光区域具有包括可见波长范围内的波长的透射波长带。
[0009]附加滤光器区域的透射波长带不同于第一透射波长带，其中，附加滤光区域中的至少两个由第一滤光区域在空间上分隔。
[0010]本专利技术基于这样的实现以提供在可见波长范围内具有空间变化的滤光特性的红外截止滤光器。这提供了单个滤光器部件，以实现大多数图像传感器所需的红外截止滤光以及有利地提供反欺骗的滤光特性。更准确地说，与中间第一滤光区域的透射波长带相比具有不同透射波长带的两个在空间上分隔的滤光区域可以用于反欺骗。
[0011]例如，可以用于反欺骗的附加滤光区域可以布置在光电检测器像素阵列的高质量
成像通常不需要的部分中。反欺骗不一定需要高质量的图像，而是可以依赖于分析检测到的光的光谱内容，由此可以采用与图像的低质量部分相关的像素。这由本专利技术人实现，本专利技术人由此设计了一种红外截止滤光器，以在用于反欺骗的可见波长范围内也具有空间变化的滤光特性。本专利技术的红外截止滤光器可以代替传统使用的红外截止滤光器。
[0012]透射波长带不同允许它们至少部分重叠。因此，透射波长带不同意味着透射波长带中的一个的截止波长中的至少一个与另一个透射波长带的截止波长不同。
[0013]滤光区域可以布置在相同的总平面中，优选地与光电检测器像素阵列的平面平行。附加滤光区域中的至少两个附加滤光区域由第一滤光区域在空间上分隔意味着附加滤光区域中的所述至少两个附加滤光区域是彼此不直接相邻的两个不同区域，即，它们不共享它们之间的公共边缘或边界。第一滤光区域分隔附加滤光区域中的所述至少两个附加滤光区域，使得附加滤光区域中的所述至少两个附加滤光区域可以形成单独的岛。
[0014]然而，滤光区域的材料不需要布置在相同的层或平面中。例如，根据第一滤光区域提供滤光的第一滤光材料可以至少部分地与根据附加滤光区域提供滤光的第二材料重叠。因此，附加滤光区域由第一区域在空间上分隔，但是在附加区域中提供滤光器的材料层可以是到达超过第一滤光区域或第一滤光区域外部的连续层。
[0015]术语“图像传感器”应当被广义地解释，并且可以是任何合适类型的图像传感器，例如连接至相关控制和读取电路系统的CMOS或CCD传感器。在一种可能的实现方式中，图像传感器是基于薄膜晶体管(TFT)的图像传感器，这提供了经济高效的解决方案。光电检测器是单独可控的，并且被配置成检测入射光的量，并且生成指示由检测器所接收到的光的电信号。这样的图像传感器的操作和控制可以认为是已知的，并且本文中将不再讨论。
[0016]红外截止通常是指在红外范围内，即，高于约600nm、或约580nm、或约650nm、或约700nm的波长的光被衰减。处于或高于约900nm的波长由红外截止滤光器显著抑制或甚至阻断。
[0017]本文中可见波长范围从大约380nm至大约740nm。
[0018]本文中红光可以被认为是波长范围从大约600nm至大约740nm的光。
[0019]本文中蓝光可以被认为是波长范围从大约450nm至大约500nm的光。
[0020]本文中绿光可以被认为是波长范围从大约500nm至大约565nm的光。
[0021]可以想到不同类型的滤光器或滤光器的组合。例如，干涉滤光器通常基于反射一些波长并且透射且吸收很少或不吸收其他波长。干涉滤光器可以包括产生依赖于角度的透射谱的电介质的分层结构。而吸收性滤光器吸收某些波长的光，这是公知常识。干涉滤光器和吸收性滤光器本身是已知的。
[0022]在实施方式中，在空间上分隔的附加滤光区域可以布置在光电探测器像素阵列的中心的相对侧上。这有利地使得已经通过在空间上分隔的附加滤光区域的光以比已经通过第一滤光区域的光更大的角度被收集。以大角度收集的光的区域中的图像质量不太适合于成像，但足以用于反欺骗。
[0023]在中心的相对侧上可以是在穿过光电检测器像素阵列的中心点的轴的相对侧上，例如，在空间上分隔的附加滤光区域不共享光电检测器像素阵列的公共象限。在一些可能的实施方式中，在空间上分隔的附加滤光区域相对于光电检测器像素阵列的中心对称地布置。
[0024]在实施方式中，至少两个在空间上分隔的附加滤光区域的透射波长带可以基本上相等。这提供了增大的检测面积，并且由此提供了由对应的像素组获取的总信号的减小的噪声。此外，它可以帮助手指不覆盖整个传感器区域的情况。换言之，通过具有多于一个这样的附加滤光区域，增加了手指覆盖具有预定透射频谱的附加滤光区域的区域的可能性。
[0025]在其他实施方式中，至少两个在空间上分隔的附加滤光区域的透射波长带可以不同。因此，本专利技术的概念提供了选择附加滤光区域的不同透射光谱，从而选择其比率对于肤色是唯一的两种颜色。这提供了改进的反欺骗性。此外，附加滤光区域的透射光谱可以适合于特定的欺骗材料，诸如例如白纸欺骗物、红纸欺骗物、木胶欺骗物、聚合物欺骗物等。
[0026]滤光区域可以具有覆盖一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生物特征成像装置(100)，包括：图像传感器(102)，所述图像传感器(102)包括用于捕获对象(106)的图像的光电检测器像素阵列(104)；红外截止滤光器(108)，所述红外截止滤光器(108)被布置成至少部分地覆盖所述光电探测器像素阵列，其中，所述红外截止滤光器包括：第一滤光区域(109)，所述第一滤光区域(109)具有包括可见波长范围内的波长的第一透射波长带，所述第一滤光区域(109；209)被布置成将经滤光的光透射至第一组像素(802)，以及至少两个附加滤光区域(110a，110b)，所述至少两个附加滤光区域(110a，110b)具有包括在所述可见波长范围内的波长的透射波长带，所述附加滤光区域的所述透射波长带不同于所述第一透射波长带，所述至少两个附加滤光区域被布置成将用于反欺骗的经滤光的光透射至由所述第一组像素(802)在空间上分隔的至少两个另外的像素组(804a，804b)，其中，所述附加滤光区域(110a，110b)中的至少两个由所述第一滤光区域(109)在空间上分隔，使得由第一组像素(802)接收的光与由所述另外的像素组(804a，804b)接收的光相比被不同地滤光。2.根据权利要求1所述的生物特征成像装置，其中，在空间上分隔的所述附加滤光区域(110a，110b)布置在所述光电探测器像素阵列(104)的中心(212)的相对侧上。3.根据权利要求1和2中任一项所述的生物特征成像装置，其中，至少两个空间上分隔的所述附加滤光器区域(110a，110b)的所述透射波长带基本上相等。4.根据权利要求1和2中任一项所述的生物特征成像装置，其中，至少两个空间上分隔的所述附加滤光器区域(110a，110b)的所述透射波长带不同。5.根据权利要求1和2中任一项所述的生物特征成像装置，其中，所述附加滤光区域(110a，110b)中的每一个被布置成覆盖所述光电探测器像素阵列的至少两个像素(112)。6.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，其中，所述第一滤光区域(109)被布置成覆盖所述光电检测器像素阵列(104)的至少两个像素。7.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，其中，所述附加滤光区域(110a，110b)被布置成覆盖所述光电检测器像素阵列(104)的与所捕获的图像中的部分对应的区域，所述部分是与所述图像中对应于由所述第一滤光区域(109)覆盖的区域的部分的分辨率相比的低分辨率部分。8.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，其中，所述附加滤光区域(210a，210b；310a，310b)被布置成覆盖所述光电检测器像素阵列的外边缘像素。9.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，其中，所述附加滤光区域(210a，210b)被布置成覆盖所述光电检测器像素阵列的角部分。10.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，其中，所述第一滤光区域(109)对于对应于蓝光和绿光的波长的光是能够透射的。11.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，其中，所述第一滤光区域(109)适于抑制对应于红光的波长。12.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，其中，所述附加滤光区域(110a，110b)对于对应于红光、绿光和蓝光的波长的光是能够透射的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，所述生物特征成像装置被配置成通过获取生物特征对象(704)的图像并且沿与所述附加滤光区域的对应位置相交的轴(p)分析图像内容来执行反欺骗分析。14.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，所述生物特征成像装置被配置成通过获取生物特征对象的图像并且沿仅对应于所述第一滤光区域的轴(s)分析图像内容来执行生物特征验证。15.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，其中，所述红外截止滤光器(108)被布置成覆盖整个所述光电检测器像素阵列。16.根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔维德，
申请(专利权)人：指纹卡安娜卡敦知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：