CN106233295B - 显示器集成式用户分类、安全及指纹系统 - Google Patents

显示器集成式用户分类、安全及指纹系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供与电子装置的用户的生物识别认证有关的系统、方法及设备。一种电子显示器具有带前表面的显示器罩盖玻璃，所述前表面包括观看区域及在所述观看区域内的指纹读取区域。至少一个感光元件经配置以检测接收到的散射光及将指纹图像数据输出到处理器，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象在所述指纹读取区域内与所述前表面至少部分地光学接触。

Description

显示器集成式用户分类、安全及指纹系统
相关申请案的交叉参考
本发明主张于2014年4月28日申请的且标题为“显示器集成式用户分类、安全及指纹系统”的美国临时专利申请案第61/985,305号(代理人案号 QUALP249PUS/144437P1)及于2014年9月29日申请的且标题为“显示器集成式用户分类、安全及指纹系统”的美国专利申请案第14/499,860号(代理人案号 QUALP249US/144437)的优先权。这些先前申请案的揭示内容被视为本发明的一部分且特此以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于电子装置的用户的生物识别认证的技术，且更确切地说涉及提供与指纹读取器集成的用户输入/输出接口的电子显示器。
背景技术
指纹读取器作为替换或增强基于密码的安全性的安全生物识别手段在例如移动电话、平板计算机及笔记本计算机的消费型装置中变得风行。通常，专用指纹读取器接近行动装置的显示器屏幕而安置且与所述显示器屏幕分离。显示器屏幕可显示提示用户在需要用户的认证时触摸指纹读取器的消息。
发明内容
本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，所述方面中无单一方面单独负责本文中所公开的所要属性。
本发明中所描述的目标物的一个创新方面可实施于一种设备中，所述设备包括电子显示器，所述电子显示器具有带前表面的显示器罩盖玻璃，所述前表面具有观看区域及在所述观看区域内的指纹读取区域。所述电子显示器还包括至少一个感光元件，其经配置以检测接收到的散射光，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象在指纹读取区域中与前表面至少部分地光学接触。所述感光元件经配置以将指纹图像数据输出到处理器。
根据一些实施方案，一种设备包括：电子显示器，其具有带前表面的显示器罩盖玻璃，所述前表面包括观看区域及在所述观看区域内的指纹读取区域；至少一个感光元件，其经配置以检测接收到的散射光及将指纹图像数据输出到处理器，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象在指纹读取区域中与前表面至少部分地光学接触。
在一些实例中，指纹读取区域大体上可与观看区域共延伸。
在一些实例中，感光元件可安置于包括显示器罩盖玻璃的前表面的一平面之中或后面。
在一些实例中，感光元件为以下情况中的一者或两者：在观看区域外及接近所述观看区域的周边。
在一些实例中，感光元件可包括相机。相机可包括具有光轴的透镜，所述相机经安置为光轴大致平行于前表面。在一些实例中，相机可包括视频图形阵列微型相机。
在一些实例中，电子显示器可包括第一平面光导，其经安置为接近前表面及在所述前表面后面且经配置以朝向感光元件重引导接收到的散射IR光。感光元件可光学耦接到第一平面光导。在一些实例中，显示器罩盖玻璃可包括第一平面光导。在一些实例中，至少一些散射光可在经由感光元件检测之前在平面光导内经历两次或多于两次的内反射。
在一些实例中，处理器可经配置以基于指纹图像数据确定用户是否为经授权用户。
在一些实例中，处理器可经配置以基于指纹图像数据进行对用户的生物识别认证。处理器可经配置以在用户与电子显示器屏幕互动时实时进行生物识别认证。在一些实例中，生物识别认证可包括以下各者中的一或多者：确定用户的身份；认证所述用户为经授权用户；或以其它方式对指纹进行分类。在一些实例中，电子显示器可与远程可锁定装置以通信方式耦接且处理器可在生物识别认证之后使远程可锁定装置锁定或解锁。电子显示器可经由有线或无线通信链路与远程可锁定装置以通信方式耦接。在一些实例中，电子显示器可经配置为可穿戴装置。在一些实例中，处理器可经配置以使电子显示器基于生物识别认证呈现用户订制内容。处理器可经配置以响应于用于大量个别用户中的每一者的一或多个具体应用程序配置文档及响应于这些个别用户的使用历史及偏好来显示用户订制内容。在一些实例中，处理器可经配置以执行对同时与显示器屏幕互动的多个用户的连续生物识别认证及生物识别认证中的一或多者。
在一些实例中，电子显示器可提供至与所述电子显示器以通信方式耦接的设备或电子装置的用户的输入/输出接口。
在一些实例中，电子显示器可包括引导光进入或穿过平面光导的至少一个光源。至少一个光源可包括以下各者中的一或多者：液晶或场序彩色显示器的背光；反射式显示器的正面光；发射式显示器；及在罩盖玻璃的图案区域下方及穿过所述图案区域发射的红外光。在一些实例中，至少一个光源可经安置在观看区域之外或接近所述观看区域的周边。
在一些实例中，电子显示器可包括第二平面光导，其经安置在第一平面光导后面且经配置以在具有与前表面正交的实质分量的方向上重引导从光源接收的光。
在一些实例中，感光元件可经配置以检测由用户附肢的表面辐射的红外光。处理器可经配置以基于辐射的红外光的测量进行对用户附肢的活性确定。
根据一些实施方案，一种设备包括：电子显示器，其具有带前表面的显示器罩盖玻璃，所述前表面包括观看区域及在所述观看区域内的光学成像区域；及至少一个感光元件，其经配置以检测接收到的散射光及将图像数据输出到处理器，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象在光学成像区域中与前表面光学接触。
在一些实例中，光学成像区域大体上可与观看区域共延伸。
在一些实例中，对象为用户之手指或其它附肢且光学成像区域经配置为指纹读取器。
在一些实例中，对象为用户的手指或其它附肢或待成像的对象。待成像的对象可为包括条形码识别符或密码编译水印中的一或多者的文档或所显示图像。
在一些实例中，感光元件可为相机，所述相机包括具有光轴的透镜，所述相机可安置为光轴大致平行于前表面。
在一些实例中，处理器可经配置以基于图像数据进行对用户的认证。电子显示器可与远程可锁定装置以通信方式耦接且处理器可在对用户的认证之后使远程可锁定装置锁定或解锁。在一些实例中，处理器可经配置以基于认证而显示用户订制内容。
根据一些实施方案，一种设备包括：电子显示器，其具有带前表面的显示器罩盖玻璃，所述前表面包括观看区域及在所述观看区域内的指纹读取区域；以及用于检测接收到的散射光及将指纹图像数据输出到处理器的装置，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象与前表面之指纹读取区域至少部分地光学接触。
根据一些实施方案，一种方法包括：利用感光元件检测接收到的散射光，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象与电子显示器的显示器罩盖玻璃的前表面的指纹读取区域至少部分地光学接触，所述前表面具有观看区域，所述指纹读取区域在所述观看区域内；及将指纹图像数据从所述感光元件输出到处理器。
在一些实例中，所述方法可包括利用处理器基于指纹图像数据来确定用户是否为经授权用户。
在一些实例中，所述方法可包括利用处理器基于指纹图像数据进行对用户之生物识别认证。
附图说明
此说明书中所描述的目标物的一或多个实施方案的细节在随附图式及以下描述中得以陈述。其它特征、方面及优势从描述、图式及申请专利范围将变得显而易见。应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。各图式中相同参考数字及编号均指示相同组件。
图1说明根据一实施方案的电子显示器的简化框图。
图2说明根据一实施方案的电子显示器的横截面正视图。
图3说明使用当前所公开的技术获得的相机图像的实例。
图4说明使用当前所公开的技术获得的另一相机图像的实例。
图5说明万花筒效应的实例。
图6说明根据另一实施方案的电子显示器的横截面正视图。
图7说明电子显示器与远程可锁定装置以通信方式耦接的配置的简化框图。
图8说明根据一些实施方案的用于获得指纹图像数据的处理程序流程图。
具体实施方式
以下描述涉及出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，本领域的普通技术人员将易于认识到，可以众多不同方式来应用本文的教示。可以任何装置或系统来实施所描述的实施方案，所述任何装置或系统可经配置以显示图像(无论在运动中(例如，视频)还是为静止的(例如，静态图像)，且无论为文本、图形还是图片的)。更确切地说，预期所描述的实施方案可包括于例如(但不限于)以下各者的多种电子装置中或与所述电子装置相关联：移动电话、具备多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能型手机、
Figure BDA0001135386150000041
装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持型或携带型计算机、迷你笔记本计算机、笔记本计算机、智能笔记本计算机、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、GPS接收器/导航器、相机、MP3 播放器、摄录像机、游戏控制面板、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(即，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(包括里程计及速度计显示器等)、驾驶舱控制件及/或显示器、相机景观显示器(例如，车辆中的后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或标志、投影机、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、卡式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、携带型内存芯片、清洗机、干燥机、清洗机/干燥机、停车定时器、封装(例如，在机电系统(EMS)应用、微机电系统 (MEMS)应用以及非MEMS应用中)、美学结构(例如，图像在一件珠宝上的显示)及多种 EMS装置。本文的教示也可用于非显示应用中，例如(但不限于)：电子切换装置、射频过滤器、传感器、加速计、回转仪、运动传感装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造程序，及电子测试设备。因此，所述教示并不意欲限于仅在各图中描绘的实施方案，而实情为，具有如本领域的普通技术人员显而易见的广泛适用性。
本文在以下描述用于将指纹或待成像的其它对象成像在显示器屏幕区域内而无需使用在显示器屏幕区域外部的专用指纹读取器的新技术。所述技术还使得能够在用户与显示器屏幕互动时对用户进行实时生物识别。在一些实施方案中，显示器屏幕经配置为(例如)可穿戴装置(例如智能型手表(smart watch))的部分，所述可穿戴装置与远程可锁定装置(例如计算机、汽车、门、家用电器、医疗装置或其它装置)以通信方式耦接。在这些实施方案中，用户的指纹可经由可穿戴装置的显示器屏幕成像且由微处理器处理，所述微处理器可发送命令到远程装置，以在用户身份认证之后使远程可锁定装置锁定或解锁。
可实施本发明中所描述的目标物的特定实施方案以实现以下潜在优势中的一或多者。关于现有技术，当前所公开的技术实现更紧凑的电子装置，其在电子显示器的周界内并入指纹读取功能性而不是在电子显示器的周界外提供指纹读取器。此外，在电子显示器提供触摸屏用户接口的情况下，当前所公开的技术准许在一或多个用户与显示器互动时对所述一或多个用户的身份进行自动及连续验证。
本发明中所描述的目标物的一个创新方面可实施在电子显示器中，所述电子显示器包括例如图像传感器阵列相机的一或多个感光元件，其各自安装在显示器罩盖玻璃的平面内或所述平面后面。可为视频图形阵列微型相机的相机可输出图像数据，可从所述图像数据获得人类指纹的图像。在一些实施方案中，显示器屏幕经配置为(例如)可穿戴装置(例如智能型手表)的部分，所述可穿戴装置与远程可锁定装置(例如计算机、汽车、家用电器、医疗装置或其它装置)以通信方式耦接。在这些实施方案中，用户的指纹可经由可穿戴装置的显示器屏幕成像且由微处理器处理，所述微处理器可发送命令到远程装置，以在用户身份认证之后使远程可锁定装置锁定或解锁。
在一些实施方案中，设备或电子装置可与电子显示器协作以提供到设备用户的输入 /输出(I/O)接口。电子显示器具有包括观看区域的前表面。设备可包括电子显示器或可电耦接或无线耦接到所述电子显示器。设备可包括处理器、平面光导、光源及一或多个相机。平面光导可安置为接近前表面及在前表面后面。在一些实施方案中，平面光导可包括安置为接近及平行于移动装置计算机监视器、电视或类似者的显示层的罩盖玻璃或透镜，以使得平面光导安置于显示层与用户之间。如本文及申请专利范围中所使用的术语，可经由参考申请案第13/480,377号“全范围手势系统(FULL RANGE GESTURE SYSTEM)”及申请案第61/947,971号“大面积交互显示屏幕(LARGE AREA INTERACTIVE DISPLAY SCREEN)”获得对术语“平面光导”的更好理解，所述申请案中的每一者经让与给本发明的受让人且在此出于所有目的以全文引用的方式并入到本申请案中。
一或多个相机可安置为接近观看区域的周边。当例如用户的手指的对象或待成像的另一对象接触电子显示器的前表面时，从所述对象散射的光可在平面光导内经历全内反射(TIR)。经历TIR的至少一些光可到达一或多个相机。相机可检测此种经全内反射的光且将关于检测到的经全内反射的光的图像数据输出到处理器。处理器可从所述图像数据识别用户的指纹。
图1说明根据一实施方案的电子显示器的简化框图。电子显示器100包括显示器罩盖玻璃165(图2)，其具有包括观看区域101的前表面167(图2)。前表面还包括光学成像区域102。光学成像区域102也可被称作“指纹读取区域”。如图1中所说明，光学成像区域102可为观看区域101内的离散区。在一些实施方案中，光学成像区域102可大体上与观看区域101共延伸。电子显示器100包括经配置以检测光的至少一个感光元件 133。如下文将更详细解释，感光元件133可接收散射光，所述散射光系在对象于光学成像区域102内与前表面167至少部分地光学接触时光与所述对象的相互作用而产生的。
感光元件133可将对象图像数据输出到处理器1004。在一些实施方案中，例如，感光元件133可将指纹图像数据输出到处理器1004。处理器1004可与感光元件133及与电子显示器100的其它组件以通信方式耦接。在一些实施方案中，处理器1004可为电子显示器100的一体部分。在其它实施方案中，如图1所表明，处理器1004可独立于电子显示器100而配置。在一些实施中，处理器可远程地定位于(例如)远程服务器中。
在一些实施中，处理器1004可经配置以确定用户的身份。举例来说，处理器1004可经配置以将从感光元件133接收的指纹图像数据与已知及/或经授权用户的指纹图像数据进行比较。因此，处理器1004可经配置以基于从感光元件133接收的指纹图像数据而作出关于用户是否为经授权用户的确定。在一些实施方案中，处理器1004可经配置以基于指纹图像数据进行用户的生物识别认证。举例来说，可将可在用户将光学成像区域102与手指或其它附肢接合时而获得的指纹图像数据与已知指纹图像的数据库进行比较，以便认证用户的身份。在一些实施方案中，处理器可经配置以确定用户是否为经授权用户或在用户与电子显示器屏幕互动时实时进行生物识别认证。因此，可获得更安全的用户接口以用于例如电子金融交易在线游戏、医疗记录请求及类似者的应用程序。
在一些实施方案中，处理器1004可经配置以基于生物识别认证使电子显示器呈现用户订制内容。举例来说，在已进行生物识别认证的情况下，处理器1004可经配置以使电子显示器呈现或使得电子显示器能够呈现用户机密信息或呈现基于已知用户偏好的内容。
图2说明根据一实施方案的电子显示器100的横截面正视图。电子显示器100包括第一平面光导165(其在本文中也可称作“罩盖透镜”或“罩盖玻璃”)。第一平面光导 165可安置为接近电子显示器100的前表面167及在所述前表面后面。在一些实施方案中，第二平面光导135(其在本文中也可称作“背光”)可安置在第一平面光导165后面。显示层145可安置在第一平面光导165与第二平面光导135之间。
在所说明的实施方案中，电子显示器100包括光源131及感光元件133(其在本文中也可称作“相机133”)。光源131可为(例如)发光二极管(LED)。在一些实施方案中，光源131可包括安置在第二平面光导135的周界周围的多个LED。光源131可输出红外光、红光、蓝光、绿光或另一色彩光或色彩的组合的光或白光。在所说明的实施方案中，光源131经安置为接近第二平面光导135的边缘。然而，在其它实施方案中，光源131可包括液晶或场序彩色显示器的背光、反射式显示器(例如，干涉式调变器(IMOD)显示器) 的正面光、来自发射式显示器(例如，有机发光二极管显示器)的光，或在对可见光不透明的罩盖玻璃的图案区域下方及穿过所述图案区域发射的红外光。
在一些实施方案中，相机133为视频图形阵列(VGA)微型相机。相机133可为黑白相机且可包括滤光器。相机133可包括大致500μm直径的透镜且可包括于小于4mm直径的传感器封装中。因此，相机133可能以与第一平面光导165的共面配置定位而不会明显增加电子显示器100的堆叠高度。
在一些实施方案中，第一平面光导165及第二平面光导135中的一者或两者可包括光转向配置(未说明)。举例来说，第二平面光导105可包括光转向配置，其具有在具有与前表面167正交的实质分量的方向上反射从光源131接收的光的微结构或光栅中的一或多者。其它光转向装置在本发明的预期内，包括(例如)经由绕射使光转向的全像薄膜及表面起伏光栅或经由散射使光转向的表面粗糙度。
现参考图2的细节A，光142可穿过第一平面光导165且与对象150相互作用。对象150至少部分地与第一平面光导165的顶表面167光学接触。对象150可为用户的手指或其它附肢或可为待成像的另一对象，例如包括可经由可见光或IR光相机检测到的条形码识别符或密码编译水印的文档或电显示图像。散射光146(0) 和 146(1) 由光142与对象150的相互作用而产生。如经由光线轨迹146(0)所说明，一些散射光146(0) 和 146(1) 可行进至相机133且可由相机133检测而不由第一平面光导165内部反射。至少一些散射光146(0) 和146(1) 可经历TIR。举例来说，如经由光线轨迹146(1)所说明，一些散射光146(0) 和 146(1) 在由相机133检测之前可经历单次内反射。将了解，一些散射光在由相机133检测之前可经历两次、三次或三次以上内反射。相机133可将所检测光的图像数据输出到处理器1004(图1)。仍参考图2的细节A，应注意，相机133可包括具有光轴134的透镜132。在一些实施方案中，相机 133可经安置以使得光轴134大致平行于前表面167。
在对象150为人指(例如用户的手指或拇指)的情况下，所检测光的图像数据可包括指纹。更确切地说，在一些实施方案中，预期来自光源131的光将与人指的表面相互作用，所述人指与前表面167光学接触。当手指皮肤脊部与前表面167接触时，其将光散射至第一平面光导165中。散射光146(0) 和 146(1) 经导引到相机133且接着由所述相机检测。手指皮肤脊部之间的谷部将不与第一平面光导165光学接触，且由这些谷部散射的至少大部分光将不经历TIR且因此将不会到达相机133。因此，所述脊部可对应于相机图像中的明亮区域且所述谷部可对应于黑暗区域。
图3说明使用当前所公开的技术获得的相机图像的实例。在图3中，更确切地说，仿真指纹的图像经说明为经由相机133获得。因此，处理器1004可从相机133接收用户指纹的图像以及用户触摸的位置。由处理器执行的计算机算法可解译指纹图像以确定用户的身份、认证用户为经授权用户，或以其它方式对指纹进行分类。
在一些实施方案中，用户经由电子显示器100的触摸屏接口与软件及计算机应用程序互动。因此，用户可定期触摸显示器。本文公开的指纹检测技术可在用户经由触摸与电子显示器100进行互动的时期期间连续或间隔地执行。可能以多种方式使用所得用户身份信息。举例来说，预期可响应于(例如)与大量个别用户中的每一者相关联的具体应用程序配置文档及/或响应于这些个别用户的使用历史及偏好来呈现用户订制内容。在一些实施方案中，处理器可经配置以使电子显示器呈现或使得电子显示器能够呈现用户机密信息或呈现基于已知用户偏好或基于最近用户活动的内容。此外，可提供连续安全认证及/或可追踪同时与电子显示器100互动的多个用户。
如上文所指示，电子显示器100的观看区域101可包括光学成像区域(指纹读取区域) 102。在一些实施方案中，指纹读取区域102可大体上与观看区域共延伸。在一些实施方案中，指纹读取区域102可仅包括意欲响应于指纹检测的观看区域的特定部分，所述特定部分尺寸小于观看区域。举例来说，电子显示器100上可存在经由应用程序呈现于观看区域101内以告知用户在所述区域中将发生指纹检测的虚拟按钮。替代地或另外，屏幕的边缘或拐角附近处可存在被触摸时执行认证的特定区域(例如，呈现于电子显示器 100上的图形用户接口的“开始”按钮或菜单按钮在被用户触摸时可起始对用户身份的检查)。
再次参考图2的细节A，虽然说明了两个光线轨迹146(0)及146(1)，但将了解，可由相机133检测对象150的图像的多次离散反射。所述多次离散反射的产生在本文中可被称作万花筒效应(kaleidoscope effect)。图4说明使用当前所公开的技术获得的另一相机图像的实例。更确切地说，图4说明来自相机133的在相机133的视场中部处的单次手指触摸的实例图像。在所说明实例中，触摸的直接图像在位置401处。在位置401上方及下方的图像数据由经历在对象150与相机133之间的一或多次内反射的光线而产生。
图5说明万花筒效应的实例。更确切地说，图5说明由相机133暂存的多个图像中的每一者如何对应于以不同角度从对象150散射的光，所述不同角度可与相应虚拟对象位置相关。举例来说，图像i150对应于对象150的直接图像。图像Iv1由经历单次内反射的光线产生且对应于虚拟对象位置v1。图像Iv2由经历两次内反射的光线产生且对应于虚拟对象位置v2。在一些实施方案中，计算机算法可将手指脊部散射的角度信息用于额外信息维度(其不可在习知指纹读取器中获得)，以用于对不同指纹进行识别或分类。举例来说，额外信息可用于重建构手指脊部的3D轮廓的概算。
在一些实施方案中，相机133可获取红外及可见光谱两者中的图像及/或可按时间顺序撷取多个图像。光谱及/或时间信息可用于执行对象的“活性测试”，其用以确定对象是否为活人的实际人指。举例来说，算法可应用于光谱及/或时间信息及信号强度以确定脉搏血氧饱和度、心跳速率、肤色、葡萄糖成分等。
在一些实施方案中，相机133可具有对于热红外波长敏感的一或多个像素。替代地或另外，一或多个热红外传感器可置放于电子显示器100的周边处。在这些实施方案中，由皮肤以热红外辐射(而非自照明反射)的光可用于活性测试。
在一些实施方案中，滤光及/或对比度增强/图像锐化算法可应用于相机图像以改进指纹识别或分类。替代地或另外，去卷积(de-convolving)算法可应用于指纹图案以隔离多次反射中的每一者之重叠部分。
在一些实施方案中，超分辨率算法可与来自相机的光谱、时间及/或相位信息一起用于改进分辨率及改进指纹识别或分类。
在一些实施方案中，薄膜或表面处理可应用于光导的顶表面以增强指纹对比度或光学耦接。替代地或另外，调变可应用于照明光的强度以改良系统的敏感度。
在一些实施方案中，例如经由激光产生的相干光可用于照明光。例如，所得斑点图案可用于改进系统的敏感度。
在一些实施方案中，偏振光可用于照明光。相机传感器可包括偏振滤光器以增强图像对比度及敏感度且探测对偏振敏感的生物标记(例如，葡萄糖浓度)。
相机可包括“超光谱”滤光器阵列(具有比红色、绿色及蓝色的三个传统色彩更多的色彩或与所述三个色彩不同的色彩的滤光器)以用于活性测试(经由探测对应于皮肤中的生物标记的波长)。
图6说明根据另一实施方案的电子显示器的横截面正视图。在所说明的实施方案中，电子显示器600包括位于第一平面光导165的平面下方的相机133。举例来说，棱镜或其它光转向配置(未说明)可安置为接近第一平面光导165的边缘。棱镜或其它光转向配置可朝向相机133重引导散射的IR光146(0) 和 146(1) 。
在一些实施方案中，可穿戴装置可在指纹识别后解锁及/或可经配置以解锁远程装置 (例如，计算机、车辆、门、家用电器、医疗装置或其它装置)。如本文所使用，术语“可穿戴装置”的意义涵盖用户(例如，经由臂带、腕带、胸带等)可穿戴的装置、可(例如，经由黏着材料)附接至用户的皮肤的装置，及可至少暂时植入用户体内的装置。图7说明电子显示器与远程可锁定装置以通信方式耦接的配置的简化框图。在所说明的实施方案中，电子显示器经配置为(例如)具有类似于腕表的大小及外观尺寸的可穿戴装置700。电子显示器700包括观看区域701及安置在所述观看区域内的指纹读取区域702。可穿戴装置可经由有线或无线通信链路与远程可锁定装置以通信方式耦接。例如，无线通信链路可符合蓝牙或IEEE802.11标准。
类似于上文结合图1及图2所描述的实施方案，电子显示器700可包括检测接收到的散射光的至少一个感光元件(未说明)，所述接收到的散射光由光与置放为与指纹读取区域702光学接触的用户手指的相互作用而产生。感光元件可将指纹图像数据输出到处理器(未说明)。处理器可与可穿戴装置700以通信方式耦接，且不论并入可穿戴装置700 与否，其可经配置以基于指纹图像数据进行对用户的生物识别认证。处理器可在生物识别认证后使远程可锁定装置锁定或解锁。
图8说明根据一些实施方案的用于获得指纹图像数据的处理程序流程图。电子显示器可经配置以执行处理程序800。在一些实施方案中，包括感光元件133及指纹读取区域102的电子显示器100可经配置以与处理器1004协作执行处理程序800。处理程序 800可在框801处开始于利用感光元件检测接收到的散射光。接收到的散射光可由光与用户的人指的相互作用产生，所述人指与电子显示器的指纹读取区域至少部分地光学接触。
在框803处，感光元件可将指纹图像数据输出到处理器。视情况地，处理器可在框805处作出关于用户是否为电子显示器的经授权用户的确定。举例来说，处理器可在从感光元件接收的指纹图像数据与已知及/或经授权用户的指纹图像数据之间进行比较。视情况地，处理器还可基于指纹图像数据进行对用户的生物识别认证，框807。举例来说，可将由感光元件输出的指纹图像数据与已知指纹图像的数据库进行比较以便认证用户的身份。
因此，已公开用于提供对电子装置的用户的生物识别认证的技术。本发明中所描述的实施方案的各种修改对于此领域的技术人员来说可为易于显而易见的，且本文中所定义的一般原理可在不脱离本发明的精神或范围的情况下应用于其它实施方案。因此，申请专利范围并不意欲限于本文中所展示的实施方案，而应符合与本文中公开的本发明、原理及创新特征相一致的最广泛范围。
如本文中所使用，指代项目列表“中的至少一者”的词组指代那些项目的任何组合，包括单一成员。作为实例，“a、b或c中的至少一者”意欲涵盖：a、b、c、a-b、a-c、 b-c及a-b-c。
可将结合本文中所公开的实施方案而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法处理程序实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已经大体按功能性描述，且说明于上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及处理程序中。将此功能性实施于硬件还是软件中取决于特定应用及强加于整个系统上的设计约束。
用以实施结合本文中所公开的方面而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备可经由通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、特殊应用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散闸或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器或任何习知处理器、控制器、微控制器或状态机。也可将处理器实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、结合DSP核心的一或多个微处理器的组合，或任何其它此类配置。在一些实施方案中，特定处理程序及方法可由特定于给定功能的电路执行。
在一或多个方面中，所描述的功能可实施于硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包括在此说明书中公开的结构及其结构等效物)或其任何组合中。此说明书中所描述的目标物的实施方案也可实施为编码于计算机存储媒体上的一或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一或多个模块)以供数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作。
若实施于软件中，则所述功能可作为一或多个指令或程序代码而存储于计算机可读媒体(例如，非暂时性媒体)上或经由所述计算机可读媒体(例如，非暂时性媒体)传输。本文中所公开的方法或算法的处理程序可实施于可驻存于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中。计算机可读媒体包括计算机存储媒体及通信媒体(包括可经启用以将计算机程序从一个位置转移到另一位置的任何媒体)两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制，非暂时性媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、 CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构的形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。另外，可将任何连接适当地称为计算机可读媒体。如本文中所使用，磁盘及光盘包括紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字激光视盘(DVD)、软性磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性的方式再生数据，而光盘经由激光以光学的方式再生数据。以上各者的组合还应包括于计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为程序代码及指令中的一者或任何组合或集合而驻存于机器可读媒体及计算机可读媒体上，可将机器可读媒体及计算机可读媒体并入到计算机程序产品中。
另外，此领域的一般技术人员将易于了解，术语“上部”及“下部”有时用于易于描述各图，且指示对应于在适当定向的页面上的图的定向的相对位置，且可能不反映如所实施的装置的适当定向。
在单独实施的上下文中描述于此说明书中的某些特征也可在单一实施方案中以组合形式实施。相反，在单一实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地在多个实施方案中或以任何合适子组合而实施。此外，虽然上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初按此来主张，但来自所主张之组合之一或多个特征在一些情况下可自所述组合删除，且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。
类似地，虽然按特定顺序在图式中描绘了操作，但不应将此理解为需要按展示的特定顺序或按顺序执行这些操作或执行所有说明的操作来达成所要结果。另外，图式可按流程图的形式示意性地描绘一或多个实例处理程序。然而，未描绘的其它操作可并入于示意性说明的实例处理程序中。举例来说，可在说明的操作中的任何者前、后、同时或之间执行一或多个额外操作。在某些情况下，多任务及并行处理可为有利的。此外，不应将在上文所描述实施方案中的各种系统组件的分离理解为在所有实施方案中需要此分离，且应理解，所描述的程序组件及系统可大体上在单一软件产品中集成在一起或经封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案处于下列申请专利范围的范围内。在一些情况下，申请专利范围中所引证的动作可能以不同顺序执行且仍达成所要结果。

Claims (45)

1.一种用于识别用户的指纹的设备，其包含：
电子显示器，其具有带前表面的显示器罩盖玻璃，所述前表面包括观看区域及在所述观看区域内的指纹读取区域；
第一平面光导；及
至少一个感光元件，其经配置以：
检测接收到的散射光，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象在所述指纹读取区域中与所述前表面至少部分地光学接触；
在所述感光元件的视野内记录所述对象的多个图像，所述多个图像中的每一者对应于光，所述光以相应角度从所述对象散射并且在被所述感光元件检测到之前在所述第一平面光导内经历相应次数的内反射；并
将所述多个图像的图像数据输出到处理器；其中
对于所述多个图像中的每一者，所述相应角度和所述相应次数的内反射是不同的；及
所述处理器经配置以从所述图像数据识别所述电子显示器的用户的指纹。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述指纹读取区域是与所述观看区域共延伸。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述感光元件安置于包括所述显示器罩盖玻璃的所述前表面的平面中或后面。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述感光元件为以下情况中的一者或两者：在所述观看区域外及接近所述观看区域的周边。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述感光元件包括相机。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述相机包括具有光轴的透镜，所述相机经安置为所述光轴平行于所述前表面。
7.根据权利要求5所述的设备，其中所述相机包括视频图形阵列微型相机。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一平面光导经安置为接近所述前表面及在所述前表面后面且经配置以朝向所述感光元件重引导接收到的散射光。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述感光元件光学耦接到所述第一平面光导。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述显示器罩盖玻璃包括所述第一平面光导。
11.根据权利要求8所述的设备，其中所述散射光的至少一部分在由所述感光元件检测之前在所述平面光导内经历两次或多于两次的内反射。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器经配置以基于经识别指纹确定所述用户是否为经授权用户。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器经配置以基于经识别指纹进行对所述用户的生物识别认证。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述处理器经配置以在所述用户与所述电子显示器屏幕互动时实时进行所述生物识别认证。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述生物识别认证包括以下各者中的一或多者：确定所述用户的身份；认证所述用户为经授权用户；或以其它方式对所述指纹进行分类。
16.根据权利要求13所述的设备，其中所述电子显示器与远程可锁定装置以通信方式耦接且所述处理器可在所述生物识别认证之后使所述远程可锁定装置锁定或解锁。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述电子显示器经由有线或无线通信链路与所述远程可锁定装置以通信方式耦接。
18.根据权利要求16所述的设备，其中所述电子显示器经配置为可穿戴装置。
19.根据权利要求13所述的设备，其中所述处理器经配置以使所述电子显示器基于所述生物识别认证呈现用户订制内容。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述处理器经配置以响应于用于大量个别用户中的每一者的一或多个具体应用程序配置文档及响应于这些个别用户的使用历史及偏好显示所述用户订制内容。
21.根据权利要求13所述的设备，其中所述处理器经配置以执行连续生物识别认证及/或执行对同时与所述显示器屏幕互动的多个用户的生物识别认证。
22.根据权利要求1所述的设备，其中所述电子显示器为以通信方式耦接到所述电子显示器的电子装置提供输入/输出接口。
23.根据权利要求1所述的设备，其中所述电子显示器包括引导光进入或穿过所述平面光导的至少一个光源。
24.根据权利要求23所述的设备，其中所述至少一个光源包括以下各者中的一或多者：液晶或场序彩色显示器的背光；反射式显示器的正面光；发射式显示器；及在所述显示器罩盖玻璃的图案区域下方及穿过所述图案区域发射的红外光。
25.根据权利要求23所述的设备，其中所述至少一个光源经安置为在所述观看区域之外或接近所述观看区域的周边。
26.根据权利要求1所述的设备，其中所述电子显示器包括第二平面光导，其经安置在所述第一平面光导后面且经配置以在具有与所述前表面正交的分量的方向上重引导从光源接收的光。
27.根据权利要求1所述的设备，其中所述感光元件经配置以检测由用户附肢的表面辐射的红外光。
28.根据权利要求27所述的设备，其中所述处理器经配置以基于所述辐射的红外光的测量进行对所述用户附肢的活性确定。
29.一种用于识别对象的特性的设备，其包含：
电子显示器，其具有带前表面的显示器罩盖玻璃，所述前表面包括观看区域及在所述观看区域内的光学成像区域；
第一平面光导；及
至少一个感光元件，其经配置以：
检测接收到的散射光，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象在所述光学成像区域中与所述前表面光学接触；
在所述感光元件的视野内记录所述对象的多个图像，所述多个图像中的每一者对应于光，所述光以相应角度从所述对象散射并且在被所述感光元件检测到之前在所述第一平面光导内经历相应次数的内反射；并
将所述多个图像的图像数据输出到处理器；其中
对于所述多个图像中的每一者，所述相应角度和所述相应次数的内反射是不同的；及
所述处理器经配置以从所述图像数据识别所述对象的特性。
30.根据权利要求29所述的设备，其中所述光学成像区域是与所述观看区域共延伸。
31.根据权利要求29所述的设备，其中所述对象为用户的手指或其他附肢且所述光学成像区域经配置为指纹读取器。
32.根据权利要求29所述的设备，其中所述对象为用户的手指或其他附肢或待成像的对象。
33.根据权利要求32所述的设备，其中所述待成像的对象为文档或所显示图像且所述识别符特性包括条形码识别符或密码编译水印中的一或多者。
34.根据权利要求29所述的设备，其中：
所述感光元件为相机，所述相机包括具有光轴的透镜；及
所述相机经安置为所述光轴平行于所述前表面。
35.根据权利要求29所述的设备，其中所述处理器经配置以基于所述图像数据进行对用户的认证。
36.根据权利要求35所述的设备，其中所述电子显示器与远程可锁定装置以通信方式耦接且所述处理器可在对所述用户的所述认证之后使所述远程可锁定装置锁定或解锁。
37.根据权利要求35所述的设备，其中所述处理器经配置以基于所述认证显示用户订制内容。
38.一种用于识别用户的指纹的设备，其包含：
电子显示器，其具有带前表面的显示器罩盖玻璃，所述前表面具有观看区域及在所述观看区域内的指纹读取区域；
第一平面光导；及
用于检测接收到的散射光的装置，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象与所述前表面的所述指纹读取区域至少部分地光学接触；其中：
所述用于检测接收到的散射光的装置经配置以在感光元件的视野内记录所述对象的多个图像，所述多个图像中的每一者对应于光，所述光以相应角度从所述对象散射并且在被所述感光元件检测到之前在所述第一平面光导内经历相应次数的内反射；并
将所述多个图像的图像数据输出到处理器；其中
对于所述多个图像中的每一者，所述相应角度和所述相应次数的内反射是不同的；及
所述处理器经配置以从所述图像数据识别所述电子显示器的用户的指纹。
39.根据权利要求38所述的设备，其中所述指纹读取区域是与所述观看区域共延伸。
40.根据权利要求38所述的设备，其中所述处理器经配置以基于所述指纹图像数据确定所述用户是否为经授权用户。
41.根据权利要求38所述的设备，其中所述处理器经配置以基于所述指纹图像数据进行对所述用户的生物识别认证。
42.一种用于识别用户的指纹的方法，其包含：
利用感光元件检测接收到的散射光，所述接收到的散射光由光与对象的相互作用产生，所述对象与电子显示器的显示器罩盖玻璃的前表面的指纹读取区域至少部分地光学接触，所述前表面具有观看区域，所述指纹读取区域在所述观看区域内；及
将指纹图像数据从所述感光元件输出到处理器；其中：
所述感光元件经配置以在所述感光元件的视野内记录所述对象的多个图像，所述多个图像中的每一者对应于光，所述光以相应角度从所述对象散射并且在被所述感光元件检测到之前在第一平面光导内经历相应次数的内反射，并将所述多个离散反射的图像数据输出到处理器；及
对于所述多个图像中的每一者，所述相应角度和所述相应次数的内反射是不同的；及
所述处理器经配置以从所述图像数据识别所述电子显示器的用户的指纹。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述指纹读取区域是与所述观看区域共延伸。
44.根据权利要求42所述的方法，其进一步包括利用处理器基于所述指纹图像数据确定所述用户是否为经授权用户。
45.根据权利要求42所述的方法，其进一步包括利用处理器基于所述指纹图像数据进行对所述用户的生物识别认证。
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