CN111123391A - 生物特征检测系统、门锁和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物特征检测系统，包括接近感应单元、控制单元和检测模组。接近感应单元包括发射器，用于发射第一检测光束，当外部对象位于第一检测范围内时，所述第一检测光束到达外部对象并返回；和接收器，用于接收外部对象返回的第一检测光束并对应产生第一距离信号。控制单元和所述接近感应单元连接，所述控制单元接收所述第一距离信号并根据接收到的第一距离信号输出第一控制信号。检测模组和所述控制单元连接，所述检测模组接收所述第一控制信号并发射第二检测光束，所述第二检测光束用于外部对象的生物特征检测。本发明还公开了一种装置。

Description

生物特征检测系统、门锁和电子设备

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种利用光学成像实现生物特征检测的生物特征检测系统、门锁和电子设备。

背景技术

随着技术进步和人们生活水平提高，越来越多的产品使用生物特征检测系统作为身份验证和安全性检测。例如，目前出现了采用指纹或人脸检测的智能门锁，通过检测用户的指纹或人脸特征后进行识别、比对，在身份验证通过之后才会开锁。相比传统的机械式门锁，具有生物特征检测功能的智能门锁具有较好的安全性和用户体验。然而，作为电子设备，生物特征检测功能长时间开启较为费电，而智能门锁通常使用电池进行供电，如果生物特征检测功能在没有人接近门锁时也保持开启，会造成电池电量的浪费。不仅仅是智能门锁，对于其他采用生物特征检测作为身份验证的产品，例如汽车、门禁等，都存在同样的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够解决或改善现有技术问题的生物特征检测系统、门锁和电子设备。

本发明的一个方面提供一种生物特征检测系统，包括：

接近感应单元，其包括:

发射器，用于发射第一检测光束，当外部对象位于第一检测范围内时，所述第一检测光束到达外部对象并返回；和

接收器，用于接收外部对象返回的第一检测光束并对应产生第一距离信号；

模数转换器，用于将所述第一距离信号转换为相应的第一检测信号；

控制单元，和所述接近感应单元连接，所述控制单元接收所述第一检测信号并根据接收到的第一检测信号产生第一控制信号；

检测模组，和所述控制单元连接，所述检测模组接收所述第一控制信号并发射第二检测光束，所述第二检测光束用于外部对象的生物特征检测。

某些实施例中，所述发射器和接收器封装在同一个芯片，或所述接收器和发射器封装在不同的芯片。

某些实施例中，所述控制单元和所述接近感应单元通过总线接口连接，所述总线接口为I2C总线接口或SPI总线接口。

某些实施例中，还包括感测器，所述感测器连接所述接近感应单元或所述感测器连接所述控制单元，所述感测器用于感测在第二检测范围内的外部对象自身释放的生物信号并产生第二距离信号，所述控制单元接收所述第二距离信号并发送第二控制信号到所述检测模组，所述检测模组接收所述第二控制信号并停止发射所述第二检测光束。

某些实施例中，所述控制单元接收所述第二距离信号并发送第三控制信号到所述接近感应单元，所述接近感应单元接收所述第三控制信号并停止发射第一检测光束。

某些实施例中，所述第一检测范围为距离所述生物特征检测系统0.2米至1米之间，所述第二检测范围为距离所述生物特征检测系统0.2米以内。

某些实施例中，所述第一检测光束和第二检测光束为红外光。

某些实施例中，所述第二检测光束包括泛光和/或结构光，所述第二检测光束用于外部对象的二维和/或三位维的生物特征检测、或位置检测、或图像生成。

某些实施例中，所述检测模组包括驱动单元和发射单元，所述控制单元连接所述驱动单元，所述驱动单元连接所述发射单元，所述驱动单元根据所述控制单元的第一控制信号驱动所述发射单元发射所述第二检测光束。

某些实施例中，所述检测模组还包括接收单元，所述接收单元用于接收外部对象返回的第二检测光束并转换为电压的电信号，以获取外部对象的生物特征信息。

某些实施例中，所述控制单元接收到对应逐渐变大的第一距离信号的第一检测信号时产生所述第一控制信号；或所述控制单元在第一检测光束的至少连续两个脉冲周期内接收到第一检测信号时产生所述第一控制信号；或所述控制单元在预设时间长度内连续接收到第一检测信号时产生所述第一控制信号。

某些实施例中，所述发射器为红外发射二极管，所述接收器为红外接收二极管。

本发明的一个方面提供一种门锁，包括上述的生物特征检测系统。

本发明的一个方面提供一种电子设备，包括上述的生物特征检测系统。

本发明的有益效果在于，本发明的生物特征检测系统能够对外部对象进行接近感应，只有检测到外部对象进入第一检测范围时才会进行生物特征检测的动作，具有较低的功耗和较好的续航。进一步的，本发明的生物特征检测系统还可以包括感测器，通过感测器检测外部对象是否距离过近，具有较好的安全性。

附图说明

图1是本发明的生物特征检测系统的一个实施例的立体示意图；

图2是图1所示生物特征检测系统的方框结构示意图；

图3是图1所示生物特征检测系统的电路方框示意图；

图4是本发明的生物特征检测系统的一个实施例的电路方框示意图；

图5是本发明的生物特征检测系统的一个实施例的电路方框示意图；

图6是本发明的生物特征检测系统的一个实施例的电路方框示意图；

图7是本发明的生物特征检测系统的一个实施例的电路方框示意图；

图8A和图8B是图7所示生物特征检测系统的示意图。

具体实施方式

在对本发明实施例的具体描述中，应当理解，当基板、片、层或图案被称为在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案上，或者还可以存在一个或多个中间层。为了清楚的目的，可以夸大、省略或者示意性地表示说明书附图中的每一个层的厚度和大小。此外，附图中元件的大小并非完全反映实际大小。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本发明的实施方式。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本发明的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本发明之重点。

请参阅图1，是根据本发明的一个实施例的生物特征检测系统1的部分立体示意图。图1示出了所述生物特征检测系统1安装在一个门体100上的应用场景，所述生物特征检测系统1可以用于组成所述门体100的智能门锁。所述生物特征检测系统1能够检测外部对象1000(例如:用户)是否接近。当检测到外部对象1000接近门体100时，所述生物特征检测系统1开始对外部对象1000进行生物特征检测，并可以根据生物特征检测结果验证外部对象1000的身份，当身份验证通过后可以控制所述门体100开锁。

请一并参阅图2，是图1中的生物特征检测系统1的方框示意图。请一并参阅图3，是图2中接近感应单元10的电路方框示意图。所述生物特征检测系统1包括接近感应单元10、控制单元20和检测模组30。所述接近感应单元10连接所述控制单元20，所述控制单元20连接所述检测模组30。

所述接近感应单元10包括发射器11、接收器12和模数转换器(ADC)13。所述发射器11用于发射检测信号101。外部对象1000接近所述接近感应单元10时，所述检测信号101能够到达外部对象1000并返回。所述接收器12用于接收外部对象返回的检测信号101并产生第一距离信号Vd1。例如但不限于，所述检测信号101到达外部对象1000并返回包括：检测信号在外部对象1000上发生反射后返回。所述模数转换器13连接所述接收器12，用于将接收器12产生的第一距离信号Vd1转换为对应的第一检测信号D1，所述第一检测信号D1为数字信号。

可选的，在一些实施例中，所述发射器11和接收器12可以是多个裸片(die)集成封装在一个芯片(chip)中形成的一个接近感应芯片110。在另一些实施例中，所述发射器11和接收器12可以是各自独立的，例如但不限于，所述发射器11和接收器12可以包括多个分别封装的芯片或裸片。可选的，所述模数转换器13也可与所述发射器11和接收器12集成在同一个接近感应芯片110中，或所述模数转换器13也可为与所述发射器11、接收器12非集成在同一个接近感应芯片110中。

可选的，在一些实施例中，所述第一距离信号Vd1可以是与所述接收器12接收到的第一检测光束101的强度大小成正比的电压信号，例如但不限于，所述接收器12接收所述第一检测光束101并转换为第一距离信号Vd1。也就是说，所述接收器12接收到的第一检测光束101强度越大，所述第一距离信号Vd1的电压也越大。所述第一检测光束101可以为光信号，包括可见光、不可见光等。例如但不限于，所述第一检测光束101可以为红外光信号。可以理解，外部对象1000距离所述生物特征检测系统1越近，发射器11发射的第一检测光束101从外部对象1000返回后被接收器12接收到的越多，所述接收器12对应产生的第一距离信号Vd1也越大。

可选的，在一些实施例中，所述发射器11可以包括或为发光二极管(LED)、垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)、边发射激光器(Edge-Emitting Laser，EEL)或其他任意合适的发光元件。所述检测信号101可以为波长780纳米至波长2000纳米的近红外光，例如但不限于，所述检测信号101为波长850纳米左右的或波长940纳米左右的近红外光。可选的，在一些实施例中，所述接收器12可以为光传感器，例如但不限于，当检测信号101为红外光时，所述接收器12可以为红外传感器。可选的，在一些实施例中，所述发射器11可以为红外发射二极管，接收器12可以为红外接收二极管，检测信号101为红外光，所述接收器12可以将外部对象1000返回的第一检测光束101转换为和返回的第一检测光束101的大小对应的电压信号(即第一距离信号Vd1)。外部对象1000返回的第一检测光束101的信号强度越大，所述第一距离信号Vd1越大。

可选的，在一些实施例中，所述发射器11可以间隔的脉冲形式发射所述检测信号101。当外部对象1000位于所述接近感应单元10的第一检测范围时，所述接收器12接收到外部对象1000返回的第一检测光束101并产生对应的第一距离信号Vd1，所述第一距离信号Vd1经过模数转换器13转换为对应的第一检测信号D1。所述控制单元20接收到所述第一检测信号D1并控制所述检测模组30开始进行生物特征检测。例如但不限于，所述控制单元20接收到所述第一检测信号D1并发送第一控制信号C1到所述检测模组30，所述检测模组30接收所述第一控制信号C1并开始进行生物特征检测。

可选的，在一些实施例中，为了进一步降低系统功耗，所述控制单元20在与接收到的第一检测信号D1相关的第一距离信号Vd1变大时控制所述检测模组30开始进行生物特征检测。这样的话，假如外部对象1000只是经过所述接近感应单元10的第一检测范围，而并非是要进一步靠近去开锁或验证身份，所述外部对象1000与接近感应单元10之间的距离不会变小，这种情况下所述接收器12产生的第一距离信号Vd1也不会变小，此时所述控制单元20即使接收到由第一距离信号Vd1转换过来的第一检测信号D1也不会发出第一控制信号C1到检测模组30，所述检测模组30不会工作。如果外部对象1000继续接近所述接收器12，外部对象1000和发射器11、接收器12的距离进一步减小，此时所述接收器12接收到的外部对象1000返回的第一检测光束101的信号强度增大，从而接收器12产生的第一距离信号Vd1也相应地逐渐变大(例如：第一距离信号Vd1的电压变大)。那么，当与所述控制单元20接收的第一检测信号D1相关的第一距离信号Vd1逐渐变大时，所述控制单元20发送第一控制信号C1到所述检测模组30，所述检测模组30开始进行生物特征检测。此时，所述生物特征检测系统1的接近感应可以排除掉大部分无意进入接近感测单元10的第一检测范围内的外部对象，从而只对真正需要进行开锁或身份验证的外部对象1000进行生物特征检测，有效地实现了节能和持久续航。

可选的，在一些实施例中，所述发射器11发射的第一检测光束101为脉冲信号。如果所述控制单元20在第一检测光束101的连续的预设脉冲周期内都接收到与接收器12产生的第一距离信号Vd1相关的第一检测信号D1，则所述控制单元20控制所述检测模组30开始生物特征检测。如果所述控制单元20没有在连续的预设脉冲周期内都接收到与接收器12产生的第一距离信号Vd1相关的第一检测信号D1，则所述控制单元20不会控制所述检测模组30开始生物特征检测。例如但不限于，所述连续的预设脉冲周期为连续的至少两个脉冲周期。脉冲周期可以为0.5秒、或1秒、或合适的其他数值。这样的话，即使有人进入接近感应单元10的第一检测范围内，但如果没有停留，而是直接离开，接收器12没有在连续的预设脉冲周期内都接收到第一检测光束101，则控制单元20也不会控制所述检测模组30开始工作。

当然，可变更地，在一些实施例中，所述第一检测光束101可以为连续波信号，所述控制单元20在一个预设采集时间长度内持续接收到与第一距离信号Vd1相关的第一检测信号D1时，则判断外部对象1000需要开锁或进行身份验证，所述控制单元20发送第一控制信号C1到检测模组20，所述检测模组20开始进行生物特征检测。所述控制单元20没有在预设采集时间长度内持续接收到与第一距离信号Vd1相关的第一检测信号D1，则不发送第一控制信号C1，所述检测模组30不进行生物特征检测。

可选的，在一些实施例中，所述接近感应单元10的第一检测范围可以为正对所述发射器11，且和所述接近感应单元10距离大于或等于0.2米且小于或等于1米(0.2米至1米)的部分空间范围，具体地，所述接近感应单元10的第一检测范围和发射器11的发射角度和范围等有关。在本发明的实施例中，所述发射器11可以根据所述生物特征检测系统1的应用场景不同具有不同的发射角度和范围。所述第一检测范围可以为与所述接近感应单元10具有不同距离的空间范围。

可选的，在一些实施例中，所述检测模组30包括驱动单元31和发射单元32。所述驱动单元31可以电连接所述控制单元20。所述驱动单元31在接收到所述第一控制信号C1后驱动所述发射单元32发射第二检测光束102，所述第二检测光束102能够到达外部对象1000并返回。例如但不限于，所述第二检测光束102可以包括泛光(fluid light)和/或结构光(structured light)。所述发射单元32可以包括提供泛光的泛光照明器(图未示)和提供图案化的结构光的结构光投影仪(图未示)。所述第二检测光束102到达外部对象1000并返回的方式包括所述第二检测光束102被外部对象1000反射后返回。在一些实施例中，所述检测模组30还包括接收单元33，所述接收单元33用于接收外部对象1000返回的第二检测光束102并转换为相应的电信号以获取外部对象1000的生物特征信息。例如但不限于，所述接收单元33所转换生成的电信号可以为对应生物特征图像信息的电压信号。

可选的，在一些实施例中，所述驱动单元31可以为LED驱动电路(LED DRIVER)，所述发射单元32可以包括一个或多个LED或其他发光元件。

可选的，上述实施例中，所述控制单元20发送第一控制信号C1以控制所述检测模组30开始生物特征检测时，所述控制单元20还可以发送第二控制信号(图未示)到接近感应单元10，使得所述接近感应单元10停止发送和接收所述第一检测光束101。

在一些实施例中，所述检测模组30还包括处理单元34。所述处理单元34与所述发射单元32相连，所述处理单元34能够根据接收单元33转换第二检测光束102得到的电信号获取对应的外部对象1000的生物特征信息，并可以进一步和预存在处理单元34内或外部存储器内的生物特征信息进行比对，通过进行生物特征检测的方式实现身份验证，进而在通过身份验证后授予权限进一步执行开锁或支付等操作。所述生物特征信息例如但不限于为：二维和/或三维的人脸图像信息。

可选的，在一些实施例中，所述发射单元32可以包括LED、VCSEL、LD、OLED、Micro-LED、Mini-LED中的一种或几种。所述第二检测光束102可以为红外光或其他非可见光，例如但不限于，所述第二检测光束102的波长范围可以为780纳米至2000纳米。当然，可变更地，在一些实施例中，所述第二检测光束可以为可见光，例如但不限于，单色光或白光。

可选的，所述接收单元33可以包括图像传感器，例如CMOS图像传感器或CCD图像传感器。所述接收单元33能够接收外部对象1000返回的第二检测光束102。

可选的，在一些实施例中，所述检测模组30可以利用所述第二检测光束102实现外部对象1000的二维和/或三维的生物特征检测，包括但不限于，脸部特征检测、虹膜检测、身体姿态检测等。可选的，在一些实施例中，所述第二检测光束102可以用于外部对象1000的二维和/或三维的位置检测。可选的，在一些实施例中，所述第二检测光束102可以用于外部对象1000的二维和/或三维的图像生成。

所述第二检测光束101为了能够实现外部对象1000的生物特征检测，需要覆盖较大的空间范围，对于结构光和泛光来说，需要提供较大功率以满足泛光照明和结构光投影的要求。所述接近感应单元10发射第一检测光束101的功率明显小于所述检测模组30的发射单元32发射第二检测光束102的功率，由此，所述生物特征检测系统1先通过所述接近感应单元10检测到有外部对象1000靠近至预设范围内再启动所述检测模组30进行生物特征检测可有效地降低功耗。

可选的，在一些实施例中，所述接近感应单元10包括接近感应芯片110，所述接近感应芯片110包括内嵌的所述发射器11和接收器12。所述接近感应芯片110能够用于发射和接收所述第一检测光束101。所述接近感应芯片110还包括总线接口15，所述总线接口15用于所述接近感应单元10和控制单元20电连接和数据交换。所述接收器12产生的第一距离信号Vd1被模数转换器13转换为第一检测信号D1，所述第一参考信号D1通过所述总线接口15输出到所述控制单元20。可选的，在一些实施例中，所述接近感应芯片110还可以包括内嵌的发光驱动电路(图未示)，用于驱动所述发射器11发光。所述发射器11可以为红外发射二极管，所述接收器12可以为红外接收二极管。

如图3所示，本实施例中，所述总线接口15可以为I2C总线接口。所述总线接口15包括数据引脚151和时钟引脚152。所述数据引脚151通过数据线SDA连接所述控制单元20，所述时钟引脚152通过时钟线SCL连接所述控制单元20。所述控制单元20可以包括微控制器21，可变更地，在一些实施例中，所述微控制器21可以是微处理器或类似的主控电路、或计算机，其可以通过软件和/或硬件方式实现对第一检测信号D1的接收和响应，以及发送第一控制信号C1到检测模组30。

可变更地，在一些实施例中，所述总线接口15可以为SPI(Serial PeripheralInterface)接口、USB接口或其他合适的数据交换接口。

如图3所示，本实施例中，所述控制单元20连接所述驱动单元31，所述控制单元20通过对所述驱动单元31发送第一控制信号C1，使得所述驱动单元31驱动所述发射单元32发射第二检测光束102。当然，可变更地，在一些实施例中，所述控制单元20可以连接所述检测模组30的接收单元33，通过发送第一控制信号C1到接收单元33，所述接收单元33发送一个启动信号到所述驱动单元31，所述驱动单元31驱动所述发射单元32发射第二检测光束，同时所述接收单元33开始采集外部对象1000返回的第二检测光束102。可变更地，在一些实施例中，所述控制单元20可以同时连接所述驱动单元31和接收单元33，分别发送相应的控制信号到所述驱动单元31和接收单元33，以控制所述发射单元31发射第二检测光束102，并且所述接收单元33开始采集外部对象1000返回的第二检测光束102。

需要提前说明的是，在本发明中，所述生物特征检测系统1可以具有多个不同的实施例，为了清楚起见，对不同的实施例中的生物特征检测系统1分别用了不同的标号1a、1b、1c、1d等进行标示以进行区分。进一步地，为描述方便，所述生物特征检测系统1的不同实施例中的相同标号可以表示相同的元件，也可以表示可进行变更、替换、扩展、组合的相似元件。

请参阅图4，是本发明的一个实施例中生物特征检测系统1a的电路方框示意图。生物特征检测系统1a和所述图3中生物特征检测系统1的结构基本相同，主要区别在于，所述生物特征检测系统1a包括接近感应单元10a，所述接近感应单元10a包括接近感应芯片110a，所述接近感应芯片110a包括SPI总线接口15a，所述控制单元20通过所述SPI总线接口15a接收来自所述接近感应芯片110a的第一检测信号D1，并根据接收到的第一检测信号D1控制所述检测模组30是否开启生物特征检测。

请参阅图5，是本发明的一个实施例中生物特征检测系统1b的电路方框示意图。生物特征检测系统1b和所述图3中生物特征检测系统1的结构基本相同，主要区别在于，所述生物特征检测系统1b包括接近感应单元10b，所述接近感应单元10b可以包括分别独立封装的发射器11和接收器12。所述接近感应单元10b包括接近感应芯片110b，所述接近感应芯片110b包括接收器12。所述接收器12设置在所述接近感应芯片110b中，所述发射器11从所述接近感应芯片110b的外部和所述接近感应芯片110b相连。所述接近感应芯片110b还包括内嵌的发光驱动电路(图未示)和发光驱动引脚17，发射器11设置在接近感应芯片110b的外部并通过所述通过发光驱动引脚17连接所述接近感应芯片110b。所述接近感应芯片110b通过所述发光驱动引脚17控制所述发射器11发射第一检测光束101。所述接近感应单元10b和控制单元20之间可以通过I2C总线连接或SPI总线连接。

请参阅图6，是本发明的一个实施例中生物特征检测系统1c的电路方框示意图。所述生物特征检测系统1c和生物特征检测系统1的结构基本相同，主要区别在于，所述生物特征检测系统1c省略了控制单元20。所述生物特征检测系统1c包括所述接近感应单元10c，所述接近感应单元10c包括接近感应芯片110c和逻辑电路18。所述接近感应芯片110c包括发射器11、接收器12和第一输出端14c。所述逻辑电路18包括第一逻辑输入端(未标号)、第二逻辑输入端(未标号)和逻辑输出端(未标号)。所述第一输出端14c连接所述第一逻辑输入端，所述第一输出端14c用于输出第一电平的第一参考信号INT到所述第一逻辑输入端。所述第二逻辑输入端被施加第二参考信号ST。所述逻辑输出端连接所述检测模组30的驱动单元31。例如但不限于，第一电平为高电平，假设初始时所述第一参考信号INT为第二电平(逻辑“0”)，当接收器12接收到外部对象1000返回的第一检测光束101并产生第一距离信号Vd1时，所述第一输出端14c输出的第一参考信号INT1变为高电平，即第一电平(逻辑“1”)。所述逻辑电路18的逻辑输出端根据处于第一电平的第一参考信号INT1和第二参考信号ST的逻辑电平关系运算后输出第一控制信号C1’到所述检测模组30。应当理解，当所述第一参考信号INT的电平发生高低变化时，所述逻辑电路18输出的第一控制信号的电平相应发生变化。

可选的，在一些实施例中，所述逻辑电路18可以集成在所述接近感应芯片110c中。

可选的，在一些实施例中，所述逻辑电路18可以为与门、与非门、或其他合适的逻辑运算电路。例如但不限于，所述逻辑电路18为与门，所述第二参考信号ST为高电平信号，那么，初始时所述逻辑电路18输出低电平信号。所述接近感应芯片110c在接收到外部对象1000返回的第一检测光束101后产生第一距离信号Vd1，并输出高电平的第一参考信号INT。此时所述逻辑电路18输出高电平的第一控制信号C1’到检测模组30。检测模组30接收到高电平的第一控制信号C1’后，所述驱动单元31驱动所述发射单元32发射第二检测光束102、以及驱动所述接收单元33采集外部对象1000返回的第二检测光束102，所述检测模组30开始进行生物特征检测。当然，可变更地，所述第二参考信号ST可以为电平变化信号，例如脉冲信号，所述检测模组30的驱动单元31可以在接收到电平变化的第一控制信号C1时触发，进而驱动所述发射单元32发射第二检测光束102。本领域技术人员可以理解，本申请实施例对此不作限定。

请参阅图7，是本发明的一个实施例中生物特征检测系统1d的电路方框示意图。所述生物特征检测系统1d和生物特征检测系统1的结构基本相同，主要区别在于，所述生物特征检测系统1d包括接近感应单元10d，所述接近感应单元10d包括接近感应芯片110d。所述接近感应芯片110d包括第一输入端16，所述接近感应单元10d还包括感测器19，所述感测器19连接所述第一输入端16。所述感测器19能够在第二检测范围内感测外部对象1000自身发出的生物信号(例如，人体辐射的红外光)。所述第二检测范围小于第一检测范围，且所述第二检测范围为相较于第一检测范围更靠近所述感测器19或生物特征检测系统1d的部分空间范围。可选的，例如但不限于，所述第二检测范围为和所述感测器19距离在0.2米以内的部分空间范围。当外部对象1000位于第二检测范围内时，可以认为外部对象1000和生物特征检测系统1d距离过近。

请同时参阅图8A和图8B，是所述生物特征检测系统1d的在外部对象1000位于第一检测范围和第二检测范围的示意图。当外部对象1000进入到第一检测范围内时，发射器11发射的第一检测光束101被外部对象1000反射后被接收器12接收。接收器12产生对应的第一距离信号Vd1，所述第一距离信号Vd1经过模数转换后生成第一检测信号D1，所述第一检测信号D1输出到控制单元20。所述控制单元20接收到所述第一检测信号D1并发送第一控制信号C1给检测模组30，所述检测模组30发射第二检测光束102并接收外部对象1000返回的第二检测光束102以获取外部对象1000的生物特征信息。当外部对象1000进入到第二检测范围内时，感测器19接收到外部对象1000自身发出的生物信号，并产生对应的第二距离信号Vd2。所述第二距离信号Vd2通过第二输入端16输入所述接近感应芯片110d。所述接近感应芯片110d的模数转换器13转换所述第二距离信号Vd2为第二检测信号D2。所述第二检测信号D2通过总线接口15输出到所述控制单元20。所述控制单元20接收所述第二检测信号D2后，输出第二控制信号C2到所述控制单元30，所述控制单元30停止发射第二检测光束102。

图7中，所述感测器19连接所述接近感应单元10d，当感测到外部对象1000位于第二检测范围时，所述感测器19产生第二距离信号Vd2，所述第二距离信号Vd2经由所述接近感应电路10d转换为对应的第二检测信号D2被所述控制单元20接收。可选的，在一些实施例中，所述感测器19可以为PIR(被动红外感测器)，可以在第二检测范围内感测外部对象1000释放出来的生物信号并产生第二距离信号Vd2。

以外部对象1000为人的身体为例，因为人的身体本身具有占据一定空间体积范围，当身体的一部分位于第二检测范围内时，很可能仍有部分位于第一检测范围内，此时依靠所述接近感应单元10d无法准确感测身体是否进入到了第二检测范围内。为了避免对身体造成不良影响，通过设置所述感测器19，可以在第二检测范围内感应到生物信号时立即发出信号，从而控制所述检测模组30停止发射第二检测光束102。因此，通过感测器19感测到外部对象1000进入第二检测范围并生第二距离信号Vd2，所述控制单元20根据第二距离信号Vd2对应的第二检测信号D2输出第二控制信号C2到所述检测模组30，以控制所述检测模组30停止发射第二检测光束102，从而有效避免对外部对象1000造成损害。此外，可以理解，发射器11、接收器12、感测器19在电路结构上的物理距离很小，因此外部对象1000和它们之间距离基本相同。也就是说，当外部对象1000进入到感测器19的第二检测范围内时，外部对象1000和发射器11的距离大致也在第二检测范围内。此时，发射器11发射的第一检测光束101也可能会对外部对象1000造成损害，例如：第一检测光束101为红外光，红外光对用户的眼睛会造成损害。因此，可选的，在一些实施例中，所述控制单元20接收到所述第二检测信号D2后，还会发送第三控制信号C3到所述接近感应芯片110d，所述接近感应芯片10d内部的驱动电路控制所述发射器11停止发射第一检测光束101。

因此，所述控制单元20根据第二检测信号D2控制所述检测模组30停止发射第二检测光束102，在一些实施例中，所述控制单元20还可以控制所述接近感应单元10d停止发射第一检测光束101，从而可以有效避免对外部对象1000造成损害。可选的，上述实施例中，所述第一检测范围可以为距离生物特征检测系统1d为0.2米至1米之间，第二检测范围可以为距离生物特征检测系统1d为0至0.2米之间。当然，本发明其他或变更实施例中，第一检测范围和/或第二检测范围可以根据产品需要具有变更设计，均属于本发明保护范围。另外，所述感测器19也可应用于生物特征检测系统1、1a、1b、1c或其变更实施例中，均属于本发明保护范围。

可选的，在一些实施例中，当所述感测器19应用在生物特征检测系统1c中时，所述感测器19连接接近感应芯片110c的一个输入端引脚，所述接近感应芯片110c接收感测器19产生的第二距离信号Vd2并从第一输出端14c输出第二电平的第一参考信号INT，所述逻辑电路18根据第二电平的第一参考信号INT和第二参考信号ST输出低电平的第二控制信号。例如但不限于，所述第一电平为高电平(逻辑“1”)，第二电平为低电平(逻辑“0”)。当然，在一些实施例中，所述第一电平为低电平，第二电平为高电平。所述检测模组30接收第二控制信号并停止发射第二检测信号102。可选的，在一些实施例中，所述第二控制信号可以为逻辑低电平。另一些实施例中，所述第二控制信号可以为高电平。进一步地，在一些实施例中，所述接近感应芯片110c可以在接收到第二距离信号Vd2后控制所述发射器11停止发射第一检测信号101。

本发明生物特征检测系统1、1a、1b、1c及变更实施例能够对外部对象1000进行接近感应，只有检测到外部对象1000进入第一检测范围时才会进行生物特征检测的动作。由于检测模组30发射的第二检测光束102需要用于外部对象1000的生物特征识别，所述第二检测光束102通常包括泛光和/或结构光。检测模组30通常包括多个发光元件组成的发光阵列，发光阵列用于发射能够覆盖较大范围的所述第二检测光束102，这样从外部对象1000返回的第二检测光束102能够带有更多的生物特征信息。因此，检测模组30进行生物特征检测时发射和接收第二检测光束102需要较大的工作电流，导致功率消耗较大。而接近感应单元(10、10a、10b、10c、10d)可以通过发射器11和接收器12实现接近感应检测，第一检测光束101不需要覆盖较大范围，也不需要发光阵列，发射器11和接收器12可以分别是红外发光二极管和红外接收二极管，工作和待机电流小，功率消耗小，从而能够节省系统的电能消耗。因此本发明生物特征检测系统1、1a、1b、1c具有较低的功耗和较好的续航。进一步的，本发明的生物特征检测系统1d及变更实施例能够在检测到外部对象100进入第一检测范围时进行生物特征检测的动作，并且在外部对象1000进入比第一检测范围更靠近生物特征系统1d的第二检测范围时，停止向外部对象1000发射第一检测光束和第二检测光束。本发明生物特征检测系统1d通过感测器19检测外部对象1000是否距离过近(是否位于第二检测范围内)，并在外部对象1000位于第二检测范围内时停止检测模组30发射第二检测光束102，有效的避免了第二检测光束102对外部对象1000可能造成的损害。所述生物特征检测系统1d包括感测器19，所述感测器19是被动感测元件，不需要主动发射信号，只需要在第二检测范围内感测到外部对象1000的生物信号即可产生对应的第二距离信号Vd2，不会对外部对象1000造成损害。因此，本发明的生物特征检测系统1d及变更实施例具有较好的安全性。

需要说明的是，本发明生物特征检测系统1、1a、1b、1c、1d及其变更实施例中的接近感应单元(10、10a、10b、10c、10d)、总线接口(15、15a)、发射器11、接收器12、控制单元20、检测模组30、驱动单元31、发射单元32、接收单元33、处理单元34、发光驱动引脚17等元件的部分或全部特征均可以应用在本发明的不同实施例中，由此得到实施例及其替换、变形、组合、拆分、扩展、省略等均属于本发明保护范围。

本发明生物特征检测系统以及包括其的装置可以例如但不限于：消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品等合适类型的电子产品。其中，消费性电子产品例如为手机、平板电脑、笔记本电脑、桌面显示器、电脑一体机等。家居式电子产品例如为智能门锁、电视、冰箱等。车载式电子产品例如为车载导航仪、车载DVD等。金融终端产品例如为ATM机、自助办理业务的终端等。

需要说明的是，本领域技术人员可以理解，在不付出创造性劳动的前提下，本发明实施例的部分或全部，以及对于实施例的部分或全部的变形、替换、变更、拆分、组合、扩展等均应认为被本发明的发明创造思想所涵盖，属于本发明的保护范围。

在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的任何引用表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中不同位置出现的这种短语并不一定全部指相同的实施例。另外，当结合任何实施例描述特定的特征或结构时，所主张的是，结合这些实施例的其它实施例来实现这种特征或结构在本领域技术人员的技术范围内。

本发明说明书中可能出现的“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“背面”、“正面”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，“多种”或“多个”的含义是至少两种或两个，除非另有明确具体的限定。本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。权利要求书中所使用的术语不应理解为将发明限制于本说明书中所公开的特定实施例。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种生物特征检测系统，其特征在于，包括：

接近感应单元，其包括：

发射器，用于发射第一检测光束，当外部对象位于第一检测范围内时，所述第一检测光束到达外部对象并返回；和

接收器，用于接收外部对象返回的第一检测光束并对应产生第一距离信号；

模数转换器，用于将所述第一距离信号转换为相应的第一检测信号；

控制单元，和所述接近感应单元连接，所述控制单元接收所述第一检测信号并根据接收到的第一检测信号产生第一控制信号；及

检测模组，和所述控制单元连接，所述检测模组接收所述第一控制信号并发射第二检测光束，所述第二检测光束用于外部对象的生物特征检测。

2.如权利要求1所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述发射器和接收器封装在同一个芯片，或所述接收器和发射器封装在不同的芯片。

3.如权利要求1所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述控制单元和所述接近感应单元通过总线接口连接，所述总线接口为I2C总线接口或SPI总线接口。

4.如权利要求1所述的生物特征检测系统，其特征在于，还包括感测器，所述感测器连接所述接近感应单元或所述感测器连接所述控制单元，所述感测器用于感测在第二检测范围内的外部对象自身释放的生物信号并产生第二距离信号，所述控制单元接收所述第二距离信号并发送第二控制信号到所述检测模组，所述检测模组接收所述第二控制信号并停止发射所述第二检测光束。

5.如权利要求4所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述控制单元接收所述第二距离信号并发送第三控制信号到所述接近感应单元，所述接近感应单元接收所述第三控制信号并停止发射第一检测光束。

6.如权利要求4所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述第一检测范围为距离所述生物特征检测系统0.2米至1米之间，所述第二检测范围为距离所述生物特征检测系统0.2米以内。

7.如权利要求1所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述第一检测光束和第二检测光束为红外光。

8.如权利要求1所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述第二检测光束包括泛光和/或结构光，所述第二检测光束用于外部对象的二维和/或三维的生物特征检测、或位置检测、或图像生成。

9.如权利要求1所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述检测模组包括驱动单元和发射单元，所述控制单元连接所述驱动单元，所述驱动单元连接所述发射单元，所述驱动单元根据所述控制单元的第一控制信号驱动所述发射单元发射所述第二检测光束。

10.如权利要求9所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述检测模组还包括接收单元，所述接收单元用于接收外部对象返回的第二检测光束并转换为电压的电信号，以获取外部对象的生物特征信息。

11.如权利要求1所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述控制单元接收到与逐渐变大的第一距离信号相对应的第一检测信号时产生所述第一控制信号；或所述控制单元在第一检测光束的至少连续两个脉冲周期内接收到第一检测信号时产生所述第一控制信号；或所述控制单元在预设时间长度内连续接收到第一检测信号时产生所述第一控制信号。

12.如权利要求1所述的生物特征检测系统，其特征在于，所述发射器为红外发射二极管，所述接收器为红外接收二极管。

13.一种门锁，其特征在于，包括权利要求1-12中任意一项所述的生物特征检测系统。

14.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-12中任意一项所述的生物特征检测系统。

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