CN113449684A - 光学指纹识别装置、光学指纹识别方法以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学指纹识别装置、一种光学指纹识别方法、和一种电子设备。所述光学指纹识别装置包括由多个像素的阵列构成的光感应区，多个像素包括至少一个谐振腔像素。谐振腔像素包括：微透镜；谐振腔，位于微透镜下方，并具有在电压驱动下可调的谐振腔尺寸，以允许波长与谐振腔尺寸相适应的光透过；感应电路，位于谐振腔下方，感应电路上设置有用于采集从谐振腔透过的光的传感器；以及硅基板，位于感应电路下方。根据本申请实施例，谐振腔像素中的谐振腔取代了传统颜色像素中的颜色涂层，使得同一个像素能够采集更多波长范围内的光，因而提升了采集质量。

Description

光学指纹识别装置、光学指纹识别方法以及电子设备

技术领域

本发明属于指纹识别技术领域，尤其涉及光学指纹识别装置、光学指纹识别方法、以及一种电子设备。

背景技术

目前手机已经成为普遍性消费类电子产品。随着全面屏技术的发展，屏下光学指纹识别技术得到了广泛应用。光学指纹识别技术通常采用适当的光源对手指进行照射，手指的波峰和波谷对光源发出的光进行反射，根据反射光的差异确定指纹图像。然而，一旦有不法分子根据指纹的纹路信息伪造出人工指纹假冒合法用户进行身份认证，会给被伪造指纹的用户带来了巨大的信息安全风险。

目前，已知一种辨别人工伪造指纹的方法。在该方法中，光源发出的光线照射到目标指纹上并反射，反射光线经滤光片滤光后照射到光感应区，光感应区采集滤光后的反射光线的光谱信息。由于反射自活体手指皮肤的光线的光谱信息与反射自人工伪造指纹的光线的光谱信息存在巨大差异，因此根据反射光线的光谱信息可以分辨出目标指纹是活体指纹还是人工伪造指纹。

图1示出了发明人已知的一种光学指纹识别芯片的光感应区的构造。如图1所示，指纹芯片10的光感应区11包括由多个颜色像素12和多个感应像素13构成的像素阵列。

参考图2A，颜色像素12包括：微透镜121、位于微透镜下方的颜色涂层122、位于颜色涂层下方的感应电路123、以及位于感应电路下方的硅基板124。对于不同的颜色像素12，其颜色涂层122可以设置成具有不同的颜色，通常为红色、绿色、蓝色这三种。从目标指纹所在的手指反射回的光线经过微透镜121后照射到颜色涂层122上。反射光线中与颜色涂层122的颜色相同的光线通过该涂层，照射到感应电路123上并被感应电路上的传感器采集，从而得到针对该颜色的光谱信息。将多个不同颜色像素12所采集到的针对不同颜色的光谱信息进行合成，即可得到手指光谱信息。该手指光谱信息可用于判断目标指纹是否为活体指纹或是人工伪造指纹。

参考图2B，感应像素13包括：微透镜131、位于微透镜下方的保护涂层132、位于保护涂层下方的感应电路133、以及位于感应电路下方的硅基板134。从目标指纹反射回的光线经过微透镜131和保护涂层132后照射到感应电路132上并被感应电路上的传感器采集。综合多个感应像素13采集到的光学信号可以得到目标指纹的纹路信息。

指纹芯片10能够采集手指的纹路信息以及光谱信息两者，从而具有一定的分辨目标指纹是否是活体指纹的能力。然而，这种现有的指纹芯片存在以下不足。

现有的颜色像素的颜色涂层为光阻性涂层，只允许特定波长的光线透过。并且颜色涂层的颜色有限，通常仅包括红色、绿色、蓝色这三种。这导致单个甚至全部颜色像素能够识别的光谱范围有限，甚至有时会将最优(例如光强最高的)波长的光过滤掉，导致合成的手指光谱的质量较差。

此外，现有的颜色涂层的光透过性较差。反射光线在通过颜色涂层时，大部分光会被颜色涂层吸收掉，使得颜色涂层下方的感应电路上的传感器在指纹芯片的曝光时间范围内无法得到充足的能量以形成手指纹路图像。因此，现有指纹芯片的颜色像素不能用来检测目标指纹的纹路信息。换句话说，现有指纹芯片的光感应区不能实际检测出完整的手指纹路图像，而是需要对检测到的纹路图像通过后期软件处理进行修复。这导致得到的手指纹路图像的质量较差。

另一方面，对于指纹芯片的有限的光感应区而言，颜色像素和感应像素的数量分配之间存在矛盾。为了获得更好的手指光谱，通常希望布置更多的颜色像素。而为了获得更完整的手指纹路图像，通常希望布置更多的感应像素。找到上述两者之间的适合的折中往往是困难的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种光学指纹识别装置，以解决或者至少减轻上述现有技术中的至少一个不足。

本发明的另一个目的是提供一种光学指纹识别方法，以解决或者至少减轻上述现有技术中的至少一个不足。

本发明的再一个目的是提供一种电子设备，以解决或者至少减轻上述现有技术中的至少一个不足。

为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种光学指纹识别装置，其包括由多个像素的阵列构成的光感应区，所述多个像素包括至少一个谐振腔像素。所述谐振腔像素包括：微透镜；可调谐振腔，位于所述微透镜下方，并具有可调的谐振腔尺寸，以允许波长与所述谐振腔尺寸相适应的光透过；感应电路，位于所述可调谐振腔下方，所述感应电路上设置有用于采集从所述可调谐振腔透过的光的传感器；以及硅基板，位于所述感应电路下方。

根据本发明的一个方面，还提供了一种利用根据本发明的光学指纹识别装置实现的光学指纹识别方法。所述方法包括指纹录入步骤和指纹识别步骤。所述指纹录入步骤包括：利用所述谐振腔像素采集来自第一目标手指的反射光；利用所述谐振腔像素采集到的反射光产生第一手指光谱信息；和存储所述第一手指光谱信息。所述指纹识别步骤包括：利用所述谐振腔像素采集来自第二目标手指的反射光；利用所述谐振腔像素采集到的反射光产生第二手指光谱信息；将所述第二手指光谱信息与已存储的所述第一手指光谱信息进行比对；和当两者不匹配时，所述第二目标手指被识别为无效。

根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，其包括根据本发明的光学指纹识别装置。

本发明的谐振腔像素采用谐振腔取代了传统颜色像素中的吸收性颜色涂层，使得单个像素能够采集更多波长范围内的光，最终采集到的光照强度因此得到了明显提升。进一步地，本发明采用可调谐振腔，通过调整谐振腔尺寸，能够利用单个像素采集不同波长(范围)的光。通过分析采集到的不同波长的光的数据，可以选择出光强较高的光用于后续的分析处理。因此，利用本发明的谐振腔像素能够得到更高质量的手指光谱信息。此外，由于谐振腔本身的透光率效果优于传统的颜色涂层，因此利用本发明的谐振腔像素除了能够得到手指光谱信息之外还能够得到手指纹路信息。

附图说明

下面结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1示出了一种光学指纹识别芯片的构造；

图2A为图1中的颜色像素的结构示意图；

图2B为图1中的感应像素的结构示意图；

图3示出了根据本发明一实施例的光学指纹识别装置；

图4A为图3中谐振腔像素的一个实施例的结构示意图；

图4B为图3中谐振腔像素的另一个实施例的结构示意图；

图5为图3中感应像素的结构示意图；

图6示出了根据本发明另一实施例的光学指纹识别装置；

图7示出了根据本发明又一实施例的光学指纹识别装置；

图8示出了根据本发明一实施例的光学指纹识别方法；

图9示出了根据本发明一实施例获取手指光谱信息的过程示意图；

图10A和10B分别示出了根据本发明另一实施例的指纹录入步骤和指纹识别步骤；

图11A和11B分别示出了根据本发明再一实施例的指纹录入步骤和指纹识别步骤；

图12A和12B分别示出了根据本发明又一实施例的指纹录入步骤和指纹识别步骤；以及

图13为根据本发明一实施例的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

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做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。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景，对根据本发明的光学指纹识别装置和方法进行详细地说明。

如图3示出了根据本发明一实施例的光学指纹识别装置20，其例如可以是光学指纹识别芯片。如图3所示，光学指纹识别装置20包括由多个像素的阵列构成的光感应区21。光感应区21中的像素包括一个或多个谐振腔像素22。如图4A所示，在一个例子中，谐振腔像素22可包括：微透镜221、位于微透镜221下方的可调谐振腔222、位于可调谐振腔222下方的感应电路223、以及位于感应电路223下方的硅基板224。可调谐振腔222具有可调的谐振腔尺寸，由此允许波长与该谐振腔尺寸相适应的光透过。感应电路223上设置有例如光接收器的传感器，用于采集从可调谐振腔222透射过来的光。所述传感器可以选自本领域技术人员已知的任何适合类型的传感器。

参考图4A，在一个例子中，谐振腔222包括彼此分开的上镜片225和下镜片226、以及设置在上镜片225和下镜片226之间的间隔件227。上镜片225和下镜片226之间的间隙尺寸定义为谐振腔尺寸D。当光线透过上镜片225进入谐振腔内部后，会在上镜片225和下镜片226之间发生反射。只有谐振腔尺寸D为光线波长的整数倍时，该光线才能透过下镜片226离开谐振腔。因此，通过设置谐振腔尺寸D能够实现不同波长光线的透过谐振腔。

本发明的谐振腔像素采用谐振腔取代了传统颜色像素中的吸收性颜色涂层，使得单个像素能够采集更多波长范围内的光，最终采集到的光照强度因此得到了明显提升。光线在谐振腔的上镜片和下镜片之间反射，能够产生反射增强的效果。因此谐振腔本身的透光效果优于传统的颜色涂层。这样，利用本发明的谐振腔像素，除了能够得到手指光谱信息之外还能够得到手指纹路信息。

根据本发明另一个实施例，谐振腔可以例如为微电机(MEMS)可调谐振腔，例如法布里-珀罗光学谐振腔(F-P谐振腔)。图4B示出了采用MEMS可调谐振腔的谐振腔像素22的一个例子。图4B中的谐振腔像素的与图4A中的谐振腔像素的区别在于，MEMS可调谐振腔222的间隔件227由压电材料制成，并且谐振腔像素还包括与间隔件227电连接的至少一个电极228。图4B中的谐振腔像素的其余构造与图4A中的谐振腔像素相同，这里不再重复。

当在压电材料表面电极施加电压时，由于逆压电效应，会引起压电材料的形变。因此，当给由压电材料制成的间隔件227施加电压时，间隔件227的高度会发生变化，从而实现对谐振腔尺寸D的调整，使得不同波长(范围)的光能够透过谐振腔进而被感应电路223采集到。在一个例子中，施加给间隔件227的电压由感应电路223经由电极228提供。

本发明利用MEMS可调谐振腔取代了传统颜色像素中的颜色涂层，使得同一个像素能够采集更多波长范围内的光，最终采集到的光照强度因此得到了明显提升。通过分析采集到的不同波长的光的数据，可以选择出光强较高的光用于后续的分析处理。因此，利用本发明的谐振腔像素能够得到更高质量的手指光谱信息。此外，由于MEMS可调谐振腔本身的透光率效果优于传统的颜色涂层，因此利用本发明的谐振腔像素除了能够得到手指光谱信息之外还能够得到手指纹路信息。

回到图3，可选地或附加地，光感应区21中的像素还可以包括至少一个感应像素23，用于采集手指纹路信息。如图5所示，感应像素23包括：微透镜231、位于微透镜下方的保护涂层232、位于保护涂层下方的感应电路233、以及位于感应电路下方的硅基板234。感应像素23的工作原理与现有的感应像素13类似，这里不在重复。

在图3示出的例子中，谐振腔像素22(优选地均匀地)分散布置在光感应区21的像素阵列中。在屏下指纹识别的过程中，手指以及工作环境相对稳定，因此手指的反射光谱相对稳定。将谐振腔像素分散布置，使得即使手指没有覆盖像素阵列的全部，也能够得到符合需求的手指光谱信息。

图6示出了根据本发明另一实施例的光学指纹识别装置30，其包括由多个像素的阵列构成的光感应区31。在光感应区31中，谐振腔像素32布置在阵列的周边(例如一排或多排)，而感应像素33布置在阵列的中间区域。谐振腔像素32感应像素33的构造和工作过程分别与前面描述过的谐振腔像素22感应像素23类似，这里不在重复。利用光感应区周边的像素获取到的手指纹路信息的质量通常较低，而对手指光谱信息基本没有影响。这种布置将仅适于获取手指纹路信息的感应像素集中到光感应区的中间，并将适于获取手指光谱信息的谐振腔像素布置到光感应区的周边，实质上提升了光学指纹识别装置的有效利用面积。

图7示出了根据本发明又一实施例的光学指纹识别装置40，其包括由多个像素的阵列构成的光感应区41。其中像素的阵列全部由谐振腔像素42构成。这种布置可以利用光感应区中全部的像素采集手指光谱信息，同时利用全部的像素采集手指纹路信息。一方面，提高了手指光谱信息和手指纹路信息的获取能力。另一方面，克服了现有技术中采集手指光谱信息的像素数量与采集手指纹路信息的像素的数量之间的矛盾。

应当理解，本发明实施例中的光学指纹识别装置可以是装置，也可以是终端中的部件、集成电路、或芯片。该装置可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备，或者可以为移动电子设备或非移动电子设备的部件。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(Network AttachedStorage，NAS)、个人计算机(personal computer，PC)、电视机(television，TV)、柜员机或者自助机等，本发明实施例不作具体限定。

本发明实施例中的光学指纹识别装置可以为具有操作系统的装置。该操作系统可以为安卓(Android)操作系统、或者IOS操作系统、或者其他可能的操作系统，本发明实施例不作具体限定。

下面，参考附图8-12B并结合根据本发明一实施例的光学指纹识别装置的构造，说明根据本发明的光学指纹识别方法。应当理解，本发明的光学指纹识别方法适用于根据本发明其他实施例的光学指纹识别装置。根据本发明的光学指纹识别方法，其执行主体可以为电子设备、光学指纹识别装置，或者该装置中用于执行本发明方法的控制模块。

图8示出了根据本发明一实施例的光学指纹识别方法，包括指纹录入步骤(步骤S13)和指纹识别步骤(步骤S15)。指纹录入步骤S13包括：利用谐振腔像素22采集来自用户目标手指(即，第一目标手指)的反射光(步骤S131)；然后，利用采集到的反射光产生目标手指的光谱信息，即，第一手指光谱信息(步骤S132)；最后，存储该第一手指光谱信息(步骤S133)。指纹识别步骤S15包括：在启动指纹识别后，利用谐振腔像素22采集来自当前目标手指(即，第二目标手指)的反射光(步骤S151)；然后，利用采集到的反射光产生当前手指的光谱信息，即第二手指光谱信息(步骤S152)；然后，将第二手指光谱信息与已存储的第一手指光谱信息进行比对(步骤S153)；当两者不匹配时，当前的目标手指被识别为无效(步骤S154)，例如非活体手指/指纹、或人工伪造指纹；当两者匹配时，进行后续处理(步骤S155)。

现有的指纹录入方式通常包括多次录入，即，手指反复抬起放下。与这种录入方式相结合，根据本发明一实施例，利用谐振腔像素采集来自第一目标手指的反射光的步骤S131可包括多次采集，每次录入时进行一次采集。在每次采集中，将谐振腔像素的MEMS可调谐振腔的谐振腔尺寸调节成一预定尺寸以允许一预定波长的光透过，之后采集透过MEMS可调谐振腔反射光。有利的是，MEMS可调谐振腔在每次采集时设定的谐振腔尺寸均不同于其他采集中的谐振腔尺寸。例如，可以首先设定谐振腔尺寸的一初始值，然后在每次采集之后将谐振腔尺寸增加或减小一阶梯值或以其他方式变化。这样，每次采集可获取一个对应波长的光谱曲线。接下来，可以分析采集到的多个波长下的光照强度数值，选取最优(如强度数值处于预定范围或大于预定值)的波长设定，并利用所选波长下的接收光信息最终拟合成手指光谱信息。应当理解，根据本发明，可以选用本领域技术人员已知的拟合和/或其他数据分析处理方法来由接收到的光信息得到手指光谱信息。

图9示出了根据本发明一实施例获取手指光谱信息的过程示意图。对于光学指纹识别装置的像素阵列中的一个谐振腔像素，到达其MEMS可调谐振腔222a处的光线具有光谱510。对于另一个谐振腔像素，到达其MEMS可调谐振腔222b处的光线具有光谱520。在第一次采集中，MEMS可调谐振腔222a的谐振腔尺寸设定为第一数值d11，通过MEMS谐振腔222a的光具有光谱511；MEMS可调谐振腔222b的谐振腔尺寸设定为第一数值d21，通过MEMS谐振腔222b的光具有光谱521。第二次采集中，MEMS可调谐振腔222a的谐振腔尺寸设定为第二数值d12，通过其的光具有光谱512；MEMS可调谐振腔222b的谐振腔尺寸设定为第二数值d22，通过其的光具有光谱522。在第三次采集中，MEMS可调谐振腔222a的谐振腔尺寸设定为第三数值d13，通过其的光具有光谱513；MEMS可调谐振腔222b的谐振腔尺寸设定为第三数值d23，通过其的光具有光谱523。综合考虑采集到的光谱511、512、513、521、522、523，最终拟合形成手指光谱曲线500。可以看出，相比于单次采集到的光谱，最终的手指光谱曲线500在更大的波长范围内具有更高的强度。应当理解，在同一次采集中，不同谐振腔像素的MEMS可调谐振腔的谐振腔尺寸可以被调节相同或不同的数值。

根据本发明一实施例，在指纹识别步骤中，利用谐振腔像素22采集来自第二目标手指的反射光的步骤S151可包括：将不同区域的谐振腔像素22的MEMS可调谐振腔222设置成具有不同的谐振腔尺寸，以分别允许不同波长的光透过；之后可利用每个谐振腔像素分别采集来自所述第二目标手指的反射光。

根据本发明一实施例，提供了一种可选的或替代的指纹录入步骤S23，如图10A所示，其是在前面描述过的指纹录入步骤S13的基础上增加了利用谐振腔像素录入手指纹路信息的过程。具体来说，其包括：利用在步骤S131中谐振腔像素22采集到的反射光，产生至少部分的用户手指纹路信息，即，第一手指纹路信息(步骤S231)；然后，存储所产生的第一手指纹路信息(步骤S232)。

相应地，本发明提供了一种可选的或替代的指纹识别步骤S25，如图10B所示，其是在前面描述过的指纹识别步骤S15的基础上增加了利用谐振腔像素识别手指纹路信息的过程。具体来说，其包括：利用在步骤S151中由谐振腔像素22采集到的反射光，产生至少部分的手指纹路信息，即，第二手指纹路信息(步骤S251)；将所产生的第二手指纹路信息与已存储的第一手指纹路信息进行比对(步骤S252)。当两者不匹配时，所述第二目标手指被识别为无效(步骤S253)，例如非活体手指/指纹、或人工伪造指纹。当在步骤S153中比对后中判断第二手指光谱信息与已存储的第一手指光谱信息匹配，且在步骤S252中比对后判断第二手指纹路信息与已存储的第一手指纹路信息匹配时，第二目标手指被识别为有效(步骤S254)。这样，利用本发明的谐振腔像素，既能够实现对手指光谱信息的录入和识别，也能够实现对手指指纹信息的录入和识别。

根据本发明另一实施例，提供了另一种可选的或替代的指纹录入步骤S33，如图11A所示，其是在前面描述过的指纹录入步骤S13的基础上增加了利用感应像素23录入手指纹路信息的过程。具体来说，其包括：利用感应像素23采集来自第一目标手指的反射光(步骤S331)；然后，利用采集到的反射光产生至少部分的第一手指纹路信息(步骤S332)；最后，存储所产生的第一手指纹路信息(步骤S333)。

相应地，本发明提供了一种可选的或替代的指纹识别步骤S35，如图11B所示，其是在前面描述过的指纹识别步骤S15的基础上增加了利用感应像素识别手指纹路信息的过程。具体来说，其包括：利用感应像素23采集来自第二目标手指的反射光(步骤S351)；然后，利用采集到的反射光产生至少部分的第二手指纹路信息(步骤S352)；然后，将所产生的第二手指纹路信息与已存储的第一手指纹路信息进行比对(步骤S353)。当两者不匹配时，第二目标手指被识别为无效(步骤S354)，例如非活体手指/指纹、或人工伪造指纹。当在步骤S153中比对后判断第二手指光谱信息与已存储的第一手指光谱信息匹配，且在步骤S353中比对后判断第二手指纹路信息与已存储的第一手指纹路信息匹配时，第二目标手指被识别为有效(步骤S355)。

根据本发明又一实施例，提供了一种可选的或替代的指纹录入步骤S43，如图12A所示，其是在前面描述过的指纹录入步骤S13的基础上增加了利用谐振腔像素22和感应像素23共同录入手指纹路信息的过程。具体来说，其包括：利用感应像素23采集来自第一目标手指的反射光(步骤S431)；然后，利用在步骤S131中谐振腔像素22采集到的反射光和步骤S431中感应像素23采集到的反射光，拟合产生第一手指纹路信息(步骤S432)；最后，存储所产生的第一手指纹路信息(步骤S433)。

相应地，本发明提供了一种可选的或替代的指纹识别步骤S45，如图12B所示，其在前面描述过的指纹识别步骤S15的基础上增加了利用谐振腔像素22和感应像素23共同识别手指纹路信息的过程。具体来说，其包括：利用感应像素23采集来自第二目标手指的反射光(步骤S451)；然后，利用在步骤S151中由谐振腔像素22采集到的反射光和在步骤S451中由感应像素23采集到的反射光，拟合产生第二手指纹路信息(步骤S452)；然后，将所产生的第二手指纹路信息与已存储的第一手指纹路信息进行比对(步骤S453)。当两者不匹配时，第二目标手指被识别为无效(步骤S454)，例如非活体手指/指纹、或人工伪造指纹。当在步骤S153比对后判断第二手指光谱信息与已存储的第一手指光谱信息匹配，且在步骤S453比对后判断第二手指纹路信息与已存储的第一手指纹路信息匹配时，第二目标手指被识别为有效(步骤S455)。

以上以采用MEMS可调谐振腔的谐振腔像素为例，对根据本发明的光学指纹识别方法进行了说明，然而应当理解，本发明的方法也适用于其他类型的可调谐振腔，或者谐振腔尺寸不可调的谐振腔。对于后一种情形，多个光感应区中的多个谐振腔像素可以设置成具有不同的谐振腔尺寸。还应当理解，根据本发明，光感应区中的多个谐振腔像素可以采用相同类型的谐振腔，或者可以采用不同类型的谐振腔。

本发明还提供了一种包括上述光学指纹识别装置的电子设备。在本申请实施例中，电子设备包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端、可穿戴设备(例如手环、眼镜)、以及计步器等。或者，电子设备还可以是电视机、机顶盒、台式计算机、集成了计算机的计算机监视器或是其他适当的电子设备。

图13示出了根据本发明一实施例的一种电子设备900的硬件结构示意图。电子设备900包括但不限于：射频单元901、网络模块902、音频输出单元903、输入单元904、传感器905、显示单元906、用户输入单元907、接口单元908、存储器909、处理器910、以及根据本发明的光学指纹识别装置，例如光学指纹识别装置20。

应理解的是，本发明实施例中，射频单元901可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，具体的，将来自基站的下行数据接收后，给处理器910处理；另外，将上行的数据发送给基站。通常，射频单元901包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外，射频单元901还可以通过无线通信系统与网络和其他设备通信。

电子设备通过网络模块902为用户提供了无线的宽带互联网访问，如帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等。

音频输出单元903可以将射频单元901或网络模块902接收的或者在存储器909中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且，音频输出单元903还可以提供与电子设备900执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元903包括扬声器、蜂鸣器以及受话器等。

输入单元904用于接收音频或视频信号。应理解的是，本发明实施例中，输入单元904可以包括图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)9041和麦克风9042，图形处理器9041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。

电子设备900还包括至少一种传感器905，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板9061的亮度，接近传感器可在电子设备900移动到耳边时，关闭显示面板9061和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别电子设备姿态(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；传感器905还可以包括指纹传感器、压力传感器、虹膜传感器、分子传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等，在此不再赘述。

显示单元906用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元906可包括显示面板9061，可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板9061。

用户输入单元907可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，用户输入单元907包括触控面板9071以及其他输入设备9072。触控面板9071，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板9071上或在触控面板9071附近的操作)。触控面板9071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其他输入设备9072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆，在此不再赘述。

接口单元908为外部装置与电子设备900连接的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。接口单元908可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到电子设备900内的一个或多个元件或者可以用于在移电子设备500和外部装置之间传输数据。

存储器909可用于存储软件程序以及各种数据。存储器909可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器909可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器910是电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器909内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器909内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。处理器910可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器910可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器910中。

本领域技术人员可以理解，电子设备900还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，电源可以通过电源管理系统与处理器910逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。图13中示出的电子设备结构并不构成对本发明电子设备的限定，根据本发明的电子设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本发明实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (19)

1.一种光学指纹识别装置，包括由多个像素的阵列构成的光感应区，其特征在于，所述多个像素包括至少一个谐振腔像素，

所述谐振腔像素包括：

微透镜；

可调谐振腔，位于所述微透镜下方，并具有可调的谐振腔尺寸，以允许波长与所述谐振腔尺寸相适应的光透过；

感应电路，位于所述可调谐振腔下方，所述感应电路上设置有用于采集从所述可调谐振腔透过的光的传感器；以及

硅基板，位于所述感应电路下方。

2.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述可调谐振腔包括：

彼此分开的上镜片和下镜片，所述谐振腔尺寸定义为所述上镜片和所述下镜片之间的间隙尺寸；以及

间隔件，设置在所述上镜片和所述下镜片之间。

3.根据权利要求2所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述可调谐振腔为MEMS可调谐振腔，其谐振腔尺寸在电压的驱动下可调，其中所述间隔件由压电材料制成，并且所述MEMS可调谐振腔还包括与所述间隔件电连接的电极。

4.根据权利要求3所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述感应电路向所述MEMS可调谐振腔的所述电极提供控制电压。

5.根据权利要求3或4所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述MEMS可调谐振腔为法布里-珀罗光学谐振腔。

6.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述多个像素还包括至少一个感应像素，所述感应像素包括：

微透镜；

保护涂层，位于所述微透镜下方，并允许光透过；

感应电路，位于所述保护涂层下方，所述感应电路上设置有传感器，用于采集从所述保护涂层透过的光；以及

硅基板，设置在所述感应电路下方。

7.根据权利要求6所述的光学指纹识别装置，其特征在于，在所述多个像素的阵列中，所述谐振腔像素布置在所述阵列的周边，而所述感应像素布置在所述阵列的中间区域。

8.根据权利要求6所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述谐振腔像素分散布置在所述多个像素的阵列中。

9.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述多个像素的阵列全部由所述谐振腔像素形成。

10.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述的光学指纹识别装置为光学指纹识别芯片。

11.一种利用根据权利要求1-10中任一项所述的光学指纹识别装置实现的光学指纹识别方法，其特征在于，包括：

指纹录入步骤，包括：

利用所述谐振腔像素采集来自第一目标手指的反射光；

利用所述谐振腔像素采集到的反射光产生第一手指光谱信息；和

存储所述第一手指光谱信息；以及

指纹识别步骤，包括：

利用所述谐振腔像素采集来自第二目标手指的反射光；

利用所述谐振腔像素采集到的反射光产生第二手指光谱信息；

将所述第二手指光谱信息与已存储的所述第一手指光谱信息进行比对；和

当两者不匹配时，所述第二目标手指被识别为无效。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述指纹录入步骤中，

利用所述谐振腔像素采集到的反射光产生至少部分的第一手指纹路信息；以及

存储所产生的第一手指纹路信息；以及

在所述指纹识别步骤中，

利用所述谐振腔像素采集到的反射光产生至少部分的第二手指纹路信息；

将所产生的第二手指纹路信息与已存储的所述第一手指纹路信息进行比对；

当两者不匹配时，所述第二目标手指被识别为无效；以及

当所述第二手指光谱信息与已存储的所述第一手指光谱信息匹配且所产生的第二手指纹路信息与已存储的所述第一手指纹路信息匹配时，所述第二目标手指被识别为有效。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述多个像素包括至少一个感应像素，所述感应像素包括：

微透镜；

保护涂层，位于所述微透镜下方，并允许光透过；

感应电路，位于所述保护涂层下方，所述感应电路上设置有传感器，用于采集从所述保护涂层透过的光；以及

硅基板，设置在所述感应电路下方，

其中所述方法包括：

在所述指纹录入步骤中，

利用所述感应像素采集来自所述第一目标手指的反射光；

利用所述感应像素采集到的反射光产生至少部分的第一手指纹路信息；以及

存储所产生的第一手指纹路信息；以及

在所述指纹识别步骤中，

利用所述感应像素采集来自所述第二目标手指的反射光；

利用所述感应像素采集到的反射光产生至少部分的第二手指纹路信息；

将所产生的第二手指纹路信息与已存储的所述第一手指纹路信息进行比对；

当两者不匹配时，所述第二目标手指被识别为无效；以及

当所述第二手指光谱信息与已存储的所述第一手指光谱信息匹配且所产生的第二手指纹路信息与已存储的所述第一手指纹路信息匹配时，所述第二目标手指被识别为有效。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

在所述指纹录入步骤中，所述第一手指纹路信息由利用所述感应像素采集到的光和利用所述谐振腔像素采集到的光的信息拟合产生；以及

在所述指纹识别步骤中，所述第二手指纹路信息由利用所述感应像素采集到的光和利用所述谐振腔像素采集到的光的信息拟合产生。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述指纹录入步骤中，利用所述谐振腔像素采集来自所述第一目标手指的反射光的步骤包括多次采集，在每次采集中，将所述谐振腔像素的可调谐振腔的谐振腔尺寸调节成一预定尺寸以允许一预定波长的光透过，之后采集透过所述可调谐振腔的反射光，

其中所述可调谐振腔在每次采集中的谐振腔尺寸不同于在其他采集中的谐振腔尺寸。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在同一次采集中，所述光感应区的至少一个区域内的谐振腔像素的谐振腔尺寸被调节成与所述光感应区的其他区域内的谐振腔像素的谐振腔尺寸不同。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述指纹识别步骤中，利用所述谐振腔像素采集来自所述第二目标手指的反射光的步骤包括：将不同区域的谐振腔像素的可调谐振腔设置成具有不同的谐振腔尺寸，以分别允许不同波长的光透过；之后利用每个谐振腔像素分别采集来自所述第二目标手指的反射光。

18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，产生所述第一手指光谱信息的步骤包括：在采集到的反射光中，选取强度数值处于预定范围内的光来产生所述第一手指光谱信息。

19.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的光学指纹识别装置。

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