CN113557710A - 生物特征输入装置 - Google Patents

Abstract

一种生物特征输入装置包括传感器组件，所述传感器组件使用具有第一偏振的偏振器后面的图像传感器来生成视场(FOV)内的用户手掌的图像。FOV内的手掌在不同时间被具有第一偏振和第二偏振的光照明。使用偏振光获取所述图像并且提供表面和皮下特征的图像。然后可处理所述图像以识别用户。所述装置可包括触摸屏以向所述用户提供信息或从所述用户接收输入。所述装置可包括支架以将所述装置安装在便利位置处，诸如在入口、销售点等处。

Description

生物特征输入装置

优先权

本申请要求2019年3月20日提交的名称为“Biometric Input Device”的美国专利申请第16/359,469号的优先权，该申请据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

诸如商店、图书馆、医院、办公室、公寓等的设施可能需要在该设施处识别用户的能力。

附图说明

参考附图阐述具体实施方式。在附图中，参考标号的最左侧数字标识参考标号首次出现的附图。不同附图中的相同参考标号的使用指示类似或相同的项目或特征。附图未必按比例绘制，并且在一些附图中，比例或其他方面可被放大以便于理解特定方面。

图1示出了根据一些实施方式的生物特征输入装置。

图2示出了根据一些实施方式的具有包括传感器组件和主板组件的内部部件的装置的侧视图。

图3示出了根据一些实施方式的装置的传感器组件的剖视图。

图4示出了根据一些实施方式的装置的传感器组件的透视图。

图5示出了根据一些实施方式的装置的传感器组件的分解图。

图6示出了根据一些实施方式的装置的传感器组件的一部分的平面图。

图7示出了根据一些实施方式的装置的相机组件的视图。

图8是根据一些实施方式的装置的框图。

尽管本文通过示例的方式描述了实施方式，但是本领域技术人员将认识到，实施方式并不限于所描述的示例或附图。应当理解，附图及其详细描述并不意图将实施方式限于所公开的特定形式，而是本发明将涵盖落在如所附权利要求限定的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。本文中使用的标题只是为了组织目的，而并不意图用于限制说明书或权利要求的范围。如贯穿本申请所使用，在许可意义(即，意指可能)而非强制性意义(即，意指必须)上使用词语“可以”。类似地，词语“包括”、“包含”和“含有”意味着包括但不限于。

具体实施方式

对用户的准确和快速识别提供了可以以包括访问、支付等的各种方式使用的信息。在一种情况下，生物特征输入可用于控制对设施或其部分的物理访问。例如，办公室、住所、仓库、运输设施或其他位置的入口可响应于用户在入口处呈现生物特征输入。如果生物特征输入对应于先前存储的数据，则可允许用户进入。

在另一种情况下，可使用生物特征输入来促进对商品或服务的支付。例如，用户可在销售点(POS)处提供生物特征输入。生物特征输入可用于确定用户的身份。然后，用户的身份可与诸如账户、先前存储的银行或信用卡账户等的支付方法相关联。

在另一种情况下，生物特征输入可用于签署电子记录。例如，生物特征输入可用于提供关于同意合同、接收递送等的特定用户的信息。

用于识别用户的传统系统存在几个显著的缺点，包括易受欺诈、速度、准确性和操作限制。例如，通过呈现令牌(诸如身份证)来识别用户的传统系统可能会被拥有该令牌的授权用户以外的某人破坏。因此，仅涉及使用“你有的某物”的系统容易被误用。生物特征识别系统通过使用难以或不可能复制或传输的特定个人的特征来处理此问题。传统生物特征识别系统的操作引入了操作问题，诸如数据采集慢、分辨率有限、在繁重使用环境中磨损增加等。例如，传统的基于手掌的生物特征识别系统需要用户的手与扫描装置之间的物理接触。这种物理接触可被认为是不卫生的，并且对于一些用户来说可能难以实现。由这些系统获取的数据也可能具有相对较低的分辨率，从而导致识别的置信度降低。这些和其他因素导致现有系统不适合用于要求快速识别用户而不显著妨碍用户业务流的情况。例如，由现有系统引入的延迟将产生严重的负面影响，诸如在繁忙的结账队伍中或在高峰时间在设施入口处的延迟。

在本公开中描述的是获取可用于用户的非接触式生物特征识别的图像的生物特征输入装置(装置)。该装置包括传感器组件，该传感器组件可包括接近传感器，诸如光学飞行时间传感器。当该接近传感器检测到对象的存在时，装置中的偏振红外光源可在不同时间被激活以提供照明，而装置中对红外光敏感的相机在不同时间获取图像。图像是在不同时间由具有不同偏振的红外光照明的相机视场(FOV)内的对象的图像。例如，可获得使用具有第一偏振的红外光的第一组一个或多个图像和使用具有第二偏振的红外光的第二组一个或多个图像。相机可包括具有第一偏振的偏振器。第一组图像描绘外部特征，诸如用户手掌中的线条和折痕，而第二组图像描绘内部解剖结构，诸如静脉、骨骼、软组织或皮肤表皮下的其他结构。

然后可将图像或基于这些图像的信息发送到外部装置。例如，图像或指示图像中特征的信息可被加密并被传输到服务器，用于处理以确定身份、支付账户信息、通过门户的授权等。

装置可包括输出装置。在一种实施方式中，装置可包括一个或多个可见光源。可操作发出可见光的发光二极管(LED)以向用户提供数据获取成功或不成功的视觉指示，以提供定位提示等。环形光管可布置在相机周围，并且将来自LED的光引导到装置的外部。例如，当用户将其手移动到FOV中时，可见光LED可被照明为蓝色，从而照明该环并且向用户提供其手在FOV内的可视指示器。在另一示例中，在成功获取图像之后，可见光LED可被照明为绿色，从而照明该环以向用户提供其手的可用图像已被获取的可视指示器。

装置可包括其他输出装置，诸如显示器、扬声器、打印机等。例如，显示屏可用于向用户提供信息，诸如提示手的定位、指示图像的获取成功、批准或拒绝交易等。

装置可包括其他输入装置，诸如读卡器、触摸传感器、按钮、传声器等。读卡器可包括提供与EMV卡的有线或无线通信的EMV读卡器。例如，用户可插入EMV卡，该EMV卡与由传感器组件获得的图像一起用于授权交易。触摸传感器可与显示屏结合以提供触摸屏。用户可通过触摸触摸屏来提供输入。

装置是紧凑的，从而允许容易地与现有的或新的系统集成。装置有利于在各种情况下快速和非接触地获取生物特征输入。装置易于部署，并且不同的实施方式可用作便携式装置，放置在支撑结构上，附连到支架，与另一装置集成等。通过使用由装置产生的生物特征输入，计算机系统能够在特定时间确定特定用户在特定装置处的物理存在。该信息可用于授权交易的支付、获得进入安全区域、签订合同等。

说明性系统

图1示出了根据一些实施方式的生物特征输入装置102(装置)。用户可接近装置102并且将其手104放在装置102的传感器窗口106上方。在传感器窗口106下面的传感器组件可包括具有视场(FOV)108的相机。在操作期间，相机获取生物特征输入，诸如FOV 108内的手104的一个或多个图像。下面更详细地讨论了传感器组件。在该实施方式中，FOV 108通常向上取向。在其他实施方式中，FOV 108可指向其他方向。例如，FOV 108可指向下，并且用户可将其手104放在传感器窗口106之下。

装置102可包括显示装置110(显示器)。例如，显示器110可包括能够呈现文本、图像等的液晶显示器。在一些实施方式中，显示器110可结合触摸传感器以作为触摸屏操作。

装置102可包括能够结合卡114操作的读卡器112。卡114可包括磁存储器介质诸如磁条、微处理器或其他装置。读卡器112可被配置成经由有线连接、物理接触或无线地与卡114交互。例如，读卡器112可包括磁读头、电触点、近场通信(NFC)通信接口等。例如，为了提供有线连接，读卡器112可包括多个电触点以提供到插入的卡114的电连接。在另一示例中，为了提供无线连接，读卡器112可符合由国际标准化组织(ISO)和国际电工技术委员会(IEC、EMVCo等)公布的ISO/IEC 14443规范的至少一部分。在其他实施方式中，读卡器112可不在操作期间使用或者可从装置102中省略。

支架116可用于支撑装置102。在一些实施方式中，支架116可附连到表面。例如，支架116可附接到工作台面。

图2示出了根据一些实施方式的装置102的侧视图。装置102的内部部件包括传感器组件202和主板组件204。传感器组件202可包括用于获得诸如手104的图像的生物特征输入的相机、照明器、偏振器等。主板组件204可包括读卡器112、一个或多个处理器、存储器、输出装置、控制器、输入装置等。

装置102可包括上壳体206和下壳体208。当组装时，传感器组件202和主板组件204至少部分地包围在上壳体206和下壳体208内。上壳体206和下壳体208具有靠近包围在其中的部件的内表面和暴露于周围环境的外表面。支架116也示出为附接到下壳体208的下侧。

装置102或其部分可包括防篡改特征。如果尝试未授权地进入装置102，则防篡改特征可用于禁用装置102的至少一部分。例如，读卡器112可用一个或多个电导体封装在外壳内。一个或多个电导体的断裂可被记录为试图篡改。可使用其他技术来确定物理篡改，诸如用于电离辐射的检测器，以确定装置是否正在进行x射线检查。潜在或实际篡改的确定可导致减轻动作，包括但不限于存储器擦除，自毁等。

图3示出了根据一些实施方式的装置102的传感器组件202的剖视图。上壳体206的第一端包括用于传感器窗口106的开口。在该实施方式中，开口和传感器窗口106为圆形的。传感器窗口106对于红外光而言可为透射的而对于可见光而言可为不透明的。在一些实施方式中，传感器窗口106可包括抗反射涂层、抗擦伤性涂层、抗污涂层等中的一者或多者。抗反射涂层可存在于外部(上)侧、内部(下)侧或二者上。抗污涂层可存在于外部(上)侧上。

传感器组件202包括光学托架302、相机组件304、电路板306和照明环308。光学托架302提供支撑传感器组件202的部件的框架或结构。相机组件304安装到光学托架302。传感器窗口106布置在外部环境与相机组件304之间。相机组件304包括图像传感器和偏振器，并且参考图7进行更详细地描述。

电路板306安装到光学托架302的上表面。电路板306可包括可见光源、红外光源等。照明环308布置在电路板306上方。照明环308的内部因此靠近电路板306的一部分和其上的部件，诸如可见光LED。本文所描绘的照明环308的外部部分通常是圆形的，并且布置在上壳体206中的开口内。

照明环308包括光管、光导、光波导等，将可见光源产生的光引导到电路板306上，使得该光对用户可见。例如，照明环308可包括光学透射材料，诸如透明或半透明塑料或玻璃。照明环308可安装到光学托架302、电路板306、上壳体206或装置102的其他部分。然后将传感器窗口106附连到照明环308。在其他实施方式中，传感器窗口106可具有不同的形状诸如矩形，并且可使用沿着传感器窗口106的周边的至少一部分延伸的光管。

图4示出了根据一些实施方式的装置102的传感器组件202的透视图。在该视图中，传感器窗口106处于适当位置，安装到照明环308。例如，可使用机械紧固件、机械保持特征、粘合剂等中的一者或多者将传感器窗口106安装到照明环308。使用多个机械紧固件将照明环308安装到光学托架302。电路板306保持在照明环308与光学托架302之间。

图5示出了根据一些实施方式的装置102的传感器组件202的分解图。传感器窗口106安装到照明环308。电路板306被安装成使得上侧接近照明环308的下侧。电路板306可包括一个或多个可见光源502。例如，可见光源502可包括发光二极管(LED)、量子点、电致发光装置、荧光装置、灯、激光器等。在该图示中，可见光源502包括沿对应于照明环308的内部部分的至少一部分的圆形周边以圆形构造放置的多个LED。

传感器组件202包括电路板306上的一个或多个偏振红外光模块(PIRLM)504。PIRLM 504产生具有特定偏振的红外光。每个PIRLM504可包括一个或多个红外光源506。例如，红外光源506可包括LED、量子点、电致发光装置、荧光装置、灯、激光器等。继续该示例，红外光源506可包括发射波长在740nm与1000nm之间的光的LED。在一个实施方式中，IR光源506可发出850nm的红外光。在该图示中，每个PIRLM 504包括四个红外LED。偏振器508布置在红外光源506上方。漫射器510布置在偏振器508上方。漫射器510可包括微透镜阵列(MLA)，其在保持通过的光的偏振的同时漫射光。在其他实施方式中，可使用其他布置。例如，漫射器510可布置在红外光源506上方，并且偏振器508可布置在漫射器510上方。在一些实施方式中，漫射器510的上表面或下表面中的一者或多者可具有抗反射涂层。

偏振器508可包括使具有线性偏振的光通过的二向色材料或结构。例如，偏振器508可包括对准的聚亚乙烯基链、嵌入在诸如玻璃的透明基材中的银纳米颗粒等。在其他实施方式中，可使用其他偏振装置，包括但不限于线栅偏振器、分束偏振器、四分之一波片、液晶、光弹性调制器等。例如，光弹性调制器可包括由电信号控制的装置，该电信号驱动压电换能器以振动半波谐振杆，诸如熔融石英。通过改变信号的频率，改变由换能器产生的振动的频率，并且可选择通过谐振杆的光的偏振。

在该实施方式中，四个PiRLM 504布置在电路板306中的孔周围。当组装时，相机组件304可至少部分地延伸穿过孔。每个PIRLM504在被激活时发出具有特定偏振的红外光。在一些实施方式中，第一对PiRLM 504可发出具有第一偏振的红外光，而第二对PiRLM 504发出具有第二偏振的红外光。通过在特定时间选择性地操作哪个对被照明，FOV 108和其中的对象被具有特定偏振的红外光照明。

传感器组件202还可包括一个或多个接近传感器512。例如，多个接近传感器512可布置在PiRLM 504与可见光源502之间。在其他实施方式中，一个或多个接近传感器512可以以其各自的视场布置成包括FOV 108的至少一部分。在其他实施方式中，一个或多个接近传感器512可放置在其他位置。例如，接近传感器512可定位在主板组件204上。

接近传感器512可用于确定对象(诸如手104)是否在FOV 108内。光学接近传感器512可使用飞行时间(ToF)、结构光、光学视差、干涉测量法或其他技术来确定是否存在对象以及指示到对象的至少一部分的距离的距离数据。例如，光学视差接近传感器512可使用相隔已知距离的至少两个相机来获得对象的图像，并且基于图像中对象的位置的视差来确定对象的位置。光学接近传感器512可在操作期间使用红外光。例如，红外光学ToF传感器确定从光发射器或照明器发出的红外光脉冲的传播时间(或“往返”时间)，该红外光脉冲被反射或以其他方式返回到光学检测器。通过将传播时间除以一半并且将结果乘以空气中的光速，可确定到对象的距离。在另一实施方式中，结构化光图案可由光发射器提供。然后可使用诸如相机的传感器在对象上检测结构化光图案的一部分。基于结构化光图案的特征之间的视距，可计算到对象的距离。也可使用其他技术来确定到对象的距离。在另一示例中，反射光的颜色可用于表征对象，诸如皮肤、衣服等。

代替光学接近传感器512或者除该光学接近传感器之外，还可使用利用其他现象的接近传感器512。例如，电容式传感器可基于电极处电容的变化来确定对象的接近度。在另一示例中，超声传感器可使用一个或多个换能器来产生并检测超声声音。基于检测到反射声音，可确定诸如对象的存在、到对象的距离等信息。

由接近传感器512提供的距离数据可用于控制红外光源506中的一个或多个的操作或相机的操作。在一个实施方式中，可至少部分地基于该距离来确定红外光源506的输出强度。继续该示例，当对象移动得更靠近传感器组件202时，由红外光源506提供的照明的强度可降低，反之亦然。在另一实施方式中，当相机的曝光时间改变时，红外光源506的输出的强度可保持恒定。例如，当对象移动得更靠近传感器组件202时，用于获得图像的曝光时间可减少，以防止产生的图像曝光过度，反之亦然。在又一实施方式中，距离数据可用于控制照明和曝光时间两者。

在一些实施方式中，红外光源506的照明强度可至少部分地基于由图像传感器获取的图像来确定。例如，如果所获取的图像内的像素的平均强度低于阈值，则可增加红外光源506的强度。同样地，如果所获取的图像内的像素的平均强度大于阈值，则可减小红外光源506的强度。在一些实施方式中，距离数据和图像数据可用于控制装置或其中的部件的操作。

在另一实施方式中，图像传感器可用于确定FOV 108内是否存在对象。例如，可操作图像传感器。红外光源506中的一个或多个可操作以照明FOV 108。可由图像传感器获取一个或多个图像，并且进行比较以确定相对于背景图像或在连续图像之间是否发生了变化。例如，可以以每秒10个图像的速率获取图像。超过阈值的变化将导致图像获取速率的增加，并启动所述过程以获取具有不同红外光偏振的图像。

一个或多个屏障也可包括在传感器组件202中。这些屏障对于红外光可以是不透明的。屏障可放置在相邻PiRLM 504之间、PIRLM504与相机组件304的至少一部分之间或装置102内的其他位置处。屏障防止从保留在装置102内的IR光源506发出的光进入相机组件304的孔，诸如透镜或针孔。例如，屏障防止由红外光源506发出的红外光“溢出”并干扰从手104反射的光。在一个实施方式中，屏障可包括用于PIRLM 504的壳体。例如，每个PIRLM 504可包括具有充当屏障的壁的单元。在另一实施方式中，屏障可附连到电路板306或从该电路板延伸。在又一实施方式中，屏障包括从相机组件304延伸到传感器窗口106的红外不透明材料的结构。例如，可在相机组件304与传感器窗口106的内表面之间布置柔性材料的红外不透明罩或垫圈。该罩防止装置102内的红外光的反射进入相机组件304的孔。

第一柔性印刷电路(FPC)514从电路板306延伸。第一FPC 514可用于提供到主板组件204的电连接。第二FPC 516从相机组件304延伸。例如，第一FPC 514可提供功率和控制信号以操作可见光源502、PiRLM 504和接近传感器512。第二FPC 516可用于提供到主板组件204的电连接。例如，第二FPC 516可用于提供控制信号以操作图像传感器，操作可变偏振器，将数据从图像传感器传输到主板组件204等。

图6示出了根据一些实施方式的装置102的传感器组件202的一部分的平面图。在该视图中，第一FPC 514和第二FPC 516是可见的。照明环308的轮廓用虚线表示。

相机组件304的上部部分在电路板306中的孔中是可见的。相机组件304具有用于光的入口，诸如透镜(如这里所示)、针孔等。布置在相机组件304的光的入口周围的是四个PIRLM 504(1)至504(4)。PiRLM 504可被布置成使得相机组件304的相对侧上的对将发出具有相同偏振的光。例如，PIRLM 504(1)和504(3)可发出具有第一偏振的红外光，而PiRLM504(2)和504(4)发出具有第二偏振的红外光。

布置在PiRLM 504周围的是四个接近传感器512。接近传感器512被配置成单独地或集合地能够检测FOV 108内诸如手104的对象的存在。

布置在包围相机组件304的电路板306的周边周围的是可见光源502，诸如可见光LED。在这里所示的实施方式中，可见光源502为圆形布置。当组装时，照明环308的下部部分靠近可见光源502中的至少一者。当激活时，来自可见光源502的光的至少一部分可经由内部反射传输到照明环308的外部部分。

在其他实施方式中，可使用各种组件的其他数量和布置。例如，可使用不同数量的可见光源502、PiRLM 504、接近传感器512等。虽然相机组件304的光的入口通常布置在传感器组件202的中心，但是在其他实施方式中，相机组件304可偏离中心，PIRLM 504的布置可以是不对称的，等等。

图7示出了根据一些实施方式的装置102的相机组件304的视图。相机组件304可包括透镜702、透镜体704、偏振器706和图像传感器708。在该图示中，来自FOV 108的光通过包括透镜702的孔进入相机组件304。在其他实施方式中，可使用针孔来允许来自FOV108的光进入。其他透镜或部件(未示出)可存在于从FOV 108延伸到图像传感器708的光路中。例如，光学带通滤波器可包括在光路中。光学带通滤波器可被配置成使由红外光源506生成的光的波长通过。例如，光学带通滤波器可透射到790nm至900nm之间的波长。在另一示例中，快门可存在于光路中。在操作期间，到达图像传感器708的光被限制为具有特定偏振的光，如由光路中的偏振器706所限制。

第二FPC 516将图像传感器708或任何相关联的电子器件连接到主板组件204。第二FPC 516可包括用于在相机组件304中的电子器件与主板组件204之间传输功率、数据、控制和其他信号的一个或多个迹线。第二FPC 516还可包括一个或多个防篡改特征。例如，第二FPC 516可包括防篡改迹线或安全网的一个或多个附加层。可通过迹线或安全网的断裂来检测物理上危害第二FPC 516的企图。

偏振器706可以是固定的或可变的。静态偏振器在组装时固定。偏振器706可包括线栅偏振器或使具有线性偏振的光通过的其他结构。可使用诸如二向色材料的材料。例如，偏振器706可包括对准的聚亚乙烯基链、嵌入在诸如玻璃的透明基材中的银纳米颗粒等。在其他实施方式中，可使用其他偏振装置，包括但不限于分束偏振器、四分之一波片、液晶、光弹性调制器等。

可变偏振器706允许控制基于输入选择的偏振。这允许可变偏振器706根据来自控制器或其他电子器件的命令在第一偏振与第二偏振之间改变。例如，可变偏振器706可包括由电信号控制的光弹性调制器，该电信号驱动压电换能器以振动半波谐振杆，诸如熔融石英。通过改变信号的频率，改变由换能器产生的振动的频率，并且可选择通过谐振杆的光的偏振。在另一实施方式中，可变偏振器706可包括机械可切换偏振器，该机械可切换偏振器包括可选择性地插入到光路中的两个或更多个不同的静态偏振器。例如，诸如线性马达、旋转马达、压电马达等的一个或多个致动器可用于将第一静态偏振器移动到光路中，或切换到光路中的第二静态偏振器。第一静态偏振器可具有第一偏振，而第二静态偏振器具有第二偏振。在又一实施方式中，机械可切换偏振器可将静态偏振器从第一取向旋转到第二取向。

图像传感器708被配置成检测包括由红外光源506发出的波长的红外光。图像传感器708可包括电耦装置(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)装置、微辐射计等。

主板组件204可包括操作可见光源502、操作红外光源506、操作接近传感器512、操作图像传感器708等的电子器件。例如，接近传感器512可操作以检测对象(诸如FOV 108中的手104)的存在。当接近传感器512检测到对象的存在时，红外光源506可在不同时间被激活以提供具有带有特定偏振的红外光的照明，而图像传感器708在不同时间获取图像。

由接近传感器512获得的距离数据可用于这些部件的操作中。例如，距离数据可用作控制由红外光源506提供的照明强度或图像传感器708的曝光时间中的一者或多者的输入。

在一个实施方式中，可基于距离数据来确定红外光源506的输出强度。例如，照明强度可与由距离数据所指示的距离成比例。如果到对象的距离大，则照明的强度高。同样，如果到对象的距离小，则照明的强度低。在另一实施方式中，图像传感器708的曝光时间可与由距离数据所指示的距离成比例。例如，随着到对象的距离减小，用于获得图像的曝光时间可减小以防止图像的过度曝光。同样，如果到对象的距离增加，则曝光时间可增加以防止图像的曝光不足。在另一实施方式中，距离数据可用于控制照明和曝光时间两者。

图像是在不同时间由具有不同偏振的红外光照明的FOV 108内的对象的图像。例如，可获得使用具有第一偏振的红外光的第一组一个或多个图像，并且可获得使用具有第二偏振的红外光的第二组一个或多个图像。当用具有与图像传感器708的光路中的偏振器706的偏振相同的偏振的红外光照明诸如手104的对象时，表面特征在所得图像中占主导地位。这是因为大部分反射的红外光由于反射而具有相同的偏振。相比之下，当照明使用与偏振器706不同的偏振时，来自这些内部特征的散射改变反射光的偏振。因此，内部解剖结构，诸如静脉、骨、软组织或皮肤表皮下的其他结构在所得图像中占主导地位。

所得图像可被处理并用于生物特征识别。主要描绘表面和主要描绘更深解剖特征的一个或多个图像的不同组的组合提供了更多细节。这种增加的细节可用于提高识别的准确性，减少破坏识别的表面变化的影响等。

图8是根据一些实施方式的装置102的框图。

一个或多个电源802被配置成提供适于操作装置102中的部件的电功率。在一些实施方式中，电源802可包括由线电压、可充电电池、光伏电池、功率调节电路、无线功率接收器等提供的外部电源。

装置102可包括被配置成执行一个或多个存储的指令的一个或多个硬件处理器804。处理器804可包括一个或多个核。一个或多个时钟806可提供指示日期、时间、滴答声等的信息。例如，处理器804可使用来自时钟806的数据生成时间戳、触发预编程的动作等。

装置102可包括一个或多个通信接口808，诸如输入/输出(I/O)接口810、网络接口812等。通信接口808使装置102或其部件能够与其他装置或部件通信。通信接口808可包括一个或多个I/O接口810。I/O接口810可包括诸如蓝牙、ZigBee、集成电路总线(I2C)、串行外围接口总线(SPI)、由通用串行总线(USB)实施者论坛颁布的USB、RS-232等接口。

网络接口812被配置成提供装置102与其他装置(诸如，接入点、销售点装置、支付终端、服务器等)之间的通信。网络接口812可包括被配置成耦合到有线或无线个域网(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)等的装置。例如，网络接口812可包括与以太网、Wi-Fi、4G、5G、LTE等兼容的装置。

装置102还可包括允许在装置102的各种模块和部件之间传输数据的一个或多个总线或其他内部通信硬件或软件。

I/O接口810可耦合到一个或多个I/O装置814。I/O装置814可包括输入装置816和输出装置818。

输入装置816可包括接近传感器512、相机组件304中的图像传感器708，以及读卡器112、开关816(1)、触摸传感器816(2)、传声器816(3)等中的一者或多者。

装置102可采用附加接近传感器512。接近传感器512可定位在装置102上以同样检测FOV 108之外的对象的存在。例如，接近传感器512可被布置成当用户接近装置102时检测用户。响应于该检测，装置102可在显示器110上呈现信息，照明可见光源502，操作图像传感器708和红外光源506等。

开关816(1)被配置成接收来自用户的输入。开关816(1)可包括机械、电容、光学或其他机构。例如，开关816(1)可包括机械开关，该机械开关被配置成接收来自用户手指按压的施加的力以生成输入信号。

触摸传感器816(2)可使用电阻式、电容式、表面电容式、投射电容式、互电容式、光学式、内插力敏电阻(IFSR)或其他机构来确定用户的触摸或接近触摸的位置。例如，IFSR可包括被配置成响应于施加的力而改变电阻的材料。电阻变化在材料内的位置可指示触摸的位置。

传声器816(3)可被配置成获取关于环境中存在的声音的信息。在一些实施方式中，可使用多个传声器816(3)来形成传声器阵列。传声器阵列可实现波束形成技术以提供增益的方向性。例如，增益可在装置102的操作期间指向用户的预期位置。

输出装置818可包括可见光源502、红外光源506、显示器110、扬声器818(1)、打印机、触觉输出装置或其他装置中的一者或多者。例如，显示器110可用于经由图形用户接口向用户提供信息。在另一示例中，打印机可用于打印收据。

在一些实施方案中，I/O装置814可与装置102物理地结合，或可放置在外部。

装置102可包括一个或多个存储器820。存储器820包括一个或多个计算机可读存储介质(CRSM)。CRSM可以是电子存储介质、磁存储介质、光学存储介质、量子存储介质、机械计算机存储介质等中的任意一种或多种。存储器820为装置102的操作提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。几种示例性功能模块被示为存储在存储器820中，但是相同的功能性可以替代地以硬件、固件实施或被实施为片上系统(SOC)。

存储器820可包括至少一个操作系统(OS)模块822。OS模块822被配置成管理诸如I/O接口810、网络接口812、I/O装置814的硬件资源装置，并且向在处理器804上执行的应用或模块提供各种服务。OS模块822可实现由FreeBSD Project发布的FreeBSD操作系统的变体；其他UNIX或类似UNIX操作系统；由Linus Torvalds发布的Linux操作系统的变体；来自美国华盛顿雷德蒙德微软公司的Windows操作系统；来自美国加利福尼亚州山景城谷歌公司的安卓操作系统；来自美国加利福尼亚州库比蒂诺苹果公司的iOS操作系统；或其他操作系统。

包括一个或多个以下模块的数据存储区824可存储在存储器820中。这些模块可作为前台应用程序、后台任务、守护进程等来执行。模块可包括通信模块826、数据获取模块828或其他模块830中的一者或多者。数据存储区824可使用平面文件、数据库、链表、树、可执行代码、脚本或其他数据结构来存储信息。在一些实施方式中，数据存储区824或数据存储区824的一部分可分布在一个或多个其他装置上。

通信模块826可被配置成与一个或多个其他装置建立通信。可对通信进行认证、加密等。通信模块826还可控制通信接口808。

数据获取模块828被配置成从输入装置816获取数据。一个或多个获取参数832可存储在存储器820中。获取参数832可指定数据获取模块828的操作，诸如数据采样率、采样频率、调度等。数据获取模块828可被配置成操作图像传感器708、红外光源506等。例如，数据获取模块828可从接近传感器512、图像传感器708或两者获取数据，以确定对象在FOV108中。基于此确定，在第一时间，激活与一个或多个PIRLM 504相关联的第一组IR光源506以提供具有第一偏振的红外照明，同时使用图像传感器708来获取图像。在第二时间，激活与一个或多个PiRLM 504相关联的第二组IR光源506以提供具有第二偏振的红外照明，同时使用图像传感器708来获取图像。替代地，在第二时间，可激活一个或多个PiRLM 504以提供具有第一偏振的红外照明，而图像传感器708的光路中的偏振器706被设置为第二偏振。图像可作为图像数据834存储在数据存储区824中。

在一些实施方式中，代替来自接近传感器512的数据或者除了来自该接近传感器的数据之外，来自图像传感器708的数据可用于确定FOV 108中对象的存在。例如，图像传感器708和PIRLM 504中的一个或多个可以以第一采样速率操作，诸如每秒采集和照明10次。可处理所获取的图像以确定图像中的变化是否超过阈值。例如，可将第一图像与第二图像进行比较以确定是否存在变化。该变化可被视为指示FOV 108内的对象。响应于该变化，系统可如上所述操作，获取具有不同红外光偏振的图像。在其他实施方式中，可使用其他技术来启动具有不同红外光偏振的图像的获取。例如，如果神经网络确定图像中存在手104，则系统可增加采样速率并且如上所述操作以获取具有不同红外光偏振的图像。

在一些实施方式中，在获取图像以确定对象的存在时，IR带通滤波器可从光路中移除。例如，可使用机械致动器来将IR带通滤波器移入和移出光路。通过移除IR带通滤波器，环境光可足以允许在不使用PIRLM 504的情况下采集用于FOV 108中的对象检测的图像。

图像数据834可被发送到另一装置，由处理器804处理等。例如，在一个实施方式中，可处理图像数据834以确定图像数据834中存在的一个或多个特征。指示特征的数据可被加密并且被发送到诸如服务器的外部装置。

数据获取模块828可从其他输入装置816获得数据。例如，可从读卡器112获得卡数据836。卡数据836可包括由读卡器112的处理器提供的加密数据。

装置识别数据838可存储在数据存储区824中。装置识别数据838可提供指示特定装置102的信息。例如，装置识别数据838可包括加密签名的数字签名。

数据获取模块828可存储从其他传感器获得的输入数据840。例如，来自开关816(1)或触摸传感器816(2)的输入可用于生成输入数据840。

其他模块830可包括特征确定模块，其生成表示图像数据834中存在的特征的特征向量。特征确定模块可利用接收图像数据834作为输入并提供一个或多个特征向量作为输出的一个或多个神经网络。

数据存储区824可存储输出数据842。例如，输出数据842可包括通过处理图像数据834生成的特征向量。

其他模块830可包括使用一个或多个I/O装置814提供用户接口的用户接口模块。用户接口模块可用于从用户获得输入、向用户呈现信息等。例如，用户接口模块可经由触摸传感器816(2)接收来自用户的输入，并且使用可见光源502向用户提供输出。

其他数据844也可存储在数据存储区824中。

本发明中所描述的装置和技术可用于各种环境中。例如，系统可与销售点(POS)装置结合使用。用户可将其手104呈现给装置102，该装置用于获得指示意图和授权的生物特征数据，以利用与其身份相关联的账户进行支付。在另一示例中，机器人可包括装置102。机器人可使用装置102来获得生物特征数据，该生物特征数据然后被用于确定是否向用户102递送包裹，并且基于识别来确定递送哪个包裹。

可以在软件、硬件或其组合中实施本文讨论的方法。在软件的上下文中，所描述的操作表示存储在一种或多种非暂时性计算机可读存储介质上的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由一个或多个处理器来执行时执行所叙述的操作。一般来说，计算机可执行指令包括执行特定功能或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。本领域的普通技术人员将容易地认识到，可删除、组合或以替代顺序执行以上附图中示出的某些步骤或操作。可串行或并行地执行任何步骤或操作。此外，描述操作的顺序不旨在被解释为限制。

实施方案可作为包括其上存储有指令(以压缩或未压缩形式)的非暂时性计算机可读存储介质的软件程序或计算机程序产品来提供，这些指令可用于对计算机(或其他电子装置)进行编程来执行本文所描述的过程或方法。计算机可读存储介质可以是电子存储介质、磁存储介质、光学存储介质、量子存储介质等中的一种或多种。例如，计算机可读存储介质可包括但不限于硬盘驱动器、软盘、光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、快闪存储器、磁卡或光卡、固态存储器装置或适用于存储电子指令的其他类型的物理介质。此外，实施方案也可作为包括暂时性机器可读信号(以压缩或未压缩形式)的计算机程序产品来提供。暂时性机器可读信号(无论是使用载波调制还是未调制)的示例包括但不限于托管或运行计算机程序的计算机系统或机器可被配置成存取的信号，包括由一个或多个网络传输的信号。例如，暂时性机器可读信号可包括通过因特网的软件传输。

这些程序的单独实例可在任意数量的单独计算机系统上执行或跨该任意数量的单独计算机系统分布。因此，尽管已将某些步骤描述为由某些装置、软件程序、过程或实体执行，但情况并非必须如此，并且本领域普通技术人员将理解各种替代实现方式。

另外，本属领域技术人员将容易认识到，可在各种装置、环境和情形中利用上文所描述的技术。尽管已用特定于结构特征或方法动作的语言描述了主题，但是应理解，所附权利要求书中限定的主题不必限于所述特定特征或动作。相反，公开了特定特征和动作作为实现权利要求书的说明性形式。

条款

1.一种装置，其包括：

上壳体，所述上壳体具有第一开口；

下壳体；和

传感器组件，所述传感器组件被所述上壳体和所述下壳体包围，所述传感器组件包括：

第一电路板，所述第一电路板具有上侧和下侧；

红外光学飞行时间传感器，所述红外光学飞行时间传感器安装在所述第一电路板的所述上侧，其中所述红外光学飞行时间传感器具有远离所述第一电路板指向的第一视场(FOV)；

第一可见光源，所述第一可见光源安装在所述第一电路板的所述上侧；

照明环，所述照明环包括光学透射材料，其中所述照明环的第一部分靠近所述第一可见光源，并且所述照明环的第二部分位于所述上壳体的所述第一开口内；和

第一偏振红外光模块，所述第一偏振红外光模块安装到所述第一电路板的所述上侧，其中所述第一偏振红外光模块包括：

第一红外光源，

具有第一偏振的第一偏振器，所述第一偏振器安装在所述第一红外光源上方，和

第一漫射器，所述第一漫射器安装在所述第一偏振器上方；

第二偏振红外光模块，所述第二偏振红外光模块安装在所述第一电路板的所述上侧，其中所述第二偏振红外光模块包括：

第二红外光源，

具有第二偏振的第二偏振器，所述第二偏振器安装在所述第二红外光源上方，和

第二漫射器，所述第二漫射器安装在所述第二偏振器上方；

相机组件，所述相机组件包括：

一个或多个透镜，

图像传感器，所述图像传感器对红外光敏感，和

具有所述第一偏振的第三偏振器，所述第三偏振器安装在所述一个或多个透镜与所述图像传感器之间；

传感器窗口，所述传感器窗口安装在所述第一电路板的所述上侧上方在所述上壳体的所述第一开口内，其中所述传感器窗口对于红外光是透射的并且对于可见光是不透明的；和

电子器件，所述电子器件也被所述上壳体和所述下壳体包围，所述电子器件包括：

存储器，所述存储器存储第一计算机可执行指令；和

硬件处理器，所述硬件处理器用于执行所述第一计算机可执行指令以：

操作所述光学飞行时间传感器；

操作所述第一可见光源；

操作所述第一红外光源；

操作所述第二红外光源；以及

操作所述图像传感器。

2.如条款1所述的装置，还包括：

显示装置；和

读卡器，所述读卡器包括以下各项中的一者或多者：

多个电触点，所述多个电触点用于为插入的卡提供电连接，或近场通信(NFC)通信接口。

3.一种装置，其包括：

相机组件，所述相机组件包括：

对红外光敏感的图像传感器，其中所述图像传感器从第一视场(FOV)内获取图像，和

具有第一偏振的第一偏振器，其中所述第一偏振器位于所述图像传感器的光路中；

第一偏振红外光模块，所述第一偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第一偏振红外光模块包括：

第一红外光源，

具有第二偏振的第二偏振器，和

第二偏振红外光模块，所述第二偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第二偏振红外光模块包括：

第二红外光源，和

具有所述第一偏振的第三偏振器。

4.如条款3所述的装置，其中所述第一偏振器包括线栅偏振器。

5.如条款3和4所述的装置，其中所述第一偏振在第一方向上是线性的，并且所述第二偏振在垂直于所述第一方向的第二方向上是线性的。

6.如条款3至5所述的装置，所述第一偏振红外光模块还包括：

对红外光是不透明的第一屏障，其中所述第一屏障位于所述第一红外光源与所述相机组件之间；并且

所述第二偏振红外光模块还包括：

对红外光是不透明的第二屏障，其中所述第二屏障位于所述第二红外光源与所述相机组件之间。

7.如条款3至6所述的装置，所述第一偏振红外光模块还包括第一漫射器；并且

所述第二偏振红外光模块还包括第二漫射器。

8.如条款3至7所述的装置，其还包括：

接近传感器，所述接近传感器具有包括所述第一FOV的至少一部分的第二FOV，所述接近传感器包括以下各项中的一者或多者：

光学飞行时间传感器，

结构光传感器，

光学视差传感器，

电容式传感器，或

超声波传感器。

9.如条款3至8所述的装置，其还包括：

传感器窗口，所述传感器窗口布置在外部环境与所述相机组件、所述第一偏振红外光模块和所述第二偏振红外光模块之间，其中所述传感器窗口对于红外光是透射的。

10.如条款3至9所述的装置，其还包括：

第三偏振红外光模块，所述第三偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第三偏振红外光模块包括：

第三红外光源，

具有所述第二偏振的第四偏振器，和

第四偏振红外光模块，所述第四偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第四偏振红外光模块包括：

第四红外光源，和

具有所述第一偏振的第五偏振器；并且

其中：

所述第一偏振红外光模块布置在所述相机组件的孔的第一侧上；

所述第三偏振红外光模块布置在所述相机组件的所述孔的与所述第一侧相对的第二侧上；

所述第二偏振红外光模块布置在所述相机组件的所述孔的第三侧上，所述第三侧位于所述第一偏振红外光模块与所述第三偏振红外光模块之间；并且

所述第四偏振红外光模块布置在所述相机组件的所述孔的与所述第三侧相对的第四侧上。

11.如条款3至10所述的装置，其还包括：

可见光源；和

包括光学透射材料的第一结构，其中所述第一结构的至少一部分包括将可见光从所述可见光源传输到所述第一结构的外表面的光管。

12.如条款3至11所述的装置，其还包括：

多个可见光源，所述多个可见光源沿着包围所述相机组件、所述第一偏振红外光模块和所述第二偏振红外光模块的周边布置。

13.如条款3至12所述的装置，其还包括：

一个或多个防篡改特征；和

读卡器，所述读卡器包括以下各项中的一者或多者：

多个电触点，所述多个电触点用于为插入的卡提供电连接，或近场通信(NFC)通信接口。

14.如条款3至13所述的装置，其还包括：

存储器，所述存储器存储第一计算机可执行指令；和

硬件处理器，所述硬件处理器用于执行所述第一计算机可执行指令以：

操作所述第一红外光源；

操作所述第二红外光源；以及

操作所述图像传感器。

15.一种装置，其包括：

相机组件，所述相机组件包括：

对红外光敏感的图像传感器，其中所述图像传感器从第一视场(FOV)内获取图像，和

第一偏振器，所述第一偏振器位于所述图像传感器的光路中；

第一偏振红外光模块，所述第一偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第一偏振红外光模块包括：

第一红外光源，和

第二偏振器；

接近传感器，所述接近传感器具有包括所述第一FOV的至少一部分的第二FOV；和

控制器，所述控制器用于：

响应于来自所述接近传感器的数据，操作所述图像传感器和所述第一红外光源。

16.如条款15所述的装置，其中所述第一偏振器响应于来自所述控制器的输入以选择性地过滤光，所述第一偏振器包括以下各项中的一者或多者：

机械可切换偏振器，所述机械可切换偏振器包括：

移动一个或多个偏振器的一个或多个致动器，其中所述一个或多个偏振器包括使具有第一偏振的光通过的第一偏振元件和使具有第二偏振的光通过的第二偏振元件；

液晶；或

光弹性调制器。

17.如条款15和16所述的装置，所述第一偏振红外光模块还包括：

第一漫射器；和

对红外光是不透明的第一屏障，其中所述第一屏障位于所述第一红外光源与所述相机组件之间。

18.如条款15至17所述的装置，所述接近传感器包括以下各项中的一者或多者：

光学飞行时间传感器，

结构光传感器，

光学视差传感器，

电容式传感器，或

超声波传感器。

19.如条款15至18所述的装置，其还包括：

传感器窗口，所述传感器窗口布置在外部环境与所述相机组件以及所述第一偏振红外光模块之间，其中所述传感器窗口对于红外光是透射的。

20.如条款15至19所述的装置，其还包括：

多个可见光源，所述多个可见光源沿着包围所述相机组件和所述第一偏振红外光模块的周边布置。

Claims (15)

1.一种装置，其包括：

相机组件，所述相机组件包括：

对红外光敏感的图像传感器，其中所述图像传感器从第一视场(FOV)内获取图像，和

具有第一偏振的第一偏振器，其中所述第一偏振器位于所述图像传感器的光路中；

第一偏振红外光模块，所述第一偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第一偏振红外光模块包括：

第一红外光源，

具有第二偏振的第二偏振器，和

第二偏振红外光模块，所述第二偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第二偏振红外光模块包括：

第二红外光源，和

具有所述第一偏振的第三偏振器。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一偏振在第一方向上是线性的，并且所述第二偏振在垂直于所述第一方向的第二方向上是线性的。

3.如权利要求1所述的装置，所述第一偏振红外光模块还包括：

对红外光是不透明的第一屏障，其中所述第一屏障位于所述第一红外光源与所述相机组件之间；并且

所述第二偏振红外光模块还包括：

对红外光是不透明的第二屏障，其中所述第二屏障位于所述第二红外光源与所述相机组件之间。

4.如权利要求1所述的装置，所述第一偏振红外光模块还包括第一漫射器；并且

所述第二偏振红外光模块还包括第二漫射器。

5.如权利要求1所述的装置，其还包括：

第三偏振红外光模块，所述第三偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第三偏振红外光模块包括：

第三红外光源，

具有所述第二偏振的第四偏振器，和

第四偏振红外光模块，所述第四偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第四偏振红外光模块包括：

第四红外光源，和

具有所述第一偏振的第五偏振器；并且

其中：

所述第一偏振红外光模块布置在所述相机组件的孔的第一侧上；

所述第三偏振红外光模块布置在所述相机组件的所述孔的与所述第一侧相对的第二侧上；

所述第二偏振红外光模块布置在所述相机组件的所述孔的第三侧上，所述第三侧位于所述第一偏振红外光模块与所述第三偏振红外光模块之间；并且

所述第四偏振红外光模块布置在所述相机组件的所述孔的与所述第三侧相对的第四侧上。

6.如权利要求1所述的装置，其还包括：

可见光源；和

包括光学透射材料的第一结构，其中所述第一结构的至少一部分包括将可见光从所述可见光源传输到所述第一结构的外表面的光管。

7.如权利要求1所述的装置，其还包括：

多个可见光源，所述多个可见光源沿着包围所述相机组件、所述第一偏振红外光模块和所述第二偏振红外光模块的周边布置。

8.如权利要求1所述的装置，其还包括：

一个或多个防篡改特征；和

读卡器，所述读卡器包括以下各项中的一者或多者：

多个电触点，所述多个电触点用于为插入的卡提供电连接，或

近场通信(NFC)通信接口。

9.如权利要求1所述的装置，其还包括：

存储器，所述存储器存储第一计算机可执行指令；和

硬件处理器，所述硬件处理器用于执行所述第一计算机可执行指令以：

操作所述第一红外光源；

操作所述第二红外光源；并且

操作所述图像传感器。

10.一种装置，其包括：

相机组件，所述相机组件包括：

对红外光敏感的图像传感器，其中所述图像传感器从第一视场(FOV)内获取图像，和

第一偏振器，所述第一偏振器位于所述图像传感器的光路中；

第一偏振红外光模块，所述第一偏振红外光模块用于照明所述第一FOV的至少一部分，所述第一偏振红外光模块包括：

第一红外光源，和

第二偏振器；

接近传感器，所述接近传感器具有包括所述第一FOV的至少一部分的第二FOV；和

控制器，所述控制器用于：

响应于来自所述接近传感器的数据，操作所述图像传感器和所述第一红外光源。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述第一偏振器响应于来自所述控制器的输入以选择性地过滤光，所述第一偏振器包括以下各项中的一者或多者：

机械可切换偏振器，所述机械可切换偏振器包括：

移动一个或多个偏振器的一个或多个致动器，其中所述一个或多个偏振器包括使具有第一偏振的光通过的第一偏振元件和使具有第二偏振的光通过的第二偏振元件；

液晶；或

光弹性调制器。

12.如权利要求10所述的装置，所述第一偏振红外光模块还包括：

第一漫射器；和

对红外光是不透明的第一屏障，其中所述第一屏障位于所述第一红外光源与所述相机组件之间。

13.如权利要求10所述的装置，所述接近传感器包括以下各项中的一者或多者：

光学飞行时间传感器，

结构光传感器，

光学视差传感器，

电容式传感器，或

超声波传感器。

14.如权利要求10所述的装置，其还包括：

传感器窗口，所述传感器窗口布置在外部环境与所述相机组件以及所述第一偏振红外光模块之间，其中所述传感器窗口对于红外光是透射的。

15.如权利要求10所述的装置，其还包括：

多个可见光源，所述多个可见光源沿着包围所述相机组件和所述第一偏振红外光模块的周边布置。

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