CN114830192A - 基于通过透射角相关光学滤光器进行的成像的生物特征光学反欺骗 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物特征成像装置，该生物特征成像装置被配置成获取对象的图像，该生物特征成像装置包括：图像传感器，该图像传感器包括光电检测器像素阵列，该光电检测器像素阵列被配置成检测从对象发射的光以捕获图像；光学滤光器组件，该光学滤光器组件至少包括光学干涉滤光器，该光学滤光器组件被布置成覆盖光电检测器像素阵列，并且该光学滤光器组件具有红外截止波长，以至少部分地阻挡红外光到达光电检测器像素阵列，该光学滤光器组件还至少具有在可见波长范围内的第一截止波长，其中，该第一截止波长取决于所接收的光在光学滤光器组件上的入射角。

Description

基于通过透射角相关光学滤光器进行的成像的生物特征光学 反欺骗

技术领域

本发明大体上涉及生物特征成像装置、包括生物特征成像装置的电子设备、以及使用生物特征成像装置对生物特征对象进行生物特征认证的方法。

背景技术

生物特征系统被广泛用作提高个人电子设备(诸如移动电话等)的便利性和安全性的手段。所有新发布的消费者电子设备(诸如移动电话)中的很大一部分中现在都包括指纹感测系统。

光学指纹传感器为人所知已经有一段时间，并且在某些应用中可以是例如电容式指纹传感器的可行的替选品。光学指纹传感器可以例如基于针孔成像原理和/或可以采用微通道(即准直器或微透镜)以将入射光聚焦到图像传感器上。

与指纹传感器相关的问题之一涉及所谓的欺骗手指(spoof fingers)，该欺骗手指试图模仿活体指纹，从而欺骗指纹传感器。如果欺骗手指欺诈成功，则可能会不期望地批准对系统的未经授权的访问，或者可能会批准未经授权的交易，这可能会导致灾难性的后果。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，从而产生集成挑战(integration challenges)。

因此，感兴趣的是提供光学部件的更好的集成，其使得防止使用生物特征欺骗的未经授权的访问。

发明内容

鉴于现有技术的以上提及的缺点和其他缺点，本发明的目的是提供一种生物特征成像装置，该生物特征成像装置具有改进的光学元件的集成，用于以经济高效的方式实现反欺骗能力。本发明提供了单滤光器解决方案，该解决方案实现了对生物特征成像装置的图像传感器的红外保护和欺骗检测能力二者。

根据本发明的第一方面，提供了一种生物特征成像装置，该生物特征成像装置被配置成获取对象的图像，该生物特征成像装置包括：图像传感器，该图像传感器包括光电检测器像素阵列，该光电检测器像素阵列被配置成检测从对象发射的光以捕获图像；光学滤光器组件，该光学滤光器组件至少包括光学干涉滤光器，该光学滤光器组件被布置成覆盖光电检测器像素阵列，并且该光学滤光器组件具有红外截止波长，以至少部分地阻挡红外光到达光电检测器像素阵列，该光学滤光器组件还至少具有在可见波长范围内的第一截止波长，其中，该第一截止波长取决于所接收的光在光学滤光器组件上的入射角。

本发明基于以下认识：将光学滤光器组件设计为既具有红外截止波长以防止红外光到达图像传感器像素，并且同时又至少具有在可见波长范围内的第一截止波长。以这种方式，大多数图像传感器所需的红外截止滤光器被设计为具有在可见波长范围内的其他截止波长。可以定制第一截止波长以提供活体性检测能力。

此外，第一截止波长取决于光的入射角。换句话说，如果入射角改变，则第一截止波长发生偏移。例如，与以不同于第一入射角的第二入射角到达滤光器的光束相比，根据不同的截止波长对以第一入射角到达滤光器的光束进行滤光。因此，第一截止波长是可变的第一截止波长，其取决于光的入射角，或更具体地取决于主光线角度。这使得能够使用图像传感器的特定像素，所述特定像素收集来自对象的处于特定入射角(即针对预先确定的主光线角度)的光，以收集对活体性检测有用的光。

例如，如果针对每一个像素分析处于或接近第一截止波长的选定波长的光，则基于图像中距像素阵列的对应中心的距离可观察到在选定波长处的强度偏移。换句话说，由于入射角相关的光学滤光器组件，光学滤光器组件提供了所检测波长的径向分布，或者窄波长范围内的强度。此外，如以上提及的，光学滤光器组件还提供必要的红外截止滤光。

作为又一示例，如果从对象发射的光以主光线角度通过光学滤光器组件，则针对该主光线由图像传感器检测到的光的光谱将具有第一光谱特性，该图像传感器可能配备或可能未配备滤色器。如果考虑另一主光线角度(具有以下效果：另一主光线的入射角与第一个主光线的入射角不同)，则由于入射角相关光学滤光器组件，针对该另一主光线可被图像传感器检测到的光的光谱将被不同的滤光特性影响。因此，可检测到的光谱具有与第一光谱特性不同的第二光谱特性。换句话说，光学滤光器组件透射变化波长的光，其中该变化取决于入射光的主光线角度。

通过要求保护的发明，可以通过研究图像中的颜色信息来实现光学反欺骗，该图像是在使用单个滤光器进行滤光时捕获的，该单个滤光器还提供红外截止。换句话说，消除了对用于活体性检测或反欺骗的额外专用滤光器的需要。

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，诸如连接到相关控制电路的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，并且生成指示检测器所接收到的光的电信号。可以假设这样的图像传感器的操作和控制是已知的，并且本文中将不讨论。

红外截止通常是指在红外范围内的波长的光被衰减，红外范围即高于大约600nm、或高于大约580nm、或高于大约650nm或高于大约700nm。大约900nm或高于大约900nm的波长被光学滤光器组件显著抑制或甚至阻挡。

本文中可见波长范围从大约380nm至大约740nm。

干涉滤光器通常基于反射一些波长并且透射其他波长而吸收很少或没有吸收。干涉滤光器可以包括电介质的分层结构，其可以提供所选定波长的角度相关传输。

在实施方式中，光学滤光器组件可以适于至少部分地阻挡在可见波长范围的阻挡子范围内的光，其中，阻挡子范围截止波长取决于所接收的光在光学滤光器组件上的入射角。换句话说，光学滤光器衰减或甚至完全阻挡可见波长范围的子范围内的波长的光。这种阻挡波长范围取决于被滤光的光的入射角。有利地，这提供了像素阵列上整个阻挡波长带的偏移，即取决于光的入射角。这可以用于改进的欺骗检测或活体性检测。

在实施方式中，光学滤光器可以适于具有在可见波长范围内的第二截止波长，其中，第二截止波长取决于所接收的光在光学滤光器组件上的入射角。因此，提出了两个截止波长的与入射角相关的偏移，其中偏移取决于入射角。因此，如图像传感器所看见的，在像素阵列上针对至少两个波长可能存在着光的强度方面的径向依赖性。例如，第一截止波长可以在红色可见光的范围内，并且第二截止波长可以在蓝色可见光的范围内。这提供了由光学滤光器组件引起的图像传感器上的蓝光和红光的强度的偏移，该偏移反映了光学滤光器组件上来自对象的主光线的入射角。

优选地，光学滤光器组件可以被配置成阻挡所有入射角的红外光。例如，光学滤光器组件可以例如衰减以下波长的光：从大约600nm或从大约700nm直到至少或大约1000nm，或直到至少或大约1100nm。

红外截止波长与入射角无关。

在实施方式中，光学滤光器组件可以包括用于阻挡红外光的吸收式滤光器。因此，可以在光学组件中包括吸收式滤光器元件以用于提供红外截止滤光。

光学滤光器组件可以包括吸收式滤光器和干涉滤光器。例如，吸收式滤光器可以是光学滤光器组件的顶部结构，干涉滤光器可以是面向图像传感器的滤光器组件的底层。干涉滤光器附接到吸收式滤光器。在其他可能的实现方式中，吸收式滤光器可以是面向图像传感器的底部结构。干涉滤光器可以作为顶层布置在吸收式滤光器结构上。

吸收式滤光器可以用作干涉滤光器的基板。例如，吸收式滤光器可以是有色玻璃基板，在该有色玻璃基板上以抗反射涂层和/或其他干涉滤光器部件的分层结构来制造干涉滤光器。

吸收式滤光器包括吸收材料，该吸收材料吸收大于红外截止波长的光。

在实施方式中，光学滤光器组件可以覆盖图像传感器的整个光电检测器像素阵列。这有利地减少了到达图像传感器光电检测器像素阵列的杂散光的量。

在实施方式中，生物特征成像装置可以被配置成基于所获取图像中的波长的径向分布来执行生物特征认证。

在实施方式中，生物特征成像装置可以被配置成基于所获取图像中的径向强度分布来执行生物特征认证。

由于光学滤光器组件具有与角度相关的截止波长而获得径向分布。由于与人造生物特征对象(诸如由例如塑料或橡胶材料或甚至纸张制成的欺骗手指)相比，活体生物特征对象(诸如手指)具有有区别性的颜色响应，因此与欺骗对象相比，对于活体对象，波长和/或强度的径向分布将不同。这对于大约580nm至大约700nm、或甚至740nm的红色波长范围内的波长尤其有效。

例如，活体性/欺骗检测可以基于以下信号之间的关系：所述信号指示由布置在距光电检测器像素阵列的中心不同距离处的光电检测器检测到的光强度。因此，可以获取指示从径向布置在距光电检测器像素的中心第一距离处的第一组光电检测器像素检测到的光的第一信号，并且可以获取指示从径向布置在距光电检测器像素的中心第二距离处的第二组光电检测器像素检测到的光的第二信号。第二距离和第一距离不同，并且活体性/欺骗检测可以基于第一信号和第二信号之间的关系。第一信号和第二信号可以指示相应波长谱的光，其中由第一组光电检测器和第二组光电检测器检测到的光的波长谱由于光学滤光器组件的角度依赖性而不同。可以从由光学滤光器组件引起的波长和/或强度的径向分布中提取各种度量，所述各种度量基于对强度和波长分布进行比较，其中所述度量可以用于评估活体性和/或反欺骗。

在实施方式中，生物特征成像装置可以被配置成布置在至少部分透明的显示面板下方，并且获取位于至少部分透明的面板的相对侧的对象的图像。

透明的显示面板可以包括颜色可控光源。诸如基于OLED、u-LED的显示器，其具有如RGB、CMY或其他的任何类型的三刺激发光(tri-stimulus emission)。

根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少部分透明的显示面板；根据本文中实施方式的生物特征成像装置，以及处理电路，该处理电路被配置成：从生物特征成像装置接收信号，该信号指示生物特征对象触摸至少部分透明的显示面板；基于检测到的生物特征对象来执行生物特征认证过程。

生物特征对象可以是指纹。

电子设备可以是例如移动设备，诸如移动电话(例如智能电话)、平板计算机、平板手机电脑、智能手表等

本发明的第二方面的其他效果和特征在很大程度上类似于以上结合本发明的第一方面所描述的那些。

根据本发明的第三方面，提供了一种使用生物特征成像装置对生物特征对象进行生物特征认证的方法，该生物特征成像装置包括：图像传感器，该图像传感器包括光电检测器像素阵列，该光电检测器像素阵列被配置成检测从对象发射的光以用于捕获图像；以及光学滤光器组件，该光学滤光器组件至少包括干涉滤光器，该干涉滤光器被布置成覆盖光电检测器像素阵列，并且适于至少部分地阻挡红外光到达光电检测器像素阵列，其中，光学滤光器组件还适于至少具有在可见波长范围内的第一截止波长，其中，第一截止波长取决于所接收的光在光学滤光器组件上的入射角，其中，该方法包括：获取对象的图像；以及基于对所获取图像中的波长的径向分布的评估，或基于所获取图像中的强度的径向分布，来执行生物特征认证。

在实施方式中，生物特征认证可以基于第一组光电检测器像素和第二组光电检测器像素中的一者所检测到的红光的强度与第一组光电检测器像素和第二组光电检测器像素中的另一者所检测到的光的强度的比较。红光信息有利地与绿光信息和蓝光信息中的至少一个结合使用以用于反欺骗过程。

在实施方式中，生物特征认证可以基于检测到的红光的强度与第一组光电检测器像素和第二组光电检测器像素中的另一者所检测到的蓝光和/或绿光的强度之间的关系。检测到的不同颜色的强度之间的关系可以有利地用于形成用于反欺骗的各种度量，因为活体生物特征对象与人造对象相比具有不同的颜色响应。

在实施方式中，第一组像素可以是外部光电检测器像素，第二组像素可以是内部光电检测器像素，其中，内部光电检测器像素比外部光电检测器像素更接近光电检测器像素阵列的中心。

本发明的第三方面的其他效果和特征在很大程度上类似于以上结合本发明的第一方面和第二方面所描述的那些。

当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。技术人员认识到在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征，以创建除了以下描述的实施方式之外的实施方式。

附图说明

现在将参照示出本发明的示例实施方式的附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，在附图中：

图1A至图1B概念性地示出了根据本发明的实施方式的生物特征成像装置的侧视图；

图2示出了根据本发明的实施方式的生物特征成像装置的图像传感器的不同的径向分离的像素组；

图3是示出根据本发明的实施方式的针对不同入射角的通过光学滤光器组件的光的透射率相对于波长的曲线图；

图4是示出根据本发明的实施方式的针对不同入射角的通过光学滤光器组件的光的透射率相对于波长的曲线图；

图5是示出根据本发明的实施方式的针对不同入射角的通过光学滤光器组件的光的透射率相对于波长的曲线图；

图6A概念性地示出了根据本发明的实施方式的示例光学滤光器组件；

图6B概念性地示出了根据本发明的实施方式的示例光学滤光器组件；

图7概念性地示出了根据本发明的实施方式的布置在至少部分透明的显示器下方的生物特征成像装置的示意性侧视图；

图8是根据本发明的实施方式的方法步骤的流程图；

图9示意性地示出了根据本发明的实施方式的电子设备的示例；以及

图10是根据本发明的实施方式的电子设备的示意框图。

具体实施方式

在本具体实施方式中，主要参照布置在显示面板下方的生物特征成像装置来描述根据本发明的生物特征成像装置的各种实施方式。然而，应当注意，所描述的成像装置还可以用在其他光学指纹成像应用中，诸如用在位于盖玻璃下方的光学指纹传感器等中。

图1A至图1B概念性地示出了被配置成获取生物特征对象102的图像的生物特征成像装置100。生物特征成像装置包括图像传感器104，图像传感器104包括被配置成检测从对象102发射的光以捕获图像的光电检测器像素阵列106。此外，生物特征成像装置100包括光学滤光器组件108，光学滤光器组件108至少包括干涉滤光器110。光学滤光器组件108被布置成覆盖光电检测器像素阵列106，并且具有红外截止波长，以至少部分地阻挡红外光到达光电检测器像素阵列106。光学滤光器组件108还适于至少具有在可见波长范围内的第一截止波长。第一截止波长取决于所接收的光在光学滤光器组件108上的入射角。

在图1A中，示出了从放置在覆盖结构114上的手指102发射的概念性光束。光束B1是通过透镜116的中心传输的主光线。光束B1在光学滤光器组件108上具有第一入射角θ1。

类似地，现在转到图1B，示出了从放置在覆盖结构114上的手指102发射的概念性的其他光束，其中光束B2是通过透镜116的中心传输的主光线。光束B2在光学滤光器组件108上具有第二入射角θ2。为了比较，图1B中还示出了主光线B1。由于光学滤光器组件108的第一截止波长的角度依赖性，由光电检测器像素112a检测到的波长谱及其强度不同于由光电检测器像素112b检测到的波长谱。

有利地，这样的波长谱的差异可以用于活体性/欺骗检测。例如，与针对典型的欺骗材料诸如纸、橡胶、塑料等由不同像素检测到的波长强度光谱的关系相比，对于诸如由手指提供的活体生物特征材料，由不同像素检测到的波长谱中的光的强度之间的关系可能不同。

更准确地说，从活体对象发射的光典型地具有在非活体材料中经常看不到的特征性红色分量。因此，与非活体对象相比，具有本文提出的光学滤光器组件的图像中的光的强度的径向分布对于活体对象将是不同的。这种知识用于欺骗/活体性检测。

优选地，光学滤光器组件108覆盖图像传感器104的整个光电检测器像素阵列106。因此，由图像传感器检测到的光已经穿过光学滤光器组件。这提供了保护图像传感器像素免受红外辐射，其否则可能会使图像传感器饱和。然而，可以想到，光学滤光器组件仅部分地覆盖光电检测器像素阵列106。

图2概念性地示出了布置在距光电检测器像素阵列106的中心不同距离处的不同的两组像素。此处像素200表示光电检测器像素阵列106的中心，然而，请注意，该中心不一定必须是具体像素，而可以是光电检测器像素阵列106的几何中心点。

第一组像素202布置在距中心点200第一径向距离处，第二组像素204布置在距中心点200第二径向距离处。因此，第二组像素204是外部光电检测器像素，第一组像素202是内部光电检测器像素，其中内部光电检测器像素202比外部光电检测器像素204更接近光电检测器像素阵列的中心200。

一般来说，像素阵列上更远的点对应于更高的所谓主光线角度，该主光线角度可以被认为是由传感器看到的从对象(例如被成像对象)的中心发射的光的光轴与到达特定像素的主光线之间的角度。因此，考虑到对象的点，距光电检测器像素阵列的中心200不同距离处的像素将从对象的那个给定点接收到已经以不同角度通过滤光器的光。

例如，现在再次转到图2，第一组像素202接收从对象发射的已经以主光线角度的分布通过了滤光器110(参见图1A至图1B)的光，所述主光线角度的分布与已经通过滤光器并且由第二组像素204检测到的光的主光线角度的分布不同。这还意味着，由于角度光学滤光器组件，第一组像素202检测到的第一截止波长处或第一截止波长附近的光的强度与第一组像素202检测到的第一截止波长处或第一截止波长附近的光的强度不同。考虑到这种效应以连续方式存在于整个光电检测器像素阵列上，光学滤光器组件和被成像对象的波长和/或光强度特性的径向分布可以是可检测的。可以考虑第一截止波长处或第一截止波长附近的径向强度分布。以下认识用于活体性检测：欺骗材料的径向强度分布与活体材料的径向强度分布之间存在差异。

图3是示出针对两个不同入射角(角度V1(实线)和角度V2(虚线))的通过光学滤光器组件的光的示例透射率相对于波长的曲线图。针对光入射角V1的滤光器的截止波长低于针对入射角V2的截止波长。如以上所讨论的，这导致在光学滤光器组件的截止波长处或在光学滤光器组件的截止波长附近，所捕获的图像(其中入射光已经被滤光器过滤)将具有波长的径向分布。

光学滤光器组件透射低于取决于入射角(即V1或V2)的相应截止波长的波长的光。

转到图4，图4示出了针对不同入射角的通过光学滤光器组件的光的透射率的另一曲线图。该光学滤光器组件适于至少部分地阻挡可见波长范围的阻挡子范围402内的光。阻挡子范围截止波长取决于所接收的光在光学滤光器组件上的入射角。图4示出了阻挡子范围402的截止波长将根据入射角(AOI)偏移到例如402’或402”。因此，阻挡子范围402将根据像素相对于光学滤光器组件和被成像对象的位置而偏移，从而导致波长在光电检测器像素阵列106上的径向分布。因此，光学滤光器组件不透射取决于入射角的阻挡子范围内的光，或者阻挡子范围内的光的透射至少基本上被衰减。

图5示出了另一可能的光学组件的透射率图，该光学组件适于除了第一截止波长502之外具有可见波长范围内的第二截止波长504。该第二截止波长504取决于所接收的光在光学滤光器组件上的入射角(这里为V1或V2)。例如，第一截止波长502、502’可以在红色可见光的范围内，例如在600nm至740nm的范围内，并且第二截止波长504、504’在蓝色可见光的范围内，例如在450nm至500nm的范围内。另一截止波长506、506’提供了也在图4中示出的波长的阻挡子范围402。取决于入射角，光学滤光器组件这里透射相应的一对截止波长之间，即截止波长502与504之间、截止波长502’与504’之间以及截止波长502”与504”之间，的波长的光。

根据本文中所描述的实施方式中的每一个的光学滤光器组件可以被配置成阻挡所有入射角的红外光。因此，如图5所示例，红外截止波长510与入射角无关。

图6A概念性地示出了根据本发明的可能实施方式的光学滤光器组件610。光学滤光器组件610包括光学干涉滤光器612，光学干涉滤光器612被概念性地示出为电介质的分层结构，但是可以想到其他干涉滤光器。此外，干涉滤光器612布置在底部基板614上、或者甚至制造在底部基板614上，底部基板614可以是或可以包括用于阻挡红外光的吸收式滤光器。吸收式滤光器的吸收特性与入射角无关，因此吸收式滤光器614的红外截止波长与光入射角无关。底部基板可以是吸收式玻璃基板614。干涉滤光器612同样可以很好地被制造或附接到吸收式滤光器614的底侧，使得干涉滤光器612在安装在图像传感器上时面向图像传感器。

图6B概念性地示出了根据本发明的可能实施方式的另一光学滤光器组件620。这里，光学滤光器组件620包括插在或夹在干涉滤光器612之间的吸收式滤光器614。因此，在吸收式滤光器612的两侧都存在干涉滤光器。

图7示意性地示出了根据本发明的实施方式的生物特征成像装置100。这里，生物特征成像装置100被布置在至少部分透明的显示面板701下方。然而，生物特征成像装置100可以被布置在足够透明的任何覆盖结构下方，只要图像传感器104接收足够量的光以捕获与覆盖结构的外表面接触的生物特征对象(诸如指纹或掌纹)的图像即可。在下文中，描述被配置成捕获与显示面板701的盖玻片702的外表面706接触的手指704的图像的生物特征成像装置100。

生物特征成像装置100包括图像传感器104，图像传感器104包括光电检测器像素阵列106，其中每个像素112是单独可控的光电检测器，其被配置成检测入射光的量并生成指示由检测器接收的光的电信号。

在一些实施方式中，生物特征成像装置100还包括被布置成覆盖图像传感器104的光学堆叠体712。光学堆叠体712可以包括各种层和部件，诸如覆盖图像传感器104的透明的基板、一组光学重定向元件诸如透镜713、具有针对透镜的单独开口的不透明层、用于将显示面板701附接到生物特征成像装置100的粘合剂层、气隙和抗反射涂层。

此外，为了完整性，这里的至少部分透明的显示面板701包括颜色可控光源730，颜色可控光源730包括单独可控的发光像素732。为了获取例如指纹或掌纹的图像，颜色可控光源730可以发射由手指704反射并由图像传感器104的像素112检测的光。存在着通过颜色可控光源730的合适的开口或光路，使得从手指704发射的光束可以到达图像传感器702。

示出了从手指704发射并通过光学滤光器组件108的一组主光线730、731、732。主光线731在光学滤光器组件108上具有正交入射角，并且主光线730和732具有小于90度的入射角。

光学滤光器组件108布置在光学堆叠体712中并且这里被示出布置在透镜713下方的图像传感器104上。然而，光学滤光器组件108同样可以很好地布置在光学堆叠体712中的其他位置，诸如透镜713与显示器701之间。在这样的情况下，光学堆叠体712中的结构可以用作光学滤光器组件108的支撑结构。

图8是根据本发明的实施方式的方法步骤的流程图。该方法用于使用根据本文中实施方式的生物特征成像装置对生物特征对象进行生物特征认证。生物特征成像装置包括图像传感器，该图像传感器包括光电检测器像素阵列，该光电检测器像素阵列被配置成检测从对象发射的光以捕获图像。生物特征成像装置还包括光学滤光器组件，该光学滤光器组件至少包括干涉滤光器，该光学滤光器组件被布置成覆盖光电检测器像素阵列，并且被配置成至少部分地阻挡红外光到达光电检测器像素阵列。光学滤光器组件还适于至少具有在可见波长范围内的第一截止波长，其中，第一截止波长取决于所接收的光在光学滤光器组件上的入射角。

该方法包括使用生物特征成像装置获取对象的图像的步骤S102。此外，在步骤S104中，基于对所获取图像中的径向强度分布的评估和/或基于图像中的波长的径向分布来执行生物特征认证。

再次转到图2，生物特征认证可以基于由第一组光电检测器像素202和第二组光电检测器像素204中的一者检测到的红光的强度与由第一组光电检测器像素202和第二组光电检测器像素204中的另一者检测到的任何一种颜色的光的强度的比较。例如，在一个实施方式中，生物特征认证基于检测到的红光的强度与由第一组光电检测器像素202和第二组光电检测器像素204中的另一者检测到的蓝光和/或绿光的强度之间的关系。

这里用一个透镜概念性地示出了生物特征成像装置。然而，应当理解，该透镜仅例示了可以包括若干透镜和/或其他光学部件的光学透镜组件。此外，透镜的尺寸和位置仅出于说明性和示例性目的而示出，因此透镜可以例如更大并且覆盖整个光电检测器像素阵列，或者透镜可以代表光学透镜组件中的较小透镜。本文中所描述的光学滤光器组件可以位于光学透镜组件下方，插在光学透镜组件中的透镜之间，或者布置在光学堆叠体中的光学透镜组件上方。

生物特征成像装置可以是相机类型的光学指纹传感器。

在一些可能的实现方式中，生物特征成像装置可以包括覆盖光电检测器像素的不同颜色的滤色器。例如，第一组像素可以被红色滤光器覆盖，第二组像素可以被蓝色滤光器覆盖，第三组像素可以被绿色滤光器覆盖。这可以有利地进一步增强在所获取图像上针对给定波长范围的波长的径向分布和/或强度的径向分布的效果。

现在转到图9，示意性地示出了被配置成应用根据本公开内容的构思的电子设备的示例，该电子设备是移动设备901的形式，该移动设备901具有集成在显示器中的生物特征成像设备100，以及带有触摸屏界面906的显示面板904。生物特征成像设备100可以例如用于解锁移动设备901，和/或用于授权使用移动设备901执行的交易等。

优选地并且对于技术人员来说明显的是，图9中所示的移动设备901还包括用于WLAN/Wi-Fi通信的第一天线、用于电信通信的第二天线、麦克风、扬声器和电话控制单元。当然，另外的硬件元件可包括在移动设备中。

还应当注意，本发明可以适用于包括透明显示面板的任何其他类型的电子设备，诸如膝上型计算机、平板计算机等。

本文中所示出的实施方式可以在显示器内成像设备中实现。

图10是根据本发明的实施方式的电子设备的示意框图。电子设备1000包括透明的显示面板1004和根据本发明的实施方式的概念性示出为布置在透明的显示面板1004下方的生物特征成像装置100。此外，电子设备1000包括处理电路诸如控制单元1002。控制单元1002可以是电子设备1000的独立控制单元例如设备控制器。可替选地，控制单元1002可以包括在生物特征成像装置100中。

控制单元1002被配置成从生物特征成像装置100接收指示检测到的对象的信号。接收到的信号可以包括图像数据。

基于接收到的信号，控制单元1002被配置成检测指纹，并且基于检测到的指纹，控制单元1002被配置成执行用于识别用户的指纹认证过程。这样的指纹认证过程被认为是技术人员本身已知的，并且本文将不再进一步描述。

此外，控制单元1002被配置成基于所获得的对象的图像、基于对所获取图像中的波长的径向分布的评估来执行生物特征认证。控制单元1002可以被配置成基于波长的径向分布来推断图像中的对象是欺骗生物特征对象还是活体生物特征对象。

控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。控制单元还可以包括或替选地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。在控制单元包括可编程设备诸如以上提及的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的情况下，处理器还可以包括控制可编程设备的操作的计算机可执行代码。应当理解，通过控制单元(或通常讨论为“处理电路”)提供的功能中的全部或一部分可以至少部分地与生物特征成像装置集成。

本公开内容的控制功能可以使用现有的计算机处理器来实现，或者通过出于该目的或另一目而包含的用于适当系统的专用计算机处理器来实现，或者通过硬线系统来实现。本公开内容范围内的实施方式包括程序产品，该程序产品包括用于承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这样的机器可读介质是可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用介质。作为示例，这样的机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储设备，或任何其他介质，该任何其他介质可以用于携带或存储以机器可执行指令或数据结构形式的所需的程序代码，并且可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问。当通过网络或其他通信连接(硬连线、无线或硬连线或无线的组合)将信息传输或提供给机器时，机器会将连接适当地视为机器可读介质。因此，任何这样的连接都被适当地称为机器可读介质。以上的组合也包括在机器可读介质的范围内。例如，机器可执行指令包括使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行特定功能或功能组的指令和数据。

尽管已经参照本发明的具体的示例性实施方式描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说，许多不同的改变、修改等将变得明显。此外，应当注意，成像设备的部件和用于制造成像设备的方法可以以各种方式被省略、互换或布置，而成像设备仍然能够执行本发明的功能。

此外，根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，技术人员在实践要求保护的发明时可以理解并实现所公开实施方式的改变。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数。在相互不同的从属权利要求中记载某些手段这一事实并不表示这些手段的组合不能被有利地使用。

Claims (15)

1.一种生物特征成像装置(100)，所述生物特征成像装置(100)被配置成获取对象(102)的图像，所述生物特征成像装置包括：

图像传感器(104)，所述图像传感器(104)包括光电检测器像素(106)阵列，所述光电检测器像素(106)阵列被配置成检测从所述对象发射的光以捕获图像，

光学滤光器组件(108)，所述光学滤光器组件(108)至少包括光学干涉滤光器(110)，所述光学滤光器组件被布置成覆盖所述光电检测器像素阵列，并且所述光学滤光器组件具有红外截止波长以至少部分地阻挡红外光到达所述光电检测器像素阵列，

所述光学滤光器组件还至少具有在可见波长范围内的第一可变截止波长(502)，其中，所述第一截止波长取决于所接收的光在所述光学滤光器组件上的入射角，并且被定制用于活体性检测。

2.根据权利要求1所述的生物特征成像装置，其中，所述光学滤光器组件适于至少部分地阻挡所述可见波长范围的阻挡子范围(402)内的光，其中，阻挡子范围截止波长取决于所接收的光在所述光学滤光器组件上的入射角。

3.根据权利要求1所述的生物特征成像装置，其中，所述光学滤光器适于具有在所述可见波长范围内的第二截止波长(506)，其中，所述第二截止波长取决于所接收的光在所述光学滤光器组件上的入射角。

4.根据权利要求3所述的生物特征成像装置，其中，所述第一截止波长在红色可见光的范围内，并且所述第二截止波长在蓝色可见光的范围内。

5.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，所述光学滤光器组件适于阻挡所有入射角的红外光。

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，所述光学滤光器组件包括用于阻挡红外光的吸收式滤光器(614)。

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，所述光学滤光器组件覆盖所述图像传感器的整个光电检测器像素阵列。

8.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基于所获取图像中的波长的径向分布，或者基于所获取图像中的强度的径向分布，来执行生物特征认证。

9.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布置在至少部分透明的显示面板(701)下方，并且获取位于所述至少部分透明的面板的相对侧的对象的图像。

10.一种电子设备(901)，包括：

至少部分透明的显示面板(701)；

根据前述权利要求中任一项所述的生物特征成像装置，以及

处理电路(1002)，所述处理电路被配置成：

从所述生物特征成像装置接收信号，所述信号指示生物特征对象触摸所述至少部分透明的显示面板，

基于检测到的生物特征对象来执行生物特征认证过程。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述电子设备是移动设备。

12.一种使用生物特征成像装置对生物特征对象进行生物特征认证的方法，所述生物特征成像装置包括：

图像传感器，所述图像传感器包括光电检测器像素阵列，所述光电检测器像素阵列被配置成检测从所述对象发射的光以捕获图像，以及

光学滤光器组件，所述光学滤光器组件至少包括干涉滤光器，所述干涉滤光器被布置成覆盖所述光电检测器像素阵列，并且适于至少部分地阻挡红外光到达所述光电检测器像素阵列，

所述光学滤光器组件还适于至少具有在可见波长范围内的第一可变截止波长，其中，所述第一可变截止波长取决于所接收的光在所述光学滤光器组件上的入射角，并且被定制用于活体性检测，

其中，所述方法包括：

获取所述对象的图像；以及

基于对所获取图像中的波长的径向分布的评估，或者基于所获取图像中的强度的径向分布，来执行生物特征认证。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述生物特征认证基于第一组光电检测器像素(202)和第二组光电检测器像素(204)中的一者所检测到的红光的强度与所述第一组光电检测器像素和所述第二组光电检测器像素中的另一者所检测到的光的强度的比较。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，生物特征认证基于所检测到的红光的强度与所述第一组光电检测器像素和所述第二组光电检测器像素中的所述另一者所检测到的蓝光和/或绿光的强度之间的关系。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，所述第一组像素是内部光电检测器像素，所述第二组像素是外部光电检测器像素，其中，所述内部光电检测器像素比所述外部光电检测器像素更接近所述光电检测器像素阵列的中心(200)。

Images