CN216901720U - 活体指纹检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一活体指纹检测装置，其中所述活体指纹检测装置包括一光源和一识别模组，其中所述光源产生的光发射至待测指纹，其中所述识别模组包括至少一传感器和一光学组件，所述光学组件位于所述至少一传感器的光学路径，所述待测指纹的反射光经所述光学组件到达所述至少一传感器，其中所述至少一传感器基于接收到的反射光的光谱信息进行活体指纹判断。

Description

活体指纹检测装置

技术领域

本实用新型涉及指纹检测领域，尤其涉及一活体指纹检测装置。

背景技术

各种类型的生物计量系统被越来越多地使用，以提供更高的安全性和/或增强的用户便利性。例如，指纹感测系统由于其尺寸小、性能高和用户接受度高已经被广泛地应用于各类终端设备中，例如消费者的智能手机中。目前市面上流通多种指纹感测系统，例如基于电容式指纹模组的感测系统、基于光学指纹模组的感测系统等，上述类型的指纹感测系统虽然可以实现解锁，但是在被应用于移动终端的指纹识别解锁后，不法分子可以通过窃取用户指纹制作出假指纹来破解用户的安全系统，这反而增加了移动终端指纹密码被识破的概率，对移动终端的信息安全造成了较大的威胁。

然而现有活体指纹识别方案都存在一定的缺陷，例如电容式模组具有环境稳定性差、寿命较低、活体检测能力不足的缺点，光学式则通常不具备活体检测能力，因此亟需一种简单、可靠的指纹识别方案实现活体指纹识别。

实用新型内容

本实用新型的一个主要优势在于提供一活体指纹检测装置，其中所述活体指纹检测装置适于活体检测，提高指纹检测装置的适用性。

本实用新型的另一个优势在于提供一活体指纹检测装置，其中所述活体指纹检测装置根据经由皮肤反射后的光谱信息进行活体判断，从而实现对指纹的活体检测，提高检测的准确性。

本实用新型的另一个优势在于提供一活体指纹检测装置，其中所述活体指纹检测装置基于参考光谱响应数据与识别光谱响应数据的比较结果确定所述待识别对象的识别结果，有利于提高指纹检测识别的准确性。

本实用新型的另一个优势在于提供一活体指纹检测装置，其中所述活体指纹检测装置包括一光源和一识别模组，其中所述光源被设置于所述识别模组或者邻近所述识别模组设置，由所述光源用于对待测指纹的照明。

本实用新型的另一个优势在于提供一活体指纹检测装置，其中所述光源被设置于所述识别模组的线路板或者框架，有利于所述活体指纹检测装置的小型化。

本实用新型的另一个优势在于提供一活体指纹检测装置，其中所述活体指纹检测装置获得原始数据，即光强信息，对所述原始数据分别进行图像信息修正和光谱信息修正，然后分别采用指纹识别算法与活体算法，将指纹图像与光谱信息与录入时提取的对应信息进行比对，得出匹配度，两者匹配度均高于阈值时，输入验证通过，否则输出验证失败。

本实用新型的另一个优势在于提供一活体指纹检测装置，其中所述活体指纹检测方法包括图像信息修正以及光谱信息修正包含周围均值补偿(binning) 的图像处理方式，通过加权平均提高数据检测的准确性。

本实用新型的另一个优势在于提供一活体指纹检测装置，其中所述活体指纹检测方法进一步包括活体算法的流程，将原始数据(光强信息)经过处理后提取的有效修正光谱参数(或光谱信息)，与录入数据的对应参数组成数据组，并计算其直线拟合后的相关系数R，当相关系数R大于对应阈值时，判定为活体，否则判定为非活体。

依本实用新型的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本实用新型的一活体指纹检测装置，包括：

一光源，其中所述光源产生的光发射至待测指纹；和

一识别模组，其中所述识别模组包括至少一光谱传感器和一光学组件，所述光学组件位于所述至少一光谱传感器的光学路径，所述待测指纹的反射光经所述光学组件到达所述至少一光谱传感器，其中所述至少一光谱传感器基于接收到的反射光的光谱信息进行活体指纹判断，其中所述光谱传感器包括图像传感器和位于所述图像传感器光学路径的滤光结构。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别模组进一步包括一支架和一线路板，其中所述光谱传感器被电连接于所述线路板，所述支架被设置于所述线路板，所述光学组件被设置于所述支架，由所述支架支撑所述光学组件，并将所述光学组件保持在所述光谱传感器的感光路径。

根据本实用新型的一个实施例，所述光源被设置于所述线路板，并通过所述线路板与所述光谱传感器相导通。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别模组进一步包括一透明盖板和一支撑件，其中所述透明盖板被所述支撑件支撑于所述光谱传感器的感光路径。

根据本实用新型的一个实施例，所述线路板进一步包括一第一线路板和一第二线路板，其中所述光谱传感器被设置于所述第一线路板，所述光源被设置于所述第二线路板。

根据本实用新型的一个实施例，所述线路板进一步包括至少一连接线，其中所述连接线电气地连接第一线路板和所述第二线路板。

根据本实用新型的一个实施例，所述线路板进一步包括一软板，其中所述软板被设置于所述第一线路板和所述第二线路板，并且通过所述软板电气地连接所述第一线路板和所述第二线路板。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别模组包括一光谱传感器、一成像传感器以及一分光元件，其中所述分光元件位于所述光谱传感器和所述成像传感器的光学路径，检测光被所述分光元件分成一第一检测光和一第二检测光，其中所述第一检测光被所述分光元件转折后到达所述光谱传感器，所述第二检测光被所述分光元件透过后到达所述成像传感器，所述光谱传感器通过所述第一检测光获取待测物的光谱信息，所述成像传感器通过检测所述第二检测光获取所述待测物的图像信息。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别模组进一步包括匀光件，其中所述匀光件被设置于所述分光件和所述光谱传感器之间，由所述匀光件对光进行匀化，再由所述光谱传感器获得光谱信息进行活体判别。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别模组进一步包括一透镜组，所述透镜组位于所述成像传感器和所述分光元件之间，对光进行调整后被成像芯片接收。

根据本实用新型的一个实施例，所述成像传感器和所述透镜组沿水平方向设置，其中所述光谱传感器和所述匀光片沿高度方向设置。

通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和附图得以充分体现。

附图说明

图1是根据本实用新型的第一较佳实施例的一活体指纹检测装置的原理示意图。

图2是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的框架示意图。

图3是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的一传感器的结构框架示意图。

图4A和图4B是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的一传感器的微观结构示意图。

图5是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的光谱传感器的框架结构示意图。

图6是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的光谱传感器的剖视图。

图7是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的光谱传感器的物理像素示意图。

图8是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的整体结构示意图。

图9是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的部分结构示意图。

图10A至图10C是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的整体结构的可选实施方式的示意图。

图11A至图11D是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述活体指纹检测装置的整体结构的可选实施方式的示意图。

图12是根据本实用新型第二较佳实施例的一活体指纹检测装置的框架示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

关于本实用新型中活体指纹检测装置的检测原理概述，

如图1所示，由于人皮肤中存在毛细血管(血液)、汗孔等生理特征，相对指纹纹路来讲较难被伪造，而由于存在生理特征会导致皮肤对不同波段的光谱吸收/反射程度不同，这也就表明，可以根据经由皮肤反射后的光谱信息进行活体判断，从而实现对指纹的活体检测。具体地，通过对真人手指和指模材料进行反射光谱测试可知，在300nm-1100nm波长下，真人手指反射光谱和指模材料的反射光谱差异巨大，如图1以硅胶、纸张和人皮肤等测试为例，真人手指和指模材料对应的反射光谱数据差别较大。因此，可以通过接收到的反射光谱进行活体判断是可行的。

参照本实用新型说明书附图之图1至图11D所示，依照本实用新型的一活体指纹检测装置在接下来的描述中被阐明。所述活体指纹检测装置包括一光源 10和一识别模组20，其中所述光源10发出照明光线至待测的手指，所述识别模组20通过检测手指反射出的光对待测指纹进行检测。所述识别模组20包括一光学组件21和至少一传感器22，其中所述光学组件21位于所述光谱传感器 22的光学路径。值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述光谱传感器22为图像传感器或光谱传感器。优选地，所述光学组件21为镜头组，所述光学组件21进一步包括至少一镜片。更优选地，所述光学组件21用于将手指指纹的成像信息传输到所述光谱传感器22，其中所述光学组件21的FOV在80度～130度之间，后焦距在0.3mm～5mm之间，光学总长在1mm～10mm之间。

所述光源10用于对待测手指的照明，需选用具有一定频谱宽度(>30nm)。其中，所述光源可以根据需求发射单色光或混合光。

值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述光源10被设置于所述识别模组20或者所述光源10邻近于所述识别模组20设置，所述光源10发出的光线至待测手指，经所述待测手指反射出的检测光经所述识别模组20的所述光学组件21至所述光谱传感器22，再由所述光谱传感器22进行活体判断，从而实现对指纹的活体检测。

如图8所示，在本实用新型的该优选实施例中，所述识别模组20进一步包括一支架23和一线路板24，其中所述光谱传感器22被电连接于所述线路板24。优选地，所述支架23被设置于所述线路板24，所述光学组件21被设置于所述支架23，由所述支架23支撑所述光学组件21，并将所述光学组件21保持在所述光谱传感器22的感光路径。值得一提的是，所述线路板24可以但不限于软板(FPC)、硬板(PCB)或软硬结合板(F-PCB)、陶瓷基板等。所述线路板24 可用于对光源以及传感器的驱动、控制、数据处理与输出等。

在本实用新型的至少一实施例中，由于所述活体指纹检测装置需要小型化，因此所述光源10可以集成于所述线路板24，或集成于所述支架23。也就是说，所述光源10被固定于所述线路板24，或所述光源10被固定于所述支架23。优选地，所述光源10的发光路径与所述光谱传感器22的感光路径不平行。

如图10A和图10B示出了本实用新型所述识别模组20的一个具体实施方式，在本实用新型的该优选实施例中，所述识别模组20进一步包括一透明盖板 25和一支撑件26，其中所述透明盖板25被所述支撑件26支撑于所述光谱传感器22的感光路径。所述透明盖板25被用以放置待测物体，例如手指，并通过所述透明盖板25获取待测物的反射光信息。作为示例的，所述光源10发射的光透过所述透明盖板25照射到的手指指纹，反射光经所述透明盖板25反射进入所述光谱传感器22。

值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述识别模组20为双支架结构，其中所述支撑件26支撑所述透明盖板25，并由所述支撑件26和所述透明盖板25将所述支架23和由所述支架23固定的所述光学组件21包覆在内部。所述支撑件26为外层支架结构，所述支架23为固定于所述支撑件26内部的内层支架结构。

优选地，所述支撑件26被设置于所述线路板24，其中所述支撑件26的上端固定所述透明盖板25，所述支撑件26的另一端被固定于所述线路板24，并且所述支撑件26、所述线路板24以及所述透明盖板25形成一封闭空间，从而预防灰尘进入。优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述透明盖板25被所述支撑件26支撑，并且所述透明盖板25离所述线路板24的距离小于7mm。在本实用新型的个别实施例中，所示支撑件26和所述支架23是一体的，即两者集成为一体式的结构件，用以固定和支撑所述光学组件21和透明盖板25。

所述光源10被设置于所述线路板24，并与所述线路板24相电气地连接。优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述光源10位于所述支撑件26的内侧，其中所述光源10被邻近地设置于所述支架23的外侧，并且所述光源10 的发光路径与所述光谱传感器的感光路径不平行。可选地，在本实用新型的其他可选实施方式中，所述光源10被设置于所述支架23，并且所述光源10与所述线路板24相电气地连接。

如图10B所示，依照本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供一种识别模组的另一可选实施方式，其中所述线路板24进一步包括一第一线路板241和一第二线路板242，其中所述光谱传感器241被设置于所述第一线路板 241，所述光源10被设置于所述第二线路板242。所述支架23被固定于所述第一线路板241，所述光学组件21被固定于所述支架23并位于所述光谱传感器 22的感光路径。

所述线路板24进一步包括一软板244，其中所述软板244被设置于所述第一线路板241和所述第二线路板242，并且通过所述软板244电气地连接所述第一线路板241和所述第二线路板242，以实现所述电路板24的导通。

如图10C所示，在本实用新型的一种可选实施方式中，所述识别模组20进一步包括至少一匀光件28，其中所述匀光件28被设置于所述光源10的感光路径，用以对所述光源发出的光进行匀化。所述匀光件28被设置于所述光源10 的发射端，其中所述光源10发出的光线经所述匀光件28向所述透明盖板25照射。

本实用新型说明书附图之图11A至图11C所示，依照本实用新型另一较佳实施例的一识别模组20被阐明。与上述较佳实施例不同点在于，在本实用新型的该优选实施例中，所述识别模组的透明盖板25被设置于所述支架23。所述支架23包括一支架主体231、一镜头支撑部232以及一盖板支撑部233，其中所述镜头支撑部232位于所述盖板支撑部233的上端。也就是说，由所述支架23 将所述透明盖板25支撑在所述光学组件21的上方。所述镜头支撑部232自所述镜头主体231向内延伸，并在所述支架23的内部形成具有一通光孔的支撑结构，其中所述盖板支撑部233自所述支架主体231一体地向上延伸，用以固定和支撑所述透明盖板25。简言之，在本实用新型的该优选实施例中，所述支架 23为一种上下双层的支架结构，其中所述透明盖板25被所述支架23的所述盖板支撑部233支撑于所述光学组件21的上方，所述光学组件21被所述支架23 的所述镜头支撑部232支撑在所述透明盖板25的下方。

所述支架23的所述镜头支撑部232将所述支架23的内部空间分隔成为一个上部容置空间234和一下部容置空间235，其中所述光学组件21被保持在所述支架23的所述上部容置空间234，所述光谱传感器22被保持在所述支架23的所述下部容置空间235。所述光源10和所述光谱传感器22被设置于所述线路板 24，并与所述线路板24相电气地连接。所述线路板24进一步包括一第一线路板241和一第二线路板242，其中所述光谱传感器241被设置于所述第一线路板 241，所述光源10被设置于所述第二线路板242。所述支架23被固定于所述第一线路板241，所述光学组件21被固定于所述支架23并位于所述光谱传感器 22的感光路径。

如图11A，与上述较佳实施例不同的是，所述光源10被设置于所述支架23 的所述镜头支撑部232，其中所述光源10位于所述光谱传感器22的上方。优选地，所述光源10被设置于所述支架23的所述支架镜头部232，且所述光源的发光路径与所述光谱传感器的感光路径不平行。

优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述第一线路板241和所述第二线路板242电连接；所述透明盖板25被设置于所述支架23上端，并保持于所述光谱传感器22的感光路径上。所述光谱传感器22、所述支架23以及被所述支架23支撑的所述光学组件22形成基本密封的空间；所述透明盖板25、所述支架23以及所述光学组件21形成基本密封的空间。

如图11B所示，本实用新型所述活体指纹检测装置的所述识别模组20进一步设有至少一散热孔201，其中所述至少一散热孔201连通所述识别模组的内部空间于外界环境，通过散热孔降低所述识别模组20内部温度。作为示例的，所述支架23设置一开口，或者在所述透明盖板25进行固定时，所述透明盖板25 与所述支撑件26通过三面画胶的方式将所述散热孔201形成于所述透明盖板25 和所述支撑件26的连接位置处，从而使得上部分空间并不是完全封闭的存在间隙用以透气散热。

如图11C所示，依照本实用新型的另一方面，本实用新型所述第一线路板 241和所述第二线路板242相导通。所述第一线路板241和所述第二线路板242 通过引脚进行导通。具体地，所述线路板24进一步包括至少一连接线243，其中所述连接线243电气地连接第一线路板241和所述第二线路板242。可以理解的是，所述连接线可以但不限于金属引脚，其中所述连接线243的一端连接于所述第二线路板242，所述连接线243的另一端连接于所述第一线路板241，以实现第一线路板和第二线路板导通。

由于所述支架23、所述光学组件21以及所述第一线路板241会形成一封闭空间，从工艺角度很难将所述连接线243以导通的方式固定于所述第一线路板 241。优选地，所述支架23设有对应的连通孔230，其中所述支架23的所述连通孔230正对所述第一线路板241的连接位置，使得所述第二线路板242在被设置于所述支架23时，所述连接线243可以通过支架23的所述连通孔230和所述第一线路板241相连接，再通过焊接、胶接等工艺将连接线243固定于所述第一线路板241。进一步，由于所述支架23被固定于所述第一线路板241后，才会将所述连接线243和所述第一线路板241连接。因此作为优选地，所述第一线路板241具有连接通孔，所述连接线243至少部分穿过所述连接通孔，从而可以从所述第一线路板241的背面将所述连接线243与所述第一线路板241固定并导通。

如图11D所示，在本实用新型的一种可选实施方式中，所述识别模组20进一步包括至少一匀光件28，其中所述匀光件28位于所述光源10的感光路径，用以对所述光源发出的光进行匀化。所述匀光件28被设置于所述光源10的发射端，其中所述光源10发出的光线经所述匀光件28向所述透明盖板25照射。

优选地，对于将光源设置于第一线路板的方案，所述活体指纹检测装置还包括一散热件，所述散热件被设置于所述光源下方，从而快速将光源产生的热量导出。

如图3至图7所示，所述光谱传感器22为光谱传感器，所述光谱传感器包括滤光结构和图像传感器，所述滤光结构位于所述图像传感器的感光路径上，滤光结构为频域或者波长域上的宽带滤光结构。各处滤光结构不同波长的通光谱不完全相同。滤光结构可以是超表面、光子晶体、纳米柱、多层膜、染料、量子点、MEMS(微机电系统)、FP etalon(FP标准具)、cavity layer(谐振腔层)、waveguide layer(波导层)、衍射元件等具有滤光特性的结构或者材料。例如，在本申请实施例中，所述滤光结构可以是中国专利CN201921223201.2中的光调制层。图像传感器可以是CMOS图像传感器(CIS)、CCD、阵列光探测器等。另外，所述光谱装置还包括数据处理单元，所述数据处理单元可以是MCU、 CPU、GPU、FPGA、NPU、ASIC等处理单元，其可以将图像传感器生成的数据导出到外部进行处理。

所述光谱传感器，用于获取手指纹路图像信息以及手指光谱特征信息，以实现对手指生物特征进行验证。芯片尺寸范围在1/9'～1/1.6'之间，成像空间分辨率在5万像素以上，具有等效于30nm以下的光谱分辨率的待测光光谱鉴别能力。所述光谱传感器可以采用COB或CSP封装、FC封装工艺贴附于所述线路板。

具体的，所述光谱传感器工作原理为，将入射光在不同波长λ下的强度信号记为f(λ)，滤光结构的透射谱曲线记为T(λ)，光谱传感器具有m组的滤光结构，每一组透射谱互不相同，又称“结构单元”，整体可记为Ti(λ) (i＝1,2,3,…,m)。每一组滤光结构下方都有相应的物理像素，探测经过滤光结构调制的光强信息Ii。在本申请的特定实施例中，以一个物理像素对应一组结构单元为例进行说明，但是不限定于此，在其它实施例中，也可以是多个物理像素为一组对应于一组结构单元。

入射光的频谱分布和图像传感器的测量值之间的关系可以由下式表示：

Ii＝Σ(f(λ)·Ti(λ)·R(λ))

其中R(λ)为图像传感器的响应，记为：

Si(λ)＝Ti(λ)·R(λ)

则上式可以扩展为矩阵形式：

其中，Ii(i＝1,2,3,…,m)是待测光透过宽带滤光结构后图像传感器的响应，分别对应m个图像传感器的光强信息，又称m个“物理像素”，其是一个长度为m的向量。S是系统对于不同波长的光响应，由滤波结构透射率和图像传感器响应的量子效率两个因素决定。S是矩阵，每一个行向量对应一个结构单元对不同波长入射光的响应，这里，对入射光进行离散、均匀的采样，共有n个采样点。S的列数与入射光的采样点数相同。这里，f(λ)即是入射光在不同波长λ的光强，也就是待测量的入射光光谱。

在实际应用中，系统的响应参数S已知，通过图像传感器的光强读数I，利用算法反推可以得到输入光的频谱f(可以理解为光谱恢复)，其过程可以视具体情况采用不同的数据处理方式，包括但不限于：最小二乘、伪逆、均衡、最小二范数、人工神经网络等。

以上以一个物理像素对应一组结构单元为例，讲述了如何利用m组物理像素(也就是图像传感器上的像素点)，以及其对应的m组结构单元(调制层上相同结构界定为结构单元)恢复出一个光谱信息，又称为“光谱像素”。值得注意的是，在本申请实施例中，也可以是多个物理像素对应一组结构单元。可以进一步定义，一组结构单元和对应的至少一物理像素构成一单元像素，原则上，至少一单元像素构成一所述光谱像素。

在上述实现方式的基础上，将光谱像素进行阵列化处理，则可以实现快照式的光谱成像设备。

例如，如图4A和图4B所示，采用1896*1200像素的图像传感器(图4A出示了图形传感器部分区域)，同时选取m＝4，即选取4*4单元像素形成一个光谱像素，则此时可以实现474*300个相互独立的光谱像素，其中每一个光谱像素均可通过上述方法单独计算出光谱结果。将这一图像传感器配合透镜组等部件后，可以对待测物体进行快照式光谱成像，从而实现单次曝光便可获得待测物每个点的光谱信息。

在此基础上，可以根据实际需要，在无需对图像传感器做任何调整情况下，对光谱像素的选取方式进行重排，以提升空间分辨率。如图4B所示，可以选取实线框与虚线框的密排方式，将上述例子中的空间分辨率从474*300提升至接近1896*1200。

进一步地，对同一图像传感器，可以根据需要进行空间分辨率与光谱分辨率的重排。例如在上述例子中，当光谱分辨率要求较高时，可以采用8*8个单元像素形成一个光谱像素；当空间分辨率要求较高时，可以采用3*3个物理像素形成一个光谱像素。

也就是说，所述光谱传感器会获取光强信息，即可用来成像也可以用以光谱恢复。例如活体指纹检测装置中，所述光强信息可以包括图像信息和光谱信息，图像信息用于指纹纹路图像恢复，光谱信息用以判断活体。

本实用新型一实施例中，优选地所述光谱传感器具有调制区域和非调制区域，调制区域指的是所述图像传感器的光学路径上设置有滤光结构，而非调制区域则对应不设置滤光结构，即入射光在调制区域会经过滤光结构调制再被图像传感器接收。而非调制区域则不会被调制，例如图像传感器为CMOS芯片时，所述非调制区域直接实施为黑白像素(即CMOS芯片上不设置拜尔阵列)。优选地，所述调制区域主要用以获取到光谱信息，所述非调制区域获取到图像信息。个别实施例中，非调制区域也可以实施为拜尔阵列、微透镜阵列、凸透镜、凹透镜、菲尼尔透镜等，对入射光进行调整。

优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述调制区域面积占光谱芯片有效区域面积为10％-50％，优选地12％-25％，可选地至少一部分所述调制区域和所述非调制区域间隔设置；因此在处理分析过程中，可以用调制区域周边的非调制区域的图像信息，与所述调制区域的光谱信息相结合，利用所述图像信息去优化所述光谱信息，例如可以用来去除底噪等，使得光谱信息更加准确；具体而言可以对周边非调制区域的图像信息取平均值，再将调制区域的值除以或减去所述调制区域的周边非调制区域的图像信息的平均值；也可以利用光谱信息去辅助图像信息进行图像恢复，一般来讲光谱信息会有更多的信息，同时由于调制区域设置有结构单元，其与非调制区域信息不同，因此在成像时该区域会有信息空缺，因此可以用调制区域获取的光谱信息进行计算去弥补该区域图像信息，或者修正其相邻区域图像信息。例如如图7所示，以所述滤光结构对应一个物理像素为例，相邻两个滤光结构之间间隔两个物理像素；即1个带结构单元的物理像素被8个物理像素包围。

在本实用新型的至少一实施例中，所述调制区域由于可能会缺失用以计算的图像信息，其亦可以用周边的非调制区域的物理像素获取的图像信息值去计算所述调制区域的图像信息值，具体而言，可以用周边物理像素的图像信息的平均值作为该调制区域的图像信息值，从而使得整个图像更完整，以8个物理像素包围1个结构单元作为一个物理像素为例，可以利用周围8个物理像素计算中间的调制区域的图像信息值；亦可以用周边24个物理像素的平均值去计算中间调制区域对应的图像信息值。

值得一提的是，在本实施例中，所述光谱信息并不一定需要恢复出光谱曲线才进行活体判断，而是可以直接根据响应进行活体判断。具体地说，获取所述基于光谱的分析设备的图像传感器对参考对象的参考光谱响应数据；获取所述基于光谱的分析设备的所述图像传感器对待识别对象的识别光谱响应数据；以及基于所述参考光谱响应数据与所述识别光谱响应数据的比较结果确定所述待识别对象的识别结果。

参照本实用新型说明书附图之图12所示，依照本实用新型的另一方面的一活体指纹检测装置接下来的描述中被阐明。所述活体指纹检测装置的所述识别模组20包括一光谱传感器221A、一成像传感器222A以及一分光元件27A，其中所述分光元件30位于所述光谱传感器221A和所述成像传感器222A的光学路径，即入射光到了分光元件27A。检测光被所述分光元件27A分成一第一检测光和一第二检测光，其中所述第一检测光被所述分光元件27A转折后到达所述光谱传感器221A，所述第二检测光被所述分光元件27A透过后到达所述成像传感器222A。所述光谱传感器221A通过所述第一检测光获取待测物的光谱信息，所述成像传感器222A通过检测所述第二检测光获取所述待测物的图像信息。

优选地，所述识别模组20进一步包括匀光件28A，其中所述匀光件28A被设置于所述分光件27A和所述光谱传感器221A之间，由所述匀光件28A对光进行匀化，再由所述光谱传感器221A获得光谱信息进行活体判别。需要说明的是，由于待测表面往往是不平整的，例如指纹有谷和脊，当测试时对应的区域的变动会导致不同区域产生的光谱响应不同，使得活体判断难度增加。因此，通过使用所述匀光件28A匀光后，即使测试时区域有所变动，其整体的光谱信息是不变的。

例如指纹活体判别过程中，测试者在手指放置产生一定角度的偏转，光谱传感器对应的指纹谷和脊也会变动，会导致到达光谱传感器的光谱信息发生变动，此时需要进行额外处理才能实现准确判断，而匀光后，由于光源不动，谷和脊整体是不变的，因此偏转不会导致光谱信息发生较大变动，从而可以较为简单、高效实现活体判断。优选地，所述活体指纹检测装置的所述识别模组20 进一步包括一透镜组29A，所述透镜组29A位于所述成像传感器222A和所述分光元件27A之间，对光进行调整后被成像芯片接收，有利于提高成像质量，例如更加清晰。

鉴于在实际应用中会对尺寸有要求，例如在手机、穿戴设备之类的，需要将某一方向上的尺寸进行限制。以高度方向为例，由于成像传感器222A搭配透镜组29A的情况下，一般会有焦距的要求，再加上透镜组的尺寸一般会较大。优选地，所述成像传感器222A和所述透镜组29A沿水平方向设置，其中所述光谱传感器221A搭配所述匀光片28A沿高度方向(竖直方向)设置。也就是说，入射光沿着高度方向进入分光元件27A后，透射部分进入所述匀光件28A，经匀化后到达所述光谱传感器221A；而转折部分则沿着水平方向进入所述透镜组29A被调整，再由所述成像传感器222A接收。

值得一提的是，由于本实用新型该优选实施例的所述识别模组采用了光谱传感器，可以获取光谱信息，可以利用光谱信息去判断待检测物是否为活体，从而使得指纹识别的安全性能更高。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (13)

1.一活体指纹检测装置，其特征在于，包括：

一光源，其中所述光源产生的光发射至待测指纹；和

一识别模组，其中所述识别模组包括至少一光谱传感器和一光学组件，所述光学组件位于所述至少一光谱传感器的光学路径，所述待测指纹的反射光经所述光学组件到达所述至少一光谱传感器，其中所述至少一光谱传感器基于接收到的反射光的光谱信息进行活体指纹判断，其中所述光谱传感器包括图像传感器和位于所述图像传感器光学路径的滤光结构。

2.根据权利要求1所述的活体指纹检测装置，其中所述光学组件为镜头组，所述光学组件的FOV在80度～130度之间，后焦距在0.3mm～5mm之间，光学总长在1mm～10mm之间。

3.根据权利要求2所述的活体指纹检测装置，其中所述识别模组进一步包括一支架和一线路板，其中所述光谱传感器被电连接于所述线路板，所述支架被设置于所述线路板，所述光学组件被设置于所述支架，由所述支架支撑所述光学组件，并将所述光学组件保持在所述光谱传感器的感光路径。

4.根据权利要求3所述的活体指纹检测装置，其中所述光源被设置于所述线路板。

5.根据权利要求4所述的活体指纹检测装置，其中所述识别模组进一步包括一透明盖板和一支撑件，其中所述支撑件套设于所述支架的外侧，并由所述支撑件支撑所述透明盖板于所述光谱传感器的感光路径。

6.根据权利要求4所述的活体指纹检测装置，其中所述识别模组进一步包括一透明盖板，其中所述透明盖板被设置于所述支架，并由所述支架支撑所述透明盖板于所述光学组件的上方。

7.根据权利要求3所述的活体指纹检测装置，其中所述支架包括一支架主体、一镜头支撑部以及一盖板支撑部，其中所述镜头支撑部位于所述盖板支撑部的上端，所述光源被设置于所述支架的所述镜头支撑部。

8.根据权利要求5所述的活体指纹检测装置，其中所述透明盖板被所述支撑件支撑，并且所述透明盖板离所述线路板的距离小于7mm。

9.根据权利要求5或6所述的活体指纹检测装置，其中所述线路板进一步包括一第一线路板和一第二线路板，其中所述光谱传感器被设置于所述第一线路板，所述光源被设置于所述第二线路板。

10.根据权利要求9所述的活体指纹检测装置，其中所述线路板进一步包括至少一连接线，其中所述连接线电气地连接第一线路板和所述第二线路板。

11.根据权利要求9所述的活体指纹检测装置，其中所述线路板进一步包括一软板，其中所述软板被设置于所述第一线路板和所述第二线路板，并且通过所述软板电气地连接所述第一线路板和所述第二线路板。

12.根据权利要求9所述的活体指纹检测装置，其中所述识别模组进一步包括至少一匀光件，其中所述至少一匀光件被设置于所述光源的发光路径。

13.根据权利要求1所述的活体指纹检测装置，其中所述识别模组进一步包括一成像传感器和一分光元件，其中所述分光元件位于所述光谱传感器和所述成像传感器的光学路径，检测光被所述分光元件分成一第一检测光和一第二检测光，其中所述第一检测光被所述分光元件转折后到达所述光谱传感器，所述第二检测光被所述分光元件透过后到达所述成像传感器，所述光谱传感器通过所述第一检测光获取待测物的光谱信息，所述成像传感器通过检测所述第二检测光获取所述待测物的图像信息。

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