專利名稱：通過接觸進(jìn)行生物測量捕獲的光學(xué)設(shè)備及使用該設(shè)備的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的領(lǐng)域，并且具體涉及指紋傳感，更具體地，涉及對通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的光學(xué)設(shè)備的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)設(shè)備包括具有面的光學(xué)元件，所述面構(gòu)成接觸身體部分的表面的至少一部分，該表面用于傳感生物測量特征；與所述光學(xué)元件相關(guān)聯(lián)的光源，用于向所述光學(xué)元件的所述面發(fā)光；以及傳感裝置，適用于收集來自所述光學(xué)元件的所述面的光。
在本發(fā)明所應(yīng)用的各種設(shè)備，尤其是用于指紋傳感的設(shè)備中，光(通常是可見光)源向身體部分(比如手指)發(fā)光；該身體部分與面相接觸的部分使這些光擴(kuò)散，并且這些擴(kuò)散的光通過光學(xué)系統(tǒng)到達(dá)傳感器的傳感表面。只要身體部分所放置的面本身干凈，那么這種類型的設(shè)備就可以正常工作。
然而，當(dāng)諸如手指的身體部分放在所述面上之后，通常會(huì)在面上留下油脂的痕跡。當(dāng)僅僅到達(dá)所述面的光來自設(shè)備中的光源時(shí)，這些油脂的痕跡將擴(kuò)散相對很少一部分光，并且設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)保證不激發(fā)傳感器。
相反，可發(fā)生這種情況，來自相對較大功率的外部光源(太陽、鹵素?zé)舻鹊?的光以一定傾斜角到達(dá)上述面。這種情況下，面上的油脂痕跡可以擴(kuò)散相對大量的光線，然后這些光線到達(dá)并激發(fā)傳感器。接著傳感器發(fā)送油脂痕跡的圖像(潛像)。如果這些油脂痕跡足夠的話，以這種方式獲得的潛像可以足夠清晰地再現(xiàn)前面操作過的那個(gè)人的生物測量特征(比如指紋)，這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的指令(已經(jīng)應(yīng)用身體部分的錯(cuò)誤檢測，錯(cuò)誤授權(quán)等等)現(xiàn)在已經(jīng)提出了各種公知方法來試圖解決這個(gè)問題并試圖防止設(shè)備響應(yīng)潛像而工作。
因此，專利文獻(xiàn)US 2003/0202687提出形成身體部分的多個(gè)圖像，隨后將這些圖像相互比較。檢測到圖像之間的區(qū)別表示身體部分已移動(dòng)，并且使原身體部分存在，而圖像之間精確一致代表沒有移動(dòng)，并且使這些圖像成為潛像。現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案的缺點(diǎn)在于如下事實(shí)如果外部光源移動(dòng)或者如果用于獲取生物測量特征的系統(tǒng)自身移動(dòng)，那么潛像可以及時(shí)變化并且可以好像身體部分放在面上進(jìn)行處理。
專利文獻(xiàn)WO 01/84477涉及一種具有可控內(nèi)部光源的設(shè)備。如果既利用光并且又不利用光獲得多個(gè)圖像，則能夠區(qū)別用于處理的身體部分的潛像和圖像。然而，當(dāng)外部光源和內(nèi)部光源同時(shí)關(guān)閉時(shí)，這種現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備呈現(xiàn)低效的缺點(diǎn)，而且當(dāng)外部光源不穩(wěn)定時(shí)(比如透過植物的太陽光、人來人往、移動(dòng)的傳感器)也可能工作錯(cuò)誤。
專利文獻(xiàn)WO 97/14111教示使用電極來測量在光學(xué)元件表面的電學(xué)特性，以檢測身體部分的存在。這種在實(shí)踐中用以檢測假貨的設(shè)備需要專門的模擬電路；這種設(shè)備復(fù)雜并且昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種簡單的技術(shù)解決方案，其不需要任何額外的復(fù)雜設(shè)備，實(shí)施費(fèi)用低廉，并且應(yīng)用到正在制造的新設(shè)備和已經(jīng)存在的設(shè)備上都一樣良好，可以實(shí)現(xiàn)防止用于通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的光學(xué)設(shè)備對在一定外部光照條件下出現(xiàn)的潛像傳感的目的。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的，在第一個(gè)方案中，本發(fā)明提供一種在介紹中定義的設(shè)備，特別地但不是唯一地用于指紋傳感，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置，其特征在于該光學(xué)元件的所述面涂敷有限定圖案的薄層，并且該薄層由與構(gòu)成所述光學(xué)元件的材料相關(guān)聯(lián)的材料制成，當(dāng)身體部分放置在該光學(xué)元件的所述面上時(shí)，在光源發(fā)射光的情況下，所述層基本透明，并且在相對于該光學(xué)元件的所述面傾斜的外部光干擾的情況下，所述層的透明度明顯降低。
通過這種設(shè)置，可以根據(jù)形成了實(shí)像還是潛像來辨別由傳感器裝置接收的圖像。
可以想到很多種可能的方案用于形成光學(xué)元件的所述面上的薄層。這樣，可以所述預(yù)定圖案沉積額外厚度的層；或者，可以構(gòu)成其透射系數(shù)隨著所述預(yù)定圖案而變化的層。
此外，所述層可以直接沉積在光學(xué)元件的面上，或者另一種方法，可以形成在連續(xù)透明膜上，該膜沉積在光學(xué)元件的面上。
實(shí)際中，該光學(xué)元件可以是一個(gè)棱鏡，其底部構(gòu)成所述面。
構(gòu)成該光學(xué)元件的材料通?？梢杂刹Ａе瞥伞?br> 在一個(gè)簡單的實(shí)施方式中，構(gòu)成該層的材料可以是例如公知的氧化銦錫(ITO)的氧化物。
在第二個(gè)方案中，本發(fā)明提供一種通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個(gè)如上所述的通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的光學(xué)設(shè)備；存儲裝置，用于存儲薄層形成的圖案；檢測器裝置，用于檢測在傳感器裝置所接收的圖像中所述圖案的圖像是否重疊在指紋圖像上；以及鑒別器裝置，用于拒絕由重疊在指紋圖像上的所述圖案的圖像所形成的潛像作為傳感器接收的圖像。


通過閱讀下列作為非限制性實(shí)例的某些優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明可以更好地理解本發(fā)明。在說明中參照附圖，其中圖1A是本發(fā)明所應(yīng)用的通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的光學(xué)設(shè)備的示意圖；圖1B是圖1A的設(shè)備的傳感器裝置在正常工作情況下檢測到的指紋的圖像；圖2A是圖1A的設(shè)備在非正常工作情況下的示意圖；圖2B示出在圖2A所示的非正常工作情況下由傳感裝置檢測到的潛像；圖3A是根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的圖1A的光學(xué)設(shè)備在圖2A所示的工作情況下的示意圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明圖2A的光學(xué)元件的面上所應(yīng)用的圖案的示意圖；圖4和圖5是根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的設(shè)備的各種工作情況下傳感器裝置收集的圖像的示圖；圖6A至圖6C是在圖1A的設(shè)備中本發(fā)明的幾種不同的沉積實(shí)施方式；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的生物測量傳感器設(shè)備的簡化框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A所示為通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的光學(xué)設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)，該設(shè)備在全文中的附圖標(biāo)記為1。所示的設(shè)備1包括具有一個(gè)面3(本實(shí)施例中是一個(gè)棱鏡的大表面)的光學(xué)元件2(本實(shí)施例中由該棱鏡的梯形部分組成)，所述面3的至少一部分由用于接觸身體部分的表面構(gòu)成，從該表面?zhèn)鞲猩餃y量特征。
通過具體實(shí)施例的方法，由于這是最普通但又不唯一的例子，假設(shè)設(shè)備1用于產(chǎn)生放置在棱鏡的面3上的手指的指紋5的圖像。
設(shè)備1還包括光源6，該光源通常是可見光光源并且與光學(xué)元件2相關(guān)聯(lián)以向上述面3發(fā)光。通常，由于這是可以實(shí)施的最簡單技術(shù)方案，所以光源6通過光學(xué)元件2向面3發(fā)光，如圖1A所示。在圖1A所示的例子中，光源6放置在朝向與棱鏡的大面3相對的小面的位置，并且這些光基本垂直地直接照射到面3上，以從正面照射手指4。在有手指的情況下，手指的投影區(qū)域吸收光線，然后向各個(gè)方向發(fā)散，特別是向傳感器發(fā)散，而當(dāng)沒有手指時(shí)，傳感器從指紋的溝壑收集不到任何光線。
面3擴(kuò)散的部分光線通過側(cè)面7射出光學(xué)元件，并且通過聚焦裝置8聚焦在傳感器裝置9上，隨后該傳感器裝置傳送電信號到處理器單元10。
在圖1A所示的光照情況下，當(dāng)手指4放置在面3上時(shí)，傳感器裝置9接收指紋5(凸紋為白色，溝壑為黑色)的“正”像，如圖1B所示。相反，當(dāng)沒有手指放置在面3上時(shí)，傳感器9調(diào)整為不因面3反射的剩余光線而激發(fā)。
從這點(diǎn)可以觀察到，當(dāng)光照是“陰影”型，即，當(dāng)發(fā)光源設(shè)置在面對棱鏡2的另一個(gè)斜面11從而利用入射光照射面3時(shí)，也可以應(yīng)用下面將要解釋的本發(fā)明的具體設(shè)置。由傳感器9接收的圖像則是“負(fù)”像(黑色凸紋，白色溝壑)。
手指與面3相接觸可以留下油脂痕跡，其圖2A中的棱鏡2上的12粗略代表。在一定情況下，面3也可能接收到相對強(qiáng)烈的外部光13(太陽光、鹵素?zé)舻鹊鹊募纳?，這些光相對于面3傾斜并且近似垂直地直接照射到光學(xué)元件2的輸出斜面7。這些寄生光顯現(xiàn)出油脂痕跡12，并且由于傾斜角度到達(dá)傳感器裝置9。
如果油脂痕跡12非常多，則傳感器裝置9接收到如圖2B所示的指紋圖像(假像或者“潛”像)，由于該指紋圖像相對完整并且有足夠的對比度，所以可以如同從面3上存在手指而獲得的實(shí)像那樣進(jìn)行處理。
由于這種情況會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤并且產(chǎn)生出現(xiàn)虛假詐騙的危險(xiǎn)，因此是不能接受的。
如圖3A所示，本發(fā)明在光學(xué)元件2的面3上涂敷限定圖案(該圖案可以是任意的并且對實(shí)施本發(fā)明的設(shè)置沒有任何影響)的薄層4。圖3B所示為以這種方法安裝的面3的一部分。薄層14由這樣的材料制成，當(dāng)該材料面對周圍空氣以及制成光學(xué)元件2的材料時(shí)，在手指4放置在面3上的情況下，薄層14在光源6的發(fā)光照射下基本透明，而在沒有手指放置在所述面3上以及寄生光13照射下透明度明顯降低。
換句話說，薄層14的材料的透光系數(shù)與構(gòu)成光學(xué)元件2的材料的系數(shù)稍有差別(實(shí)際中略小，即，薄層14比光學(xué)元件2略微不透明)。
在這種情況下，在光直接垂直于面3時(shí)，薄層14形成的圖案是不可見的，并且在設(shè)備正常工作的情況下(光垂直于面3并且沒有寄生光)，薄層14形成的圖案對于僅僅接收手指圖像的傳感器9仍然不可見，如圖1B所示。
相反，薄層14的圖案在寄生光照射下變得明顯。當(dāng)沒有手指放置在面3上并且面3干凈(沒有油脂痕跡)時(shí)，傳感器9可以接收的圖像類似于圖3B所示的圖像傳感器僅接收薄層14的圖案的圖像17。圖4所示為在手指放到面3上時(shí)傳感器收集的圖像傳感器收集清晰的指紋圖像15，而不帶通過圖像可見的薄層14的圖案(如果觀察區(qū)域大于手指，則圖案的圖像17可能仍然可見，但是僅在圖像15的周圍，如圖4所示)。最后，僅痕跡12存在于面3上時(shí)(沒有手指放上)，傳感器9收集對應(yīng)于重疊在薄層14圖案的圖像17上的痕跡的潛像16，而圖像17通過潛像是可見的，如圖5所示。
在薄層14的圖案的形狀存儲在存儲器中的情況下，通過在指紋的圖像中查找是否存在薄層14的圖案的圖像17，很容易辨別傳感器9接收的圖像是對應(yīng)于圖4的圖像還是對應(yīng)于圖5的圖像。這些鑒別器裝置可以特別地包括在處理器裝置10中。
薄層14可以由適于進(jìn)行查找結(jié)果的任何材料制成。特別地，該薄層可以由通常用在物體中并且適于沉積為非常薄的薄層的氧化銦錫(ITO)構(gòu)成。也可以使用諸如透明聚合物的其他材料。
薄層14可以通過掩模直接沉積在光學(xué)元件2的面3上，以形成如圖6A所示的所需圖案。薄層14是非連續(xù)的。
也可以如圖6B所示，形成厚度基本不變的連續(xù)的層14，并且除了分配并設(shè)置以呈現(xiàn)預(yù)定圖案的局部位置18之外，該層14具有與光學(xué)元件2相似的透明度。
另一個(gè)有利的技術(shù)方案是制成在自身可放置在面3上的分離基板上的預(yù)定圖案?？梢园凑者@種方法制作圖6B中的薄層14；可以在連續(xù)透明膜19上實(shí)施圖6A中提到的薄層14的選擇沉積，而透明膜19自身應(yīng)用在面3上，如圖6C所示。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的最有用的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明不僅可以適用于新設(shè)備，也可以改進(jìn)到實(shí)施中的設(shè)備，而且這種方式相對簡單和便宜。
本發(fā)明的設(shè)置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這些設(shè)置相對于設(shè)備的結(jié)構(gòu)(直接或者陰影光照)是獨(dú)立的，并且以薄層14的系數(shù)與光學(xué)元件2的系數(shù)相匹配的方式制成光學(xué)元件(玻璃材料，合成材料)。
本發(fā)明的設(shè)置的又一優(yōu)點(diǎn)是除了需要實(shí)施以消除潛像的鑒別器裝置之外，本發(fā)明的設(shè)置不改變傳感器設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其工作。
圖7中的這些鑒別器裝置在全文中的附圖標(biāo)記為20，并且可以方便地集成為上述處理器單元10的初級。它們可以包括存儲器裝置21，其用于保存定義由薄層14形成的圖案的存儲數(shù)據(jù)；比較器裝置22，其適用于比較存儲在存儲器裝置21中的數(shù)據(jù)與傳感器9傳送的數(shù)據(jù)；以及選擇器裝置23，如果比較器裝置識別到圖案圖像重疊在指紋圖像上(如圖5所示)，則該選擇器裝置23發(fā)送第一信號(阻塞信號)，或者如果比較器裝置識別到只有指紋圖像(如圖4所示)，則該選擇器裝置23發(fā)送第二信號(非阻塞或者確認(rèn)信號)。選擇器裝置23的輸出端連接到門電路24的一個(gè)輸入端，其另一輸入端接收傳感器9輸出的信號。在第一信號的控制下門電路24關(guān)閉，并且不發(fā)送(潛像的)信號，而在第二信號的控制下門電路24打開，在這種情況下，來自傳感器的信號傳送到處理器單元10(實(shí)像)。比較器裝置22和選擇器裝置23由此限定用于控制以門電路24形式實(shí)現(xiàn)的鑒別器裝置的檢測器裝置。
權(quán)利要求
1.一種通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的光學(xué)設(shè)備，所述設(shè)備包括具有面(3)的光學(xué)元件(2)，所述面(3)構(gòu)成用于接觸身體部分的表面的至少一部分，期望從該表面?zhèn)鞲猩餃y量特征；與所述光學(xué)元件(2)相關(guān)聯(lián)的光源(6)，其用于向所述光學(xué)元件(2)的所述面(3)發(fā)光；以及傳感器裝置(9)，其適于收集來自所述光學(xué)元件(2)的所述面(3)的光；其特征在于，所述光學(xué)元件(2)的所述面(3)涂敷有限定圖案的薄層(14)，所述薄層由與構(gòu)成所述光學(xué)元件相關(guān)聯(lián)的材料制成，當(dāng)身體部分(4)放置在所述光學(xué)元件(2)的所述面(3)上時(shí)，在所述光源(6)發(fā)射光的情況下，所述層(14)基本透明，而在相對于所述光學(xué)元件的所述面傾斜的外部光線(13)干擾的情況下，所述層(14)的透明度明顯降低，從而能夠根據(jù)形成了實(shí)像還是潛像來辨別由該傳感器裝置接收的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，在所述光學(xué)元件(2)的所述面(3)上設(shè)置的層(14)以所述預(yù)定圖案沉積額外的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，在所述光學(xué)元件(2)的所述面(3)上沉積的層(14)所具有的透射系數(shù)隨所述預(yù)定圖案而變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一所述的設(shè)備，其特征在于，所述層(14)直接沉積在所述光學(xué)元件(2)的面(3)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一所述的設(shè)備，其特征在于，所述層(14)形成在連續(xù)透明膜(19)上，所述透明膜沉積在所述光學(xué)元件(2)的面(3)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一所述的設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)元件(2)是棱鏡，其底部構(gòu)成所述面(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一所述的設(shè)備，其特征在于，構(gòu)成所述光學(xué)元件(2)的材料是玻璃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一所述的設(shè)備，其特征在于，構(gòu)成所述層的材料是氧化銦錫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的任一所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備設(shè)置為用于傳感指紋(5)。
10.一種通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至9的任一所述的通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的光學(xué)設(shè)備(1)；存儲器裝置(21)，其用于存儲所述薄層(14)形成的圖案；檢測器裝置(22，23)，其用于檢測在所述傳感器裝置(9)所接收的圖像中所述圖案的圖像是否重疊在指紋圖像上；以及鑒別器裝置(24)，其用于拒絕由重疊在指紋圖像上的所述圖案的圖像所形成的潛像作為所述傳感器接收的圖像。
全文摘要
一種通過接觸進(jìn)行生物測量傳感的光學(xué)設(shè)備，其包括光學(xué)元件(2)，其中一個(gè)表面(3)形成可以放置其生物測量特征待捕獲的器官的表面；光源(6)，其用于向所述光學(xué)元件的所述表面(3)發(fā)光；以及捕獲裝置(9)，其用于接收來自所述表面(3)的光；表面(3)涂敷有限定圖案的薄層，并且由與構(gòu)成所述光學(xué)元件的材料有關(guān)的材料構(gòu)成，當(dāng)器官放置在表面(3)上時(shí)，并且在光源(6)發(fā)光的情況下，該層是透明的，而存在相對于所述表面(3)傾斜的外部寄生光的情況下，該層的透明度降低；從而依據(jù)是實(shí)像還是潛像辨別所述捕獲裝置接收的圖像。
文檔編號G06K9/00GK1998005SQ200580020892
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者馬蒂厄·魯熱, 勞倫特·蘭伯特, 瓊·克里斯托夫·方德 申請人:薩熱姆防務(wù)安全公司