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具有反指纹欺骗光学传感的多功能指纹传感器

具有反指纹欺骗光学传感的多功能指纹传感器

一种指纹传感器装置,包括:触控板,具有集成触摸传感器模块,所述触摸传感器模块(23)包括:传感电路(2),用于响应于检测指纹相关联的触摸输入而生成传感器信号,所述传感电路(2)包括:电容指纹传感器(3),用于检测所述触摸输入并生成作为所述传感器信号一部分的指示所述指纹的图像的信号,光学生物特征传感器,用于生成指示与指纹不同的作为传感器信号一部分的生物特征标记的信号;处理电路(5),与所述传感电路(2)耦合,用于处理所述生成的传感器信号,以确定与指纹关联的所述接触输入是否属于活体的手指。达到一个更安全的水平。

图2D中的独立封装的指纹传感器模块99的配置和操作可以与图2A所示的设计类似。例如,指纹传感器芯片可以基于电容指纹传感、光学指纹传感或其他合适的指纹传感技术实现。又例如,图2B所示的光学传感器和光源的布局可以用于图2D所示的设计中。上述图2A的体手指检测和反欺骗操作同样可以用于图2D所示的设计中。

例如,正常的动作请求要求通过安全性等级1验证。某阈值一下金额的金融交易请求,例如,100USD以下的交易,需要通过安全性等级2验证。超过阈值以上金额的金融交易可能要求更高的安全性验证。不同安全等级评估之后,触发不同安全性等级的动作。可以通过结合不同活体手指签名设置不同安全级别对应的安全性验证。例如,单一光源信号可以用于设置安全性等级1验证,两个关心信号可以结合用于设置更好的安全性等级2验证,以此类推。

图5A示出了指纹传感器装置500的示例,其中,除光学传感器之外,该指纹传感器装置在每个传感器像素中结合使用电容传感器,以实现指纹信息采集。通过结合电容传感器和光学传感器,至少可以部分通过内置光学传感器实现活体手指检测。此外,光学传感器获得的指纹图像可以用于更好的解析电容传感器获得的指纹结构。在这方面,图5A所示的光学传感器形成了具有光学传感像素的第二指纹传感器。该具有光学传感像素的第二指纹传感器可以置于顶部玻璃盖板50的下方,并且可以通过光学准直器元件作为每个光学传感像素的构成部分。因此,可以基于光学指纹传感,在移动设备或电子设备或系统中实现图5A所示的具有光学准直器特性的光学传感,从而包括:显示屏结构;顶部透明层,形成于显示屏结构之上,其作为用户触摸并从显示屏结构传输光以为用户显示图像的界面;光学指纹传感器模块,其位于顶部透明层之下,用于接收从顶部透明层返回的检测指纹的光。光学传感器模块包括具有接收返回光的光电检测器的光学传感器阵列,和光学准直器阵列,所述光学准直器阵列收集来自顶部透明层的返回光,并将顶部透明层中不同位置处的光进行分离,同时将收集的返回光引导穿过光学准直器到打光学传感器阵列的光电检测器。

此外,在示例性传感器像素700的不同导电元件之间可以形成各种寄生电容或其他电容。例如,在顶部传感电极708和设备接地端705之间可以形成寄生电容CP2104设备接地端与大地端紧紧耦合。还可以在放大器722的输出导体和放大器722的负端或反相端728形成另一寄生电容Cr724,其作为放大器722的反馈电容。同样,还可以在放大器722的输出端和放大器722的负极端或者反向端728之间形成开关726,以重置积分电路718。

通过使用包括自电容传感、互电容传感以及光学传感等各种传感技术其中之一或其任意组合,可以实现本文所述的指纹传感器模块。所述用于检测活体手指的传感技术可以在各种指纹图案传感技术中实现,各种传感技术其中之一或其任意组合可以与所述判断指纹是否来自活体的光学传感结合使用。

在操作中,指纹传感器芯片24,基于电容指纹传感、光学指纹传感或其他合适的指纹传感技术,采集与位于指纹传感器芯片24上方的顶部玻璃盖板上的指纹传感表面区域21接触的手指的指纹图案。当手指触摸指纹传感器表面区域21时,压力传感器26执行压力测量,光学反欺骗传感器中的一个或多个光源33产生探测光照亮手指进行光学测量,以感应接触的手指是否来自人体。

新增电容指纹传感器设计

在图11所示的光学指纹传感器设计中,封装设计与其他指纹传感器设计不同。在该设计中,使用与显示屏分离的单独指纹传感器结构,在移动设备表面的显示屏和指纹传感器之间设置了分界(例如,某些手机设计中,顶部玻璃盖板的开口中设置有类似按钮的结构)。形成于区域21中用于光学指纹的指纹传感器123位于顶部盖板玻璃下50下方,从而使得盖板玻璃或层50的顶部表面可以作为装置的顶部表面,其作为连续统一的玻璃表面横跨触控显示组件10的显示屏和光学检测器传感器模块23。

在一些实施例中,光学和电容传感器可以包括传感器信号检测电路不同的实例,以并行检测同时来自光电检测器和电容传感器极板的传感器信号。图7C示出了示例性混合指纹传感元件或像素750的电路图,用于对来自光电检测器和电容传感器极板的信号进行并行检测。针对具有相同附图标记的组件而言,混合指纹传感元件或像素750基本上与混合指纹传感元件或像素740相同。对于具有相同附图标记的共同组件的相关描述,具体请参见图7A的描述。

图8为包括电容传感器和光电探测器的示例性指纹传感器装置800的正视图。指纹传感器装置800实现为CMOS硅芯片821,其包括光学传感器822的电容传感器810的阵列。因此,不同的像素可以使用不同类型的传感器。传感元件的大小尺寸可以在,例如,25wn到250Mi范围内。传感器装置800可以包括支持电路阵列,包括侧面区域824内的放大器、ADC、和缓冲存储器。此外,传感器装置800还可以包括引线键合或凸起键合区域825。一个或多个开口或开孔823可以开设于每个顶层826上,以从结构上作为准直器,引导光纤沿着垂直方向照射顶层下方的光电检测器。可以提供传感器装置处理器,来处来自混合传感像素的像素输出信号,从而提取指纹信息。

图7B示出了另一示例性混合指纹传感元件或像素740的电路图。针对具有相同附图标记的组件而言,混合指纹传感元件或像素740基本上与混合指纹传感元件或像素700相同。对于具有相同附图标记的共同组件的相关描述,具体请参见图7A的描述。

除了指纹图案以外,指纹处理模块处理来自指定的光学反欺骗处理器的信息,以通过确定输入物体内是否有血液流动来确定具有指纹图案的输入物体是否为人体手指。指纹处理模块还可以处理一段时间内来自指定的光学反欺骗传感器的信息,以提取心跳或输入物体的某些运动,从而进一步确定输入物体是否为人体手指。这就为系统提供了更高的安全性。指纹处理模块可以处理来自指定光学反欺骗传感器的信息,以通过使用人体手指上的制作的材料层来确定指纹输入是否为指纹欺骗攻击。进而,指纹处理模块可以分析一段时间内来自指定的指纹传感器的指纹图像中的某些动态或特征,以确定输入物体是否为人体手指。这些特性可以增强系统的安全性。例如,ATM的用户指纹认证系统可确定请求获取资金的客户的指纹。基于客户指纹与存储的一个或多个指纹之间的比较,用户指纹认证系统可使ATM系统允许用户获取资金,且可识别客户从而将适合的账户关联到卡片上或扣除请求的资金额。

技术领域

此外,指纹处理模块还可以处理一段时间内来自指定光学反欺骗传感器的信息,以提取诸如手指灯输入物体的心跳或某些活动(例如,血液流动信息),或使用一段时间内指定指纹传感器采集的与人体相关的指纹图案的某些动态,或来自压力传感器的活动信息,进一步确定输入物体是否为人体手指。所有这些和其他安全传感特性可以结合使用,以为系统提供额外的安全性或不同的安全性。