[发明专利]全局像元虹膜识别图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种全局像元虹膜识别图像传感器。

背景技术

虹膜是瞳孔周围的环状颜色组织，即位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分，其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征，虹膜在胎儿发育阶段形成后，在整个生命历程中将是保持不变的，因此虹膜特征的唯一性，决定了身份识别的唯一性。虹膜识别技术就是基于眼睛中的虹膜进行身份识别的技术，虹膜识别具有安全性优势：(1)虹膜的纹理信息要远高于指纹的纹理信息，理论上准确性更高，指纹识别误识率为十万分之一，而虹膜识别的误识率可以达到千万分之一；(2)干扰因素更少，指纹识别可能受伤痕、油腻、污渍等因素影响，而虹膜识别无需物理接触，影响因素风少；(3)安全性更高，虹膜识别具有多个可测特征，远多于其他的生物识别技术，具有高度的独特性和稳定性，应用的安全性远高于其他。目前虹膜识别可以应用于安防设备、手机解锁以及有高度保密需求的场所。

一个自动虹膜识别系统包含硬件和软件两大模块：虹膜图像获取装置(即硬件模块)和虹膜识别算法模块(即软件模块)，分别对应于图像获取和模式匹配这两个基本问题。值得注意的是，东亚人为黑色虹膜，黑色虹膜由于纹理少、表面色素多及光线原因导致不稳定性强等因素，是虹膜识别理论中最难识别的，黑色虹膜在可见光下是不能看到的，因此黑色虹膜的识别需红外补光，红外线在700nm～900nm的范围。

目前，手机领域应用上的虹膜识别图像传感器均复用手机前置摄像头，这意味着虹膜识别传感器是滚筒曝光图像传感器，其像素阵列是1080p(即1920*1080)的200万像素阵列规模。这是因为要完成虹膜识别，必须对在虹膜区域有160*160以上的分辨率，而当利用前置摄像头拍摄时，前置摄像头离脸部通常工作距离在20cm～30cm，此时从前置摄像头拍摄采集的图像中截取虹膜区域图像，该虹膜区域图像的像素基本在(160～200)*(160～200)左右，正好满足虹膜区域最低分辨率要求。

但是利用滚筒曝光图像传感器复用为虹膜识别传感器时存在以下缺陷：为了拍摄清晰稳定的虹膜图像，要求拍摄时，脸部(或眼部)位置与前置摄像头保持相对静止，这显然是非常不便利的，由此限制了虹膜识别的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全局像元虹膜识别图像传感器，无需脸部或眼部的位置与虹膜识别图像传感器保持相对静止，能够实现在脸部或眼部移动时的高速虹膜识别。

为了实现上述目的，本发明提供一种全局像元虹膜识别图像传感器，一种全局像元虹膜识别图像传感器，所述全局像元虹膜识别图像传感器的像素阵列包括135*m行、240*m列的有效像素，其中m＝1～4，且所述全局像元虹膜识别图像传感器采用全局曝光方式使所述像素阵列的全部像素同时开始和结束曝光，再进行读出工作。

进一步的，所述像素阵列的每个像素的尺寸为3.45μm～6μm，为8管全局像元结构；所述像素阵列的总尺寸为2.112mm*1.188mm。

进一步的，所述全局像元虹膜识别图像传感器的帧率为60fps，且所述全局像元虹膜识别图像传感器的奇数帧的图像信息被投射在手机屏幕上，帧率为30fps，偶数帧的图像信息被传输给虹膜识别算法模块使用，帧率为30fps。

进一步的，当m＝2，即所述有效像素为270行*480列时，且当所述全局像元虹膜识别图像传感器的镜头距离眼部5cm～40cm拍摄时，所述眼部的区域在所述全局像元虹膜识别图像传感器的图像视场内的占比为13×1.14。

进一步的，所述全局像元虹膜识别图像传感器除像素阵列以外，还包括读出电路模块、通道选择模块、接口电路模块和控制电路模块；所述像素阵列的每列像素对应所述读出电路模块的一个读出电路链路，每个所述读出电路链路由可编程增益放大器和模数转换器组成；所述通道选择模块选择所述读出电路模块相应的读出电路链路的信号传输至所述接口电路模块；所述控制电路模块主要由行方向传输控制电路和数字电路组成，所述行方向传输控制电路连接所述像素阵列，按行将所述像素阵列的信号依次输出至所述读出电路模块，所述数字电路分别为像素阵列、读出电路模块、通道选择模块和接口电路模块提供时序控制信号和功能控制指令。

进一步的，所述读出电路模块共有240*m个可编程增益放大器和240*m个模数转换器，其中m＝1～4，每个所述可编程增益放大器的放大倍数为0.5～64倍，所述模数转换器输出的信号是10bit的数字信号。

进一步的，所述接口电路采用MIPI结构、CSI-2协议标准。