[发明专利]具有自动增益和曝光控制的光学生物计量传感器

说明书

公开一种用于对生物计量输入对象成像的光学成像设备。光学传感器包括感测元件阵列。光学传感器配置成读取感测元件阵列中的感测元件的子集；分析感测元件的子集的读数以确定子集的一个或多个感测元件是否饱和；更改光学成像设备的操作点；以及对输入对象进行成像。

技术领域

本公开总体上涉及光学传感器，并且更具体地涉及具有增益和曝光控制的光学传感器。

背景技术

对象成像在多种应用中是有用的。举例来说，生物计量识别系统对生物计量对象进行成像以用于认证和/或验证并入识别系统的设备的用户。生物计量成像提供可靠的、非侵入性的方式来验证个体身份以用于识别目的。各种类型的传感器可以用于生物计量成像。

指纹是可以被成像的生物计量对象的示例。如同各种其它生物计量特性的指纹基于明显不同的个人特性，并因此提供一种识别个体的可靠机制。因此，指纹传感器具有许多潜在的应用。例如，指纹传感器可以用于在固定应用中提供访问控制，所述固定应用诸如安全检查点。指纹传感器还可以用于在移动设备中提供访问控制，所述移动设备诸如手机、可穿戴智能设备(例如，智能手表和活动跟踪器)、平板计算机、个人数据助理(PDA)、导航设备和便携式游戏设备。因此，一些应用（特别是与移动设备相关的应用）可能需要既在尺寸上小又高度可靠的识别系统。

大多数移动设备中的指纹传感器是具有被配置成感测指纹的脊和谷特征的电容性感测阵列的电容性传感器。通常，这些指纹传感器检测绝对电容(有时被称为“自电容”)或者跨电容(有时被称为“互电容”)。在任一情况下，阵列中的每一个感测元件处的电容取决于是否存在脊或谷而变化，并且这些变化被电检测以形成指纹的图像。

虽然电容性指纹传感器提供某些优点，但大多数商业上可得到的电容性指纹传感器难以通过大距离感测精细脊和谷特征，从而需要指纹接触靠近感测阵列的感测表面。对于电容性传感器而言，通过厚的层来检测指纹仍然是巨大的挑战，所述厚的层诸如保护许多智能电话和其它移动设备的显示器的厚的护罩玻璃(在本文中有时被称为“护罩透镜”)。为了解决这个问题，经常在显示器旁边的区域中在护罩玻璃中形成切口，并且将分立电容性指纹传感器(通常与按钮集成)放置在切口区域中，使得其可以检测指纹而不必通过护罩玻璃进行感测。对切口的需要使得难以在设备的面上形成齐平表面，从而减损了用户体验，并且使制造复杂化。机械按钮的存在也占用宝贵的设备基板面。

光学传感器提供电容性传感器的备选方案。不幸的是，传统的光学指纹传感器太笨重以致不能封装在移动设备和其它常见的消费者电子设备中，从而将它们的使用限制在门禁控制终端以及其中传感器尺寸不是限制的类似应用中。另外，光学传感器可以受到不同的环境照明条件的影响。例如，光学指纹传感器可以在受到室内照明时提供令人满意的指纹的成像，但是同一指纹传感器可能在受到阳光时变得饱和，由此阻碍或抑制对指纹成像的能力。

发明内容

一个实施例提供一种用于对生物计量输入对象成像的光学成像设备。光学成像设备包括光学传感器阵列，所述光学传感器阵列包括感测元件阵列；以及控制电路。控制电路被配置成第一次读取感测元件阵列中的感测元件的第一子集；分析感测元件的第一子集的第一读取以确定感测元件的第一子集的一个或多个感测元件是否饱和；第一次更改光学成像设备的操作点；以及对输入对象进行成像。

另一实施例提供一种用于对生物计量输入对象成像的光学成像设备。光学成像设备包括光学传感器阵列，所述光学传感器阵列包括多个未遮蔽的感测元件，多个未遮蔽的感测元件配置成对输入对象成像；以及多个经遮蔽的感测元件。经遮蔽的感测元件包括：第一感测元件，设置在第一空间遮光罩下方，第一空间遮光罩配置成允许第一光量到达所述第一感测元件的感测区域；以及第二感测元件，设置在第二空间遮光罩下方，第二空间遮光罩配置成允许第二光量到达第二感测元件的感测区域；其中第一光量与第二光量不同。