[發明專利]圖像傳感器

在審

• 申請號: 201711193336.4
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107809601A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 劉海濤;陸波
• 申請（專利權）人: 深圳先牛信息技術有限公司
• 主分類號: H04N5/33
• 分類號: H04N5/33;H04N5/369
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所44275
• 代理人: 張明

技術領域

本發明涉及圖像采集技術領域，尤其涉及一種圖像傳感器。

背景技術

虹膜識別是利用人眼圖像中的虹膜區域的特征(環狀物、皺紋、斑點和冠狀物)形成的特征來完成識別，是人臉識別中最安全、最精確的識別方法之一。虹膜識別技術的難點是虹膜圖像的獲取。由于虹膜具有面積小(平均直徑10mm)的特點，一般的攝像裝置無法拍攝出可以用來識別的虹膜圖像，所以通常采用放大倍率較大的鏡頭，但由于這種鏡頭視場角很小，眼睛的對準較為困難，用戶的友好性也比較差。此外，不同人種的虹膜顏色差異大，西方人的虹膜顏色比較淺，可用可見光照明，而東方人的虹膜顏色較深，必須采用紅外光照明才能得到清晰的虹膜圖像。

目前，虹膜識別已經在移動設備如手機、平板電腦和移動電腦等上面。主要利用近紅外光來照亮眼睛，圖像傳感器采集用戶的眼部圖像，并從中分割出虹膜進行識別。

目前通常的攝像頭模組主要包括圖像傳感元件以及圖像處理芯片等，圖像傳感元件主要分為電荷耦合元件(CCD)與互補金屬氧化物半導體(CMOS)。可見光的波長范圍是380～780nm，780nm～1000nm左右屬于近紅外光部分，而CCD和CMOS既能感應可見光，也能感應近紅外光。傳統的圖像傳感器，每個感光元件對應圖像傳感器中的一個像點，由于感光元件只能感應光的強度，無法捕獲色彩信息，因此必須在感光元件上方覆蓋彩色濾光片(或濾光膜)來區分色彩。如圖1所示，最常用的做法是覆蓋RGB紅綠藍三色濾光片，由相鄰四個像點按照1：2：1構成一個大的彩色像素單元，即紅藍濾光片分別覆蓋一個像點，剩下的兩個像點都覆蓋綠色濾光片，采取這種比例的原因是人眼對綠色較為敏感。廠家為了在自然光下獲得更好的色彩還原，還進一步使用近紅外截止濾光片設置于CCD或CMOS前面來過濾近紅外光。在最終得到彩色圖像時，利用周圍像素的顏色值，采用差值的方法，得到每個像素點的R、G、B分量。

虹膜識別時，為了采集清晰的虹膜圖像，必須要在采集虹膜圖像時增加近紅外照明。同時，圖像傳感器為了能感應近紅外光，必須去除這些阻止近紅外光通過的濾光片(或濾光膜)。

由于虹膜識別需要虹膜在拍攝的圖像中有足夠大的直徑，這樣才能拍攝到足夠多的紋理細節，保持足夠高的紋理復雜度，從而使得虹膜識別能夠有足夠高的準確率，所以虹膜采集模組的視場角一般比較小，采集的圖像一般只包含眼睛周圍較小的區域。另外，由于手機等移動設備做得越來越薄，而屏占比也越來越高，正面集成了越來越多的功能，使得基本沒有太多的空間位置來放置虹膜圖像采集模組。因此對虹膜圖像采集模組的尺寸要求非常嚴格，通常要求尺寸小于5mm*5mm*4.5mm。目前用于移動設備的虹膜圖像采集模組，分辨率一般只有200萬像素。模組中鏡頭的厚度也很小，使得焦距無法做到比較大。結合這兩個限制因素，采集到的眼部圖像中，虹膜的直徑一般不大于130像素。

申請號為201420090333.3的中國專利公開了一種用于移動終端的虹膜識別攝像頭模組，提出了一種二合一的虹膜圖像采集模組，將移動設備的前置攝像頭和虹膜采集攝像頭合二為一，在保留攝像頭模組的拍照功能不變的前提下，增加了虹膜識別的功能。傳統彩色圖像傳感器中R、G、B三顏色濾光片由相鄰四個像點以1：2：1方式構成一個大的彩色像素單元，如圖2所示，該專利方法將其中一個綠色濾光片換成了紅外濾光片，只允許一定波長的近紅外光通過。各個濾光片單元只能透射相應的色光，其他色光都被濾光片吸收。成像時，若為日常拍攝模式，根據通過相鄰的像元單元獲得的RGB色光信息來計算各個像素點的RGB分量，還原出照片的真實色彩；若為虹膜識別模式，則根據通過相鄰的像元單元獲得的紅外光信息來計算各個像素點的IR分量，以獲得清晰的紅外光虹膜圖像。