CN114402367A - 从光学生物特征传感器到主机设备的适应性读出 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学生物特征传感器(100)，包括：包括光电检测器(304)的阵列(301)的图像传感器(302)，其中，为了获取感测信号，图像传感器能够被控制以按顺序地开始各光电检测器子集(306、308、309)的曝光；以及定时电路***(310)，被配置成基于数据传输总线(312)上的当前数据传输容量来控制光电检测器子集的曝光的开始，该数据传输总线(312)被配置成将指示所获取的感测信号的数据从光学生物特征传感器传输至主机设备(314)。

Description

从光学生物特征传感器到主机设备的适应性读出
技术领域
本发明总体上涉及光学生物特征传感器以及能够布置在光学生物特征传感器中的定时电路***。
背景技术
生物特征***被广泛用作用于增加诸如移动电话等的个人电子设备的便利性和安全性的手段。特别地，指纹感测***现在被包括在所有新发布的消费电子设备诸如移动电话的大部分中。
指纹感测***可以包括光学指纹传感器，该技术已知多时并且在某些应用中可以是例如电容式指纹传感器的可行替选方案。光学指纹传感器可以例如基于针孔成像原理以及/或者可以采用微通道即准直器或微透镜来将入射光聚焦到图像传感器上或者是相机类型的光学传感器。
当诸如光学传感器的生物特征传感器被包括在主机设备中时，数据必须通过数据总线(例如串行外设接口)从生物特征传感器传输至主机设备。这样的数据总线具有有限的数据传输容量并且通常由主机设备控制，而生物特征传感器控制从其像素矩阵的数据读出。这可能导致由生物特征传感器产生的数据的量与数据总线处理数据向主机的传输的能力之间的冲突，由此导致总线上数据传输容量的次优利用，或导致需要昂贵的缓冲器解决方案。
换言之，在更好地利用生物特征传感器与主机设备之间的总线上的数据传输容量方面，存在改进空间。
发明内容
鉴于现有技术的上面提及的缺点和其它缺点，本发明的目的是提供具有定时电路***的光学生物特征传感器以减轻现有技术的缺点中的至少一些。
根据本发明的第一方面，提供了一种光学生物特征传感器，包括：包括光电检测器的阵列的图像传感器，其中，为了获取感测信号，图像传感器可被控制以按顺序地开始各光电检测器子集的曝光；以及定时电路***，被配置成基于数据传输总线上的当前数据传输容量来控制光电检测器子集的曝光的开始，数据传输总线被配置成将指示被获取的感测信号的数据从光学生物特征传感器传输至主机设备。
本发明基于以下认识：将光电检测器子集的曝光的开始与期望在数据传输总线上传输的数据的产生速率密切相关。因此，如果基于当前数据传输容量控制曝光的开始，就可以确保产生的数据的量可以在总线上被传输而没有不必要的延迟。换言之，数据产生速率适配于数据传输总线的容量。以这种方式，数据传输总线可以在数据被读出时对数据进行处理。
一般地，光电检测器的曝光时间从例如预定的成像设置已知。因此，如果曝光的开始已知，则可以确定直到曝光完成的时间。这也意味着，通过了解曝光的开始和曝光时间段，可以确定何时从图像传感器读出感测信号并随后在总线上传输，即在什么时刻期望总线具有足够的容量来传输新的数据。当前数据传输容量与数据传输总线将数据传输至主机设备的速率和容量有关。因此，可以控制曝光的开始，使得从图像传感器产生的数据可以根据总线的数据传输容量来适配，并且立即在数据传输总线上传输，优选地不需要数据的中间存储。例如，曝光的开始是如下时间：在该时间处，确保数据已经被读出，数据传输总线已经完成了先前的传输动作并且能够接收新产生的数据。
本公开内容的实施方式允许优化光学生物特征传感器与主机设备之间的数据传输，即使它们在不同的时钟上运行(这不可避免地导致不同速度的异步时钟并且因此导致现有技术的情况，没有优化使用通信接口)。
图像传感器可以是任何合适类型的图像传感器，例如连接至相关联的控制电路***的CMOS或CCD传感器。在一种可能的实现方式中，图像传感器是基于薄膜晶体管(TFT)的图像传感器，其为显示屏下指纹成像传感器提供了有成本效益的解决方案。可以假设这样的图像传感器的操作和控制是已知的并且将不在本文中讨论。TFT图像传感器可以是背照式TFT图像传感器或前照式TFT图像传感器。TFT图像传感器可以被布置为热区、大面积或完全显示解决方案。
光电检测器通常是图像传感器的像素。
如本领域技术人员已知的，光电检测器的曝光涉及光电检测器被激活以收集用于获取图像的光。
被光电检测器获取的感测信号指示所获取的图像的一部分，并且一般与特定光电检测器在曝光时间期间接收的光的量有关。光学传感器的光电检测器(即像素)的操作本身对于技术人员来说是已知的并且将不在本文中讨论。
光电检测器子集可以与任何子集例如同时被激活以被曝光给用于获取图像的光的一个或更多个光电检测器有关。
在实施方式中，定时电路***可以被配置成控制下一个光电检测器子集的曝光的开始，使得由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于或等于数据传输总线上的当前数据传输容量。有利地，这确保了所产生的数据一经产生就可以立即在数据传输总线上传输，从而不需要中间存储或减少对中间存储的需要。关于当前数据传输容量的信息可以被从数据传输总线接收，或者可以被总线自己设置(即数据传输总线可以具有已知的固定传输速率容量)，或者可以被测量。
在实施方式中，光学生物特征传感器可以被配置成执行数据处理以调节由所获取的感测信号导致的数据产生速率，从而调节要在数据传输总线上传输的数据的量。以这种方式可以调节图像传感器的数据产生速率，使得所产生的数据不超过数据传输总线的当前数据传输容量，或者使得可以传输更有用的数据，从而改进数据传输总线对传输相关数据的利用。因此，数据处理改变了要传输至主机设备的数据速率或数据的量。数据处理可以是数字数据处理。
在实施方式中，数据处理可以是适于使数据产生速率降低的图像传感器的本地后处理设置。这样的本地后处理设置可以是掩模、合并和/或跳过，由此可以调节、优选地降低数据产生速率。
根据一些实施方式，光学生物特征传感器可以包括存储装置，该存储装置被配置成将指示被获取的感测信号的数据存储一个时间段，使得数据产生速率低于或等于数据传输总线上的当前数据传输容量。因此，在一些替选实施方式中是存储装置(例如缓冲器或先进先出存储器)用于将被获取的感测信号存储一个时间段，使得数据产生速率可以适于数据传输总线上的当前数据传输容量。优选地，存储器被布置成存储数字化感测信号，即存储器被布置成从模拟数字转换器接收数字信号。
在一些实施方式中，如果由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于数据传输总线上的当前数据传输容量，则光学生物特征传感器可以被配置成在数据传输总线上发送的数据中包括任意数据。因此，如果图像传感器无法传输主机设备所请求的数据的量，则可以用任意数据例如“伪数据”补充产生的数据，使得可以以任何方式在总线上传输所请求的数据。此外，这可以有利地补偿主机的内部时钟与生物特征传感器不完全同步，即时钟之间的延迟可以通过在数据中包括伪数据以填充总线来补偿，使得相关数据可以一经产生就立即被传输。
在实施方式中，光学生物特征传感器可以被配置成当发起向主机设备的数据传输时，结束当前光电检测器子集的曝光。换言之，一旦主机请求数据，曝光就结束，并且产生的数据可以从生物传感器传输至主机。这可以有利地允许光电检测器的不同子集之间的不同曝光时间。
在实施方式中，光电检测器子集的曝光时间段可以相等。
在实施方式中，光学生物特征传感器可以包括用于将由图像传感器获取的模拟感测信号转换成数字感测信号的模拟数字转换电路***，数字感测信号可在数据传输总线上传输。换言之，模拟数字转换电路***被布置成：在输入端口处接收来自光电检测器的阵列的模拟感测信号，并且将模拟信号转换成数字信号，由此在输出端口处提供数字信号到数据传输总线。在数据传输总线上传输至主机设备的是数字感测信号。
在实施方式中，光学生物特征传感器可以被配置成响应于从主机设备的主机控制器接收信号而开始光电检测器子集的曝光。来自主控制器的信号触发曝光的开始。有利地，这提供了图像传感器的数据的产生与通过数据传输总线的读出之间的完美同步，从而消除了对缓冲器或伪数据(dummy data)的任何需要。
定时电路***可以包括接收端口，该接收端口被配置成在通信总线上接收来自主机控制器的信号。
优选地，对于包括数据传输总线的通信接口，主机设备是主设备并且光学生物特征传感器是从设备。例如，光学生物特征传感器可以是包括传感器通信接口的SPI(串行外设接口)从设备，该传感器通信接口具有SPI端口，该SPI端口包括：串行时钟输入(SCLK)；主输出从输入(MOSI)；主输入从输出(MISO)和从选择输入(CS)。
优选地，光电检测器子集包括至少两个光电检测器。
在一些实施方式中，光电检测器子集可以包括完整的光电检测器行或列。在这种情况下，图像传感器可被控制以光电检测器的逐行顺序来按顺序地开始各光电检测器子集的曝光。
图像传感器可以是卷帘快门((rolling shutter))图像传感器。
根据本发明的第二方面，提供了一种可布置在光学生物特征传感器中的定时电路***，该光学生物特征传感器具有包括光电检测器的阵列的图像传感器，其中，为了获取感测信号，图像传感器可被控制以按顺序地开始各光电检测器子集的曝光，定时电路***被配置成基于数据传输总线上的当前数据传输容量开始光电检测器子集的曝光，该数据传输总线被配置成将指示被获取的感测信号的数据从光学生物特征传感器传输至主机设备。
定时电路***可以被配置成控制下一个光电检测器子集的曝光的开始，使得由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于或等于数据传输总线上的当前数据传输容量。
定时电路***可以被配置成响应于从主机设备的主机控制器接收信号而开始光电检测器子集的曝光。
本发明的第二方面的其它效果和特征在很大程度上类似于上面关于本发明的第一方面描述的效果和特征。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于控制光学生物特征传感器的方法，该光学生物特征传感器具有包括用于获取感测信号的光电检测器的阵列的图像传感器，该光学生物特征传感器适于将指示被获取的感测信号的数据在数据传输总线上传输至主机设备，该方法包括：获得数据传输总线上的当前数据传输容量的指示；以及基于数据传输总线上的当前数据传输容量控制光电检测器子集的曝光的开始。
在实施方式中，该方法可以包括控制下一个光电检测器子集的曝光的开始，使得由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于或等于数据传输总线上的当前数据传输容量。
在实施方式中，该方法可以包括从主机设备的主机控制器接收信号，并且还响应于接收信号来控制开始光电检测器子集的曝光。
本发明的第三方面的其它效果和特征在很大程度上类似于上面关于本发明的第一方面和第二方面描述的效果和特征。
还提供了一种电子设备，包括：根据本公开内容的实施方式的光学生物特征传感器；以及处理电路***，被配置成：从光学生物特征传感器接收指示生物特征的信号，以及基于该生物特征执行生物特征认证过程。
电子设备可以是移动设备。移动设备可以是移动电话、平板计算机、膝上型计算机、智能手表等。
在研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其它特征和优点将变得明显。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将本发明的不同特征进行组合以创建除了在下面描述的那些实施方式之外的实施方式。
附图说明
现在将参照示出了本发明的示例实施方式的附图更详细地描述本发明的这些方面和其它方面，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的电子设备的示例；
图2是根据本发明的实施方式的电子设备的示意性框图；
图3示意性地示出了根据本发明的实施方式的光学生物特征传感器和主机设备；
图4A概念性地示出了作为时间的函数的数据产生；
图4B概念性地示出了作为时间的函数的被传输的数据的量；
图5概念性地示出了用于减少要被传输的数据的量的数据处理的效果。
图6概念性地示出了伪数据的使用；
图7是根据本发明的实施方式的用于控制光学生物特征传感器的方法步骤的流程图；以及
图8是根据本发明的实施方式的用于控制光学生物特征传感器的方法步骤的流程图。
具体实施方式
在具体实施方式中，主要参考布置在显示面板下方的光学生物特征传感器来描述根据本发明的光学生物特征传感器的各种实施方式。然而，应当注意，所描述的成像设备也可以用于其它光学生物特征成像应用，例如用于位于盖玻璃等下方或位于移动设备背面的盖子下方的光学指纹传感器。
现在转向附图，并且具体转到图1，图1示意性地示出了移动设备101形式的被配置成应用根据本公开内容的构思的电子设备的示例，该移动设备101具有显示屏内集成式光学生物特征传感器100和带有触摸屏接口106的显示面板102。光学生物特征传感器100可以例如用于解锁移动设备101和/或用于授权使用移动设备101所执行的交易等。
光学生物特征传感器100在此被示为小于显示面板102，但是仍然相对较大，例如，大面积实现方式。在另一有利实现方式中，光学生物特征传感器100可以与显示面板102具有相同的大小，即完全显示解决方案。因此，在这样的情况下，用户可以将他/她的手指放置在显示面板上的任何位置以进行生物特征认证。在其它可能的实现方式中，光学生物特征传感器100可以小于所描绘的光学生物特征传感器，例如提供热区实现方式。
优选地并且对本领域技术人员明显地，图1中所示的移动设备101还可以包括用于WLAN/Wi-Fi通信的第一天线、用于电信通信的第二天线、麦克风、扬声器和电话控制单元。当然，移动设备可以包括有其它硬件元件。
此外，应当注意，本发明可以关于包括透明显示面板的任何其它类型的电子设备例如膝上型计算机、平板计算机等是可适用的。
图2是根据本发明的实施方式的电子设备的示意性框图。根据本发明的实施方式，电子设备200包括透明显示面板204和光学生物特征传感器100，光学生物特征传感器100概念性地被示为布置在透明显示面板204下方。此外，电子设备200包括处理电路***例如控制单元202。控制单元202可以是电子设备202的独立控制单元，例如设备控制器。替选地，控制单元202可以被包括在光学生物特征传感器100中。
控制单元202被配置成从光学生物特征传感器100接收指示检测对象的信号。所接收的信号可以包括图像数据。
基于所接收的信号，控制单元202被布置成检测例如指纹。基于所检测的指纹，控制单元202被配置成执行指纹认证过程。这样的指纹认证过程本身被认为是本领域技术人员已知的，并且本文中将不再进一步描述。
图3是示意性地描述根据本发明的实施方式的光学生物特征传感器100的框图。光学生物特征传感器100包括图像传感器302，图像传感器302包括光电检测器304的阵列301，其中没有给所有光电检测器304做标记。为了获取感测信号，图像传感器302能够被控制以按顺序地开始各光电检测器子集的曝光。在此，示例子集被指示为306、308、309。注意，在正常成像过程中，所有光电检测器被包括在按顺序地曝光子集中。例如，阵列301的每行或每列可以是光电检测器子集。
此外，定时电路***310被配置成基于数据传输总线312上的当前数据传输容量来控制光电检测器子集306、308、309的曝光的开始，数据传输总线312被配置成将指示所获取的感测信号的数据从光学生物特征传感器100传输至主机设备314。光学生物特征传感器100可以被包括在主机设备314中，主机设备314可以是例如电子设备200或移动设备100。
定时电路***可以以概念性的方式由计数器实现，计数器例如根据来自主机设备的命令开始计数直至取决于通信接口312(例如SPI接口)的数据传输速率和曝光持续时间的给定阈值。一旦达到阈值，就开始像素的新子集的曝光，并且一旦子集的曝光完成，读出电路***316就从该子集中读出数据。本领域技术人员知道启用这样的计数器的各种可能方式，例如使用处理器或任何其它合适的电子元件或电路***。
通信接口被示例为SPI接口312。为此，光学生物特征传感器100可以包括：具有SPI端口的传感器通信接口313，SPI端口包括：串行时钟输入(SCLK)；主设备输出从设备输入(MOSI)、主设备输入从设备输出(MISO)和从设备选择输入(CS)。
光电检测器304子集306、308、309在此被示为阵列中的整行光电检测器。然而，其它可能的子集也是能够想到的，例如一列光电检测器或光电检测器的其它集合。优选地，如图3中所示，光电检测器子集包括至少两个光电检测器。此外，图像传感器302可以是卷帘快门图像传感器。
定时电路***310被配置成基于数据传输总线312上的当前数据传输容量来控制曝光的开始。如上面提及的，数据传输总线312可以是串行外设接口(SPI)或I3C接口，然而被配置成传输数据的其它类型的数据传输总线也是能够想到的。定时电路***310直接或间接地知道数据传输总线上的当前数据传输容量。例如，定时电路***310可以从主机设备314接收当前数据传输容量的信息，或者当前数据传输容量可以是由数据总线本身的配置或规范给出的固定传输容量，并且在这样的情况下数据总线容量的信息可以被存储或可由定时电路***310访问。
在图像采集期间，各光电检测器子集按顺序地曝光。一旦曝光完成，感测信号就经由读出块316被读出，并且随后将其以数字形式被传输至主机设备314。读出块包括电子部件，所述电子部件用于将来自图像传感器像素矩阵的光电二极管的电荷转变为电压例如模拟感测信号，以及用于将模拟信号转换成数字信号，即，使用模拟数字转换器将模拟信号转换成数字信号。然而，如果产生的数据的速率大于总线上的数据传输容量，则数据必须在可以被传输之前被存储。本公开内容的实施方式旨在解决该现有技术问题。
因此，如果可以将数据产生速率适配成使得数据传输总线312可以处理产生的数据，则不需要数据的中间存储或至少减少对数据的中间存储的需要。为此，适当地控制曝光的开始。以如下方式来执行开始下一个光电检测器子集的曝光：允许来自先前曝光的光电检测器子集产生的数据的至少一部分有足够的时间被传输至主机设备314。因此，根据数据传输总线的当前数据传输容量来适配后续的曝光开始之间的定时。
优选地，定时电路***310被配置成控制下一个光电检测器子集的曝光的开始，使得由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于或等于数据传输总线312上的当前数据传输容量。换言之，当数据传输总线312正在操作以传输当前光电检测器子集的数据时，假设在其当前数据传输容量的条件下，下一个光电检测器子集的曝光的开始被定时成使得数据产生速率不超过当前数据传输容量。换言之，被读出的、可用的和“准备好”传输的数据不超过数据传输总线312的数据传输容量。例如，下一个子集例如309的曝光的开始可以在使得在前子集308或光电检测器子集例如例如308、306在曝光结束时产生的至少部分已经被传输至主机设备的条件下被发起，从而保留用于来自下一个光电检测器子集309的数据的数据传输容量。数据产生速率与曝光开始之间的关系可以根据图4A概念性地理解。
在图4A中，在y轴上的是关于要被传输的产生的数据的量的数据产生即读出块316的下行流(downstream)，并且在x轴上的是时间。实线400开始于时间t0，此时没有从光电检测器子集读出感测信号，即没有产生数据，并且结束于时间t1，此时图像传感器的光电检测器的所有N个子集已经被曝光和读出。导数即实线400的斜率表示数据产生速率。y轴概念性地示出了从指示的子集1至N产生的累积的数据，即在子集k已经被读出之后的数据的累积量。
另外，图4B中的虚线402表示从光学生物特征传感器传输至主机设备的数据。虚线402的斜率表示数据传输总线312(例如SPI总线)的数据传输容量，在此以数据传输速率表示。在该优选的示例中，数据以与产生数据相同的速率被传输，换言之，线402的斜率与线400的斜率相同。
数据产生线400的斜率即数据产生速率不应当超过数据传输线402的斜率即数据传输容量。可以通过控制光电检测器子集的曝光的开始来控制数据产生线400的斜率即数据产生速率。如果光电检测器子集的曝光的开始之间的延迟短，则与使用将导致较低数据产生速率的在曝光的开始之间的较长延迟相比，数据产生速率更高。总体而言，对于曝光的开始之间的短延迟，与具有较长延迟相比，所有子集将在更短的时间内曝光和读出，从而短延迟导致更高的数据产生速率。
由于数据是在曝光结束时被读出的，所以从光电检测器子集读出的数据之间的时间取决于曝光的开始之间的时间延迟。因此，将光电检测器子集的曝光的开始控制成使得读出后的数据产生速率低于或等于当前数据传输容量率。
可能期望调节要在数据总线上传输的数据的量。为此，光学生物特征传感器可以被配置成执行数据处理以调节由所获取的感测信号导致的数据产生速率，从而调节要在数据传输总线上传输的数据的量。回到图4A至图4B，如果数据产生线400的斜率比可用的数据传输容量线402更陡，则可以执行数据处理以便减少产生的数据的量，从而降低数据产生速率。图5概念性地示出了这个构思，其中方框502的大小表示图3中数据传输总线312上的可用数据传输容量，并且方框504的大小表示指示所获取的感测信号的数据。为了使数据传输总线312能够传输数据504，可以使用诸如数字图像处理的数据处理来减少向代表性方框506产生的数据的量，该代表性方框506适应于由方框502表示的当前数据传输容量。
示例数据处理是适于使数据产生速率降低的图像传感器的本地后处理设置。例如，这样的本地后处理设置可以是例如感测信号或一般的像素值的合并(binning)，从而减少产生的数据的量。合并一般是指将一组像素值组合成单个数据点。另一示例本地后处理设置是光电检测器的跳过，例如不开始曝光或不从光电检测器读出数据。另一示例是阵列中的光电检测器的掩模即将一些像素值被设置成零的所谓的图像掩模(image masking)。
回到图3，一般地，主机设备314经由通信接口312向光学生物特征传感器发送请求，指示其请求图像数据。为了使光学生物特征传感器满足该请求，由主机设备在通信接口312上预期一定数目的字节。发送请求可以包括经由通信接口将命令写入寄存器。这样的通信协议例如I3C或SPI本身是已知的。数据传输总线被包括在通信接口312中。
由于包括SPI接口312的主机设备一般在与光学传感器100不同的时钟上运行，因此时钟之间不可避免地存在延迟。例如，图像传感器302一般比主机SPI接口操作得慢。这可能导致SPI接口312在完成从像素子集读出数据之前开始尝试数据传输。
在本公开内容的上下文中，如果由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于数据传输总线312上的当前数据传输容量，则光学生物特征传感器100被配置成在数据传输总线312上发送的数据中包括任意数据。鉴于上述情况，如果图像传感器比SPI接口慢，则可以通过在总线312上所发送的数据中包括伪数据来补偿这种操作速度的差异。
图6概念性地示出了将要在总线上传输的产生的数字数据602。可用传输容量在概念上被示为一组“数据槽(data slots)”604，其中一个被标记为604。为了根据当前数据传输容量至少几乎连续地发送数据，可以将任意数据即伪数据606添加至产生的数据，使得可以传输产生的数据。例如，一旦光电检测器子集已经结束曝光并且数据的读出已经开始，就预期确保数据传输总线312可以在接收到来自下一个光电检测器子集的新的数据之前发送所请求的数据。为此，可以添加伪数据606以便可以传输先前的数据602，从而实现用于来自下一个光电检测器子集的数据的传输容量。
此外，可以将执行如关于图5所描述的减少数据的量的数字处理与将伪数据添加至要被传输的数据组合，从而实现数据的有效传输。因此，首先可以对获取的感测信号执行例如本地后处理，并且在总线上传输之前添加伪数据。
现在再次转向图3，光学生物特征传感器可以包括存储装置320，存储装置320被配置成将指示所获取的感测信号的数据存储一个时间段，使得数据产生速率低于或等于数据传输总线312上的当前数据传输容量。存储装置320例如缓冲器或FIFO存储器被配置成在将数字化数据添加至SPI接口312之前存储数字化数据。如果存储装置320为空或没有包含用于在总线312上传输的足够的数据，可以在将数据在总线上传输时添加参照图6描述的伪数据。因此，来自存储在缓冲器320中的光电检测器子集的数字数据可以与伪数据组合，使得SPI接口312总是可以接收要被传输的数据。优选地，伪数据被添加至缓冲器320的外部，例如在SPI总线312之前的缓冲器的下行流。然而，也可以将伪数据添加至缓冲器，然而这不是优选的实施方式。
存储装置320优选地适于能够存储源自完整的光电检测器子集的数字数据。
期望缓冲器320可以接收来自下一个光电检测器子集的数据。为了实现缓冲器320中的数据的传输，可以优选地将如上所述的伪数据添加至缓冲器320的下行流，使得可以在SPI接口上传输数据以为来自下一个光电检测器子集的下一组数字数据腾出空间。
一般地，读出块316包括用于将图像传感器所获取的模拟感测信号转换成数字感测信号的模拟数字转换电路***，数字感测信号是能够在数据传输总线312上传输的数据。
转向例如图3或图6，光学生物特征传感器可以通过其定时电路***310被配置成响应于从主机设备314的主机控制器接收信号而开始光电检测器子集的曝光，从而有利于在不需要例如伪数据或存储装置的情况下的根据数据传输容量的数据传输。因此，定时电路***可以经由根据主机内部时钟运行的通信接口312在输入端口处从主机控制器接收信号S，并且作为响应，开始图像传感器的光电检测器子集的曝光。换言之，光学生物特征传感器可以被配置成由主控制器控制以开始下一个光电检测器子集的曝光。为此，可以由定时电路***310从主机控制器接收开始命令以用于光电检测器的每个子集的曝光的开始，或者定时电路***310可以根据例如SPI时钟操作。在一些可能的实现方式中，可以使主机控制器和光学生物特征传感器100的时钟同步，从而有利于在不需要例如伪数据或存储装置的情况下的根据数据传输容量的数据传输。
光电检测器子集的曝光时间段可以相等。然而，在本发明的实施方式中，光学生物特征传感器100可以被配置成：当向主机设备314的数据传输发起时，结束当前光电检测器子集的曝光。例如，假设子集306已经经受曝光持续曝光时间，一旦SPI接口312将数据添加至其寄存器，子集306中的光电检测器的曝光就结束，并且可以发起数据传输。
数据传输总线312可以是SPI总线，SPI总线包括用于将SPI时钟连接至读出块316以及连接至主机设备控制器的时钟的通信线。这允许对于包括数据传输总线312的通信接口，主机设备成为数据传输总线312的主设备，并且光学生物特征传感器是从设备。
在一些实施方式中，光电检测器子集的曝光以逐行的方式执行，例如从子集301开始并且按顺序地开始曝光光电检测器相邻行，直到光电检测器的最后子集311已经被曝光。
如上所述，提供了可布置在光学生物特征传感器100中的定时电路***310，光学生物特征传感器100具有包括光电检测器304的阵列的图像传感器302，其中，为了获取感测信号，图像传感器302可被控制以按顺序地开始各光电检测器子集306、308的曝光。定时电路***310被配置成基于数据传输总线312上的当前数据传输容量开始光电检测器子集的曝光，数据传输总线312被配置成将指示所获取的感测信号的数据从光学生物特征传感器传输至主机设备314。
定时电路***310可以被配置成控制下一个光电检测器子集的曝光的开始，使得由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于或等于数据传输总线上的当前数据传输容量。
此外，定时电路***可以被配置成响应于从主机设备的主机控制器接收信号而开始光电检测器子集的曝光。
定时电路***控制图像传感器以开始光电检测器子集的曝光。
图7是根据本发明的实施方式的方法步骤的流程图。该方法用于控制光学生物特征传感器，该光学生物特征传感器具有包括用于获取感测信号的光电检测器的阵列的图像传感器，该光学生物特征传感器适于将指示所获取的感测信号的数据在数据传输总线上传输至主机设备。
方法包括步骤S102：获得数据传输总线上的当前数据传输容量的指示。该指示可以作为数据传输总线的预定固定数据传输容量来被接收，或者可以以来自主机设备的信号被接收。在步骤S104中，基于数据传输总线上的当前数据传输容量控制光电检测器子集的曝光的开始。
在步骤S104中，可以执行控制曝光的开始，使得下一个光电检测器子集的曝光的开始使得由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于或等于数据传输总线上的当前数据传输容量。
在图8中，还有从主机设备的主机控制器接收信号的步骤S202。在步骤S204中，基于数据传输总线上的当前数据传输容量并且还响应于接收信号来控制光电检测器子集的曝光的开始。
控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或其它可编程装置。控制单元还可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。当控制单元包括可编程装置(例如，以上提及的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器)时，处理器还可以包括控制可编程装置的操作的计算机可执行代码。应当理解，借助于控制单元(或通常称为“处理电路***”)提供的功能中的全部或某些部分可以至少部分地与光学生物特征传感器集成。
本公开内容的控制功能可以利用现有的计算机处理器来实现，或者通过为此目的或另一目的而并入的用于适当***的专用计算机处理器来实现，或者由硬线***实现。本公开内容的范围内的实施方式包括程序产品，该程序产品包括机器可读介质，该机器可读介质用于承载或具有存储在机器可读介质上的机器可执行指令或数据结构。这样的机器可读介质可以是可以由通用或专用计算机或具有处理器的其它机器访问的任何可用介质。通过示例的方式，这样的机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置、或任何其它可以用于以机器可执行指令或数据结构形式携带或存储期望的程序代码的介质，并且这样的机器可读介质可以由通用计算机或专用计算机或其它具有处理器的机器访问。当通过网络或其它通信连接(硬连线、无线或者硬连线或无线的组合)将信息传输或提供给机器时，机器将连接正确地视为机器可读介质。因此，任何这样的连接都适当地被称为机器可读介质。上述的组合也包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某些功能或一组功能的指令和数据。计算机可读介质一般地可以对应于(1)非暂态的有形计算机可读存储介质或者(2)诸如信号或载波的通信介质。
尽管已经参考本发明的具体例示实施方式描述了本发明，但是许多不同的改变、修改等对于本领域技术人员来说将变得明显。此外，应当注意，可以以各种方式省略、互换或布置成像设备的各部分，只要成像设备能够执行本发明的功能即可。
另外，从对附图、本公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施方式的变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的这一事实不指示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (22)

1.一种光学生物特征传感器(100)，包括：
图像传感器(302)，所述图像传感器(302)包括光电检测器(304)的阵列(301)，其中，为了获取感测信号，所述图像传感器能够被控制以按顺序地开始各光电检测器子集(306、308、309)的曝光；以及
定时电路***(310)，被配置成控制光电检测器子集的曝光的开始，使得所述图像传感器的数据产生速率适配于数据传输总线(312)上的当前数据传输容量，所述数据传输总线(312)被配置成将指示所获取的感测信号的数据从所述光学生物特征传感器传输至主机设备(314)。
2.根据权利要求1所述的光学生物特征传感器，其中，所述定时电路***被配置成控制下一个光电检测器子集的曝光的开始，使得由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于或等于所述数据传输总线上的当前数据传输容量。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的光学生物特征传感器，被配置成执行数据处理以调节由所获取的感测信号导致的数据产生速率，从而调节要在所述数据传输总线上传输的数据的量。
4.根据权利要求3所述的光学生物特征传感器，其中，所述数据处理是适于使数据产生速率降低的所述图像传感器的本地后处理设置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，包括存储装置(320)，所述存储装置(320)被配置成将指示所获取的感测信号的数据存储一个时间段，使得数据产生速率低于或等于所述数据传输总线上的当前数据传输容量。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，其中，如果由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于所述数据传输总线上的当前数据传输容量，则所述光学生物特征传感器被配置成在所述数据传输总线上发送的所述数据中包括任意数据。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，被配置成：当发起向所述主机设备的数据传输时，结束当前光电检测器子集的曝光。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，其中，所述各光电检测器子集的曝光时间段相等。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，包括用于将由所述图像传感器获取的模拟感测信号转换成数字感测信号的模拟数字转换电路***，所述数字感测信号是能够在所述数据传输总线上传输的数据。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，被配置成响应于从所述主机设备的主机控制器接收到信号而开始光电检测器子集的曝光。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，其中，对于包括所述数据传输总线的通信接口，所述主机设备是主设备，并且所述光学生物特征传感器是从设备。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，其中，光电检测器子集包括至少两个光电检测器。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，其中，光电检测器子集包括完整的光电检测器行或列。
14.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，其中，所述图像传感器是卷帘快门图像传感器。
15.一种电子设备(101、200)，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征传感器，以及
处理电路***(202)，被配置成：
从所述光学生物特征传感器接收指示生物特征的信号，以及
基于所述生物特征执行生物特征认证过程。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中，所述电子设备是移动设备。
17.一种能够布置在光学生物特征传感器(100)中的定时电路***(310)，所述光学生物特征传感器(100)具有包括光电检测器(304)的阵列(301)的图像传感器(302)，其中，为了获取感测信号，所述图像传感器能够被控制以按顺序地开始各光电检测器子集的曝光，
所述定时电路***被配置成开始光电检测器子集的曝光，使得所述图像传感器的数据产生速率适配于数据传输总线(312)上的当前数据传输容量，所述数据传输总线(312)被配置成将指示所获取的感测信号的数据从所述光学生物特征传感器传输至主机设备(314)。
18.根据权利要求17所述的定时电路***，被配置成控制下一个光电检测器子集的曝光的开始，使得由所获取的感测信号导致的数据产生速率低于或等于所述数据传输总线上的当前数据传输容量。
19.根据权利要求17和18中任一项所述的定时电路***，被配置成响应于从所述主机设备的主机控制器接收信号而开始光电检测器子集的曝光。
20.一种用于控制光学生物特征传感器的方法，所述光学生物特征传感器具有包括用于获取感测信号的光电检测器的阵列的图像传感器，所述光学生物特征传感器适于将指示所获取的感测信号的数据在数据传输总线上传输至主机设备，所述方法包括：
获得(S102)所述数据传输总线上的当前数据传输容量的指示；以及
控制(S104)光电检测器子集的曝光的开始，使得所述图像传感器的数据产生速率适配于数据传输总线上的所述当前数据传输容量。
21.根据权利要求20所述的方法，包括控制下一个光电检测器子集的曝光的开始，使得由所获取的感测信号导致的所述数据产生速率低于或等于所述数据传输总线上的当前数据传输容量。
22.根据权利要求20和21中任一项所述的方法，包括从所述主机设备的主机控制器接收(S202)信号，并且还响应于接收到所述信号来控制(S204)光电检测器子集的开始曝光。
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