指纹采集系统及指纹信息采集方法技术方案

本发明专利技术涉及一种指纹采集系统，包括：指纹传感器，其包括指纹感测单元阵列、天线金属框和射频驱动电路，指纹感测单元阵列包括多个感测单元，射频驱动电路驱动天线金属框发射射频信号；扫描控制器，用于选择指纹感测单元阵列中的至少一部分感测单元作为有效感测单元，以用于感测手指指纹并转换为电信号；一感测单元驱动电路，用于提供各有效感测单元工作所需的时序信号；一图像输出单元，用于将电信号转换成数字式指纹图像信息并输出；一模式控制电路，用于控制感测单元驱动电路发出不同的时序信号来改变指纹采集系统的工作模式，工作模式至少包括：电容式采集模式和射频式采集模式。其具有较广的应用范围，且在各应用场合中，采集与识别效果良好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种指纹采集系统，包括：指纹传感器，其包括指纹感测单元阵列、天线金属框和射频驱动电路，指纹感测单元阵列包括多个感测单元，射频驱动电路驱动天线金属框发射射频信号；扫描控制器，用于选择指纹感测单元阵列中的至少一部分感测单元作为有效感测单元，以用于感测手指指纹并转换为电信号；一感测单元驱动电路，用于提供各有效感测单元工作所需的时序信号；一图像输出单元，用于将电信号转换成数字式指纹图像信息并输出；一模式控制电路，用于控制感测单元驱动电路发出不同的时序信号来改变指纹采集系统的工作模式，工作模式至少包括：电容式采集模式和射频式采集模式。其具有较广的应用范围，且在各应用场合中，采集与识别效果良好。【专利说明】
本专利技术涉及指纹采集
。特别地，本专利技术涉及一种。
技术介绍
随着人们对信息安全的要求越来越高，活体生物特征认证和身份识别越来越多的运用到人们的日常生活中。指纹认证作为在生物特征认证中具有很高的可靠性和性价比，已经成为了当前生物认证的主流。与此同时，指纹采集技术也高速发展，更低成本、更小体积、更低功耗及高动态范围的指纹传感器将会占领巨大的市场，因此具有上述优点的指纹传感器成为当前研究的重点，其中电容式指纹传感器成为当前的主流产品之一。随着指纹传感技术的逐渐成熟，先进的指纹传感技术逐渐应用到移动手机及其他电子产品中，以及中国第三代身份证需要登记指纹信息，指纹识别技术会很快而且广泛的应用到我们日常生活中来，与此同时，对指纹传感器的要求越来越高。一个好的指纹识别体统，不仅应解决指纹传感器中软件或硬件方面存在的不足，更应该在应用于特殊场合时、或在特殊手指出现时都能够采集到清晰的指纹图像，并能够有效地拒绝假手指的欺骗。现有的指纹传感器大多采用纯电容式的指纹传感器，其指纹残留和其他污质残留相对来说影响非常大，严重影响对指纹的识别。如现有技术中一种技术方案提供了一种电容式指纹读取方式，其中手指的直接接触面到感测阵列的感测电极之间的绝缘层是由厚度仅有几个um的无机化合物构成，从而导致其疏水性、抗残留性、抗压性和抗静电特性极差。现有的国外指纹传感器中，仅AUTHENTEC和FPC两个公司实现了射频式指纹采集，且该两个公司的射频式采集原理基本同源，射频式指纹采集能很好的抗指纹残留和其他污质残留，但在某些射频辐射较强的应用场合，其抗干扰能力较差，因而应用范围受限。如图1所示，一种现有技术中的指纹采集系统，其感测单元10包括:一感测电容11，由手指I跟感测电极形成；一边缘电容12，由感测电极与放大器13的输出电极形成；一放大器13，一输入端连接于感测电容11与边缘电容12之间，一输入端接地，输出端连接边缘电容12另一端；该感测单元10通过检测由射频信号14发出的经手指I反射的射频信号，该信号经过电容积分放大电路后由后续电路(未示出)处理，根据感测电容值的不同检测到不同幅度的射频信号，从而实现指纹采集，该系统由于每个感测单元10都使用一个放大器13，各放大器之间的工艺偏差很难校正，增加电路实现的复杂性，且该系统的一个射频脉冲信号对应一个像素或多个像素信息，在射频辐射干扰较强的地方较容易受到干扰。上述现有的指纹传感器，不管是电容式的或是射频式的指纹传感器都是单一模式的指纹检测方式，均不能灵活地应用在不同的场所，且也不能很好的拒绝特殊假手指模型的欺骗。若将假手指模型镀上一层导电材料或半导电材料且保证镀上材料后的指纹模型在受到按压时模型的指纹谷线深度大于2um (具体数值由传感器的灵敏度决定)，这一特殊的假手指模型是能够骗过现有的指纹传感器的检测的(虽然这种假手指模型其制造工艺相当复杂，其成本非常高，但不排除别有用心的人利用这种特殊假手指模型骗过验证)。因此，本领域技术人员期望获得一种可抵御指纹残留或其他污质残留，抗电磁辐射，以及拒绝假手指欺骗、从而提高系统安全性的指纹采集系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种指纹采集系统，其具有较广的应用范围，且安全性更佳。为实现上述目的，本专利技术提供一种技术方案如下:一种指纹采集系统，包括:指纹传感器，其包括指纹感测单元阵列、天线金属框和射频驱动电路，指纹感测单元阵列包括多个感测单元，射频驱动电路驱动天线金属框发射射频信号；扫描控制器，用于选择指纹感测单元阵列中的至少一部分感测单元作为有效感测单元，以用于感测手指指纹并转换为电信号；一感测单元驱动电路，用于提供各有效感测单元工作所需的时序信号；一图像输出单元，用于将电信号转换成数字式指纹图像信息并输出；一模式控制电路，用于控制感测单元驱动电路发出不同的时序信号来改变指纹采集系统的工作模式；其中，工作模式至少包括:电容式采集模式和射频式采集模式，其中，射频式采集模式为:模式控制电路打开射频驱动电路，射频驱动电路使得天线金属框向被采集的手指发射射频信号，手指真皮层反射射频信号，感测单元驱动电路同时输出一系列的充/放电时序信号到有效感测单元，使得有效感测单元在一系列充/放电时序信号和手指真皮层反射的射频信号的激励下实现手指指纹到电信号的转换；电容式采集模式为:模式控制电路关闭射频驱动电路，天线金属框被连接到地或ESD电路，感测单元驱动电路输出一系列的充/放电时序信号到有效感测单元，使得有效感测单元在一系列充/放电时序信号的激励下实现手指指纹到电信号的转换。优选地，图像输出单元包括一 ADC阵列和一移位寄存器，指纹传感器逐行检测各有效感测单元与手指之间的电容值，ADC阵列逐行地将电信号转换成数字信号，移位寄存器逐行地缓存ADC阵列输出的数字信号并逐行输出至外部数据接口。优选地，每一感测单元至少包括:一感测电极、至少一增益电极、至少一参考电极对、开关电路以及感测单元控制电路，至少一参考电极对分别形成为至少一参考电容的两极，感测电极与按压于感测电极上的手指形成为一感测电容的两极，感测电极与至少一增益电极分别形成为至少一增益电容的两极，感测单元控制电路通过开关电路控制如下多种电容的充电/放电状态:感测电容；至少一参考电容；以及，至少一增益电容。优选地，指纹传感器还包括一假手指检测电极，假手指检测电极检测流过该检测电极的电流值，以及计算在该检测电极上感测到的射频信号与天线金属框发出的射频信号的相位差，用于确定按压于手指接触面上的物体是否为假手指。本专利技术还提供一种指纹信息采集方法，包括以下步骤:感测单元驱动电路输出第一脉冲信号到有效感测单元；该第一脉冲信号在脉冲宽度期间对有效感测单元的参考电容充电，使参考电容两端积累一固定的电荷量；感测单元驱动电路输出第二脉冲信号到有效感测单元；第二脉冲信号与手指真皮层反射的射频信号对有效感测单元的感测电容进行放电，使其两端的电荷量减少；第二脉冲信号驱动有效感测单元的部分增益电极达到第一电位，同时驱动有效感测单元的其余增益电极达到第二电位；感测单元驱动电路输出第三脉冲信号到有效感测单元；第三脉冲信号与手指真皮层反射的射频信号使有效感测单元内的参考电容、感测电容和增益电容发生电荷均衡，从而使得参考电容两端的电荷量减少；感测单元驱动电路输出一固定循环次数的第二脉冲信号和第三脉冲信号到有效感测单元，射频驱动电路输出相同固定循环次数的射频脉冲信号到天线金属框，该固定循环次数的第二脉冲信号和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹采集系统，包括：指纹传感器，其包括指纹感测单元阵列、天线金属框和射频驱动电路，所述指纹感测单元阵列包括多个感测单元，所述射频驱动电路驱动所述天线金属框发射射频信号；扫描控制器，用于选择所述指纹感测单元阵列中的至少一部分感测单元作为有效感测单元，以用于感测所述手指指纹并转换为电信号；一感测单元驱动电路，用于提供各所述有效感测单元工作所需的时序信号；一图像输出单元，用于将所述电信号转换成数字式指纹图像信息并输出；一模式控制电路，用于控制所述感测单元驱动电路发出不同的时序信号来改变所述指纹采集系统的工作模式；其中，所述工作模式至少包括：电容式采集模式和射频式采集模式，其中,所述射频式采集模式为：所述模式控制电路打开所述射频驱动电路，所述射频驱动电路使得所述天线金属框向被采集的手指发射射频信号，手指真皮层反射所述射频信号，所述感测单元驱动电路同时输出一系列的充/放电时序信号到所述有效感测单元，使得所述有效感测单元在所述一系列充/放电时序信号和所述手指真皮层反射的射频信号的激励下实现所述手指指纹到电信号的转换；所述电容式采集模式为：所述模式控制电路关闭所述射频驱动电路，所述天线金属框被连接到地或ESD电路，所述感测单元驱动电路输出一系列的充/放电时序信号到所述有效感测单元，使得所述有效感测单元在所述一系列充/放电时序信号的激励下实现所述手指指纹到电信号的转换。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昊，徐启波，
申请(专利权)人：成都费恩格尔微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51