指纹检测电路、指纹传感器以及指纹检测方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种指纹检测电路、指纹传感器以及指纹检测方法，涉及生物特征识别领域。在对指纹信号进行采集时，提供对应的补偿信号，对检测传感器感应到的电荷进行补偿，放大了指纹谷和指纹脊之间的信号差，能够在手指存在杂质时，保证指纹识别的准确性，提高指纹图像的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物特征识别
，具体而言，涉及一种指纹检测电路、指纹传感器以及指纹检测方法。
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之中。由于在生物特征认证中具有很高可靠性和性价比，指纹认证已经成为了当前生物特征认证的主流。随着指纹传感技术的逐渐成熟，指纹识别技术会很快且广泛的应用到我们的日常生活之中来，特别是应用到移动设备之中。目前，电容感应式的指纹检测装置在进行指纹检测时，如果手指上存在死皮、污渍残留和水渍等干扰，其采集到的指纹图像质量会变差，从而影响到后续的处理和导致用户体验降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种指纹检测电路、指纹传感器以及指纹检测方法，使得指纹谷和指纹脊因杂质的存在而无法准确的被区分的问题得到了改善。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种指纹检测电路，应用于指纹传感器，所述指纹检测电路包括提供激励信号VFin的激励信号源、用于连接手指的外部电极、检测传感器、隔离电极、电压缓冲器以及对所述检测传感器的电荷量进行积分的积分器。所述激励信号源、所述外部电极、所述检测传感器、所述隔离电极以及所述电压缓冲器依次串联连接。其中，当所述外部电极被手指接触时，所述激励信号源提供的激励信号VFin并经过所述外部电极后变化为待测信号VF′in，所述待测信号通过所述被测电容Cf耦合到所述检测传感器；所述电压缓冲器提供与所述激励信号对应的补偿信号VREF2通过所述寄生电容Cbot耦合到所述对检测传感器对所述待测信号VF′in进行补偿；所述积分器根据预设的积分周期，对所述检测传感器的电荷量积分累加；所述积分器对积分累加后的总电荷进行计算，得到与所述外部电极接触的手指指纹对应的电压幅值，以用于指纹传感器生成指纹图像。优选地，所述外部电极与所述检测传感器之间电连接一被测电容Cf，所述检测传感器与所述隔离电极之间电连接一寄生电容Cbot，所述电压缓冲器的输入端连接一补偿信号VREF2，所述电压缓冲器的输出端连接所述隔离电极。所述积分器包括运算放大器和跨接在所述运算放大器的输出端和反向输入端之间的积分电容Cint，所述运算放大器的反向输入端与所述检测传感器连接，所述运算放大器的正向输入端连接基准电压VREF1，所述运算放大器的输出端为所述指纹检测电路的输出端。优选地，所述指纹检测电路还包括第一开关，所述第一开关串联于所述电压缓冲器与所述隔离电极之间。优选地，所述指纹检测电路还包括第二开关，所述第二开关串联于所述检测传感器与所述运算放大器的反向输入端之间。优选地，所述指纹检测电路还包括第三开关，所述第三开关与所述积分电容并联。本专利技术实施例还提供了一种指纹传感器，所述指纹传感器包括多个呈阵列排布的像素单元，所述像素单元包括上述的指纹检测电路。本专利技术实施例还提供了一种指纹检测方法，应用于该指纹传感器，所述指纹检测方法包括：当所述外部电极与手指接触时，所述激励信号源发出的激励信号VFin经过所述外部电极后变化为待测信号VF′in，所述待测信号通过所述被测电容Cf耦合到所述检测传感器；所述电压缓冲器提供与所述激励信号对应的补偿信号VREF2通过所述寄生电容Cbot耦合到所述对检测传感器对所述待测信号VF′in进行补偿；所述积分器根据预设的积分周期，对所述检测传感器的电荷量积分累加；所述积分器对积分累加后的总电荷进行计算，得到与所述外部电极接触的手指指纹对应的电压幅值，每个所述像素单元根据所述电压幅值计算得到对应的像素图像；所述指纹传感器根据每个像素单元得到的像素图像生成指纹图像。优选地，所述激励信号源发出的激励信号VFin为方波信号，在所述激励信号VFin的正半周期，所述激励信号源输出高电平，所述补偿信号VREF2＝VREF1，在所述激励信号VFin的负半周期，所述激励信号源输出低电平，所述补偿信号VREF2＝VREF1+ΔV。在正半周期内，所述被测电容Cf耦合到所述检测传感器上的正电荷量Q＝VF′in·Cf，所述补偿信号VREF2通过所述寄生电容Cbot耦合到所述检测传感器上的电荷量Q2＝ΔV·Cbot，其中ΔV为预设的补偿幅值，所述检测传感器的正电荷量Q+＝VF′in·Cf-ΔV·Cbot。在负半周期内，所述被测电容Cf耦合到所述检测传感器上的负电荷量Q＝VF′in·Cf，所述补偿信号VREF2通过所述寄生电容Cbot耦合到所述检测传感器上的电荷量Q2＝ΔV·Cbot，所述检测传感器的负电荷量Q-＝VF′in·Cf-ΔV·Cbot。在所述激励信号源输出高电平时，所述积分电容Cint的正极与所述所述运算放大器的反向输入端连接，负极与所述运算放大器的输出端连接，在所述激励信号源输出低电平时，在所述激励信号VFin的一个周期内，所述积分电容Cint累积的电荷量，所述积分电容Cint的极性反转ΔQ＝Q++Q-＝2(VF′in·Cf-ΔV·Cbot)。优选地，所述积分器按照预设的积分周期的长度N，对N个激励信号周期的所述检测传感器的电荷量进行积分累加，所述积分电容Cint累积的电荷量为NΔQ，所述电压幅值Vout＝NΔQ/Cint。优选地，所述指纹检测方法还包括：在所述外部电极与手指接触之前，闭合所述第一开关、第二开关、第三开关，将所述检测传感器和所述积分电容Cint上的电荷清零。本专利技术实施提供的指纹检测电路、指纹传感器以及指纹检测方法，在对指纹信号进行采集时，提供对应的补偿信号，对检测传感器感应到的电荷进行补偿，放大了指纹谷和指纹脊之间的信号差，能够在手指存在杂质时，保证指纹识别的准确性，提高指纹图像的质量。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹检测电路，应用于指纹传感器，其特征在于，所述指纹检测电路包括提供激励信号VFin的激励信号源、外部电极、检测传感器、隔离电极、电压缓冲器以及对所述检测传感器的电荷量进行积分的积分器，所述激励信号源、所述外部电极、所述检测传感器、所述隔离电极以及所述电压缓冲器依次串联连接，其中，当所述外部电极被手指接触时，所述激励信号源提供的激励信号VFin并经过所述外部电极后变化为待测信号VF′in，所述待测信号通过所述被测电容Cf耦合到所述检测传感器；所述电压缓冲器提供与所述激励信号对应的补偿信号VREF2通过所述寄生电容Cbot耦合到所述对检测传感器对所述待测信号VF′in进行补偿；所述积分器根据预设的积分周期，对所述检测传感器的电荷量积分累加；所述积分器对积分累加后的总电荷进行计算，得到与所述外部电极接触的手指指纹对应的电压幅值，以用于指纹传感器生成指纹图像。

【技术特征摘要】
1.一种指纹检测电路，应用于指纹传感器，其特征在于，所述
指纹检测电路包括提供激励信号VFin的激励信号源、外部电极、检测
传感器、隔离电极、电压缓冲器以及对所述检测传感器的电荷量进
行积分的积分器，
所述激励信号源、所述外部电极、所述检测传感器、所述隔离
电极以及所述电压缓冲器依次串联连接，
其中，
当所述外部电极被手指接触时，所述激励信号源提供的激励信
号VFin并经过所述外部电极后变化为待测信号VF′in，所述待测信号通
过所述被测电容Cf耦合到所述检测传感器；
所述电压缓冲器提供与所述激励信号对应的补偿信号VREF2通过
所述寄生电容Cbot耦合到所述对检测传感器对所述待测信号VF′in进行
补偿；
所述积分器根据预设的积分周期，对所述检测传感器的电荷量
积分累加；
所述积分器对积分累加后的总电荷进行计算，得到与所述外部
电极接触的手指指纹对应的电压幅值，以用于指纹传感器生成指纹
图像。
2.根据权利要求1所述的指纹检测电路，其特征在于，所述外
部电极与所述检测传感器之间电连接一被测电容Cf，所述检测传感
器与所述隔离电极之间电连接一寄生电容Cbot，所述电压缓冲器的输
入端电连接一补偿信号VREF2，所述电压缓冲器的输出端与所述隔离
电极电连接，
所述积分器包括运算放大器和跨接在所述运算放大器的输出端
和反向输入端之间的积分电容Cint，所述运算放大器的反向输入端与
所述检测传感器连接，所述运算放大器的正向输入端连接基准电压
VREF1，所述运算放大器的输出端为所述指纹检测电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的指纹检测电路，其特征在于，所述指
纹检测电路还包括第一开关，所述第一开关串联连接于所述电压缓
冲器与所述隔离电极之间。
4.根据权利要求2所述的指纹检测电路，其特征在于，所述指
纹检测电路还包括第二开关，所述第二开关串联连接于所述检测传
感器与所述运算放大器的反向输入端之间。
5.根据权利要求2所述的指纹检测电路，其特征在于，所述指
纹检测电路还包括第三开关，所述第三开关与所述积分电容并联连
接。
6.一种指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器包括多个呈
阵列排布的像素单元，所述像素单元包括如权利要求1-5任意一项
所述的指纹检测电路。
7.一种指纹检测方法，其特征在于，应用于如权利要求6所述
的指纹传感器，所述指纹检测方法包括：
当所述外部电极与手指接触时，所述激励信号源发出的激励信
号VFin经过所述外部电极后变化为待测信号VF′...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华，杨国庆，
申请(专利权)人：湖南融创微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43