具有手指检测的指纹感测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种使用指纹感测装置(2)来感测手指(11)的指纹图案的方法。该方法包括：控制(S802)一组感测元件(8)以改变所述一组感测元件中所包括的一组感测结构(17)的电位；响应于电位的变化，获取(S804)来自手指检测电路系统(9)的指示所述一组感测结构与手指检测结构之间的电容性耦合的响应信号；将响应信号的变化与预定阈值进行比较(S806)；以及在响应信号的变化大于阈值时，提供(S810)指示存在手指的信号。本发明专利技术还涉及一种对应的指纹感测装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有手指检测的指纹感测系统
本专利技术涉及使用指纹感测装置来感测手指的指纹图案的方法。本专利技术还涉及对应的指纹感测装置以及计算机程序产品。
技术介绍
各种类型的生物识别系统被越来越多地使用，以便提供增加的安全性和/或增强的用户便利性。特别地，由于指纹感测系统小型化、高性能和用户认可，指纹感测系统已经被应用在例如消费电子装置中。为了提供指纹感测系统的低能量消耗，指纹感测系统应当仅在指纹感测系统中所包括的指纹感测装置上存在手指时才进行操作。另一方面，指纹感测系统可能需要独立地确定感测装置上是否存在手指，并且在手指放置于感测装置上时感测手指的指纹图案。US8031046公开了一种手指感测装置，其中手指感测电极可以被汇流在一起并且被连接到通常保持开启的汇流电极放大器。采样保持及解码器电路连接到汇流电极放大器，并且可以从汇流的一组电极输出与阈值水平相比的平均功率。如果平均功率高于阈值水平，则确定存在手指，并且获取指纹图像。尽管US8031046提出的解决方案似乎提供了一种相当节能的手指检测功能，但看起来仍然存在改善的空间。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述和其他缺点，本专利技术的目的是提供一种改善的指纹感测装置和感测指纹图案的方法，特别是提供指纹感测装置的更佳节能的操作。因此，根据本专利技术的第一方面，提供了一种使用指纹感测装置来感测手指的指纹图案的方法，该指纹感测装置包括：用于感测指纹图案的感测元件的阵列，每一个感测元件包括用于与手指电容性耦合的感测结构；布置成与感测元件的阵列相邻的导电的手指检测结构；以及手指检测电路系统，该手指检测电路系统连接到手指检测结构以用于提供指示一组感测结构与手指检测结构之间的电容性耦合的手指检测信号，其中，所述方法包括以下步骤：控制一组感测元件以改变所述一组感测元件中所包括的一组感测结构的电位；响应于电位的变化，获取来自手指检测电路系统的指示所述一组感测结构与手指检测结构之间的电容性耦合的响应信号；将响应信号的变化与预定阈值进行比较；以及在响应信号的变化大于阈值时，提供指示存在手指的信号。响应信号的变化是由在手指检测结构和感测结构上或附近存在手指所引起的。因此，手指的存在造成手指检测结构与一组感测结构之间的电容性耦合增加或减少。感测元件可以例如是电容性感测元件，每一个感测元件指示特定感测元件与触摸传感器表面的手指表面之间的电容性耦合的测量结果。与指纹中的脊部对应的位置处的感测元件比与指纹中的谷部对应的位置处的感测元件呈现与手指的更强的电容性耦合。然而，本专利技术的各种实施方式不限于包括使用特定指纹感测技术的感测元件的指纹感测装置，并且同样地适用于例如光学、热电或压电指纹传感器等。指纹传感器可以包括另外的电路系统用于对指示由感测元件提供的指纹图案的感测信号进行操作。这种另外的电路系统可以例如包括采样电路系统和模数转换电路系统。因此，指纹传感器可以因此提供指纹图案信号为数字信号。可替选地，指纹图案信号可以被提供为模拟信号。例如，信号可以是表示电压的模拟或数字值，其进而可以与由手指(或手指检测结构附近的其他导电物体)、手指检测结构和手指检测结构之间的介电材料所构成的电容器的电容值成比例。感测到的指纹图案可以用于各种目的，例如生物特征注册或认证，或基于指纹图案的导航等。阈值可以例如由手指与感测结构之间的耦合强度来确定，使得阈值指示耦合强度的分数。注意到，这仅是示例，并且可以有其他方法来设定适合于特定实现方式的阈值。本专利技术基于以下实现：在指纹传感器上需要低功率手指检测，并且其可以通过指纹感测元件不处于用于获取图像的启用模式的方式来实现。换句话说，感测元件可以在低功率模式下操作以节省整个指纹感测装置的电力。这是通过以下来实现的：改变一组感测结构的电位并且用手指检测结构来监测电容性耦合。改变一组感测结构而不是手指检测结构的电位的优点在于，使用感测元件来感测手指并且因此提供手指检测信号的电力消耗比使用手指检测结构来做相同的事情相对高。此外，手指检测结构可以用于检测手指是否正确地放置在用于指纹图案感测的指纹感测结构上。根据实施方式，该方法还可以包括，在响应信号的变化大于阈值时，启用感测元件的至少一个子集以感测指纹图案的至少一部分。因此，在确定指纹感测装置上存在手指时，可以感测指纹图案。有利地，这减少了感测指纹图案的错误尝试的次数。为了进一步减少感测指纹图案的错误尝试的次数，可能需要的是，仅在当响应信号的变化大于阈值时才执行启用步骤。这有利地减少了感测元件的错误启动，从而进一步降低了电力消耗。在一些实施方式中，需要响应信号大于阈值持续比预定的持续时间长的时间。在一个实施方式中，可以包括，在手指没有耦合到手指检测结构时，评估响应信号以确定在一组感测结构与手指检测结构之间的背景电容性耦合，其中，预定阈值表示背景电容性耦合。这有利地减少了例如介电质对传感器阵列表面的影响。此外，提供了用于确定存在手指的最低参考水平。根据本专利技术的实施方式，指纹感测装置可以包括至少两个导电的手指检测结构，其中，响应信号指示一组感测元件与第一手指检测结构之间的电容性耦合，并且其中，与第二手指检测结构相邻的第二组感测元件至少部分未启用，其中，该方法包括：从第二手指检测结构的手指检测电路系统获取第二响应信号；以及提供已经减去了第二响应信号的响应信号。可以停用至少部分未启用的感测元件，使得它们不能用于指纹图案感测。以这种方式，原则上应该没有从第二手指检测结构测量到任何信号，因为所述一组感测结构与第二手指检测结构之间的耦合将相对弱。然而，仍可以在第二手指检测结构上测量到的信号可能是整个指纹感测装置的共同外部噪声，但是在从第一手指检测结构获取的响应信号中减去该第二信号，可以降低噪声并且手指的检测可以变得更准确。在另外的实施方式中，指纹感测装置可以包括至少两个导电的手指检测结构，其中，响应信号指示一组感测元件与第一手指检测结构之间的电容性耦合，其中，靠近第二手指检测结构的第二组感测元件至少部分未启用，其中，该方法可以包括：从第二手指检测结构的手指检测电路系统获取第二信号；以及在第二信号大于背景阈值水平时舍弃响应信号，由此获取另外的响应信号。这进一步减少了错误触发事件的次数，因为信号可以指示检测到除了手指之外的其他对象(例如，用户的裤子或夹克的口袋中的钥匙)。在又一实施方式中，一组感测结构与导电的手指检测结构可以彼此分离，使得所述一组感测结构与手指检测结构之间的电容性耦合在不存在手指时相对低并且在存在手指时相对高，其中，阈值水平表示相对低的电容性耦合。例如，一组感测元件可以是被至少部分未启用的感测元件所围绕的岛状件。因此，然后所述一组感测元件通过所述至少部分未启用的感测元件与手指检测结构分离。根据本专利技术的第二方面，提供了一种指纹感测装置，包括：用于感测指纹图案的感测元件的阵列，每一个感测元件包括用于与手指电容性耦合的感测结构；布置成与感测元件的阵列相邻的导电的手指检测结构；以及手指检测电路系统，该手指检测电路系统连接到手指检测结构以用于提供指示一组感测结构与手指检测结构之间的电容性耦合的手指检测信号，其中，指纹感测装置被配置成：控制一组感测元件以改变所述一组感测元件中所包括的一组感测结构的电位；响应于电位的变化，获取来自手指检测电路系统的指示所述一组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用指纹感测装置(2)来感测手指(11)的指纹图案的方法，所述指纹感测装置包括：用于感测所述指纹图案的感测元件(5)的阵列(5)，每一个感测元件包括用于与所述手指电容性耦合的感测结构(17)；布置成与所述感测元件的阵列相邻的导电的手指检测结构(4a)；以及手指检测电路系统(9)，所述手指检测电路系统连接到所述手指检测结构以用于提供指示一组感测结构与所述手指检测结构之间的电容性耦合的手指检测信号，其中，所述方法包括以下步骤：控制(S802)一组感测元件以改变所述一组感测元件中所包括的一组感测结构的电位；响应于所述电位的变化，获取(S804)来自所述手指检测电路系统的指示所述一组感测结构与所述手指检测结构之间的电容性耦合的响应信号；将所述响应信号的变化与预定阈值进行比较(S806)；以及在所述响应信号的变化大于所述阈值时，提供(S810)指示存在手指的信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.07 SE 1651013-31.一种使用指纹感测装置(2)来感测手指(11)的指纹图案的方法，所述指纹感测装置包括：用于感测所述指纹图案的感测元件(5)的阵列(5)，每一个感测元件包括用于与所述手指电容性耦合的感测结构(17)；布置成与所述感测元件的阵列相邻的导电的手指检测结构(4a)；以及手指检测电路系统(9)，所述手指检测电路系统连接到所述手指检测结构以用于提供指示一组感测结构与所述手指检测结构之间的电容性耦合的手指检测信号，其中，所述方法包括以下步骤：控制(S802)一组感测元件以改变所述一组感测元件中所包括的一组感测结构的电位；响应于所述电位的变化，获取(S804)来自所述手指检测电路系统的指示所述一组感测结构与所述手指检测结构之间的电容性耦合的响应信号；将所述响应信号的变化与预定阈值进行比较(S806)；以及在所述响应信号的变化大于所述阈值时，提供(S810)指示存在手指的信号。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述响应信号的变化大于所述阈值时，启用(S812)所述感测元件的至少一个子集以感测所述指纹图案的至少一部分。3.根据权利要求2所述的方法，其中，仅在所述响应信号的变化大于所述阈值时执行所述启用步骤。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在手指没有耦合到所述手指检测结构时，评估所述响应信号以确定所述一组感测结构与所述手指检测结构之间的背景电容性耦合，其中，所述预定阈值指示所述背景电容性耦合。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述指纹感测装置包括至少两个导电的手指检测结构(4a，4b，4c，4d)，其中，所述响应信号指示所述一组感测元件与第一手指检测结构之间的电容性耦合，并且其中，与第二手指检测结构相邻的第二组感测元件至少部分未启用，其中，所述方法包括：从所述第二手指检测结构的手指检测电路系统获取第二响应信号；以及提供已经减去了所述第二响应信号的响应信号。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述指纹感测装置包括至少两个导电的手指检测结构，其中，所述响应信号指示所述一组感测元件与第一手指检测结构之间的电容性耦合，其中，靠近第二手指检测结构的第二组感测元件至少部分未启用，其中，所述方法包括：从所述第二手指检测结构的手指检测电路系统获取第二信号；以及在所述第二信号大于背景阈值水平时，舍弃所述响应信号，由此获取另外的响应信号。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组感测结构与所述导电的手指检测结构彼此分离，使得所述一组感测结构与所述手指检测结构之间的电容性耦合在不存在手指时相对低，并且在存在手指时相对高，其中，所述阈值水平指示所述相对低的电容性耦合。8.一种指纹感测装置(2)，包括：用于感测指纹图案的感测元件(8)的阵列(5)，每一个感测元件包括用于与手指(11)电容性耦合的感测结构(17)；布置成与所述感测元件的阵列相邻的导电的手指检测结构(4a)；以及手指检测电路系统(9)，所述手指检测电路系统连接到所述手指检测结构以用于提供指示一组感测结构与所述手指检测结构之间的电容性耦合的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·拉松，弗兰克·里戴克，汉斯·特恩布卢姆，
申请(专利权)人：指纹卡有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE