确定手指的物理特性的手指感测系统、方法和电子设备技术方案

一种使用手指感测系统(3)确定手指(7)的物理特性的表示的方法，所述手指感测系统包括二维测量装置(13)，该二位测量装置包括多个测量元件，每个测量元件限定测量装置中的测量元件位置，并且每个测量元件包括通过电介质结构与手指间隔开的手指电极。对于测量元件位置中的每个，该方法包括提供测量配置，在该测量配置中：限定测量元件位置的感测测量元件(S)的手指电极呈现感测手指电极电位(VS)；第一不同测量元件(D1)的手指电极呈现第一不同手指电极电位(VD1)；并且第二不同测量元件(D2)的手指电极呈现第二不同手指电极电位(VD2)；基于感测信号获取测量值；并且基于多个测量值来确定手指的物理特性的表示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用电压模式配置的指纹感测
本专利技术涉及指纹感测系统，并且涉及确定手指的物理特性的方法。
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/或增强的用户方便性。特别地，指纹感测系统由于其小的形状因素、高性能和用户认可度已经被例如消费者电子设备所采用。在各种可用的指纹感测原理(例如，电容式、光学式、声学式、热能式等)中，电容式感测最为常用，尤其是在尺寸和功耗为重要问题的应用中。电容式指纹传感器通常提供指示若干个感测结构中的每个与放置在指纹传感器的表面上或跨指纹传感器的表面移动的手指之间的电容的测量值。某些电容式指纹传感器无源地读出感测结构与手指之间的电容。然而，这需要感测结构与手指之间的相对大的电容。因此，这样的无源电容式传感器通常设置有覆盖感测结构的非常薄的保护层，这会使得这样的传感器对刮擦和/或ESD(静电放电)相当敏感。US7864992公开了一种电容式指纹感测系统，其中，通过对布置在传感器阵列附近的导电结构加脉冲并测量所得到的传感器阵列中的感测结构所携带的电荷的变化来将驱动信号注入到手指中。这种类型的所谓的有源电容式指纹感测系统通常能够以比上述无源系统高得多的信噪比来测量手指与感测结构之间的电容。这进而又允许相当厚的保护涂层，并且因此允许可以包括在受到相当大的磨损的物品(诸如移动电话)中的更坚固的电容式指纹传感器。然而，为了更进一步增强指纹传感器集成到电子设备等中的易用性和鲁棒性，期望能够通过非常厚的电介质结构进行指纹感测，电介质结构可以为数百微米厚。例如，可能期望通过玻璃板或类似物(诸如移动电话的前玻璃盖)能够进行指纹感测。当通过这样厚的电介质结构进行感测时，由于每个感测结构所看到的手指的区域增加，所以可能降低所得到的指纹图像的实际分辨率。为了缓解这个问题，US8888004提出了使用基于内核的重建过程来从差分像素测量结果重建形状信息。尽管由US8888004提出的方法对于锐化指纹图像可能是潜在有用的，但是所建议的解决方案需要指纹传感器能够进行可编程的差分像素测量。此外，所建议的解决方案预计会相当复杂并且难以在实践中实现。此外，与指纹图案的表示相比，将期望提供确定手指的另外的物理特性，如手指表面处的水分水平或可用于识别欺骗企图的属性。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述和其他缺点，本专利技术的目的在于提供一种改进的手指感测，特别是通过较厚的电介质结构。根据本专利技术的第一方面，因而提供了一种使用手指感测系统确定手指的物理特性的表示的方法，该手指感测系统包括：二维测量装置，其包括多个测量元件，每个测量元件限定在测量装置中的测量元件位置，并且每个测量元件包括通过电介质结构与手指间隔开的手指电极；获取电路，用于从测量装置获取测量值；以及控制电路，用于控制手指感测系统的操作，所述方法包括以下步骤：针对测量元件位置中的每个使用控制电路来控制测量装置以提供测量配置，其中：限定测量元件位置的感测测量元件的手指电极呈现感测手指电极电位，并且测量装置提供指示感测测量元件的手指电极上的电荷的感测信号；在距测量元件位置第一横向距离处的第一不同测量元件的手指电极呈现第一不同手指电极电位，以提供感测手指电极电位与第一不同手指电极电位之间的第一电位差；并且在距测量元件位置第二横向距离(第二横向距离大于所述第一横向距离)处的第二不同测量元件的手指电极呈现第二不同手指电极电位，以提供感测手指电极电位与第二不同手指电极电位之间的与第一电位差不同的第二电位差；基于由测量装置提供的感测信号针对测量元件位置中的每个使用获取电路来获取测量值，从而产生多个测量值；以及基于多个测量值确定手指的物理特性的表示。手指的“物理特性”可以例如是指纹图案的表示、水分的存在或分布或者皮肤的电特性的指示等。在上述物理特性是手指的指纹图案的表示的实施方式中，那么手指的指纹图案的表示不一定是数字灰度图像，但是可以是从其可以推断指纹图案信息的任何合适的表示。指纹图案的表示可以例如是原始指纹图像数据，或者数据可能已经被处理，并且然后可以以条件图像数据的形式或以任何其他形式被提供为指纹模板数据。测量元件可以被布置在任何合适的二维测量装置中，诸如测量元件被布置成行和列的平面阵列。然而，可能存在没有按行和列布置测量元件的实施方式。每个测量元件的手指电极例如可以以金属板的形式设置。然而，应该注意的是，手指电极可以被实现为任何合适的导电结构。每个测量元件可以是差分测量元件。在这样的实施方式中，每个测量元件包括至少两个手指电极。应该注意的是，一些(至少一个)手指电极电位可以是时变的，并且一些手指电极电位可能是恒定的。例如，感测手指电极电位可以是时变的，而第一不同手指电极电位和第二不同手指电极电位相对于测量装置的参考电位可以是基本恒定的。可替选地，感测手指电极电位可以是基本恒定的，而第一不同手指电极电位和第二不同手指电极电位相对于测量装置的参考电位可以是时变的。此外，第二不同测量元件不同于第一不同测量元件。在本申请的上下文中，第一电位差应该被理解为由第一不同手指电极电位减去感测手指电极电位来定义，第二电位差应该被理解为由第二不同手指电极电位减去感测手指电极电位来定义等。为了提供上述感测信号，测量装置可以包括电荷感测电路。这样的电荷感测电路可以包括在每个测量元件中，或者可以是一组测量元件或所有测量元件所共有的。本专利技术基于这样的认识：对于给定的测量元件位置，限定测量元件位置的感测测量元件与几个不同测量元件之间的电容耦合可以被用于估计所评估的测量元件与直接和所评估的测量元件相对的手指的表面之间的电容耦合。这种电容耦合的测量可以被称为测量元件位置的手指耦合值。本专利技术人进一步认识到，对于测量元件之间的不同横向距离提供不同的电位差可以用于使电场成形，以这样的方式使手指表面上的电荷有效地集中在感测测量元件正对面。这又提供了获取更清晰的指纹图像。此外，通过向第一不同测量元件和第二不同测量元件(以及可能还有其它)提供不同的电位，可以在单个测量操作中获得该更清晰的指纹图像，而不需要获取和组合一系列指纹图像。此外，本专利技术人已经发现，通过选择第一不同测量元件和第二不同测量元件(以及可能还有其他)的另一组电位，利用本专利技术的实施方式还可以实现除图像锐化之外的其他效果。换句话说，感测测量元件附近的测量元件可以被用于创建电压模式，该电压模式将影响感测测量元件上方的手指的一个或多个特性与由测量装置针对测量元件位置提供的感测信号之间的关系。在不同的测量元件位置处使用具有不同手指电极电位的多个不同的测量元件将提供关于皮肤的更多信息，并且还将允许准确估计感测测量元件与手指的和测量元件位置正相对(例如上方)的部分之间的电容耦合。然而，与当所有测量元件或除了感测测量元件以外的所有测量元件呈现相同的手指电极电位时相比，已经由上述感测测量元件以及第一不同测量元件和第二不同测量元件形成的电压模式将提供更多的信息。根据各种实施方式，在测量配置中，与第一不同测量元件相比更接近感测测量元件的任何另外的测量元件的手指电极可以呈现感测手指电极电位。如上所述，更广泛的电压模式将改进手指的物理特性的确定，例如指纹图案的表示。根据实施方式，测量配置因此可以使得在距测量元件位置第三横向距离(其大于所述第二横向距离)处的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用手指感测系统(3)确定手指的物理特性的表示的方法，所述手指感测系统包括：二维测量装置(13)，其包括多个测量元件(9)，每个测量元件(9)限定在所述测量装置中的测量元件位置，并且每个测量元件(9)包括通过电介质结构(5)与所述手指(7)间隔开的手指电极(19)；获取电路(17)，用于从所述测量装置获取测量值；以及控制电路(15)，用于控制所述手指感测系统的操作，所述方法包括以下步骤：针对所述测量元件位置中的每个，使用所述控制电路(15)来控制(401)所述测量装置(13)以提供测量配置，其中：限定所述测量元件位置的感测测量元件(S)的手指电极呈现感测手指电极电位(VS)，并且所述测量装置提供指示所述感测测量元件(S)的手指电极上的电荷的感测信号；在距所述测量元件位置第一横向距离处的第一不同测量元件(D1)的手指电极呈现第一不同手指电极电位(VD1)，以提供所述感测手指电极电位与所述第一不同手指电极电位之间的第一电位差(ΔV1)；以及在距所述测量元件位置第二横向距离处的第二不同测量元件(D2)的手指电极呈现第二不同手指电极电位(VD2)，以提供所述感测手指电极电位与所述第二不同手指电极电位之间的与所述第一电位差(ΔV1)不同的第二电位差(ΔV2)，所述第二横向距离大于所述第一横向距离；针对所述测量元件位置中的每个，基于由所述测量装置提供的感测信号使用所述获取电路(17)来获取(402)测量值，从而产生多个测量值；以及基于所述多个测量值确定(405)所述手指的物理特性的表示。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.17 SE 1651503-31.一种使用手指感测系统(3)确定手指的物理特性的表示的方法，所述手指感测系统包括：二维测量装置(13)，其包括多个测量元件(9)，每个测量元件(9)限定在所述测量装置中的测量元件位置，并且每个测量元件(9)包括通过电介质结构(5)与所述手指(7)间隔开的手指电极(19)；获取电路(17)，用于从所述测量装置获取测量值；以及控制电路(15)，用于控制所述手指感测系统的操作，所述方法包括以下步骤：针对所述测量元件位置中的每个，使用所述控制电路(15)来控制(401)所述测量装置(13)以提供测量配置，其中：限定所述测量元件位置的感测测量元件(S)的手指电极呈现感测手指电极电位(VS)，并且所述测量装置提供指示所述感测测量元件(S)的手指电极上的电荷的感测信号；在距所述测量元件位置第一横向距离处的第一不同测量元件(D1)的手指电极呈现第一不同手指电极电位(VD1)，以提供所述感测手指电极电位与所述第一不同手指电极电位之间的第一电位差(ΔV1)；以及在距所述测量元件位置第二横向距离处的第二不同测量元件(D2)的手指电极呈现第二不同手指电极电位(VD2)，以提供所述感测手指电极电位与所述第二不同手指电极电位之间的与所述第一电位差(ΔV1)不同的第二电位差(ΔV2)，所述第二横向距离大于所述第一横向距离；针对所述测量元件位置中的每个，基于由所述测量装置提供的感测信号使用所述获取电路(17)来获取(402)测量值，从而产生多个测量值；以及基于所述多个测量值确定(405)所述手指的物理特性的表示。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述测量配置中：与所述第一不同测量元件(D1)相比更接近所述感测测量元件(S)的任何另外的测量元件的手指电极呈现所述感测手指电极电位。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述测量配置中：在距所述测量元件位置第三横向距离处的第三不同测量元件(D3)的手指电极呈现第三不同手指电极电位(VD3)，以提供所述感测手指电极电位与所述第三不同手指电极电位之间的与所述第二电位差(ΔV2)不同的第三电位差(ΔV3)，所述第三横向距离大于所述第二横向距离。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述测量配置中：在距所述测量元件位置所述第一横向距离处的多个第一不同测量元件(D1)中的每一个的手指电极呈现所述第一不同手指电极电位(VD1)，以提供所述感测手指电极电位与所述第一不同手指电极电位之间的所述第一电位差(ΔV1)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述测量配置中：在距所述测量元件位置所述第二横向距离处的多个第二不同测量元件(D2)中的每一个的手指电极呈现所述第二不同手指电极电位(VD2)，以提供所述感测手指电极电位与所述第二不同手指电极电位之间的所述第二电位差(ΔV2)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述测量配置中：所述感测手指电极电位(VS)、所述第一不同手指电极电位(VD1)和所述第二不同手指电极电位(VD2)中的至少一个是时变的，以这样的方式使得所述第一电位差(ΔV1)和所述第二电位差(ΔV2)中的每一个是时变的。7.根据权利要求6所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·里戴克，沃特·布雷韦特，拉尔斯·克里斯藤森，索伦·斯科夫高·克里斯藤森，迈克尔·萨斯·汉森，
申请(专利权)人：指纹卡有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE