具有增益控制特性的指纹检测器及其相关方法技术

一种指纹检测器包括一个指纹检测元件阵列；具有可控制范围的多个模数（Ａ／Ｄ）转换器；用于对所说指纹检测元件阵列中预定元件执行顺序Ａ／Ｄ转换的一个扫描器；和用于根据先前的Ａ／Ｄ转换结果控制所说Ａ／Ｄ转换器的范围从而提高转换分辨率的一个范围确定和设置电路。使用多个Ａ／Ｄ转换器同时转换来自相应的多个指纹检测元件的模拟信号。所说Ａ／Ｄ转换器可以包括至少一个基准电压输入端，用于设置第一和第二范围点。所说范围标尺确定和设置电路根据先前的Ａ／Ｄ转换结果产生一条频率曲线。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及个人识别和验证领域，更具体地说，本专利技术涉及指纹检测和处理领域。指纹检测和比较技术是一种可靠而且被广泛应用的个人识别或验证技术。具体地说，普通的指纹识别方法包括扫描指纹取样或指纹图象，并保存所说图象和／或该指纹图象的独特特征。例如为了验证身份，可以将指纹取样的特征与已经记录在数据库中的参照指纹信息进行比较，以判定正确的人员身份。一般的电子指纹检测器基于用可见光、红外光或超声波辐照手指表面。利用例如某种摄像机采集反射能量，对所得图象进行帧化、数字化处理，并以静止数字图象形式保存。美国专利说明书US-4210899中公开了与安全访问应用，例如许可一个人进入一个地点或允许进入一台计算机终端，的中央处理工作站配合使用的一种光学扫描指纹读取器。美国专利说明书US-4525859中也公开了用于摄取指纹图象的一种视频摄像机，并使用指纹中的小花纹，即指纹纹脊的分叉和末端来判断是否与参照指纹数据库匹配。但是，光学检测方法会受到染污手指的影响，或者光学检测器可能会被指纹照片或印制图象而不是真实的活体指纹蒙骗。此外，光学检测方案可能需要在手指接触表面与相应的成象元件之间有较大的间隔。另外，这种检测器一般要求精确对准和光束的复杂扫描。美国专利说明书US-4353056公开了另一种检测活体指纹的方法。具体地说，该专利公开了设置在与该装置检测表面平行的一个平面中的极小电容器的一个阵列。当一个手指触摸检测表面并使该表面变形时，这些串联连接的电容器的电压分布会发生变化。然后利用多重通道技术确定每个电容器上的电压。但是，检测器所使用的弹性材料存在长期稳定性的问题。美国专利US-5325442中公开了一种包括多个检测电极的指纹检测器。通过为每一个检测电极提供一个相关的开关装置可以实现这些检测电极的灵敏寻址。每个检测电极与手指表面的对应覆盖部分有效地形成一个电容器，而所说手指表面为地电位。检测器可以利用半导体晶片和集成电路技术制作。放置手指的介电材料可以由氮化硅或聚酰亚胺制成，这些材料可以在检测电极阵列之上形成一个连续的覆层。但是，由于相邻的电极彼此相互影响，驱动密集排列的检测电极阵列可能是很困难的。这种检测器存在的另一个难点可能是，当皮肤和任何杂质的导电率可能会因人而极大地不同，甚至在一个指纹范围内也会存在差异时。它区分指纹纹脊和纹谷的能力。美国专利说明书US-4811414公开了对光学生成的指纹图象进行噪声平均、辐照均衡、定向滤光、曲率校正、和标度校正的多种方法。本专利技术包括一种指纹检测器，该检测器包括一个指纹检测元件阵列、具有可控制范围并且用于将从指纹检测元件阵列输出的模拟信号转换为在所说范围内的数字信号的模数(A／D)转换装置、用于操作所说A／D转换装置和所说指纹检测元件阵列以对所说指纹检测元件阵列中预定元件执行顺序A／D转换的扫描装置、用于根据先前的A／D转换结果控制所说A／D转换装置范围从而提高转换分辨率的范围确定和设置装置，其中所说A／D转换装置包括多个A／D转换器，用于同时将相应的多个指纹检测元件输出的模拟信号进行转换。本专利技术还包括用于操作一种指纹检测器的一种方法，所说检测器包括一个指纹检测元件阵列，该方法包括以下步骤利用至少一个具有可控制范围的A／D转换器将从所说指纹检测元件阵列输出的模拟信号转换为数字信号；对所说指纹检测元件阵列中预定元件顺序进行A／D转换；并根据先前的A／D转换结果确定和控制所说至少一个A／D转换器的范围，从而提高转换分辨率，其中所说至少一个A／D转换器的范围可以基于至少一个基准电压进行控制；所说确定和控制范围的步骤包括控制所说至少一个基准电压。本专利技术的一个目的是提供一种指纹检测器和相关的方法，从而所说指纹检测器能够适应例如图象信号强度的变化，例如不同手指之间，以及不同的检测条件造成的变化，或者由于制造工艺产生的偏差引起的强度变化。通常，一个指纹检测器包括一个指纹检测元件阵列、具有可控制范围的模数(A／D)转换装置、用于对所说指纹检测元件阵列中预定元件执行顺序A／D转换的扫描装置、用于根据先前的A／D转换结果控制所说A／D转换装置范围从而提高转换分辨率的范围确定和设置装置。尽管被检测手指、检测条件可能发生变化，或者制造工艺会产生偏差，但是仍然能够提高转换分辨率。在一个实施例中，可取的是，所说A／D转换装置包括多个或一组A／D转换器，用于同时转换从相应的多个指纹检测元件输出的模拟信号。通过动态使用所说A／D转换器的整个分辨率范围，可以显著提高检测精确度。所说A／D转换装置可以包括至少一个基准电压输入端，以便设定所说范围。因此，所说范围确定和设置装置可以包括一个处理器，和连接在所说处理器与所说至少一个基准电压输入端之间的至少一个数模转换器。具体地说，所说A／D转换器一般包括用于设定相应的第一和第二范围点从而限定所说范围的一个第一基准电压输入端和一个第二基准电压输入端。此外，或者与此同时，所说A／D转换装置可以包括具有可控制增益以便能够设定所说范围的至少一个放大器。所说范围确定和设置装置可以包括频率曲线(histogram)产生装置，用于根据先前的A／D转换结果产生频率曲线。此外，所说范围确定和设置装置可以包括默认值设置装置，用于为所说指纹检测元件初始化设置默认范围。每个指纹检测元件可以由一个电场检测电极和一个与之相关的放大器构成。每个电场检测电极还可以配置一个屏蔽电极，并且所说屏蔽电极与相应的放大器相连。本专利技术的一种方法涉及操作一种指纹检测器，所说指纹检测器包括一个指纹检测元件阵列。可取的是，该方法包括以下步骤利用具有可控制范围的A／D转换器将所说指纹检测元件阵列输出的模拟信号转换为数字信号；对所说指纹检测元件阵列中预定元件顺序地执行A／D转换；和根据先前的A／D转换结果控制所说A／D转换器的范围以提高转换分辨率。现在参照附图以举例方式介绍本专利技术，在所说附图中附图说明图1为一个指纹检测器的俯视平面图；图2为图1所示指纹检测器的电路部分的示意图；图3为图1所示指纹检测器电路部分的大比例放大俯视平面图；图4为图1所示指纹检测器的另一个电路部分的示意图；图5为图1所示指纹检测器局部的大比例放大侧面剖视图；图6为指纹检测器的另一个实施例的局部大比例放大侧面剖视图；图7为图1所示指纹检测器另一个局部的大比例放大侧面剖视图；图8为图1所示指纹检测器的再一个电路部分的方框示意图；图9为图8所示电路的一部分的电路示意图；图10为图1所示指纹检测器的又一个电路部分的方框示意图；图11为图10所示电路部分的另一个实施例的方框示意图；图12为图1所示指纹检测器的附加电路部分的方框示意图；图13为图12所示电路部分的另一个实施例的方框示意图。图1-3表示一个指纹检测器30，该检测器包括一个外壳或包装51、设置在形成手指放置表面的所说外壳上表面上的一个介电层52、和多个输出管脚(未示出)。围绕在所说介电层52周边的一个第一导电条或外部电极54、和一个第二外部电极53形成手指79的接触电极。所说检测器30可以在根据所说外壳内执行的处理级别确定的精密标准范围内产生输出信号。所说检测器30包括以最好是如图3所示阵列形式排列的多个分立的象素或检测元件30a。这些元件相对较小，所以能够检测到一般指纹的纹脊59和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹检测器，它包括一个指纹检测元件阵列、具有可控制范围并且用于将从指纹检测元件阵列输出的模拟信号转换为在所说范围内的数字信号的模数（Ａ／Ｄ）转换装置、用于操作所说Ａ／Ｄ转换装置和所说指纹检测元件阵列以对所说指纹检测元件阵列中预定元件执行顺序Ａ／Ｄ转换的扫描装置、用于根据先前的Ａ／Ｄ转换结果控制所说Ａ／Ｄ转换装置范围从而提高转换分辨率的范围确定和设置装置，其中所说Ａ／Ｄ转换装置包括多个Ａ／Ｄ转换器，用于同时将相应的多个指纹检测元件输出的模拟信号进行转换。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴尔R赛特拉克，约翰科尼特，布莱恩基戈尔，达尔威廉斯，戴维C格保尔，
申请(专利权)人：奥森泰克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]