[发明专利]一种指纹采集器采指面均匀感应结构

说明书

本发明公开了一种指纹采集器采指面均匀感应结构，包括感应片、棱镜和外壳，所述棱镜的采指面与感应片形成夹角；所述感应片沿与采指面形成夹角方向设有缺口或镂空。本发明的有益效果是：通过感应芯片感应原理可知电容式手指感应片通过采集手指与感应片间的电容变化量以达到感指的能力，同时由于电容元件的容值与元件结构相关，本发明基于电容元件容值算式(2)中影响容值的三个参数中易于设计的板间正对面积S，进行感指均匀分布式设计。由变形算式(8)，通过计算合适的k值，将不同环境下需求感指电容变化量及板间介电质系数ε进行补偿设计，可达到最大限度的感指能力均匀分布。

技术领域

本发明属于感应结构，更具体地说，涉及一种指纹采集器采指面均匀感应结构。

背景技术

近年指纹识别技术不断发展，其使用也慢慢普及到人们的日常生活。因光学指纹头的光路结构限制，传统的光学指纹头采指面手指感应灵敏度分布不均匀，导致感应触发信号能力不一致。随之带来的使用不便主要体现在以下几方面：a)因感指灵敏度分布不均匀，采指面水平面上识别手指按压能力存在区域性，导致手指按压采指面采指信号发送至控制芯片敏感度不一致。b)手指按压采指面时候触碰效果不一，导致用户使用体验、舒适度受影响。c)因感应片设计不精良，指纹模块感应灵敏度与锁具适配麻烦、困难，感应电容匹配不良时，触摸锁具外壳也将触发指纹模块工作。

感应片材料常用方形可导电金属片制成，用导线将金属感应片与相应的处理芯片引脚连接。识别手指触碰原理主要是依据人手指带有静电，当手指靠近感应片时，带静电的手指面与感应片构成一对正对电极，感应片上聚集与手指电性相反的电荷，此时带静电的手指面与感应片形成一个临时的电容元件。容性元件电容量的定义为两个极板间为单位电压时，每个极板上容纳的电荷量：

式中电容值C大小仅由电容器件的结构决定，数学算式为：

式中S为平行板间正对面积、d为平行板间距离、ε为平行板间绝缘介质的介电系数。由(1)式可知，当S为固定值时，板间电压与电容C成反比，带静电手指靠近感应片时，感应片上电荷不断聚集，若板间电容变化比设为K，那么有如下式子：

ΔC＝C_a-C_b··········(3)

当K达到一定值时处理芯片检测到有手指靠近，芯片即可依据要求输出高低电信号用于指纹模块开发应用。

电容元件容值算式可知，容值C并非固定值，其与正对面积S、板间绝缘介质ε成正比，与板间距离d成反比。为便于及时感应手指按压采指面，传统光学指纹模块感应片需安装于采指面棱镜下方，且感应片为矩形金属片，那么当手指以相同面积按压采指面任何区域时，即(2)式中S和ε为定值。这样手指与感应片产生的临时容性元件C与手指面距感应片距离d成反比关系，即采指面距离感应片距离越近手指与感应片间的临时容性元件C值越大，如图1所示。

那么就导致相同面积手指在触摸采指面时各区域的感应灵敏度会不同，在感应片距离采指面最近的一端，甚至可能在手指还未触摸到采指面同样会触发芯片识别到有手指触摸，导致误触发。

现今技术为降低感应灵敏度，防止误触发的方案是为感应片并联一个基础电容Cb，使电容变化量引起的电容变化比K值降低从而降低感应片整体的灵敏度，用于解决最灵敏端的误触问题，但是往往导致图1中靠近d2端失去感应触发功能，这种方法无法彻底解决采指面灵敏度分布不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种灵敏度分布均匀，匹配效果好的指纹采集器采指面均匀感应结构。

这种指纹采集器采指面均匀感应结构，包括感应片、棱镜和外壳，所述棱镜的采指面与感应片形成夹角；所述感应片沿与采指面形成夹角方向设有缺口或镂空。