[发明专利]指纹感测装置

说明书

本发明涉及指纹感测装置(2，2’)和用于提供指纹图案信号的方法。为了提供指纹图案信号，根据算术运算将来自至少两个感测元件(302，304)的感测电路(308，312)的感测信号进行组合以形成组合感测信号。将组合感测信号与阈值进行比较。基于该比较，输出二进制值。指纹图案信号包括至少一组二进制值。

技术领域

本发明涉及用于感测用户手指的指纹图案的指纹感测装置、包括这种指纹感测装置的电子设备以及用于提供表示用户手指的指纹图案的指纹图案信号的方法。

背景技术

各种类型的生物计量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形状因素、高性能和用户认可度已经被例如消费电子设备所采用。

指纹传感器通常包括被配置成感测手指的指纹图案的像素矩阵。来自每个像素元件的信号被收集并且随后被处理以形成指纹图像。理想地，最终指纹图像是低噪声高分辨率指纹图像，其可以用于指纹识别应用并且能够被相对快速地获取。

然而，形成高质量指纹图像与许多挑战相关联。例如，来自每个像素元件的绝对信号电平取决于若干个或多或少的不可控因素，例如手指在像素矩阵上的压力和手指的湿度水平。一种对适当的信号电平进行采样的相对成功的方法是调整信号偏移和信号增益。另一个挑战是要对可能影响绝对噪声水平的共模噪声进行处理。

US7,965,877公开了一种指纹传感器，其似乎提供了减小的噪声影响，并且被配置成生成二进制图像。二进制图像是通过将来自指纹传感器的感测电容器的信号和来自电压源的电压参考输入到电压比较器而形成的。在充电之后测量来自感测电容器的信号，由此放电时间取决于到手指的电容耦合(例如脊耦合或谷耦合)。只要来自感测电容器的电容放电提供大于电压参考的电压，则来自电压比较器的输出为高(例如“1”)。来自电压比较器的输出被用作脉冲比较器的输入，在脉冲比较器中将该输出与脉冲参考进行比较。如果来自电压比较器的输出脉冲的宽度比脉冲参考的宽度长，则可以断定感测到的电容与脊电容相关。

尽管US7,965,877提出的解决方案似乎提供了在减小对绝对信号电平的影响的同时获取指纹图像，但是仍然存在改进的空间。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点和其他缺点，本发明的目的是提供能减小感测信号中的共模噪声的影响的指纹图像感测。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于感测用户手指的指纹图案以提供指纹图案信号的指纹感测装置，该指纹感测装置包括：用于感测指纹图案的感测元件阵列，每个感测元件包括：用于与手指电容耦合的感测结构，每个感测结构被介电结构覆盖；以及感测电路，其用于响应于感测结构的感测结构电位与手指的手指电位之间的电位差的改变而提供指示感测结构与手指之间的电容耦合的感测信号；其中，指纹感测装置被配置成基于根据算术运算的至少两个感测信号的组合来提供组合感测信号，其中，指纹感测装置还包括：多个比较电路，其中，每个比较电路被配置成将各个组合感测信号与阈值进行比较，并且基于与阈值的比较来输出二进制值，其中，指纹图案信号包括从多个比较电路输出的至少一组二进制值。

本发明基于以下实现方式：比较来自各个感测元件的感测信号并基于该比较，而不是直接依赖于感测信号的绝对电平，来输出二进制值。可以在模拟域中执行感测信号的比较。因此，将模拟感测信号进行比较以提供数字二进制输出。

本发明的优点包括感测信号的绝对共模信号电平变得较不相关(或甚至不相关)。

算术运算可以例如是计算感测信号之间的差分，并且在这种情况下，差分信号可以例如集中于大约零处。基于组合的(模拟)感测信号(例如，感测信号之间的差分)确定二进制值，常规感测电路中在采样之前确定适当的信号偏移的常见挑战被极大地减轻或甚至消除。