[发明专利]确定很小电容的方法及用途

说明书

本发明涉及用于确定电气元件很小电容的，尤其是在电容地测量的表面传感器上，尤其是在指纹传感器上可以应用的一种方法。

很小的电容可以如此来确定，多次充电电容和分别在较大的电容上结集电荷。从在某个数目充电过程时所结集电荷的大小可以推断小的电容。例如在电容地测量的指纹传感器上可以应用此方法。图4中以图表表示了适合于此的导体和电气电路元件的一种装置。为了摄取例如指纹的完整图像，采用导体面的，配备了覆盖层和指鼓用支承面的网格状装置。通过导体离可假设为接地的皮肤表面的不同距离得出不同的电容。所以在施加相同的电位差时，使通过导体和相距于此地布置的皮肤表面范围形成的电容器不同强度地充电。这些电荷是对皮肤表面的电容用的一种尺度，并且因此可以用来摄取指纹。为了能够测量很小的电荷，在多次充电过程之后分别在较大的电容上结集和测量这些电荷。

图4a中以剖面图表示了要采集图像的表面1，此图像与迎向图像表面的导体面2有距离。此导体面2是与导线3连接的，并且起着相对于要采集图像表面1的电容器板的作用。将导体面可以经开关S1和S2交替地与在这里在实例中提供5伏电压的直流电压源，和与起集中电容作用的电容器Cs连接。用画入的库仑计Cb测量在此电容器Cs上结集的电荷。

图4b中表示了用它们操作开关S1和S2的开关信号，以及作为时间函数的，由库仑计测量的电荷。

图4c中表示了来自图4a的装置用的电气等效电路图。

替代测量由两个不同平面中的导体面形成的电容器的电荷，人们可以测量同一平面中的两个导体面的电容。为此人们优先分别选择互相相邻布置的两个导体面。通过例如皮肤表面的图像的安放的上侧面互相耦合这些导体。甚至在这里，皮肤表面对导体面的距离越小，电容的耦合则越强。在电荷测量装置中测量所传输的电荷。图5a和5b中表示了所属的传感器装置和电气等效电路图。所以在此方法上采用唯一的结构化的导体平面已足够，实际上此导体平面仅由具有互相交叉导线的导体面的阵列组成。由于不必将导体与在附近的有源元件连接，可以将这些导体安置在绝缘的膜上。但是人们在应用此方法时获得的电荷大大小于在借助于图4时所说明的。

电荷测量装置优先由放大器组成。如果还后接模数转换器，以便能进行测量的数字式分析处理的话，此放大器和此模数转换器需要许多面积，这导致，仅能控制和读出一个像点。必须低阻抗地固定所有其余的控制线和读出线，图6中以对导体面装置的示意性俯视图展示了这一点。在这里控制线是各个正方形导体面的垂直连接。读出线水平分布。控制线和读出线在交叉点上是互相绝缘的。通过圆的箭头表示了电容的耦合。在SE 448408中说明了一种可比较的指纹传感器。在此种控制的方式上人们实现，仅控制线电容地过耦合到导线上。但是为了读出线不交互地相互过耦合，必须低阻抗地固定所有的读出线，例如可以通过开关，或通过放大器的低阻抗的输入电阻实现这一点。

图7中表示了一种电路，用此电路可以实施如在电压倍增器上也利用那样的，用串联电容的电荷泵方法。

本发明的任务在于，说明用于确定网格状电容器装置的很小电容的一种方法。此方法应尤其是适合于例如指纹的图像采集的。

用具有权利要求1特征的方法解决此任务。在从属权利要求中得出发展，尤其是用于图像采集的方法的用途。