輸出轉換電路及指紋識別系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種輸出轉換電路及指紋識別系統，尤其涉及一種可改善輸出信號的統計線性度的輸出轉換電路及指紋識別系統。
【背景技術】
[0002]隨著科技日新月異，移動電話、數字相機、平板計算機、筆記本電腦等越來越多攜帶型電子裝置已經成為了人們生活中必備之工具。由于攜帶型電子裝置一般為個人使用，而具有一定的隱私性，因此其內部儲存的數據，例如電話簿、相片、個人信息等等為私人所有。若電子裝置一旦丟失，則這些數據可能會被他人所利用，而造成不必要之損失。雖然目前已有利用密碼保護的方式來避免電子裝置為他人所使用，但密碼容易泄露或遭到破解，具有較低的安全性。并且，用戶需記住密碼才能使用電子裝置，若忘記密碼，則會帶給使用者許多不便。因此，目前發展出利用個人指紋識別系統的方式來達到身份認證的目的，以提升數據安全性。
[0003]—般來說，指紋識別系統中利用像素數組電路接受一手指之接觸，像素數組電路將像素數組電路與手指之間之電容轉換成像素輸出信號，像素輸出信號受到噪聲的影響，而不具備良好的統計線性度，不利于后端的圖像處理。因此，如何改善指紋識別系統的輸出信號的統計線性度也就成為業界所努力的目標之一。
【發明內容】
[0004]因此，本發明之主要目的即在于提供一種可改善輸出信號的統計線性度的輸出轉換電路及指紋識別系統。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種輸出轉換電路，該輸出轉換電路包括:比較器、計數器、及參考信號產生器；計數器包括:第一輸入端，用來接收該第一輸出信號；第二輸入端；以及輸出端，用來產生比較輸出信號；計數器，連接于該比較器的輸出端，用來產生該第二輸出信號；參考信號產生器，連接于該第二輸入端，用來產生參考信號，該參考信號產生器包含有一隨機數生成器，該隨機數生成器用來產生隨機數，該參考信號相關于該隨機數；其該比較器根據該第一輸出信號及該參考信號，產生該比較輸出信號。
[0006]優選地，該參考信號為隨時間而隨機變動之信號，該隨機數呈均勻分布。
[0007]優選地，該參考信號產生器包括控制電路，該控制電路輸出參考電壓，該參考電壓具有固定電壓值。
[0008]優選地，該參考信號相關于該參考電壓與該隨機數的總和。
[0009]優選地，該參考信號產生器還包括數字模擬轉換器，用來將該參考電壓與該隨機數的總和轉換成模擬的該參考信號。
[0010]優選地，當第一輸出信號大于該參考信號時，該比較輸出信號為第一電位，以及當該第一輸出信號小于該參考信號時，該比較輸出信號為第二電位。
[0011]優選地，其用于指紋識別系統，該指紋識別系統包括像素數組電路，該第一輸入端連接于該像素數組電路。
[0012]優選地，該像素數組電路包括至少一像素電路。
[0013]優選地，其中該像素數組電路用來接受手指的接觸，并將該像素數組電路與該手指之間形成的電容轉換成一像素輸出信號，該像素輸出信號相關于該第一輸出信號。
[0014]優選地，該指紋識別系統還包括放大器，該放大器連接于該像素數組電路與該第一輸入端之間，用來增強該像素輸出信號之信號強度而成為該第一輸出信號。
[0015]為了更好解決上述技術問題，本發明還提供了一種指紋識別系統，其包括:
[0016]像素數組電路，用來接受手指的接觸，并將該像素數組電路與該手指之間形成的電容轉換成一像素輸出信號；
[0017]輸出轉換電路，用來根據第一輸出信號，產生第二輸出信號，該輸出轉換電路包括:
[0018]比較器，包含有:
[0019]第一輸入端，用來接收該第一輸出信號；
[0020]第二輸入端；以及
[0021]輸出端，用來產生一比較輸出信號；
[0022]計數器，連接于該比較器的輸出端，用來產生該第二輸出信號；以及參考信號產生器，連接于該第二輸入端，用來產生一參考信號，該參考信號產生器包含有一隨機數生成器，該隨機數生成器用來產生一隨機數，該參考信號相關于該隨機數；以及指紋判斷模塊，連接于該信號轉換電路，用來根據該第二輸出信號判斷該像素輸出信號對應至一紋蜂或一紋谷；
[0023]其中，該第一輸出信號相關于該像素輸出信號，該比較器根據第一輸出信號及該參考信號，產生該比較輸出信號。
[0024]本發明提供的輸出轉換電路中，其利用隨機數生成器改變參考信號的信號值，使得具有不良統計線性度的第一輸出信號轉換成為具有良好統計線性度的第二輸出信號，并將第二輸出信號傳送至后端圖像處理模塊，以利后端的圖像處理。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明實施例一輸出轉換電路的示意圖。
[0026]圖2為本發明實施例一指紋識別系統的示意圖。
[0027]圖3為一噪聲的機率密度函數的示意圖。
[0028]圖4為多個尚斯函數的不意圖。
[0029]圖5為一和函數的示意圖。
[0030]圖6為第一輸出信號的機率密度函數的示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0032]請參考圖1，圖1為本發明實施例一輸出轉換電路10之示意圖。輸出轉換電路10用來將第一輸出信號Vol轉換成為第二輸出信號Vo2，輸出轉換電路10包含有比較器100、計數器102以及參考電壓產生器104。比較器100包含有負輸入端(標示有「一」號)、正輸入端(標示有「+」號)及一輸出端，正輸入端(即比較器的第一輸入端)用來接收第一輸出信號Vol，負輸入端(即比較器的第二輸入端)連接于參考電壓產生器104，用來接收一參考信號VR。比較器100根據第一輸出信號Vol及參考信號VR，產生比較輸出信號Vcp并通過輸出端輸出比較輸出信號Vcp，比較輸出信號Vcp可為邏輯0或邏輯1。在一實施例中，當第一輸出信號Vol大于參考信號VR時，比較輸出信號Vcp為邏輯1 (對應于第一電位);而當第一輸出信號Vol小于參考信號VR時，比較輸出信號Vcp為邏輯0 (對應于第二電位)。計數器102連接于比較器100的輸出端，用來對比較輸出信號Vcp進行累加而產生第二輸出信號Vo2，即第二輸出信號Vo2為比較輸出信號Vcp的累加結果。參考電壓產生器104包含有一控制電路120、一隨機數生成器124及一數字模擬轉換器122，控制電路120用來產生數字的一固定電壓VF，隨機數生成器124用來產生數字的一隨機數RD，數字模擬轉換器122用來將固定電壓隨機數RD的一總和轉換成模擬的參考信號VR。較佳地，隨機數 RD 呈現一均勾分布(Uniform Distribut1n)。
[0033]輸出轉換電路10的工作原理敘述如下。第一輸出信號Vol中包含有一有用信號sig及一噪聲noi，即第一輸出信號Vol為有用信號sig及噪聲noi的相加結果，其數學式子可表不為Vol = sig+noi，其中噪聲noi可視為一隨機變量，而第一輸出信號Vol的一累積密度函數F(a)代表「第一輸出信號Vol小于一特定值a的機率」。需注意的是，因噪聲noi通常為一非均勾分布(Non-uniform Distribut1n)，而使得第一輸出信號Vol的統計線性度不佳，換句話說，對一固定區間A來說，固定區間△在特定值a附近的機率與固定區間A在另一特定值13附近的機率不同，例如？(&+八)4(&) #F(b+A)-F(b)。
[0034]換句話說，第一輸出信號Vol統計線性度不佳的主要原因之一為噪聲noi呈現非均勾分布，以噪聲noi呈現一高斯分布(Gaussian Distribut1n)為例，如圖3所示，噪聲noi的一機率密度函數p(x)于中心(X = 0)處具有非均勾性，因此導致第一輸出信號Vol的統計線性度不佳。為了解決機率密度函數的非均勻性問題，可將復數個經過平移過的機率密度函數相互疊加，疊加后的一和函數即可具有均勻分布的特性。具體來說，請參考圖4及圖5，圖4為尚斯函數p N?p (^的不意圖，圖5為一和函數p SUM的不意圖。于圖4中，尚斯函數P。代表中心為0的高斯函數，高斯函數p N?p 表將高斯函數P。向左平移的復數個高斯函數，高斯函數Pl?p 表將高斯函數p c向右平移的復數個高斯函數。需注意的是，和函數psum為將高斯函數p