偏移調節指紋檢測裝置及其驅動方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種指紋檢測裝置及其驅動方法，尤其設及一種通過消除根據指紋檢 測裝置的操作狀態或根據構成指紋檢測裝置的各個傳感器襯墊產生的不同程度的偏移，獲 得預定品質的指紋圖像的指紋檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 每個人的指紋紋路都不一樣，所W指紋被廣泛地應用于身份識別領域。尤其是在 金融、犯罪調查、安全等多個領域中，指紋作為身份認證手段被廣泛地應用。
[0003] 為了識別運樣的指紋來分辨身份，被開發出了指紋檢測裝置。指紋檢測裝置是通 過與人的手指接觸而識別手指指紋的裝置，其被廣泛用于判斷是否為授信用戶的手段。
[0004] 實現指紋檢測裝置的方式有：光學方式、熱檢測方式及靜電容量方式等多種識別 方式。其中靜電容量方式的指紋檢測裝置通過人的手指表面與導電檢測圖案接觸時，檢測 根據指紋的谷線和脊線而引起的靜電容量的變化，從而得到指紋的形狀（指紋圖案）。 陽〇化]最近，便攜式裝置不僅提供通話、發送信息服務等通信功能，還提供金融、安全等 利用個人信息的多種附加功能，所W便攜式裝置的鎖定裝置變得更加重要。為了提高運 些便攜式裝置的鎖定效果，安裝有通過指紋識別的鎖定裝置的終端的開發在如火如茶地進 行。
[0006] 圖1為概略地示出根據現有技術的指紋檢測裝置的構造的方塊圖。
[0007] 現有的指紋檢測裝置中，即便是同一個手指的指紋與傳感器襯墊20接觸的情況 下，成為構成指紋識別傳感器的基本單位的指紋識別元件中發生的偏移，或者各傳感器襯 墊20中發生的偏移也會有差別，所W得到的電壓值不同，據此最終會導致得到的指紋圖像 質量下降。
[0008] 具體地說，采樣及保持部（sample-and-hold)部50從傳感器電路40得到的響應 信號中包括各個傳感器襯墊20分別產生的偏移，所W該偏移在可編程增益放大器（PGA)中 放大的話，導致難W判斷傳感器襯墊20上接觸的部分是手指的谷線還是脊線。
[0009] 所W，為了解決上述的問題，需要一種能夠高效地消除傳感器襯墊20各自輸出的 不同的偏移，并且把所獲得的電平轉換成恒定的方法。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的在于解決上述的現有技術問題。
[0011] 本發明的目的在于通過調節從傳感器陣列產生的電壓值的偏移，從而在一個指紋 圖像內也使整個指紋圖像具有一定的品質。
[0012] 為了實現上述目的，根據本發明的實施例，提供一種指紋檢測裝置，包括：多個傳 感器襯墊，接收隨著驅動信號的施加而產生的來自手指的響應信號；傳感電路，基于所述響 應信號輸出傳感信號；及傳感信號調節部，采樣并維持從所述傳感電路輸出的傳感信號，并 且W基準電壓為基礎調節所述傳感信號的平均電平。
[0013] 根據本發明的一實施例，提供一種指紋檢測裝置，其中所述傳感信號調節部包括： 數據采樣及保持部，檢測來自所述傳感電路的傳感信號并輸出為第一采樣信號；偏移采樣 及保持部，在所述傳感電路的傳感信號中檢測偏移將該偏移輸出為第二采樣信號；及可編 程增益放大器（PGAiProgramm油Ie Gain Amplifier),從所述第一采樣信號中減去第二采 樣信號并放大。
[0014] 提供一種指紋檢測裝置，其中所述偏移采樣及保持部在施加所述驅動信號之前， 把檢測到的來自所述傳感電路的輸出信號與基準電壓進行比較，從而檢測所述偏移。
[0015] 提供一種指紋檢測裝置，其中所述數據采樣及保持部，在施加所述驅動信號的期 間對檢測到的來自所述傳感電路的傳感信號進行采樣。
[0016] 提供一種指紋檢測裝置，其中所述PGA在所述驅動信號的施加終止后從所述偏移 采樣及保持部及數據采樣及保持部接收所述第一采樣信號及所述第二采樣信號。
[0017] 提供一種指紋檢測裝置，其中所述PGA在第一區間從所述偏移采樣及保持部接收 所述第一采樣信號，并且在第二區間從數據采樣及保持部接收所述第二采樣信號，并且所 述第一區間及第二區間為時間上分隔的區間。
[0018] 提供一種指紋檢測裝置，其中所述偏移采樣及保持部在作為針對整個所述傳感器 襯墊進行指紋檢測的單位的一個帖內，對各傳感器襯墊進行一次采樣。
[0019] 提供一種指紋檢測裝置，其中所述傳感電路包括：運算放大器、連接到所述運算放 大器的第一輸入端和輸出端的反饋電容器、連接所述反饋電容器的兩端的反饋開關、連接 所述運算放大器的第一輸入端和所述傳感器襯墊的輸入開關、連接所述運算放大器的輸入 端和所述數據采樣及保持部和偏移采樣及保持部的輸出開關。
[0020] 根據本發明的另一實施例，提供一種指紋檢測裝置，其中所述傳感信號調節部包 括：采樣及保持部，對所述傳感信號進行采樣；及偏移消除部，消除采樣的所述傳感信號之 間的偏移。
[0021] 提供一種指紋檢測裝置，其中所述偏移消除部包括：基準電壓提供部，提供基準電 壓；及偏移調節部，基于所述基準電壓調節所述傳感信號的平均電平。
[0022] 提供一種指紋檢測裝置，還包括：開關，把連接有所述基準電壓提供部的基準電壓 節點和接收來自所述多個傳感器襯墊的響應信號的響應信號輸入節點初始化為相同的電 壓。
[0023] 提供一種指紋檢測裝置，其中所述基準電壓提供部包括：晶體管，漏極被施加輸入 電壓，柵極被施加所述基準電壓并與基準電壓節點連接；及電阻，一端與所述晶體管的源極 連接，另一端與所述基準電壓節點連接。
[0024] 提供一種指紋檢測裝置，其中所述偏移調節部包括：晶體管，漏極與施加所述基準 電壓的基準電壓節點連接，柵極與輸入節點連接；第一電容器，連接接收來自所述傳感器襯 墊的響應信號的輸入端和信號輸入節點；第二電容器，連接所述基準電壓節點和所述響應 信號輸入節點。
[00巧]提供一種指紋檢測裝置，還包括：放大器，放大來自所述偏移調節部的輸出信號。 [00%] 為了實現上述目的，根據本發明的一實施例，提供一種指紋檢測裝置的操作方法， 指紋檢測裝置包括分別檢測隨著驅動信號的施加而產生的來自手指的響應信號的多個傳 感器襯墊，包括如下步驟：從由各個傳感器襯墊輸出的被檢測到的響應信號檢測偏移；及 輸出反映所述偏移的傳感信號。
[0027] 提供一種指紋檢測裝置的操作方法，其中，所述檢測偏移的步驟中，在施加所述驅 動信號之前，比較基準電壓和從所述各個傳感器襯墊檢測的輸出信號，從而檢測所述輸出 信號的偏移；在輸出所述傳感信號的步驟中，在施加所述驅動信號后，從所述各傳感器襯墊 輸出的傳感信號中減去所述偏移并放大。
[0028] 提供一種指紋檢測裝置的操作方法，其中，在所述檢測偏移的步驟中，比較來自所 述多個傳感器襯墊的所述傳感信號的大小與基準電壓而確定偏移調節值；在輸出所述傳感 信號的步驟中，基于所述偏移調節值把來自所述多個傳感器襯墊的傳感信號的平均電平調 節為所述基準電壓。
[0029] 根據本發明的一實施例，在施加驅動信號之前，提前檢測偏移，從而可W檢測不受 驅動信號及其響應信號的影響的各個傳感器襯墊的偏移。
[0030] 根據本發明的另一實施例，通過把來自多個傳感器襯墊的響應信號調節到一定的 電壓范圍，可W得到一定品質的指紋圖像。
[0031] 根據本發明的又一實施例，通過對偏移得到調節的的輸出值進行放大，可W把從 指紋的谷線和脊線得到的信號差無噪聲地放大。
[0032] 根據本發明的指紋檢測裝置，可W得到一定品質的圖像從而進一步提高對同一指 紋的指紋識別率。
[0033] 本發明的效果不限于上述效果，并且包括可W從本發明的詳細說明或權利要求書 中記載的本發明的構成可W推出的所有效果。
【附圖說明】
[0034] 圖1為概略地示出根據現有技術的指紋檢測裝置的構造的圖。
[0035] 圖2為概略地示出根據本發明的一實施例的指紋檢測裝置的整體構成的方塊圖。
[0036] 圖3為示出根據本發明的一實施例的指紋檢測裝置的構造中的一部分的圖。
[0037] 圖4為示出根據本發明的一實施例的，由于各個傳感器襯墊根據指紋檢測裝置的 操作環境而產生的偏移的影響而變得不同的響應信號的形態的圖。
[003引圖5為示出圖3中的指紋檢測裝置的驅動信號、和根據傳感電路內開關的操作而 由傳感電路檢測的信號的時序圖。
[0039] 圖6為概略地示出根據本發明的一實施例的通過數據采樣及保持部及偏移采樣 及保持部進行偏移補償的指紋檢測裝置的構造的方塊圖。
[0040] 圖7為示出根據本發明的一實施例的通過數據采樣及保持部及偏移采樣及保持 部進行偏移補償的指紋檢測裝置的操作的時序圖。
[0041] 圖8為概略地示出根據本發明的實施例的通過偏移消除部進行偏移補償的指紋 檢測裝置的構造的方塊圖，
[0042] 圖9為示出根據本發明的一實施例的偏移消除部的形態的圖。
[0043] 圖10為示出根據本發明的一實施例的偏移消除部中增設有放大器（Amplifer)的 形態的圖。
[0044] 圖11為概略性示出根據本發明的實施例的消除多種狀態的偏移的形態的圖。 W45] 符號說明
[0046] 110 :外圈 120 :傳感器襯墊
[0047] 130 :傳感器陣列 140 :傳感電路
[0048] 200:傳感信號調節部 210、220 :采樣及保持部
[0049] 211 :數據采樣及保持部 212 :偏移采樣及保持部
[0050] 250:偏移消除部 215:基準電壓提供部
[0051] 252:偏移調節部 230、253 :可編程增益放大器（PGA)
[0052] 240 :差動信號發生器值SG) 300 :模擬數字轉換器（ADC)
【具體實施方式】
[0053] W下，參考附圖對本發明進行說明。但是，本發明可W通過多種不同的形態實現， 所W不限于本說明書中說明的實施例。并且附圖中為了對本發明進行更明確的說明，省略 了與說明不相關的部分，并且在整個說明書中對類似的部分附加了類似的附圖符號。
[0054] 說明書全文中，提到某個部分與其他部分"連接"時，不僅包括"直接連接"的情況， 還包括中間介有其他部件而"間接連接"的情況。并且提到某個部分"包括"某個構成要素 的時候，在沒有相反的說明的情況下，不排除其他構成并且意味著可W包括其他構成要素。
[0055] W下，參考附圖對本發明的實施例進行詳細的說明。
[0056] 圖2為概略地示出根據本發明的一實施例的指紋檢測裝置的整體構造的方塊圖。
[0057] 參考圖2,根據一實施例的指紋檢測裝置可W包括：傳感器襯墊120、傳感器陣列 130、傳感電路140、傳感信號調節部200、模擬數字轉換器（ADC) 300。
[005引外圈化ezel) 110指的是圍繞指紋檢測裝置邊緣的部分，并且根據一實施例，驅動 信號通過外圈110而施加到手指上，并且多個傳感器襯墊120可從手指接收對驅動信號的 響應信號。根據另一實施例，外圈110與接地端子連接，從而使周圍的噪聲不會影響各傳感