指纹读取装置的制作方法

指纹读取装置
1.分案申请
2.本技术为申请号201680079680.8、申请日2016年11月23日、题为“指纹读取装置”的分案申请。
3.相关申请的交叉引用
4.本技术要求2015年11月23日提交的、标题为“在数字显示屏幕上运作的远程感应指纹读取装置”及编号为62/258,863的美国临时专利申请的优先权益。
5.发明背景
6.1.本发明技术领域
7.此发明涉及一种使指纹在显示屏幕上任何位置被记录的显示屏幕，并涉及一种在显示屏幕上任何位置记录指纹又不会影响显示功能的方法。此发明可使移动电话读取在其显示屏幕上任何位置的指纹。移动电话制造商再不再需要为特定指纹读取装置在移动电话的前面或后面配置空间。
8.2.相关技术描述
9.身分鉴识是在我们数字化及快速变化的世界里的一个重要课题。问题在于如何安全地鉴识个人身分。信用卡可能会遗失或失窃。图像鉴识卡片会遭受门卫的疏忽。前几年，有一些在一最高机密机构的工作人员将他们员工证上的图片换成卡通人物(米老鼠、唐老鸭之类) 并在之后数天内都成功进入该最高机密机构。基本的问题是在于当要使用信用卡或id卡的时候，要能确认此卡片是实际上属于此要进行购买或取得权限的本人所有。
10.指纹在历史纪录上是被记载多次的鉴识方法。它们可在巴比伦泥板、埃及坟墓墙上、米诺斯文明、希腊、中国陶器及古罗马瓷砖上被找到。许多这些指纹都应该是无意中印上而有些是装饰。可是研究学者认为有些在瓷器上的指纹是被很深且刻意的印下来当成创作者或所有者的独特辨识。
11.有各种不同形式和格式的指纹变式装置存在，不过它们都有着相同的目标，那就是精准地记录手指上由阻棱和谷定义出来的独特特征。指纹是由三个等级的特征定义。阻棱的流动方向(等级一)通常是归类成弧、圈或螺旋。等级二特征是描述在各个阻棱上的大型变化，主要是分岔或是终点。这些等级二的特征被通称为特征点及是此装置主要的鉴识使用方式。在阻棱中和之间存在的特征通称为等级三特征，包括汗孔、疤痕、宽度改变、形状改变、皱痕、断点等等。
12.现代指纹传感器是用来撷取指纹数字化型态，也就是指纹图像的电子装置。有许多用来收集指纹图像的互相竞争科技存在，例如压力传感器、电容式传感器、光学式传感器和热量传感器。虽然“原始”的被撷取指纹图像可被储存做一般图形比对，不过通常来说会将原始指纹图像数字处理过再产生较有效率的生物特征模板(被解析出来特征的集合体)来做储存和比对使用。无论在撷取指纹图像时是使用何种物理特性，收集高质量(清晰度和对比)指纹图像是非常关键的。因为指纹图像质量对总体指纹系统的表现是非常有关系的。(参考nist 8034指纹厂商科技验证[fpvte2012])。
[0013]
如果目标是在显示屏幕上任何地方都可以感应到指纹，那一个埋入式传感器数组
必须存在于整个显示屏幕下，那成本和复杂程度就会很高。现在最多被使用的感应技术为电感式，而感应电荷最有效的时候是在感应数组非常靠近显示屏幕表面的状况下。这现象会造成非现实的材料厚度及要放置在led灯前面的感应数组会干扰显示功能。
[0014]
直接轴心/光学方案可解决包括过于靠近屏幕的问题，可是却还会有需要一个大型高密度感应数组，微型镜头和厚度增加问题。它们必须要能“看透”显示屏的普通发光层，就需要将有独特光学及电器特性的特殊材料使用在显示屏间各个层内。
[0015]
光学指纹图像成形包含使用可见、紫外线或红外线光来撷取指纹的数字图像。究其精髓，这种类型的传感器是一种特殊的数字相机。在大多数的架构里，传感器都会使用一个清晰让手指按压的清晰触碰面板组成。在触碰面板之下，光源和镜头会以经过各种光学要素设计过后排列以在镜头传感器上聚焦出清楚高对比度图像。
[0016]
所有现代指纹扫描仪使用传感器来撷取指纹的方法包括在感应区遇上滑动、滚动或触摸手指，对应使用上的物理原则(此处为光学)，撷取了指纹阻棱和谷之间的差异处。为了达到一个高的信号对噪声比率(s/n)，图像捕获设备的光学组件能够保存一个清楚正确且高对比度的指纹图是很重要的。全内反射(tir)，和其附属性质受抑内全反射(ftir)，是一个经常被光学指纹读取装置使用来增加对比和s/n比率的物理现像。
[0017]
全内反射是一个当光线以比特定临界角度(相对于表面法线)还大的角度接触到界面时会发生的光学现象。如果反射系数比界面的另一边低及射入角比临界角大时，所有光线会被反射回原始介质内。这只会发生于当光线是从较高折射系数[n1＝较高折射系数]的介质内传送到较低折射系数[n2＝较低折射系数]介质的状况下。举例来说，这现象会发生于光从玻璃进到空气中，而不会发生于光从空气进到玻璃中。临界角是全内反射发生需要的以上射入角度。此射入角度是以对折射界面的相对法线量出。
[0018]
全内反射的重要副作用是在界面表面上的渐逝波的增加。在全内反射的状况下，虽然全部射入光波都反射回初始介质，可是会有一些在界面上穿透过到第二介质。这些在光学密度较低介质内的光波被称为渐逝波。
[0019]
如果有比第二个低系数介质更高折射系数的第三介质被放置在靠近第一及第二介质的接口之间，渐逝波会将能于从第二介质传送到第三介质内。此过程被称为“受抑”全内反射 (ftir)。ftir现象只会在当两个高系数介质距离很近的时候(以1/10毫米为单位)。指纹里阻棱和谷的尺寸是大于产生ftir互动所必需的空间。所以，当指纹接近并碰触玻璃板时，在阻棱碰触玻璃的地方光被吸收及重新发散到所有方向，可是谷会有些1/10毫米距离在玻璃上方，所有光线以临界角以上角度碰到触控面板表面时都被反射。
[0020]
当触碰范围是从显示屏幕的玻璃(或其他透明层面)下面往上看，谷触碰到玻璃的区域是一种颜色和浓度，阻棱又是另外一种。依光源的方位和观察角度的不同，阻棱相对于谷会呈现出特别亮或特别暗的颜色。无论哪种情况，此结果产生的高对比度图像对一般数字相机类光学指纹读取装置是理想的。
[0021]
大多数指纹传感器都有一个简单通俗的特性，就是不论是以何种方法运作，手指都必须直接接触感应装置。特别对于手机应用来说这是一个很大的缺点，因为手机使用者偏好可以在他们看到的相同表面(屏幕面)使用指纹读取器。可是，所有现在“屏幕面”手机指纹读取器方案都需要在手机前面上位指纹传感器特别保留空间。
[0022]
其他还有，使用者和制造商都强烈偏好于在手机前面整体上有平整一致的玻璃覆
盖。事实上，有些手机设计者想尝试将整个手机的表面都用玻璃包覆住。玻璃的强度，耐刮和硬度让他成为有优势的表面材质。
[0023]
可是，因为所有现行指纹传感器(尺寸适用于手机上的)都必须与手指直接接触，表面玻璃就必须为了传感器开洞去合尺寸。这个洞会加成本，必须从周围环境隔离的范围和在玻璃上制造一片弱点区域。手机制造商为了避免开洞，正在寻找可放在玻璃覆盖下的传感器科技。
[0024]
一个不同的方法是扫描映像然后将产出的反射光导向到传感器上。被传感器侦测到的光力可以扫描显示屏幕和改变屏幕光源强度以反应屏幕侦测到的光力用来再产生图像。因为图像不会有因图像聚焦造成的扭曲此科技在电子显微镜扫描及许多共轭焦显微镜设计里被广泛使用。图像的视角是从映像来源中出来及视野深度和其他图像成形技术比起来非常地大。和指纹相关，此指纹图像产生方法是在美国专利号码4553837，作者daniel h.marcus于1983 的“roll fingerprint processing apparatus”里所使用。
[0025]
另一个用来扫描指纹的光学系统是在台湾专利申请书104208311里被公开。此申请书公开了一个手指是从传感器下方照亮及图像是照在传感器旁的相机芯片上。ftir被用来加强阻棱的图像所以阻棱是亮的而谷是暗的。如果传感器是光学式地连接到手机玻璃覆盖上(举例来说，使用有相符折射系数的光学性透明胶将传感器黏到玻璃上)，玻璃就变成传感器的一部分。电气特性上来讲，此发明将图像聚焦至数字相机上，及在相机上的传感器像素被扫描来产生数字图像。产出的图像就可处理来移除扭曲部分和做特征点鉴识来对指纹的身分做出判断。图像的视角看起来会像是从左边看过来。图像自然地会以箭头长度做压缩可是在三次元里是完整尺寸。光学原件必须被小心地使用以确保相机芯片是最大限度的被利用。就算如此，图像分辨率(每英寸像素)可能也不是对称的。图像扭曲是和几何学相关及可用软件做一定程度的修正。可是所产出的图像还是不太可能完全被修正而且和原始指纹相比也不会是真正的1:1关系。还有，生产工差限制结构可做的多薄。
[0026]
有为了解决透过显示屏幕感应指纹问题做的尝试，例如有手机对核心显示材料做出显著改变。许多这些材料都很昂贵和对资本有负担。追加的铺层会增加装置的厚度。直接的解决方式会需要将高密度传感器数组放在屏幕下。
[0027]
美国专利申请文件编号2015/0036065公开了使用一层放在显示底下传感器以不会在使用时破坏手机外观而让指纹可在屏幕上任何地方被读取。此公开申请书描述的是加一层传感器在显示“之下”以读取指纹。这和被大多数开发团队所使用的从屏幕上读取指纹一般研究方法不太一样。大部分团队都是在研究如何在显示led/lcd“之上”追加层面的方法让传感器可非常接近手指。诀窍是使那层面完全透明而使从显示透过来的影像不会损毁。这个方法要达成很困难。
[0028]
有关早期使用显示来映照指纹来读取的技艺，苹果公司有尝试过使用显示里的像素当成“感应像素”。可参考美国专利申请文件编号2015/0178542，标题“包括驱动信号强度更新和相关方法的手指生物特征传感器”。
[0029]
美国专利申请文件编号2015/0036065，标题“在电子装置内的指纹传感器”公开了直接在屏幕上从多个手指感应到多个指纹和提到超音波感应信息。虽然超音波构想是业界里和现行发明最接近的想法，可是还不是非常接近。除了它可能不需要传感器物理上对指纹图像内想要的细节有1比1的对应。
[0030]
更进一步探讨，在手机上使用的指纹传感器尺寸是由可靠度强化(需要大型感应面积) 和减低成本(随着感测面积增加而增加)之间的互换比例来决定。现代手机上传感器在还可提供对手机使用者要求(相对较低)下足够可靠度的同时，都缩小到最极限。可是为了对重要金融交易提供足够的安全度，手机指纹传感器就必须至少和信用卡内使用的鉴识芯片系统有同等的可靠度。这会需要在手机上不会存在的更显著加大的指纹传感器尺寸。在将整个屏幕都可用做指纹传感器时，指纹传感器尺寸就再也不会有实用上的限制。
[0031]
综合以上所述，现在全屏幕指纹解决方案还不存在。所有已知可能方案都需要在显示迭层中追加材料或层面而它们都包括使用成千上万个微型传感器去测量指纹的细节。现行发明以大量地减少传感器需要量及选择性地让传感器要素从屏幕范围被重新定位到边界上和利用连续性能量突波及正确计时来建立指纹图像进而回避所有之前技术的问题。此装置有能力去扫描屏幕全体来侦测和屏幕接触的手指位置和测量指纹的各复杂特征。在这个申请书地剩余部分，此系统会被统称为远程感应指纹读取器。


技术实现要素：

[0032]
本发明的一个目标是提供了包含下列项目的指纹读取器：由被透明表层包覆能量发散像素数组组成的显示屏幕，至少一个在显示屏幕边上对应的传感器，将显示屏幕的能量发散像素数组导向去以预先定好顺序发亮的显示驱动器，和在至少一个传感器及显示驱动器之间做沟通的微处理器。微处理器知道能量发散像素会发亮的位置和发亮的确切时间。使用时，当至少有一个手指放在透明表层上和显示驱动器启动时，从各个能量散发像素有顺序地发亮将指纹反射到至少一个传感器上。被至少一个传感器接收到的能量会依这至少一枚指纹上的阻棱和谷脉络有着不同的强度等级。这至少一个传感器会对微处理器送出关于能量强度等级的信号。在能量散发像素依序发亮的同时，微处理器会产出指纹图像。
[0033]
本发明也有一个目标是提供一种指纹读取器，其包含用来储存微处理器产出指纹图像的内存。
[0034]
本发明另一个目标是提供一种指纹读取器，其包含放在至少一个传感器和微处理器之间用来转换传感器产生的模拟信号成微处理器使用的数字信号的模拟/数字转换器。
[0035]
本发明的一个延伸目标是提供一种指纹读取器，其中透明包覆层面是玻璃的。
[0036]
本发明也有一个目标是提供一种指纹读取器，其中至少一个传感器是从能量散发像素数组测量能量强度等级的光感器。
[0037]
本发明的另一个目标是提供一种指纹读取器，其中透明包覆是平的。
[0038]
本发明的一个延伸目标是提供一种指纹读取器，其中透明包覆是弯曲的。
[0039]
本发明也有一个目标是提供一种指纹读取器，其包含有设置有光感器的能量传导结构。此能量传导结构是被放在透明包覆的一个表面上和包括可让从显示屏幕的能量反射到光感器的光学装置。
[0040]
本发明有一个延伸目标是提供一种指纹读取器，其中至少有一个传感器(包括大多数传感器)位于透明包覆边上的。
[0041]
本发明也有一个目标是提供一种指纹读取器，其包含用来在透明包覆上定位至少一个手指放置的触控传感器。
[0042]
本发明另一个目标是提供一种指纹读取器，其包含可对至少一个手指改良照明最
优化的镜片或闭塞处。
[0043]
本发明有一个延伸目标是提供一种指纹读取器，其中有将至少一个传感器接收到的能量过滤来避免不需要的能量进入至少一个其他传感器。
[0044]
本发明也有一个目标是提供一种指纹读取器，其中有从发亮能量散发像素接收依时间间隔来过滤能量的至少一个传感器。
[0045]
本发明有另一个目标是提供一种指纹读取器，其中能量散发像素是被包含在与对指纹侦测兼容频率可反射的层面。
[0046]
本发明有一个延伸目标是提供一种指纹读取器，其中某些邻近能量散发像素是集体发亮。
[0047]
本发明也有一个目标是提供一种指纹读取器，其中，当指纹读取器是启动状态时，显示屏幕上没被使用来做指纹读取区域内能量散发像素是被关闭。
[0048]
本发明有另一个目标是提供一种指纹读取器，其中各个能量散发像素是会发亮多次来产生以时间平均过的指纹图像。
[0049]
本发明有一个延伸目标是提供一种指纹读取器，其由至少一个传感器收到的能量颜色是可被量测并被包含在送到微处理器的信号中。
[0050]
本发明也有一个目标是提供有包含下列组件的读取器：由被透明层面包覆的能量散发像素数组组成的屏幕，至少一个与屏幕边界对齐的对应传感器，将屏幕能量散发像素数组导引至以顺序发光的驱动器和一个在驱动器和至少一个传感器之间沟通的微处理器。此微处理器知道能量散发像素发亮的地点及发亮的确切时间。当至少一个手指被放在透明层面上和驱动器启动时，从依序发亮的各能量散发像素能量会从指纹上反射到至少一个传感器上。被这传感器接收到的能量会依指纹上的阻棱和谷有不同的强度等级。这传感器会对微处理器送出能量强度等级相关的信号。微处理器就会使用此信号接着以能量散发像素发亮顺序来产生指纹图像。
[0051]
本发明有另一个目标是提供一个包含下列组件的触控位置读取器：由被透明层面包覆的能量散发像素数组组成的屏幕，至少一个与屏幕边界对齐的对应传感器，将屏幕能量散发像素数组导引至以顺序发光的驱动器和一个在驱动器和至少一个传感器之间沟通的微处理器。此微处理器知道能量散发像素发亮的地点及发亮的确切时间。当至少一个手指被放在透明层面上和驱动器启动时，从依序发亮的各能量散发像素能量会从指纹上反射到至少一个传感器上。被这传感器接收到的能量会依屏幕上指纹位置有不同的强度等级。这传感器会对微处理器送出能量强度等级相关的信号。微处理器就会使用此信号来判定手指在屏幕上的位置。
[0052]
本发明的其他目标和优点都会在把以下细节叙述和其附属图面(同时也奠定了发明的某些形体)一起检阅后变得明朗。
附图说明
[0053]
图1是一个有现行指纹读取器手机的视角图。
[0054]
图2是有展示各个功能性组件，与此发明相对应的指纹读取器配置图。
[0055]
图3是有把指纹谷照亮的图2所展示指纹读取器配置图。
[0056]
图4是有把指纹阻棱照亮的图2所展示指纹读取器配置图。
[0057]
图5是一个显示照在手指上光照能量的反射对象侧视图。
[0058]
图6、7、8、9是与此发明对应的指纹读取器侧边切面图。
[0059]
图10是指纹读取器另一具体版本的配置图。
[0060]
图11是图10里展示的能量传递结构的细节视角图。
[0061]
图12是图10里展示的指纹读取器另一具体版本的配置图。
[0062]
图13、13a、13b、13c是此指纹读取器相关仿真结果的图表。
[0063]
图14是此指纹读取器另一具体版本的配置图。
[0064]
图15、16是此指纹读取器的在手机视角上不同具体版本。
[0065]
图17、18是显示对应于此发明次像素和光感器的排列配置图。
[0066]
图19是显示对应于此发明的次像素数组配置图。
[0067]
图20是显示对应于此发明的底层上有反射表面发光像素的配置图。
[0068]
图21是显示对应于此发明的将镜片整合至发光像素的配置图。
[0069]
图22是对应于此发明的有堵塞层发光像素的配置图。
[0070]
图23是对应于此发明的同时具有显示和指纹读取功能发光像素数组的配置图。
[0071]
图24是对应于另种具体化的指纹读取器俯瞰图。
[0072]
图25、26是对应于此发明的触控传感器配置图，其中图25是显示发光像素有和手指对齐，并且图26是显示发光像素没有和手指对齐。
[0073]
图27是对应于此发明的有堵塞层发光像素的配置图。
具体实施方式
[0074]
此发明的细节具体范例会在这里公开。可是要先了解，被公开的具体范例只是发明的最佳实例，这又可被具体化成各种型态。所以，这里被公开的细节不可被解释成限制，而只是用来对熟悉此技能的人如何制作或使用此发明的基础知识。从以上叙述及图1到9内公开的具体范例可看到，此发明提供了一个可让手指放在手机14的显示屏幕12上任何地方被记录的远程感应指纹读取器10和一个在不影响显示功能状况下，在显示屏幕12上任何地方记录指纹的方法。更精确的说法是，远程感应指纹读取器10让手机14(或其他和此发明有对应整合过的电子装置))可读取被放在显示屏幕12上任何地方的指纹100。手机厂商就可以再也不用为了单独指纹读取装置去在手机14的前面或后面分出空间。
[0075]
此发明的远程感应指纹读取器10扫描在指纹100上的发光源头再量测各扫描位置(参考图3、4)上的被反射和重新幅射出的光学能量来产生一个指纹100的模型。对应现在此远程感应指纹读取器10，当一个手指102放在手机14的显示屏幕12上时，它就会被显示屏幕12 照亮然后指纹100就会被显示屏幕12范围上的传感器16纪录。使用远程感应指纹读取器10 的结果，就是指纹100可被显示屏幕12纪录而不用对显示屏幕12自己做出任何改变。
[0076]
虽然此公开说明是针对在显示屏幕上读起单一指纹，远程感应指纹读取器可以半同时地记录多个指纹是被意识到的。在想要半同时地读取多个指纹时，远程感应指纹读取器10在显示屏幕12上透过使用熟知的触控屏幕科技让显示屏幕12确认手指位置后读取两到多个区域。当它对手机使用者鉴识增加了更多的鉴识要素时，多重指纹辨识应用又多增加了一层安全性 (一般说法是“多重要素认证”)。和多重指纹应用合并再延伸探讨，两个指纹的相对位置也可能在认证过程中被使用；换个说法，如果两个指纹之间的相关排列，距离
或角度也被读取和记录的话，安全性会更高。举例来说，有银行交易是美金一万元或以上数目时，手机可以要求使用者将两根中指放在显示屏幕12上的特定位置。使用指也可以被要求两根手指要非常贴近和要朝十点和两点钟方向放置。这种情况下，如果有人想要偷超过美金一万元，他们必须要将手机主人的两根手指砍掉并要知道如何在屏幕上排列它们。
[0077]
更精确的说，当一个指纹102被放在显示屏幕上任何地方时，处理过程开始于在指纹下方的一个光源散发像素18开始发亮。为了此应用的目的，一个“光原散发像素”18(或“能量散发像素”)可以是任何有光散发出来的像素，无论是像led或oled类光源是在像素里产生或像lcd显示一样光源穿透过像素。有些被指纹反射的光源会被困在显示屏幕12的透明层面内(例如最上面的玻璃层)。一个光感器16是位于透明层面34的边缘上，此光感器16 量测从反映点反射或重新幅射出来的能量(或能源的变化量)。发光像素18在阻棱下的反射能量是和发光像素18在棱之间的“谷”下的反射能量是不一样的。透过在手指102下顺序地点亮刚散发像素18，量测各发光像素18的被反射能量，注记阻棱和谷间的不同和知道各个发光像素18所在位置，指纹的图像/方位图就可被建立出来(请参考图3、4)。远程感应指纹读取器10不需要新层面或很多个传感器。这就表示它不但低成本、小体积，而且还不会影响显示。
[0078]
简单及依据远程感应指纹读取器10的具体范例来说，一个显示屏幕12是包括一个被透明表层34(通常是玻璃)包覆的发光像素18数组20。对应于具体范例，和现在此远程感应指纹读取器10一起使用的发光像素18会和在手机14上用来产生图像给手机用户观看的发光像素18是一样的。以此来说，只需要最小限度的修改，远程感应指纹读取器10就可安装到现行手机和其他有相似显示屏幕的电子装置上使用。可是，此发明以下方式安装是被意识到的：提供一个完全分离的显示屏幕12和发光像素18数组20。在分离发光像素被使用时(如以下对照图23的解说)，那些和远程感应指纹读取器(次要发光像素)一起使用的发光像素可能会在普通“可见”像素数组(主要发光像素)里发散或它们可能会被放置在普通“可见”像素数组的更上或下层里。例如，分离的像素数组可能产生肉眼看不见的ir或uv频率光波。
[0079]
更进一步，此发明能以独立装置或配件的方式安装是被认可的。一个专用指纹读取装置可用能量散发像素20、透明层面34和其他必要零件组成。
[0080]
至少一个光感器16是被放置在显示屏幕12边界旁边。例如，光感器16可能极端上来说和在现行手机14里的相机很相似，因为这些相机其实是光感器数组。这些相机都很小，比较不贵及在和发光像素18相同的光谱内对光非常敏感。考虑到对应于此发明，用来当作光感器 16的这些相机，在相机里的一个数组里数百万个的光收集像素就不会被需要，而只需要一个光收集像素。以结果来说，在相同的化学和集成电路制作技术可基本上被用来做一个大型光收集像素时，所有和制作光收集像素的细节都可被忽略。
[0081]
在一个与此发明具体范例对应的光感器16被公开时，有使用与此发明对应的其他可撷取或量测“光”电磁能量的传感器是被认可的。同样依据以下公开资料，就是远程感应指纹读取器10使用显示屏幕12的发光像素18为能量来源及那些散发器被限制成“光”也是被认可的。可是考虑到有些显示屏幕12使用的led和lcd板会散发出大亮的uv或红外线，传感器16 就不需要运行于“可见”光谱之内而可在uv或红外线领域内运作。这些元素是用来鉴识指纹阻棱1104和指纹谷106。
[0082]
发光像素数组20提供了一个用来照亮指纹100不同区域，可调整和移动(分离步骤)的照明来源。如果发光像素18是在一个指纹阻棱104(参考图4)或指纹谷106(参考图3)下，从发光像素18反射出来的光也会不同。透明层面34是一个用来将反射能量传送到光感器16 的介质。发光像素18是以顺序发光，而远程感应指纹读取器10纪录这些和各个发光像素18 相关的相异产出能量突波来建立一个指纹100的图像或模型。为记录从光感器16传来的能量突波和建立一个指纹100的图像或模型，一个在微处理器24上运行的计算机程序22是必须的。
[0083]
特别地说，远程感应指纹读取器10的功能性元素包含以下项目：发光像素18数组20和将显示屏幕12的发光像素18导引发亮的显示驱动器26。远程感应指纹区读取器10也还有一个和显示驱动器26(以及其他手机14的组件)沟通的微处理器24。透过和显示驱动器沟通，微处理器“知道”了发光像素18的位置和确切的发光时间。同样依据以下公开资料，那就是发光像素18可依显示驱动器26和微处理器24的指令来单独或群体发亮是被完全认可的。单一或多个光感器16的定位是为了接收在发光像素18正上方的指纹100的指纹阻棱104或指纹谷106与发光像素18照明之间反应出的反射或散发能量。基于与发光像素18散发光和指纹之间反应出的结果反射能量，同时最终会被光感器16侦测到，光感器16会产出一个信号送到会将光感器16产出的模拟信号转成数字信号的模拟/数字转换器28。此数字信号会再传到微处理器24。对于和发光像素18发亮和光感器16产生信号的相关信息，微处理器24 会依序地处理及合并发光像素18的数字位置和模拟/数字转换器28(和光感器16)来的密集数据来产生图像52。在这之后，微处理器24产出的图像52会存放于远程感应指纹读取器10 的内存30内。
[0084]
对应于一个具体例子，远程感应指纹读取器10的记录组件可以是与此远程感应指纹读取器10结合的手机14(手表、计算机或其他装置)的微处理器和内存30。可是,有一个专属的数据微处理器(或微控制器)或其他专属装置可用来和远程感应指纹读取器做搭配是被认可的。也就是说，远程感应指纹读取器可被包装成有着已建立不错基本处理能力封闭系统的“崁入式模块”而以在和手机结合的“单位”卖出。当要将新功能融入既有装置时，因为它们通常可以节省时间和复杂度的关系，类似这种地崁入式模块对系统工程师很有吸引力。
[0085]
对应于此发明的数据处理和纪录将以下列方式完成：在各发光像素18有发光动作时，最少有两个信息被送到处理单位和记录。第一个信息是发光像素18有发光的位置(编号数字或 xy坐标(参考图3、4))。第二个信息是到达光感器16的能源量。这两个信息在微处理器 24里为了算出发光像素18位置的范围被收集，然后一个有数字与在各发光像素18位置上光感器16接收到能源量的数组对应的数字地图会被建出来。因为在发光像素18在“棱”104下和在“谷”下106下时，触碰到光感器16的能量等级会有所不同，地图就会有一些较高及一些较低。以整体来看，发光像素数组数据会和指纹100的图像52直接对应，显示出棱104和谷106的位置。
[0086]
在此图像52被产出和存放在内存30后，剩下如指纹分析、取出和比对都是很通常的动作。市面上有各种公开和私人方法可依据指纹“地图”或“图像”来鉴识个人身分。远程感应指纹读取器10的输出会和所有已知指纹比对和排除系统兼容。
[0087]
特别的是，光感器16会输出一个电压到模拟/数字转换器28。数字/模拟转换器28
会提供数字数据信号到正在使用远程感应指纹处理器10单位的微处理器24。微处理器24可再继续操控此资料。市面上有许多现有在“数字图像处理”领域内算法可为了强化清晰度，对比或其他目的的图像组成数字数据做进一步补强。迟早，为了再叫出来做其它操控或用来做鉴识，微处理器24(或微控制器)或专属装置都会指挥内存30存放的图像52信息。
[0088]
以下构想是被认可的：远程感应指纹读取器10可被放入有使用显示屏幕12各种装置内和有需要快速及简单使用指纹读取的地方。在了解这现况后，此处远程感应指纹读取器是和手机14放在一起来描述。将远程感应指纹读取器置入手机14的工程会需要在手机14显示屏幕12边界旁加入一个光感器16和此光感器被加在手机现有透明层面34的边界32上会比较好。像这样的置入工程还会需要为了对应远程感应指纹读取器10，修改手机的微处理器24 来和信息处理做配合。以此为前提，光感器16的输出必须和各发光像素18做记录和搭配来形成图像或地图。这是一个算通常的模拟/数字转换和数据操控过程。
[0089]
虽然已有远程感应指纹读取器10的必要组件，有着被透明层面34包覆发光像素数组20 的显示屏幕12和至少一个光感器16就已被认可，更好的是有加装可用来引导信号(光)到光感器16的追加组件。以此为前提，一个想要安装远程感应指纹读取器10的手机14生产商会在显示屏幕12周边加一个光感器16，有需要的话加适当电子零件来做一般模拟/数字转换，写程序让显示驱动器26去一次点亮一个发光像素和写程序将数字信息组合成一个图像或模型。从这里开始，软件、比对算法和应用都会和它们今天一样运作。例如，在jain a.k.,hongl.,pankanti s.,bolle r.,an identity-authentication system using fingerprints,proc.ieee 85(9) pp:1364-1388,1997里公开的系统(在此以引文方式加入)，就可以依照此发明方式使用。jain 叙述了一个对在指纹图像内鉴识特征点使用的基本算法和使用特征点图形去独特地鉴识指纹来源(所有人)。类似的算法现在有使用于指纹读取器是电话一部分的智能型手机上。
[0090]
更特别的是，对应于远程感应指纹读取器10使用的扫描照明是以一次启动一个发光像素 18数组(如在手机14显示屏幕12上的各单独oled(有机光散发二极管))内一个发光像素18方式产生。从各发光像素18出来的光被以对发光像素18的近距离内依序地投射在手指 100范围上，然后被反射及重新幅射的能量会被光感器16量测来产生手指102指纹100的数字化产出扫描。使用当oled屏幕发光像素18位于被经常和手机14一起使用的透明玻璃34 下时的方向性好处，显示屏幕12的图像可简单地将oled显示屏幕12放置于手指102近处而被映射在手指上。以使用一或多个光感器16贴附在透明层面34周边(或单边)32来侦测在透明层面34内被全内反射困住的光的方式，oled显示屏幕12可用来产生指纹图像。
[0091]
当之后叙述有讨论到有使用oled显示屏幕的远程感应指纹读取器置入方式时，有提供单独发光源头的像素型屏幕科技会是被认可的，例如，但不限于液晶显示(lcd)、光散发二极管(led)、电浆显示板(pdp)、阴极射线管(crt)和其他科技都可被依据此发明需求被使用。
[0092]
以一次一个的方式点亮像素数组20的发光像素18，让远程感应指纹读取器可以在手指 102放到从内部发亮显示屏幕12上任何有效区域时产生一个手指100的真实一比一模型或图像。和在发明背景里讨论过的一样，照明是从指纹上扫描过，一次一个发光像素，在行和列上及反射和重新幅射能量是在各照明点上被测量和存放而不是用共通光源照亮整个手指和用数字相机芯片撷取一个纹路的完整图像。从这个能量地图，一个指纹模型或图
像可被重新创造。在此以引文方式加入。
[0093]
参考图5，从单个发光像素18出来的照明是用镜头55集中到手指100上的一小点及所有从那一点反射和重新幅射出来的光都被光感器16撷取。在发亮发光像素18对应于手指102 在移动到不同位置时，反射和重新幅射光的强度会跟着改变。被反射和重新幅射光的强度和/ 或颜色会依发亮发光像素18是位在阻棱104或在棱104之间的谷上而改变。指纹100的完整模型或图像是以记录在各发亮发光像素18对应的xy坐标上被撷取能量等级来重新产生。产出的图像可以用类似于其他任何数字指纹扫描和/或在计算机屏幕(或电话屏幕)上来定位。类似的方法是在美国专利号码4553837，标题“滚动指纹处理仪器”,作者daniel h.marcus, 1983年里记载，其内容在此并入本文。
[0094]
这低规格设定下，用发亮发光像素18扫描指纹100来产生图像的一个优点是产出图像的视点会是从发亮发光像素18看过来，而不是传感器16的位置。任何几何变形会是因此被限制在各采样点上取得的xy坐标准确率里。如果透明层面34非常薄，从lcd或oled发光像素18散出来的光只会照亮透明层面上的一小块区域。所以镜头的聚焦要求是非常小或可以被整个移除。
[0095]
使用有包含以下组件的远程感应指纹读取器10可提供一个无移动配件，无几何变形和有真实一比一指纹展示的远程感应指纹读取器10：lcd或oled发光像素数组20，透明层面 34和被定位的光感器16。复杂度被减低了和一个手机14的一般修改会只需要最少的追加一个光感器16。更进一步，被撷取指纹图像的真实尺寸不会有被传感器限制。限制会在于显示屏幕12的尺寸上，这尺寸通常会比单一指纹大上数倍以上。就算是用在一般智慧手表上比较小的屏幕，传感器16在大多数情况下还是会比手指大(手表屏幕上的整体显示尺寸)。对于像手机14(或平板、平板手机、计算机等等)的较大体积装置，是有可能一次性的撷取多个指纹图像。透过不只有更多的指纹数据，还有利用手指之间的几何关系都大幅度的强化了远程感应指纹读取器10整体准确性。
[0096]
在图6到9之间，展示了产生指纹图像的运作过程。在图6里，展示了在没有手指时发光像素18的发光状态。一些从发光像素18出来的光在透明层面34里被撷取然后可被直接照射到右边的传感器16里。追加的光会被全内反射运送到光感器16上。一些能量会透过透明层面34的最上层表面35折射然后消失。
[0097]
当一个手指102放置并接触透明层面34时，一些如图7里展示的光会照亮指纹100的棱 104。照亮手指棱104的光线会让棱104反射和重新幅射此光，在所有方向上放射光在透明层面34里。图8里的光线8代表了来自发亮发光像素18及从和指纹棱104交互反应产生的反射和重新幅射光的综合光线。要注意到在右边有较高数量的光感器16交互反应。
[0098]
图9展示了一个不是由直接位在阻棱(就是谷106)下面光源出来的反射和重新幅射。这此状况下，光散播状况会和在当棱是很靠近光源时不同。这会造成有不同等级的能量进到光感器16的结果。在这示范里，注意到和图8比较时，比较少的光线碰触到光感器16。
[0099]
实际上，光感器16在照明源头是直接在棱104状况下接收到的能量等级可能会比在来源是在谷106下传递的能量高或低。能量的增加或减少会依以下光学条件来决定：透明层面34 的玻璃、照明光谱、源头散布方式、接触表面的处理方式和其他光学条件。那些细节可依需求方格被选用来最优化装置表现。重要地现象是结果产出的全部反射能量会依源头是在棱104 或谷106下及已启动能量散发像素18是在棱104或谷106下而有所不同。
[0100]
在指纹100图像的收集运作过程里，全体显示屏幕12都可用来扫描，或在被限制扫描区域54内(参考图15和16，接着会更仔细讨论)。远程感应指纹读取器10里的触控传感器80 可用来感应手指接触到显示屏幕12的何处及远程感应指纹传感器10可在接触点邻近区域附近的扫描区域44内指挥扫描来依顺序启动能量散发像素18。此装置可指挥远程感应指纹读取器10在触控传感器或触控屏幕回报手指102碰触到屏幕时开始运作。
[0101]
虽然此公开的具体范例是有关由平面玻璃组成的透明层面置入方式，基本原理可应用在平面或弧面玻璃(参考图5)上。无论玻璃的弧度，在玻璃里经过的反射和重新幅射光都会在内部里折射。如果玻璃是弧形的(如像galaxy s6的大型弧形切边或其他手机、手表和装置的小弧形)，大多数的光会继续被部分反射困在玻璃内和全内反射会影响并最终到达显示屏幕12周围光感器或光感器16。
[0102]
同样地，以此原理，指纹可直接在透明层面34上弧状区段被读取。事实上，因为一些现代手机会在装置的显示边界旁边，也就是会在光感器近距离内设计弧型区段。弧状表面可能是比较好的指纹模型或图像撷取地点。
[0103]
再者，此发明并不限于只读取单一个指纹。多个指纹可以在大范围区域照亮扫描的方式被一次性读取，或在各指纹下扫描多个区域。各重要区域的位置可被多个装置合用的触控传感器80来判定。
[0104]
光感器16不需要被放置在透明层面34的“边角”边。一个三次元透明结构体40可被加在玻璃表面上来让能量被重新导引到比较方便的位置。例如，参照在图10到12里公开的具体范例展示了可放在手机14透明层面34玻璃最上层表面35上的一个楔形小型能量导引结构体 40。此能量导引结构体40包含可让从显示屏幕12来的能量反射可到达一或多个附在楔形体 40上光感器16的光学结构42。这里至少有两个理由使用此具体范例。一个建入方式会是用一个为将信号传到较好位置至手机或装置内光感器的内建式能量三次元透明结构体。所有这些组件都非常小，就算是三次元结构体也只有1到2毫米。这可让光感器16变得2到3倍大，可是还是很小却可能可以更便宜或更敏感。另一个是，此三次元透明结构体可能会是一个将光导引到手机内建的一个既有相机的更复杂形状。相机就会变成一个两用装置，可当成光感器16和潜在模拟/数字转换器，因此就一起消灭了那些组件的需求。
[0105]
在使用这样的能量结构体40时，要求把光行进路线是从透明层面34经过再进入能量导引结构体40的输入点43是被认可的。使用这样的能量结构体40也需要用黏着剂接合方式将其附着到显示屏幕12透明层面34的最高表面35上。以上述条件，可在能量导引结构体40 下抵销全内反射影响的光学黏着剂45会被用于接合输入点43到透明表层34最高表面35。一个在玻璃各面上量测能量变化的寄生装置可于在对物理置入(如将既有装置重新安装)有好处时被使用。光感器16不需要被放置在透明层面34的“边角”旁边。如在图10和11里公开展示的一个小型能量导引结构体40，可被放置在手机14透明层面34的玻璃最高表层35 上。此能量导引结构体40包含可让从显示屏幕12来的能量反射可到达一或多个在能量导引结构体40表壳44内光感器16的光学结构42。
[0106]
这里有两个使用此具体范例的理由。一个是将旧手机14重新改装。在此状况下和参考图 12内容，某人可将光感器16放到能量导引楔里和接一条连接最终会运行上述计算的微处理器24和usb链接46的线。第二个置入方式会是“上下颠倒”的内建式能量导引结构体，这让能量导引结构体40沉入手机14里而不是在放在最高表面上。还有就是，将光导引到
内建于手机内一个既有相机的能量导引结构体40如果是较复杂形状是被认可的。此相机就会变成一个两用装置，也可当成能量导引楔的光感器，因此就一起消灭了光感器的需要。
[0107]
对一般手机oled屏幕，发光像素18是被显示驱动器26在刷新时一次一个以需要程度点亮的。显示驱动器26科技已经从在整齐发亮背光板上以单纯顺序开启并持续的方法持续演化成可在显示屏一个完整刷新循环大量时间里，对各发光像素18做出复杂的“开关”分离式时机判断。这通常是和“开/关”机制一致的建立及和在整个装置上，一些范围或到像素等级控制的亮度平面变化相关的照明平面(在使用背光照明的显示方式)亮度变化循环。许多有创意和有效的科技和方案都是开发来为了在被照亮屏幕图像里达到更好的平衡，对比和一致性。在显示控制和照明方案里的这精密技术大多可用来强护此发明的置入过程。
[0108]
在此之前，我们叙述了一个使用远程感应指纹读取器10构想的方法，就是把发光像素 18短暂开启及用光感器16记录能量，接着为了准备下次发光像素18被取样，关闭发光像素 18。在最基本设定下，各发光像素18不会被关掉，而是在整个图像52记录过程中都保持“开启”状态。其他各发光像素18会接着发亮。这屏幕12最后一个发光像素18会在下个刷新循环开始前剩余时间保持开启。这是一个传感器16观察到各发光像素18开启时能量增加的累积照明模型。对传感器16的能量增加会依发光像素18是在指纹棱或谷下而有所不同。所以能量力量曲线的不同就会显示出哪个发光像素18是开是关然后图像或模型就形成出来。
[0109]
模拟测试结果
[0110]
可用一个模拟测试来对与有3指纹棱与玻璃接触的手指上的单一扫描线做出信号数据预测。图13展示了有相当程度的反射，大量衰减和环境光源噪声变量的设定。
[0111]
从源头发光像素18来的光强度假设是100(标准化成代表100％)。平均环境光假设是100 倍高，也就是10000数值。在各发光像素18取样的变化量(时间值是-2x106秒)设成0.1％。信号衰减值是当发光像素18变得离传感器16愈来愈远时，每发光像素18有1％(相对于下一个较近的发光像素18)。
[0112]
图13a里展示的数据结果是如果单独发光像素18是顺序点亮和在整个循环里都是“开”的状态时的能量数据。注意到此曲线看起来是直线。此信号看起来是被能量增加和有绝对强势力亮的环境因素给覆盖住了。
[0113]
为了萃取出信号，各发光像素18(n＝1到36)，能量在发光像素n-1会被发光像素n的能量减去。我们会得到图13b里展示的图表。数据简单地揭示了和玻璃接触指纹棱的存在和不存在。
[0114]
因为各数据都是独立于前一数据被取得，此方法里累积的舍入误差是极微小的。各数值都是一个数学表达式，两个直接量测数值的相乘值。传感器的动态范围是唯一的复杂之处。这可能需要有到15db的敏感度。有此能力的小型传感器可在市面上买到。此能力零件的开发是由数字相机市场和有高量子效率ccd及cmos内开发的半导体传感器来主导。许多现行数字相机(包括手机相机)都有数以百万计，被整体数字传感器尺寸及预计分辨率限制小的小提起范围内有此敏感度等级的传感器。例如，在verrieres ie buissons里的“新图像科技”，法国人提供了动态范围比140db更大的数字传感器。使用这些科技的单一大面积传感器16可有比相对于此发明需求，相当高的动态范围。
[0115]
图13c展示了一个装置里的传感器16入射能量数据，此装置的单独发光像素18在
各位置上被开启再关掉。仿真出的能量数据和累积调整过的版本一模一样。其实，真实的信号强度没有不同，可是远程感应指纹读取器10的置入有着各能量突波可在一个通用基础上被量测的优点。萃取信号时不需要使用减去运算和传感器16的动态范围要求会被大幅度的减低。
[0116]
要注意到在所有状况下，就算有累积的能量，噪声变量和大幅度衰弱，入射能量里的大幅度变化还是可被简单的分辨出来。像不是直接位于棱或谷下的发光像素18，这种发光像素 18可被当成“一半”开或关。发光像素18“开”的那边能用观察旁边发光像素18的状态来判断。这让内插法可被用来增加图像52的分辨率，就像触控敏感面板使用数量有限的传感器来达到相对高分辨率。
[0117]
传感器效率强化
[0118]
远程感应指纹读取器10面临的一个实际应用问题是在如果在加强指纹图像质量时，却不增加可能会对取得指纹真实复制图造成妨碍的变形是被意识到的。基本上来说，这是要去探讨如何加强信号对噪声比例(缩写是snr或s/n)。就像那些在此技艺领域有能者会体认到，信号对噪声比例是在科学和工程领域里是对预计信号等级和背景噪声等级做出比较。这定义成信号强度对噪声强度比例，通常单位是分贝。虽然s/r通常是用作电子信号，这也可被应用于任何信号形态上(如冰块中心的同位素等级或细胞间的生化信号)。
[0119]
在远程感应指纹读取器10的状况里，s/n是当指纹图像以一个一个像素组成时，清晰度的量测值。s/n比例的加强可用在光感器16纪录时，增加盖过噪声的信号相对强度来达成。现在这个状况来说，信号能量来源是组成显示屏幕12的发光像素18数组20或发光像素16。所以，指纹图像的s/n比例可用追加更多能量给最初信号和让更多信号到达读取信号的光感器16来做强化。用减少或消灭随机数噪声的方式，图像会更清晰。举例来说以及参考图14，一个过滤器56可和光感器16一起使用以防止从环境噪声来的不需要能量或其他元素进入到光感器16里。在模拟段落里，大量的环境随机数噪声有被模型化，然后在下列叙述里有讨论一些将噪声最小化的方法。
[0120]
虽然有意识到所有真实量测都有被下列，却不仅限于下列的噪声干扰：电子噪声和影响被量测现象的外部事件(如风、震动、温度变化、湿度变化等等)，此远程感应指纹读取器 10还是最会被周围光线影响。
[0121]
以下段落描述了远程感应指纹读取器10用上述方式产生的信号收集方法和强化信号传输的仪器，从发光像素18(或发光像素18数组20)，也就是光源，到光感器16，也就是侦测器。为了了解此为了强化从发光像素18(或发光像素18数组20)传输信号到光感器16的具体范例，对于发光像素数组20对指纹100不同区域的照明提供了一个可调整及移动(分离式步骤)的照明来源的认知是很重要的。如果发光像素18是在指纹阻棱104或指纹106下，从发光像素18来的光就会被不同的反射。透明层面34是当成从反射运送能量到光感器16的一个介质。发光像素18会顺序地发亮，然后远程感应指纹读取器10纪录和各发光像素18相关的产出变化能量突波来建立一个指纹100的模型或图像。一个程序22是必须用来记录光感器16来的能量突波和建立指纹100的图像52(或模型)。为了强化指纹图像52到可以让特征点鉴识可用来鉴识指纹100所有人的程度，光感器16接收到的信号是以减低当信号从发光像素18(或发光像素18数组20)到光感器16会遗失的信号程度来强化而又不会扭曲图像。
[0122]
这可用各种方式来达成。对应于一个具体范例和参考图20，一个反射性像素基层
80可被用来当作对发光像素18数组20的支持。结果就是，发光像素18次像素之间的空间可用想要的频率来具有反射性。以将重要能量反射回传输介质而不在基层80里被吸收的方式，会有更多的信号能量可提供进入光感器16。
[0123]
和另一个具体范例对应和参考图15、16，光感器16是被放置在靠近用来对指纹取样的地点。对应像这样的具体范例，远程感应指纹读取器10在显示屏幕上定义了一个手指应被放置的地点，也就是扫描区域54并只在这区域上集中指纹扫描。以区域化扫描而不是在整个显示屏幕上扫描可能有数以百万计的像素方式，远程感应指纹读取器10可集中扫描在只有几千个发光像素18上。启动的能量散发像素18数量和系统及传感器的数据传输要求都最小化了。这就增加了s/n，需要较少的传感器动态范围，减少电力、时间和计算要求等等。
[0124]
远程感应指纹读取器10指引使用者将手指放到光感器16相对靠近位置来强化信号真实度。在显示屏幕12被检视的区域是靠近光感器16时，棱104和谷106之间的信号差异值会是最强的。这在环境噪声高到讨厌的逆势环境里可能是很关键的。在这状况下，远程感应指纹读取器10可指引使用者将手指102优先地放在光感器附近来强化信号的清晰度和强度。举例来说，如果远程感应指纹读取器10是只由一个在显示屏幕12右切边(参考图16)的光感器16组成，那这光感器16就可以侦测在显示屏幕12上任何地方的手指102的指纹棱104和谷106。可是，如果手指102是放在非常接近显示屏幕12右切边的地方，光感器16将会接收到较强的信号。指引用户把手指102放在显示屏幕12的附近，或甚至是只有一半在显示屏幕12切边上(在光感器16的正上方)，光感器16就会接收到较强的信号。这会让用光感器 16做成的远程感应指纹读取器10有设计或市场上的优势。举例来说，传感器的物理包装可能会更便宜或有其他好处(更薄、更轻、更小等等)。如果系统指引用户把手指放在非常接近显示屏幕的切边附近，或甚至有部分在显示屏幕切边外(部分在传感器上)，传感器就会接收到较强的信号和手指可当成抵挡传感器附近环境光源的盾牌。
[0125]
以此为前提，远程感应指纹读取器10可装备多个光感器来确保在多重不同触控位置附近会有一个光感器是被认可的。例如，在显示屏幕的左右两边都可装上光感器以更有效率和方便的对左撇或右撇子使用者提供服务。在显示屏幕的最上和最下方放置光感器对已习惯使用“主画面键”来做指纹辨识，大手或小手的使用者会更方便。显示屏幕最上和最下切边有光感器时，对并没有特定“最上边”或“最下边”的装置可提供有效率的感应位置。在要求触控点是要在一个手指可放在两个邻近切边上光感器16的附近时，信号传输效率可能会被加强。这在照明是偏光时会特别有用。
[0126]
和用单一光感器比器来，在透明玻璃层面周围使用多个分离式光感器来同时收集反射和重新幅射能量会提供一些有效收集能量的机会。多个光感器可和时间性过滤器一起使用来加强s/n。如果手指是放在和一个光感器很近而和另一个很远的地方，靠近手指的光感器会先接收到信号，而另一个光感器会在些许延迟后接收到信号。因为远程感应指纹读取器知道手指对光感器的相对位置，信号抵达不同光感器的时机是可以被准确地计算出来。信号的特性 (如大小、频率、停留时间)可在各光感器16上被量测出来，然后和一个基础“格式”信号或两个信号互相比较来用相加方式强化信号和有可能的消出或忽视从手指位置以外来源的噪声组件。
[0127]
在透明玻璃层面周围加一个连续性光感器16也是有被关注的。例如，薄面太阳能
光伏技术可会是置入这种具体范例的一个方法。提供连续性光感器16达到的相对较大面积会收集到较多信号，而将整个范围都盖住的机会将能确定不会漏掉任何离开传送层的在地较强信号能量。几乎所有从照明反应出来的能量都会被收集。
[0128]
有可能在传输层周围选择性的创造反射性表层来重新导引信号能量在直到能量离开前往光感器前，重新进入传输介质(也就是发光像素或像素数组)也是被关注的。这让光感器16 可撷取到其他方式会失去的信号能量。市面上有多个可购买的方法能用来创造对有关波长段是透明的介质上玻璃表面。例如，使用有黏和催化剂的银涂层来帮助和玻璃结合及用来对抗氧化和损伤的保护层。
[0129]
某人可在透明玻璃层面切边上加一个光收集器来收集所有能量至一或多个光感器也是被关注的。这基本上就会是一个在传输层切边周围，或在传输层表面上的“光管”。所有来到透明玻璃层面切边或面上收集器的能量都会插入进光管(或光收集器)和传送到一或多个位于远程地光感器。
[0130]
在显示屏幕下或内使用全罩式光感器也是被关注的。这和之前描述的光感器不是以远程方式位于周围的远程感应指纹读取器不太一样。可是，基本运作规则是一样的，使用发光像素顺序发光来照亮指纹的小部分。有全区域光感器让远程感应指纹读取器可得到发光像素的第一个反射能量。
[0131]
还更远地说及和上述具体范例相似，一个光感器16数组30可被放在在显示屏幕12之下或整合进显示屏幕12里(参考图17、18)。市面上有其他尝试在手机，手表或其他装设显示屏幕装置玻璃层面下取得指纹的光学式光感器。一个巨大的挑战是创造500ppi分辨率的光感器和训练各光感器16去只观察只从光感器16正上方来的能量，基本上是非常窄的视野。将光感器16和表面距离拉近会需要玻璃很薄并会损害装置的耐用度。idex和其他开发商使用的一个受欢迎选项是创造镜片或信道来控制光线发散。这可使用先进材料来达成(例如清晰介质或ir透明介质)，可是这些步骤会对显示其他方面造成损害。这些尝试没有一个有进入量产阶段，原则上是因为设计上需要作出的妥协让大规模置入过程变得不实际。
[0132]
在此发明里的方法，使用显示像素顺序照明的时机，光感器16数组会优先的侦测区域是较靠近在显示屏幕12上，从“源头”的地方反射或重新幅射回来的能量，而不是较靠近光感器 16的地方。光感器16不需要干扰屏幕的视觉表现，光感器16可在有效显示屏幕前面，整合进显示屏幕或在显示屏幕后方。镜片可用来聚焦像素传来的能量，可是光感器并不一定需要镜片或聚焦。光感器只需要侦测能量的大小和/或频率，不需要方向。像这样的置入方法会利用微处理器24来执行必须的计算。
[0133]
远程感应指纹读取器10显示屏幕12上散布的光感器16数组60有好处是侦测可被区域化来独立出噪声。也就是，远程感应指纹读取器10可记录只从在用来照亮部分手指的发光像素16下方或附近的光感器16来的能量。以同样的理论，因为光感器16相对的靠近照明源头，光感器16数组会增加信号强度。还有就是，光感器16和每个像素都有相关是不需要的。各光感器16可监视好几打，好几百获好几千个的附近像素。如果光感器16是被放在发光像素数组20内或附近，它们必须从直接接收发光像素18的光状况下被保护。这可以简单地将光感器16放到从发光像素18来的光无法直接进入的位置或提供一个发光像素18和光感器16 之间的护盾。
[0134]
信号真实度强化
[0135]
远程感应指纹读取器10的发光像素数组20提供了用来照明不同指纹区域，可调整和可动(以分离步骤)的照明来源。如果发光像素18是在指纹阻棱或指纹谷之下，从发光像素 18出来的光会不同的被反射。透明层面34是当成从反射运送能量到光感器16的介质。发光像素18依顺序发亮，然后远程感应指纹读取器10纪录和各发光像素18相关的产出能量变化突波以建立一个指纹的图像或模型。一个软件是需要用来记录从光感器16来的能量突波和建立指纹的图像或模型。
[0136]
为了强化指纹图像以让特征点的鉴识可用来辨识指纹的所有人，光感器16接收到的信号可用增加信号强度和加强信号传输的方式加强而不会造成变形。和一个具体范例对应，这可透过超频发光像素18的提供来达成。有些显示驱动器限制发光像素的亮度来避免对发光像素和其他材料的损伤。对发光像素的可能损伤对一些材料可能是以时间为准，也就是如果只是暂时维持的话，更高的能量没有伤害性。过热是一个通俗例子。对应远程感应指纹读取器10，可是，单一发光像素18的突波可能会比人类视觉接受度快很多，就变成一个不常用的视觉显示。此不平常的显示屏幕使用方式开启了可安全使用更高能量的可能性(特别如果是开启/关闭)。另一个做法是，在手机14或其他装置的显示像素数组里，及之前简单讨论过的次要发光像素群70可被散置在主要发光像素18、18a、18b、18c之间。在主要发光像素是负责显示屏幕12(参考图23)的显示功能时，次要发光像素群70是专门给远程感应指纹读取器10使用和特别设计成可容忍较高能量而不会有过多损伤或退化。以刚才所述为前提，信号真实度可在此发明的精神内用各种不同的方式强化。除了那些有提供追加图的具体范例除外，这些强化是以用以上描述的微处理器24做计算和处理来达成。
[0137]
对应像这样的具体范例，顺序aoi(适用区域)优化是为了达到此发明目标而执行。在一个完整指纹区域被读取和分析后，aoi就可被辨识出来。举例来说，这些可能是预计会在棱之下，在棱边附近或特征点附近的发光像素18。特定的aoi会取决于在指纹里用来辨识特征的方法。无论它们是怎样被定义的，追加的扫描程序可接着集中于只在适用区域(aoi) 附近的发光像素(或次要像素)。举例来说，在接续扫描里，优化的一个选项会是只照亮可能是在特征点附近的区域然后重新分析图像来增加那特定区域里特征的清晰度。
[0138]
对应另一个具体范例，顺序区块优化是执行来达成此发明目标。对应像这样的方法论，一个第一次经过“粗糙”图像是由点亮在一区块或网格(如2x2、3x3)内的发光像素18群组来显示一个以较低分辨率为代价，对光感器16较强的信号。如果需要比较好的分辨率，第二次经过可用较小的区块(结果是较高的分辨率)，和第三次经过来更加优化，以此类推。接续的经过可选择性地集中在适用区遇上使用。
[0139]
还有就是，信号真实性可用点亮各发光像素18成照明是集中在发光像素18数组20上触控屏幕35的一小块区域(也就是，此远程感应指纹读取器10上最终会被使用者触碰到的透明层面34最高表面35)。这会增加输送到被取样指纹上特定点的能量(增加信号能量)和减少输送能量到没有被检验的区域(减少噪声能量)。集中的技术完成的方式是让光在离开触控平面35后迅速地分叉，因此提供了一个广角视野给使用者。回头参考图21，一个在现代智能手机里简单置入方式会包含在各发光像素18上放微型透镜48或在当成传输介质透明玻璃层面34对面的触控面板上放有焦点长度大约等于到发光像素18距离的发光像素18群组。参考图22和27，光线的控制也可用在发光像素18周围提供堵塞膜片49来达成。堵塞膜
片挡住了在其他状况下会照亮更大区域的能量。更进一步，堵塞膜片可做成有反射性和做成可将多余能量导引到触控面板上较小目标区域的形状。
[0140]
为达到在显示屏幕12里有较广的视野，聚焦长度可设计得比到触控面板35距离稍微短一点。照明的非优化聚焦还是可能可以对在被采样区域内的能量效率有很大的好处。
[0141]
信号真实度也可用集中信号侦测在最好是和从指纹互动反射出来的颜色变化上来强化。举例来说，在rgb颜色空间里，和蓝色绿色比起来，肉色调通常较偏红色。红色会是特别主导色，可能比蓝色绿色高出40％，虽然蓝色和绿色间可能有5％或更多的差异。在信号(和 snr)在红色里会是最强的已知状况下，远程感应指纹读取器10会集中在特别是光谱内红色部分的变化。为在更进一步加强真实性，远程感应指纹读取器10可使用第一次经过扫描再记录手指放在触控面板35时的平均被反射颜色元素来在地和动态的判定适用的最佳信号频率。此校正经过只需要判定在适用区域内的平均颜色(不需用在照明源头的各发光像素18上)。为做到此量测，远程感应指纹读取器10可确认在适用区域内的所有发光像素18都在发亮再测量被反射和/或重新幅射能量的光谱。更多优化可用先预测在扫描区域内发光像素18的可能是棱反射/重新幅射片段和可能是指纹谷反射/重新幅射的片段后再使用这些信息来调校用来建立指纹的部份能量。
[0142]
还有就是，采样区域的分辨率可使用次要像素18a、18b、18c来增加。参考图17，在一个一般全彩显示的各发光像素18是由像红次要像素18a，绿次要像素18b和蓝次要像素18c 的次要像素所组成。当白光是用来当光源时，光源位置可被假设成位在次要像素群组的中心内。另一个选择是，一个颜色的次要像素可被开启来提供稍微被移位的图像。在图17里，各完整发光像素18是由两个绿色次要像素18b(它们一起发亮)和稍为在其下方的一个红色次要像素18a及蓝色次要像素18c。红色和蓝色次要像素18a和18c从左到右交替。如果某人只使用绿色次要像素18b，光源的xy位置，所以撷取的图像就会从“白色”图像稍微往上和左偏移。如果某人使用红色次要像素18a，光源的xy位置在第一行会稍微偏左下及在第二行会稍微偏右下。使用蓝色次要像素18c时，光源的xy位置在第一行会稍微偏右下及在第二行会稍微偏左下。复合图像的总和结果是由先取各颜色的独立图像，再依已知次要像素位置对齐排列。这会比“白色”图像有高出两倍的总体分辨率。
[0143]
再和另一个具体范例对应，适用区域可被分成区段而各区段可被独立量测来加强信号质量和可能可以减低光感器16的动态范围要求。因为扫描速率和人类视力比起来是很快的(通常整个画面需要1/60秒)，及对人类指纹的辨识速率会慢很多(一些装置上会需要整整一秒钟)，扫描过的区域可被分成一些较小和可被一次一个扫描，较容易管理的区段。多重较小的扫描会减低光感器16的动态范围要求和减少噪声进入系统的机会。例如，如果装置的目标是收集一个4公厘x9公厘(500ppi)的指纹模型或图像，这大约要14000个发光像素18。在一个累积式照明设定下(在此各发光像素18在感应过程中会保持“开”的状态)，光感器16必须有能力可侦测至少14000种不同的能量等级。如果系统可用半秒钟做一次完整扫描，装置就可以将扫描区域分割成30个，各有少于500个发光像素18的区段。在这状况下，光感器 16只需要分辨500种不同能量等级。那就是8位的精准度，相比之下，没分段的状况会需要 14位的精准度。
[0144]
在一个特殊发光像素(也就是次要发光像素)70是为了如上所述的远程感应指纹读取器 10被特别建在显示屏幕12里和同时显示屏幕12的发光像素是用做一般显示工作
时，此特殊发光像素70可被更优化的为远程感应指纹读取器10做出设计。具体来说，它们可以在有较高能量时安全运作来产生较强信号。它们能细微集中来确保只有一小部份的手指被照亮。它们能在有噪声抗性的特别波长下运作，不会对其他运行目标造成妨碍及对任何经济或功能性理由都很方便。有各种不同可达成这种建物的选项。例如，特殊发光像素70数组可用将其以相同材料和层面方式建立来和显示屏幕12上用作一般显示功能的发光像素并存。特殊发光像素数组70可放在新的上层，下层或和显示屏幕12上用作一般显示功能的发光像素混合在一起。或者特殊发光像素70也可以和显示屏幕完全分离的建立出来(也就是直接做成有或没有显示存在都可以运作的独立装置)。举例来说和参考图24，一个公开，没有显示功能的指纹读取器，它只有屏幕12透明层面34下的能量散发像素18数组20。
[0145]
暂时性强化
[0146]
为了强化指纹图像以让特征点的鉴识可用来辨识指纹的所有人，信号里的噪声可透过使用以下公开的适当过滤器被移除而不使图像变形。除了那些有提供追加图的具体范例除外，这些强化是以用以上描述的微处理器24做计算和处理来达成。
[0147]
和一个具体范例及显示屏幕12上发光像素18的精准计时对应，和锁定式增幅器相等的功效可用发光像素18来的光的时间点和忽视其他和光源无时间顺序的意外能量来产创造。这样一定程度上可解决包括环境光线的所有噪声来源。
[0148]
过滤效果也可能可用过度取样技术来达成。和像这样的一个具体范例对应，要被扫描的显示屏幕12区域是多次扫描。光感器16在各取样阶段时连续或间断的监测信号。因为信号有规律而噪声是不规则的，就有可能以计算量测平均值的方式来强化snr。这可简单的用取得一张以上图像再合并它们的方式完成。另一个做法是，开启时间可增加来让更多的信号样品可被取得。在这状况下，噪声会以平均取样数的平方根数目减少。
[0149]
此远程感应指纹读取器10能在以下地方物理性的观察环境光源：在读取图像时的手指附近(下面不行)，在读取指纹时或此附近时间时，在显示屏幕12上过滤，抵销或补偿环境意外光线出来的光谱时。建立这样一个具体范例的可能性是将装置内建的一个相机重新改成用来监测永久环境噪声，特别是存在于rgb发光像素18狭窄波段里的那部份环境光线。环境光线可依时被平均或量测来过滤循环性噪声，例如以60突波循环在运行，从电子或电气源头来的环境光线。
[0150]
因为很多手机的显示屏幕12是由在狭窄带宽产生单一颜色的rgb发光像素18组成的，远程感应指纹读取器10能有效的在显示屏幕12未使用部位上以辅助的方式驱动rgb组件来用已知rgb组件背景压倒随机数环境噪声进而平衡，抵销或标准化环境光线的影响。不和狭窄rgb组件相符，被背景引发的环境光线可被无视。
[0151]
相似的说，指纹反射能量的颜色可依时被监测来侦测生命迹象(血液颜色/流动的不同处)。在这状况下，恶意的伪造“指纹”是被当成类似于其他类型的噪声后被消灭或用来辨认其他鉴识装置，非指纹的“片段物”。
[0152]
一个反射大部份(如果不是全部)环境光线的涂层也可被应用在显示屏幕的最上方，这避免了环境光线进入玻璃和减少进入光感器16的噪声。此反射性涂层也可能可以加强内部反射和增加到光感器16的信号强度。如果此反射性涂层可被物理性接触打倒(指纹的棱就会出现不同的反射/重新幅射特性)，涂层就会增加指纹里棱和谷之间的力量比例，进而增加信号力量。会被物理接触打倒的特性在反射性涂层里并不少见。总体来说，这会造
成有较高s/n 的结果。反射性涂层和感应可在肉眼不可视的光谱里运作来最小化对显示设备通常使用的影响。
[0153]
在这业界里，反射性涂层有更广的应用范围是更进一步被认可的。在类似的指纹读取装置里，特别是一个在外部表面的ir反射性涂层能把图像里不想要的光线从光感器上反射掉。举例来说，在金佶科技的“混合式”传感器里，一个在远程感应指纹读取器10最高表层上的ir 涂层会加强到cmos传感器模拟信号的真实度。这对透明玻璃层面或“玻璃下面”应用里的表层玻璃都适用。如果透明层面的最高表层有被ir反射性涂层处理过(或选择性的处理)，那有阻棱接触和无接触区域地点的对比会被强调出来。反射性涂层会在没有和涂层接触的阻棱，也就是谷里反射掉大比例的ir能量。在阻棱和反射性涂层之间的接触点上，涂层的反射特性被打倒而ir能量就会穿过到cmos传感器。
[0154]
还有就是继续考虑可用来强化远程感应指纹读取器运作的各种涂层，一个光线吸收或堵塞层面能被加在透明玻璃层面上来防止环境光线进入透明玻璃层面及在系统里加入噪声。电致变色玻璃有着它能在手指为至下被关掉的好处，防止除了从手指下其他任何地方的环境光线进入玻璃，所以就不会干扰指纹信号。e-ink(微胶囊电泳显示)是另一个用来阻挡外部光线的可能候选者。要让堵塞理论成功，显示屏幕的一部份必须让指纹在光源是在棱或谷下顺序发亮时去改变传输玻璃的内部反射特性。因为堵塞面板物里接触点上的物理/光学改变现象，反射度会在堵塞层内自然地改变，可是这改变不见得足够去创造一个强壮信号。使用通常性连续式堵塞面板(如电致变色玻璃)，将显示屏幕区隔成可被分别开关的区域或预先定义触一块可一直保持“开启”以让指纹只可在那地点被读取的特定区域可能会是必须的。对通常可重新调整，像e-ink的面板这种可全用显示屏幕的复杂度可用分成一些区段，象限，或一个被预先定义一块用来读取指纹单一地点的开放区域来减低。此e-ink或其他堵塞层面的堵塞特性能被修改来只挡住对远程感应指纹读取器运作不适用的频率。
[0155]
另一个做法是，一个连续堵塞层面(会挡住大多数光线的涂层)可用在显示屏幕最高表层上来防止大多数环境光像穿透进显示屏幕及噪声的增加。如果此堵塞层面有对屏幕发光像素的狭窄频段rgb做高通过设计(换句话说，让从发光像素创造的单一频率红、绿、蓝光通过可是挡掉其他所有光线)。这会对显示屏幕造成很小或甚至没有任何影响(有让rgb波长通过)，可是会挡住rgb带宽外的环境光线。环境光线的一个主要元素就有包含在rgb带宽外的波长。
[0156]
背光调变也可用来对应于此发明达成现在强化目标。这也被那些在lcd科技领域里的技术员认可被广泛用在显示上。lcd不会本质上的光，而是依赖“背光”来提供照明给显示。这些背光可用以下方式做出：发光二极管(led)，电致发光面板(elp)或冷阴极荧光灯管 (ccfl)等等。在标准置入方式里，背光提供了一个是为了在显示屏幕上帮助创造平均又看起来自然影像的连续和平均分散的照明。一些科技(特别是led)是肯顺从的以不同强度和 /或颜色去照亮显示的不同部份。这个科技是研发出来去加强比对用。因为大多数lcd科技都无法在显示应该是暗黑色的区域挡住100％的光，这些黑色区域会看起来像“灰色”。还有，一些lcd会发出非最优化色温的白光。这会限制住可复制的颜色全区域及在环境光线里不同色温的存在下会被人类看成不同颜色的颜色。现代led背光是用分离式红/绿/蓝二极管群组建成，它们的能量可动态的被改变来符合显示需求和周遭环境。许多这些显示都是
设计成不同显示区块可被调亮或暗以符合正在显示的图像内容。举例来说，如果一个在黑暗天空下被闪亮照明城镇的图像要被展示，屏幕上“城镇”的区域可用普通led背光亮度照明而图像里“黑暗天空”的后面，背光照明强度就可被大幅度的减弱来让屏幕的那部份看起来非常暗或黑。
[0157]
和此发明对应，调变可应用在整个背光，区块或单一发光像素上。如果背光可在不被使用于手指取样的区块上时被暂时完全关掉，s/n比例会更被加强。关闭循环阶段只需要在屏幕驱动用来对手指取样的发光像素18时发生。关闭循环阶段依表现优化的需求而可以是非常快(肉眼无法看到)或稍慢一点。
[0158]
在使用发光像素18后关掉它是另一个可提供用作现在强化目标的方法。如果显示驱动器在过一段时间后关掉各发光像素18，这让光感器16可在寻常，较低基础能亮的状况下对每个发光像素18取样，而不是在经过时间累积意外光能量后量测n+1发光像素18照明产出的能量。如果单一发光像素不能实际地在一个屏幕刷新循环里被依序关掉，以群组为单位关掉发光像素18还是有好处的。例如一次一条扫描线。这和之前描述过地区段化和区块化构想很类似。可是在此状况，区块化是在一个刷新循环里执行。
[0159]
还有就是，一个吸取性发光像素基层可和远程感应指纹读取器对应的使用。发光像素底下基层是做出来吸收环境光线或对指纹侦测不重要，被远程感应指纹读取器制造出来的光，特别是在光谱内已知不想要的能量。这可在基层的建立里静态地达成和可能可以在读取指纹时主动地改变基层的特性。此基层可包含致电变色玻璃，e-ink或其他有可改变光学特性的材料。
[0160]
信号特征分析也应该可以和远程感应指纹读取器10对应的使用。信号的特定特征(如大小、频率、停留时间)可能是相对地常数所以创造了一个可预测的真实信号的“特征”。信号特征分析在制造过程里是被广泛的使用来监测过程的一致性和确保完成商品的质量。信号特征或模式也可用来鉴别在有噪声存在时的真实信号数据。抵达光感器16的信息可被分析来找和此发明对应或和一个基础“信号特征”比较过，发光像素18触发数据的揭示特性。此数据只有在合适的信号特征被侦测到时会为指纹做记录。
[0161]
和另一个具体范例选择对应，一个微镜片数组可被放置在发光像素的照明数组上来导引光线到指纹上适合的位置。在这状况下使用合适的镜片搭配，照明数组可比指纹大，所以一个有相对粗略每英吋点数(dpi)的照明数组可被使用和集中在小范围上的照明会增加系统 dpi。
[0162]
此发明的与之前全屏幕指纹扫描技艺装置相比的关键优势是，此装置不需要传感器数组及发光体数组已经是每个智能手机的一部份。所以只需要加上一个简单光感器到显示屏幕12 上，整个显示都可用作指纹传感器。
[0163]
如上文章已讨论过，有很多已完成的交易的安全性是比预期还低的。例如，大多数信用卡交易是在对诈欺低安全度状况下完成的，信用卡号码需要被涂销和重新发出的次数就可当成诈欺犯案是经常发生的左证。除了金融交易外，门禁安全也是安全妨害的目标。此远程感应指纹读取器10可处理在信用卡用于手机在线交易时的疑虑，因为它能使用一个大型物理且较安全的指纹，确定装置(手机)是被身分鉴识过的人启动。可是它不保证手机现在是被正确的人持有，这方面不比图片认证或信用卡来得好。
[0164]
除了指纹读取外，此远程感应指纹读取器能够侦测/测量任何有接触显示屏幕12
颜色，轮廓和任何对象的外形。远程感应指纹读取器10是在其最基本形态下，侦测表面特征和颜色的方法。在是一个安全许可装置时，它可用在其他有独特形状，质地或颜色(脚趾有趾纹) 的身体部位上。它可用在客制“印章”或签名上。它可以侦测在有弹性，像纸一样基层上的凸出特征。
[0165]
举例来说和参考图25和26，以侦测正接触显示屏幕12对象的位置和以此定位任何接触显示屏幕12透明层面34的东西(如手指)方式，使用此发明以下的扫描系统来用作触控位置读取器11是有可能的。这是以在扫描整体显示屏幕12时，监测透明层面34切边32光感器16接收到的反射能原来达成。光感器16从发在指纹下(参考图25)光像素18数组20接收到的反射能量会和从在显示屏幕12上其他方的发光像素18接收来的反射能量不一样。这可用来鉴别在手指下发光像素18的位置及接着就是手指接触点的位置。还有就是，这可在不减损显示屏幕12的视觉运行效果下，于显示屏幕12的普通运行时完成。再者，像这样的一个触控位置读取器11会使用和上述类似，相关于远程感应指纹读取器10的功能性组件。例如a/d转换器28、微处理器24、内存30和驱动器26。要不就是，以接近或超过人类视觉极限外的方式操作发光体(如果发光体很快的发亮或如果系统使用如ir般的不可视光源)，此运作基本上对使用者会是隐形的。ir可从已建入显示的特殊发光像素18或显示迭层内另一层发出。如果扫描历程很快和/或扫瞄是以非累积形式完成(也就是发光像素18在用作远程感应指纹读取器10的光源后有被关掉(或变回需要的显示颜色))，在时间区域里隐藏扫描可自然地达成。
[0166]
还有，扫描系统将可以侦测其他非指纹对象的外形。这些可以是其他触觉生物特征指针 (如掌纹等等)或特意做出来的“钥匙”。
[0167]
此系统可被做成对接触到屏幕对象的颜色有敏感度。这可以更进一步扩展屏幕扫描运作的应用来侦测有颜色对象和/或让生物特征数据更可以被区别(如皮肤颜色)。
[0168]
有了侦测颜色的能力和迅速扫描效率，透过在每次心跳时指纹上反射和重新幅射颜色的隐约变化是可能去侦测心跳的。这可能可在指纹侦测过程或在指纹被验证过后的追加颜色敏感扫描时完成。在一个专属扫描里，心跳可透过在大范围区域上的总和反射和重新幅射来强化信号强度。这可被用作成一个“独立”生命迹象侦测器。对如智能手表或fitbit健康装置类的装置来说，装置上的显示屏幕够大来用作远程感应指纹读取器10及从远程感应指纹侦测器 10独立出来量测配戴者的脉搏。所以远程感应指纹读取器10可侦测指纹的脉搏，将其与心跳同步及和配戴装置人的脉搏同步。还有就是，脉搏可持续的被监测来确认装置没有被取下然后被换戴到另一个人上，所以就确认了被装置鉴识的人就是现在正配戴装置的人。和现在任何其它可用方法比起来，这让金融或门禁交易都有更高等级的安全度。
[0169]
有着可在显示屏幕12上任何地方读取指纹的能力开启了多个机会给现在还不存在的应用软件或手机软件被写出。现在显示屏幕12的运作不是为了读取指纹来做优化。远程感应指纹读取器10运行一般是被另一个被软件使用的芯片所控制，所以手指接触屏幕的区域可在是为读取指纹优化的强度，颜色及扫描率的设定下做扫描，这和那些用作显示的区域不一样。在比较少优化的条件下，以明亮环境光线为例，一个应用可导引使用者将手指放在为读取指纹优化过的地点来加强远程感应指纹读取器10的功能。还有就是，当需要读取指纹时，一个手机软件可被写出用作在为读取指纹优化过的地点周围区域发亮来引导使
用指将手指放在为读取指纹优化过的地点。在读取指纹后，这区域控制可被释放，回给显示之用。
[0170]
用来准备屏幕去读取指纹的手机软件就能控制手指会放在屏幕上何处和能使用剩下屏幕执行会用指纹做鉴识的工作。指纹鉴识工作的范例是如apple电子货币包和类似信用卡应用的金融交易。当指纹被读取时，未使用的屏幕可被用来显示交易密码，如一次交易用的条形码(只可在限定时间内使用，例如30秒)。这增加了购买交易的安全度。在需要用户身分鉴识的交易里，为了做安全性强化状况下写出来将装置屏幕作为指纹读取器的手机软件会被此发明包括。
[0171]
像这样手机软件的例子，除了金融交易之外，有如门禁系统类的物理安全工作(用手机 14或蓝芽系统替代身份辨识卡扫描或用手机替代车库门遥控器)。手机14可变成以下工具的钥匙：汽车起动，开启房子大门，打开冷气或手枪安全开关。当和手机14并用时，保全操作可从远程执行(从另一个大陆都行)。蓝芽运作可从方便的距离运行。在手机14验证持有者的身分后，距离接近时将大门打开。
[0172]
手机软件让手机14可在高安检设施是用符合nist sp800-76(piv)里规定fbi标准的指纹传感器做个人身分鉴识时替代身份鉴识卡。这只能用比现在手机14前置面板上传感器大多的(12.8mm x 16.5mm)指纹感应区域才可完成。只有背挂传感器(不受使用者欢迎)和在此专利描述的全屏幕感应才可符合fbi标准。一旦一个手机14的指纹传感器鉴识可靠度到达这个等级,此手机14就能被用在其他安检工作上，如银行机构在金融交易里使用的鉴识代码。
[0173]
虽然较好的具体范例已被展示和描述，还是要了解到这里并没有用这些公开信息限制此发明的意图。这里反而是想要包含此发明范围和精神内所有的改造和替代构筑体。