指纹传感器及其指纹识别方法
【专利摘要】本公开提供了一种指纹传感器及其指纹识别方法，所述指纹传感器包括基板、数据处理模块、感测模块、盖板、移动机构及其控制机构，其中，所述数据处理模块和感测模块固定在所述基板和所述盖板之间，所述感测模块与所述数据处理模块电连接，所述移动机构与所述感测模块相连接，所述控制机构与所述移动机构相连接，控制所述可移动机构带动所述感测模块呈直线或呈曲线移动。所述指纹识别方法包括检测到有手指信息时，根据设置的识别模式，控制感测模块扫描手指指纹的面积；对录入的指纹进行处理，输出识别信息。本公开的技术方案既具有滑动式指纹传感器图像大的特性，又解决了滑动式指纹传感器指纹录入不稳定的问题。
【专利说明】
指纹传感器及其指纹识别方法
技术领域
[0001]本公开涉及传感器技术领域，具体地说，涉及一种指纹传感器及其指纹识别方法。
【背景技术】
[0002]指纹是手指表面皮肤凸凹不平形成的纹路，由多种嵴状图形构成。指纹特征即手指表面的嵴和沟组成平滑纹理的模式，其随机性很强。研究表明:指纹特征具有唯一性、稳定性的特点，据此可实现身份识别。指纹表面积较小，且存在磨损，获取优质指纹图像较困难。指纹传感器是获取指纹图像的专用器件，在各行各业的指纹自动识别系统中起着关键作用。
[0003]根据传感器件不同，指纹传感器主要包括光电式、热导式、电容式、射频式和触敏式等。基本上，以上这些传感器包括基板、感测模块和端子，所述基板上设置有数据处理模块，感测模块通过端子与基片上的数据处理模块相连接，感测模块将感测到的信息发送给数据处理模块，由数据处理模块采用对应的算法进行处理。
[0004]关于感测模块感测得到指纹信息的方式，根据操作方式，可分为滑动式和按压式两种。
[0005]按压式:
[0006]将手指放置在感测模块上，按压(置放)手指，感测模块会采集指纹图像，当将所述按压式指纹传感器与实体按键相整合时，显得更加自然。在算法方面，在数据处理模块中固化有指纹识别算法，直接识别选定面积区域的指纹特征。由于这种方式的指纹传感器非常符合人的行为习惯，因而适合在任何情况下的使用者，普遍应用在手机和门锁等行业，其操作如图1所示。但在指纹录入环节，则显得比较麻烦，现基于主流6mm X 6mm面积的传感器，在录入指纹时候普遍需要手指按压10次左右。因而，指纹录入速度慢，传感器面积大，成本尚O
[0007]滑动式:
[0008]为了录入指纹，使用者必须在安装有指纹传器的识别器上滑动或拖动手指，或将手指刷过识别器。当手指在传感器表面上滑动时，传感器的感测模块会对手指连续进行“快照” ο然后，传感器的感测模块将这些快照“缝合”在一起，形成尺寸可如同前述按压式传感器得到的一般大甚至更大的指纹图像。如图2所示。滑动式可实现读取更大的指纹图像的功能，使数据处理模块能够得到更多的数据进行分析。
[0009]滑动式传感器的尺寸仅为按压式传感器的20%左右。与按压式传感器相比，滑动式传感器“占地面积”更小这一特点符合了人体工程学的一个关键特性。在指纹录入环节，由于一次滑动拼接出的图片比较大，通常滑动3?5次即可完成录入。指纹录入速度快，传感器面积小，成本低。
[0010]然而，在滑动过程中手指移动的速度和力度会影响图像的采集。滑动一次，图像仅被采集一次，普及面偏窄，需要使用者具备一定的学习能力和使用经验，比如适合笔记本电脑等稍微专业的使用者，一天开关电脑的次数相比手机开关屏幕要少很多，不适合手机使用者，与便利性相冲突。
【发明内容】
[0011]本公开要解决的技术问题在于，提供一种传感器面积小，同时可以稳定采集指纹信息的指纹传感器及其指纹识别方法。
[0012]为解决上述技术问题，本公开提供了一种指纹传感器，包括基板、数据处理模块、感测模块、盖板、移动机构及其控制机构，其中，所述数据处理模块和感测模块固定在所述基板和所述盖板之间，所述感测模块与所述数据处理模块电连接，所述移动机构与所述感测模块相连接，所述控制机构与所述移动机构相连接，控制所述可移动机构带动所述感测模块呈直线或呈曲线移动。
[0013]本公开通过将传统的传感器固定、手指滑动的方式改变为手指固定，传感器移动的方式，既具有滑动式指纹传感器图像大的特性，又解决了滑动式指纹传感器指纹录入不稳定的问题，通过应用场景的调整，可以很好地提高指纹图像录入的面积，同时保持使用方便的特点。
[0014]优选地，所述移动机构包括驱动器和连接件，所述连接件与所述感测模块相连接，所述驱动器驱动所述连接件带动所述感测模块运动。
[0015]优选地，所述控制机构包括控制器和线路板，所述驱动器通过所述线路板与所述控制电连接，所述感测模块通过所述线路板与所述数据处理模块电连接。
[0016]优选地，所述连接件为伸缩杆，所述驱动器为伸缩杆驱动器，所述伸缩杆的一端固定在所述伸缩杆驱动器中，所述伸缩杆的另一端与所述感测模块相连接。
[0017]优选地，所述线路板为柔性电路板。
[0018]优选地，所述连接件包括托盘，所述驱动器为微型电机，所述托盘的上表面与所述感测模块相连接，所述托盘的下表面与微型电机的输出轴固定连接。
[0019]优选地，所述连接件还包括旋转柱，所述旋转柱的一端固定在所述托盘的下表面，所述旋转柱的另一端与微型电机的输出轴固定连接。
[0020]优选地，所述旋转柱为中空柱体，所述微型电机内置于所述中空柱体内。
[0021 ]本公开还提供了一种基于前述指纹传感器的指纹识别方法，其中，包括:
[0022]检测到有手指信息时，根据设置的识别模式，控制感测模块扫描手指的指纹；
[0023]对录入的指纹进行处理，输出识别信息。
[0024]优选地，当所述识别模式为全面识别时，控制移动机构带动感测模块直线运动或旋转运动，使感测模块与手指呈相对运动状态，扫描手指的全部指纹。
[0025]优选地，当所述识别模式为局部识别时，感测模块与手指呈相对静止状态，扫描与感测模块面积对应的手指的指纹。
[0026]本公开实现了以下有益技术效果:
[0027]通过在传感器内部增加移动机构及其控制机构，使用传感器的感测模块在工作时可以直线运动或曲线运动，不再需要使用者移动手指，因而避免了因移动手指时由于用力不均、速度不均带来的指纹图像录入效果不好的问题，并且兼具移动式传感器录入指纹图像面积大的特点。另外，本公开提供的方案可以针对不同的场景设置不同的指纹识别模式，在不需要精确识别指纹的情况下，只识别与感测模块面积对应的手指的指纹，录入信息少，响应快。而对于需要精确识别的场景，可以全面录入整个指纹信息，提供全面的信息量，从而使得指纹识别更加精确。
【附图说明】
[0028]通过参照以下附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0029]图1为现有技术中按压式指纹传感器的操作方式示意图；
[0030]图2A-2C为现有技术中滑动式指纹传感器的操作方式示意图；
[0031 ]图3为本公开实施例一中感测模块运动示意图；
[0032]图4为本公开实施例一进行指纹录入时的感测模块运动示意图；
[0033]图5A-5B为本公开实施例一中所述滑动式指纹传感器的部分结构原理示意图；
[0034]图6为本公开实施例二中感测模块运动示意图；
[0035]图7为本公开实施例二进行指纹录入时的感测模块运动示意图；
[0036]图8为本公开实施例二中所述滑动式指纹传感器的部分结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0037]以下基于实施例对本公开进行描述，但是本公开并不仅仅限于这些实施例。在下文对本公开的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本公开。为了避免混淆本公开的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。
[0038]本公开提供的指纹传感器为滑动式指纹传感器，包括基板、数据处理模块、感测模块、盖板、移动机构及其控制机构，其中，所述数据处理模块和感测模块固定在所述基板和所述盖板之间，所述感测模块与所述数据处理模块电连接，所述移动机构与所述感测模块相连接，所述控制机构与所述移动机构相连接，控制所述可移动机构带动所述感测模块呈直线或呈曲线移动。
[0039]所述的基板、数据处理模块、感测模块、盖板与现有技术中的对应功能模块相类似，如感测模块可以为光电式、热导式、电容式、射频式和触敏式等不同原理构成的感测部件。数据处理模块可以为一个控制芯片，内部写有针对采用不同感测原理构成的感测模块的处理算法。由于这些模块均为现有技术，因而在以下实施例中不再重复说明。
[0040]实施例一
[0041]在本实施例中，所述感测模块设置成条状，感测模块通过移动机构可以直线运动，如图3所示。当使用者进行指纹录入时，如图4所示，感测模块通过移动机构，从手指指腹的上端直线运动到手指指腹的下端，完成指纹录入。
[0042]本实施例的具体结构如图5A-5B所示，为本公开实施例一中所述滑动式指纹传感器的部分结构原理示意图。
[0043]在本实施例中，底部的基板为承载钢片la，给传感器其他部分提供加强和支撑。顶部是盖板2a，与所述承载钢片Ia扣合在一起。伸缩杆驱动器3a和伸缩杆4a构成了移动机构，控制器5a和柔性电路板6a构成了控制机构。伸缩杆驱动器3a、感测模块7a和控制器5a通过柔性电路板6a电连接。所述伸缩杆4a的一端固定在所述伸缩杆驱动器3a中，所述伸缩杆4a的另一端与所述感测模块7a相连接。控制器5a可为一控制芯片，内置有控制程序。控制器5a发送控制信号给伸缩杆驱动器3a，伸缩杆驱动器3a收到所述控制信号后，控制与其连接的伸缩杆4a伸出或缩回，从而带动感测模块7a在图中A位置和B位置之间移动。如图5A所示，为感测模块7a在位置A时的示意图，如图5B所示，为感测模块7a在位置B时的示意图，可以根据程序设定，这两个位置为伸缩杆4的行程最小值和最大值，在开始进行指纹录入时，手指F按压在传感器上，从位置A开始，伸缩杆4a带动感测模块7a开始运动，在感测模块7a从位置A运行到位置B的过程中，感测模块7a录入使用者手指的指纹。由于此移动机构可以设置成匀速运动，因而，录入指纹时的速度均匀，图像特征全面。
[0044]实施例二
[0045]在本实施例中，如图6所示，所述感测模块设置成扇形，感测模块通过移动机构可以旋转运动。当使用者进行指纹录入时，如图7所示，感测模块通过移动机构，以手指指腹为中心进行旋转运动，转动一周完成指纹录入。
[0046]本实施例的具体结构如图8所示，为本实施例二中所述滑动式指纹传感器的部分结构原理示意图。
[0047]在本实施例中，底部的基板为承载钢片lb，用以提供加强和支撑的作用，在基板上设置有电路板，最上层是盖板2b，用以保护内部元器件。
[0048]托盘3b和旋转柱4b构成了移动机构，感测模块5b安装在所述托盘3b的上表面，旋转柱4b安装在所述托盘3b的下表面，微型电机(图中未示出)为移动机构的控制机构，所述旋转柱4b的另一端与微型电机的输出轴固定连接。其中，为了节省空间，所述旋转柱4b为中空，将所述微型电机置于所述旋转柱内。当进行指纹录入时，微型电机转动，其输出轴带动所述旋转柱4b旋转，旋转柱4b带动托盘3b旋转。扇形的感测模块5b绕着托盘3b中心旋转，从而扫描得到使用者的指纹。
[0049]在以上两个实施例中，通过控制机构控制移动机构，带动感测模块直线运动或旋转运动。其中的控制机构中的控制器可以为单独的一块控制芯片，内置控制移动机构运动的程序和算法，也可以与进行指纹图像处理的数据处理模块合在一起，既完成指纹图像的处理，也执行对移动机构的控制。
[0050]关于对移动机构运动的控制方式，可以设置多个模式，如在某些对图像要求低的场景，如解锁，可以让传感器静止，只采集一块指纹图像，从而减少图像的采集时间，提高响应时间。而对于图像要求较高的场景，如支付场景，可以控制感测模块运动，获得尽可能大面积的图像，提尚识别精度。
[0051 ]因而，本公开提供了一种指纹识别方法，其中，包括:
[0052]检测到有手指信息时，根据设置的识别模式，控制感测模块扫描手指的指纹；
[0053]对录入的指纹进行处理，输出识别信息。
[0054]当所述识别模式为全面识别时，控制移动机构带动感测模块直线运动或旋转运动，使感测模块与手指呈相对运动状态，扫描手指的全部指纹。
[0055]当所述识别模式为局部识别时，感测模块与手指呈相对静止状态，扫描与感测模块面积对应的手指的指纹。
[0056]通过上述实施例可见，两个实施例均具有滑动式指纹传感器图像大的特性，又解决了滑动式指纹传感器由于用户手指按压力度和速度而造成的问题。通过配合所述的指纹识别方式，针对不同的应用场景，设置不同的模式，既可以很好提高图像面积，同时又保持了使用的方便性。
[0057]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种指纹传感器，包括基板、数据处理模块、感测模块和盖板，其中，所述数据处理模块和感测模块固定在所述基板和所述盖板之间，所述感测模块与所述数据处理模块电连接，其中，还包括:移动机构及其控制机构，所述移动机构与所述感测模块相连接，所述控制机构与所述移动机构相连接，控制所述移动机构带动所述感测模块呈直线或呈曲线移动。2.如权利要求1所述的指纹传感器，其中，所述移动机构包括驱动器和连接件，所述连接件与所述感测模块相连接，所述驱动器驱动所述连接件带动所述感测模块运动。3.如权利要求2所述的指纹传感器，其中，所述控制机构包括控制器和线路板，所述驱动器通过所述线路板与所述控制器电连接，所述感测模块通过所述线路板与所述数据处理模块电连接。4.如权利要求2或3所述的指纹传感器，其中，所述连接件为伸缩杆，所述驱动器为伸缩杆驱动器，所述伸缩杆的一端固定在所述伸缩杆驱动器中，所述伸缩杆的另一端与所述感测模块相连接。5.如权利要求4所述的指纹传感器，其中，所述线路板为柔性电路板。6.如权利要求2或3所述的指纹传感器，其中，所述连接件包括托盘，所述驱动器为微型电机，所述托盘的上表面与所述感测模块相连接，所述托盘的下表面与微型电机的输出轴固定连接。7.如权利要求6所述的指纹传感器，其中，所述连接件还包括旋转柱，所述旋转柱的一端固定在所述托盘的下表面，所述旋转柱的另一端与微型电机的输出轴固定连接。8.如权利要求7所述的指纹传感器，其中，所述旋转柱为中空柱体，所述微型电机内置于所述中空柱体内。9.一种基于权利要求1-8任一所述指纹传感器的指纹识别方法，其中，包括: 检测到有手指信息时，根据设置的识别模式，控制感测模块扫描手指指纹的面积； 对录入的指纹进行处理，输出识别信息。10.如权利要求9所述的指纹识别方法，其中，当所述识别模式为全面识别时，控制移动机构带动感测模块直线运动或旋转运动，使感测模块与手指呈相对运动状态，扫描手指的全部指纹。11.如权利要求9所述的指纹识别方法，其中，当所述识别模式为局部识别时，感测模块与手指呈相对静止状态，扫描与感测模块面积对应的手指的指纹。
【文档编号】G06K9/00GK106067017SQ201610587514
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年7月22日
【发明人】唐先炜
【申请人】乐视控股（北京）有限公司, 乐视移动智能信息技术（北京）有限公司