专利名称：具手指接触侦测功能的光学式指纹撷取装置及其方法
技术领域：
本发明有关于一种光学式指纹撷取装置，特别有关于一种具有手指接触即启动指纹撷取功能的光学式指纹撷取装置。
背景技术：
随着现代生活形态的改变，在数字时代数据量的快速成长下，人们对于数据安全性的需求与日俱增，使得生物辨识技术的发展获得更大的诱因。而指纹辨识技术是目前应用较为广泛的生物辨识技术，其原理是通过指纹撷取装置撷取指纹的信息，然后利用辨识软件比对指纹的特征信息以确定指纹所有人的身份。
而公知的指纹撷取装置包括光学式及电容式的指纹撷取装置，其中电容式的指纹撷取装置将待测指纹直接与指纹撷取装置的传感器接触，即可直接启动该指纹撷取装置，取得待测指纹的凹凸图像信息。但是其分辨率不高，故无法执行高分辨率要求的指纹侦测工作，且易受静电效应的影响而损坏。
而公知利用光学式指纹撷取装置侦测指纹时，通常需要先启动其光学式指纹感测模块，以及其光源(如LED)，以撷取指纹图像。这样的操作模式让使用者在使用上不是很方便(not user friendly)。进而有另一种光学式指纹撷取装置，周期性地投射光源，并于光源照射时启动光感测模块以进行图像撷取，并进而分析该所撷取的图像信息。当发现该图像信息的数据有大幅度的变动，即表示有手指已置于该光学式指纹感测模块上等待侦测，遂开始执行指纹信息撷取的动作。若该图像信息的数据的变动小于一设定值，即表示并无手指置于该光学式指纹感测模块上，则该光学式指纹撷取装置将关闭光源，回复于待机状态(suspension)，并等待下一次光源的周期性照射。
相较于电容式的指纹撷取装置，上述光学式指纹撷取装置使用周期性的光源照射侦测较为耗电，并且需要另行设计判断所侦测的图像数据变化幅度的方法与线路。而且上述光学式指纹撷取装置于侦测待测手指是否已接触该光学式指纹感测模块时，容易受外来因素干扰而误动作，例如非待测物经过、日光灯或阳光的照度变化等，皆会让上述光学式指纹撷取装置误判为有待测手指接触而造成该装置的误动作。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种具手指接触侦测功能的光学式指纹撷取装置，借由手指接触侦测感测元件(Finger-On detection sensor)侦测待测手指是否已接触光学式指纹撷取装置的光学式指纹感测模块，以决定是否启动光学式指纹感测模块并进行指纹撷取。借此可使指纹撷取装置充分提高电源的使用效率、减少电路设计复杂度、降低因外在环境因素造成误动作的机率，也保有光学式指纹撷取装置分辨率较高的优点。
本发明提供一种具手指接触侦测功能的光学式指纹撷取装置，其特征为，包括一基板、一光源、一光学指纹感测模块及一手指接触侦测感测元件。其中，该光源设于该基板上，用以提供撷取指纹信息时所需的光源；该光学指纹感测模块设于该基板上，用于感测并撷取指纹的信息；而该手指接触侦测感测元件设于该基板上，电连接于该光学指纹感测模块，用于感应待测手指的是否接触到该光学指纹感测模块；当待测手指接触该光学指纹感测模块时，同时也会接触到该手指接触侦测感测元件，则该手指接触侦测感测元件将据以启动该光学式指纹感测模块以进行指纹信息撷取作业。
本发明还提供一种具手指接触侦测功能的光学式指纹撷取方法，步骤包括检测一待测手指是否接触一手指接触侦测元件；当该手指接触该手指接触侦测元件，该手指接触侦测元件便输出一感测信号；利用该感测信号控制一光学式指纹感测模块撷取该待测手指的指纹信息。
本发明借由此一手指接触侦测功能，可充分提高电源的使用效率、减少电路设计复杂度、降低因外在环境因素造成误动作的机率，亦保有光学式指纹撷取装置分辨率较高的优点。
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及技术效果，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为本发明手光学式指纹撷取装置示意图；图2为本发明手指接触侦测感测元件电路架构图；图3为本发明光学式指纹撷取装置第一较佳实施利的电路方块图；图4为本发明光学式指纹撷取装置第二较佳实施利的电路方块图；图5A为光学式感测元件阵列第一较佳实施利的示意图；图5B为光学式感测元件阵列第二较佳实施利的示意图；图5C为光学式感测元件阵列第三较佳实施利的示意图；及图6为本发明较手指接触侦测扫描的动作流程图。
主要元件符号说明手指接触侦测感测元件1待测手指11钝化层12电容性感测元件13电极板131放大器14比较器15第一输入端151第二输入端152输出端153光学式指纹感测模块2光学式感测元件阵列21，211，212，213主要一维光学式感测元件阵列2132次要光学式感测元件组2131时序控制线路22电源输入端23光源3基板4开关装置5参考电压Vref手指电压Vfiger具体实施方式
现配合附图标记对本发明较佳实例详细说明如下。
请参阅图1本发明手光学式指纹撷取装置示意图，本发明光学式指纹撷取装置包括手指接触侦测感测元件1、光学式指纹感测模块2、光源3及基板4。而手指接触侦测感测元件1设于光学式指纹感测模块2周围，用以感测待测手指是否接触光学式指纹感测模块2。待测手指11接触光学式指纹感测模块2其同时接触手指接触侦测感测元件1，则手指接触侦测感测元件1便启动光学式指纹感测模块2执行待测手指11指纹信息的撷取作业。而光源3用于提供光学式指纹感测模块2撷取指纹信息时所需的光源，且两者皆设置于基板4上。
接着请参阅图2本发明手指接触侦测感测元件电路架构图，该手指接触侦测感测元件1中包括一钝化层12、一电容性感测元件13、一放大器14、一比较器15即一驱动线路17。当待测手指11与钝化层12接触时，待测手指11上指纹凹凸的部份与电容性感测元件13中的电极板131组成一电容结构，利用电容性感测元件13感测电极板131所感测到的电容变化量并输出一手指电压Vfiger。接着手指电压Vfiger经过放大器14放大，再传送至比较器15的第一输入端151(手指电压Vfiger亦可不经放大器直接传送至比较器15的第一输入端151)，而比较器15的第二输入端152输入一预设的参考电压Vref。此时手指电压Vfiger大于参考电压Vref，则比较器15的输出端153便输出一感测信号。而该感测信号用于启动光学式感测模块2撷取待测手指11的指纹信息。
请继续参阅图3本发明光学式指纹撷取装置第一较佳实施利的电路方块图。图中光学式感测模块2包括光学感测元件阵列21、时序控制线路22及电源输入端23。其中时序控制线路22提供光学式感测元件阵列21所需的工作时序，而光学式感测元件阵列21用于接收来自光源3经待测手指11所散射(Scattering)的光信号。另外电源入端23连接于开关装置5，用于接收电源以提供光学式感测元件阵列21工作之用。然而开关装置5接收手指接触侦测感测元件1的输出端153的感测信号，以导通或切断提供给光学式感测元件阵列21的工作电源，进而可开启或关闭光学式感测模块2撷取待测手指11的指纹信息。当待测手指11接触手指接触侦测感测元件1时，则手指接触侦测感测元件1输出一感测信号使开关装置5导通，此时因开关装置5导通，则光学式感测模块2的光学式感测元件阵列21接收到工作电源，开始启动光源3进行指纹扫描。而待测手指11离开手指接触侦测感测元件1时，则手指接触侦测感测元件1输出的感测信号无法使开关装置5导通，此时因开关装置5无法导通，则工作电源无法传送至光学式感测模块2的光学式感测元件阵列21，不执行指纹扫描而节省电源，达到有效的利用电源的技术效果。
请继续参阅图4本发明光学式指纹撷取装置第二较佳实施利的电路方块图。图中光学式感测模块2包括光学式感测元件阵列21及时序控制线路22。其中时序控制线路22提供光学式感测元件阵列21所需的工作时序，而光学式感测元件阵列21用于接收来自光源3经待测手指11所散射(Scattering)的光信号。利用手指接触侦测感测元件1的输出端153的感测信号启动或关闭时序控制线路22供应光学式感测元件阵列21所需的工作时序，进而可开启或关闭光学式感测模块2撷取待测手指11的指纹信息。所以当待测手指11接触手指接触侦测感测元件1时，则手指接触侦测感测元件1输出一感测信号启动时序控制线路22，则光学式感测模块2的光学式感测元件阵列21接收到工作时序，开始启动光源3进行指纹扫描。而待测手指11离开手指接触侦测感测元件1时，则手指接触侦测感测元件1输出感测信号关闭时序控制线路22，此时因光学式感测元件阵列21失去工作时序，停止指纹撷取的动作以节省电源，达到有效的利用电源的技术效果。
而上述的开关装置5可为一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。光学式感测元件阵列21可与手指接触侦测感测元件1设置于同一半导体集成电路(IC)之中，且光学式感测元件阵列21可为二维的光学式感测元件阵列，如图5A光学式感测元件阵列第一较佳实施利的示意图中光学式感测元件阵列211所示，将手指接触侦测感测元件1设于光学式感测元件阵列211的周围，用于感测待测手指11并通知光学式感测元件阵列211撷取待测手指11的全部或部分面积信息。又光学式感测元件阵列21亦可为包含二条以上一维光学式感测元件阵列的线形(Linear type)光学式感测元件阵列，如图5B光学式感测元件阵列第二较佳实施利的示意图中光学式感测元件阵列212所示，将手指接触侦测感测元件1设于光学式感测元件阵列212的周围，用以撷取待测手指11的部分面积信息。再光学式感测元件阵列21亦可为由一主要一维光学式感测元件阵列2132，以及一次要光学式感测元件组2131所组成，如图5C光学式感测元件阵列第三较佳实施利的示意图中光学式感测元件阵列213所示，其中主要一维光学式感测元件阵列2132，由复数且呈线性排列的光学感测元件所组成，次要光学式感测元件组2131由一或多个与主要一维光学式感测元件阵列2132不共线的光学感测元件组成。将手指接触侦测感测元件1设于光学式感测元件阵列213的周围，以撷取待测手指11的部分一维信息。而上述设于光学式感测元件阵列211、212、213周围知手指接触侦测感测元件1其数量视实施所需来设置而不限定。
请参阅图6本发明较手指接触侦测扫描的动作流程图。首先利用手指接触侦测感测元件1感应是否有手指接触(如图6步骤S401)，若没感应到则继续步骤S401，若感应到有手指接触手指接触侦测感测元件1(同时也接触到光学式指纹感测模块2)，则输出一感测信号启动光学式指纹感测模块2(如图6步骤S403)。接着光学式指纹感测模块2开始执行读取手指的指纹图像信息(如图4步骤S405)。然后持续判断手指是否离开手指接触侦测感测元件1(如图6步骤S407)，若没有离开则返回步骤S405学式指纹感测模块2继续工作，若手指接触侦测感测元件1感应到手指已离开，则输出一感测信号关闭光学式指纹感测模块2，停止读取手指的指纹图像信息并返回步骤S401(如图6步骤S409)。
而上述的感测信号通过电源开关3来控制光学式指纹感测模块3的工作电源，进而控制光学式指纹感测模块2撷取待测手指11的指纹信息。亦可利用感测信号开启或关闭光学式指纹感测模块2的一时序控制线路22，进而控制光学式指纹感测模块2撷取待测手指11的指纹信息。
是以借由此一手指接触侦测功能，可充分提高电源的使用效率、减少电路设计复杂度、降低因外在环境因素造成误动作的机率，亦保有光学式指纹撷取装置分辨率较高的优点。
但是以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即拘限本发明的权利要求，故举凡应用本发明说明书或附图内容所为的等效结构变化，均同理皆包含于本发明的保护范围内，以保障发明者的权益，特此说明。
权利要求
1.一种具手指接触侦测功能的光学式指纹撷取装置，其特征为，包括一基板；一光源，设于该基板上，用以提供撷取指纹信息时所需的光源；一光学式指纹感测模块，设于该基板上，用于感测并撷取指纹的信息；及一手指接触侦测感测元件，设于该基板上，电连接于该光学式指纹感测模块，并设置于该光学式指纹感测模块周围，以使得当一待测手指接触该光学式指纹感测模块时，可同时接触到该手指接触侦测感测元件；其中当该待测手指与该手指接触侦测感测元件接触时，该手指接触侦测感测元件即据以启动该光学式指纹感测模块以及该光源，以执行指纹信息的撷取。
2.如权利要求1所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该手指接触侦测感测元件包括一电容性感测元件，用以感测一电极板与该待测手指的表面间的电容变化量；一钝化层，配置于该电容性感测元件之上；一比较器，电连接于一预设的参考电压及该电容性感测元件，用于比较该感测元件所感测到的电容变化所衍生的电压变化量与该预设的参考电压，以启动该光学式指纹侦测模块；及一组驱动线路，用以提供该手指接触侦测感测元件所需的工作偏压。
3.如权利要求2所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该电容性感测元件，电连接于一放大器，用以放大该电极板所感测到的电容变化量。
4.如权利要求1所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该手指接触侦测感测元件设于该光学式指纹感测模块的周围。
5.如权利要求1所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该光学式指纹感测模块包括一光学式感测元件阵列，用以接收来自该光源，经该待测手指所散射)的光信号信息；及一时序控制线路，电连接于该光学式感测元件阵列，以提供该光学式感测元件阵列所需的工作频率。
6.如权利要求5所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该手指接触侦测感测元件与该光学式感测元件阵列设置于同一半导体集成电路之中。
7.如权利要求5所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该光学式感测元件阵列系为二维的光学式感测元件阵列，用以撷取该待测手指的全部或部分面积信息。
8.如权利要求5所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该光学式感测元件阵列为包含二条以上一维光学式感测元件阵列的线形光学式感测元件阵列，用以撷取该待测手指的部分面积信息。
9.如权利要求5所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该光学式感测元件阵列包括一主要一维光学式感测元件阵列，为多个光学感测元件并呈线性排列；及一次要光学式感测元件组，为一或多个光学感测元件并与该主要一维光学式感测元件阵列不共线，以撷取该待测手指的部分一维信息。
10.如权利要求5所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该光学式感测元件阵列具一电源输入端，用以接受外界电源，以提供该光学式感测元件阵列工作所需的电源。
11.如权利要求10所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该电源输入端由一开关装置所控制。
12.如权利要求11所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该开关装置电连接于该手指接触感测元件的输出端，借由该手指接触感测元件的输出信号控制该开关装置。
13.如权利要求12所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该开关装置为一金属氧化物半导体场效应晶体管。
14.如权利要求5所述的光学式指纹撷取装置，其特征为该时序控制线路电连接于该手指接触感测元件的输出端，借由该手指接触感测元件的输出信号控制该时序控制线路的开启或关闭。
15.一种光学式指纹撷取装置的手指接触侦测方法，其特征为，步骤包括检测一待测手指是否接触一手指接触侦测元件；当该手指接触该手指接触侦测元件，该手指接触侦测元件便输出一感测信号；利用该感测信号控制一光学式指纹感测模块撷取该待测手指的指纹信息。
16.如权利要求15所述的手指接触侦测方法，其特征为当该待测手指接触该手指接触侦测元件时，同时也接触到该光学式指纹感测模块。
17.如权利要求15所述的手指接触侦测方法，其特征为该感测信号通过一电源开关来控制该光学式指纹感测模块的工作电源，进而控制该光学式指纹感测模块撷取该待测手指的指纹信息。
18.如权利要求15所述的手指接触侦测方法，其特征为利用该感测信号开启或关闭该光学式指纹感测模块的一时序控制线路，进而控制该光学式指纹感测模块撷取该待测手指的指纹信息。
全文摘要
一种具手指接触侦测功能的光学式指纹撷取装置及其方法，装置包括一基板、一光源、一光学式指纹感测模块及一手指接触侦测感测元件。其方法为手指接触侦测元件电连接于光学式指纹感测模块并设于其周围，借由手指接触侦测感测元件感测待测手指是否已接触到光学式指纹感测模块；若侦测到待测手指已接触到光学式指纹感测模块，则启动光学式指纹感测模块以执行指纹撷取作业。
文档编号G06K9/20GK101046845SQ20061006631
公开日2007年10月3日 申请日期2006年3月28日 优先权日2006年3月28日
发明者郑家驹, 黄国贤, 周明庆 申请人:敦南科技股份有限公司