本发明涉及一种指纹辨识技术，尤其涉及一种指纹感测装置、电子装置以及指纹感测器的校准方法。
背景技术：
较常使用指纹感测技术的设备通常是个人使用的保险箱、消费型电子装置(手机、平板电脑、个人电脑)…等，且其也逐渐应用到车辆、门锁等应用中，逐渐取代以往的锁匙或是电子门卡。现今的指纹辨识技术有许多种方式实现，目前较常使用的指纹辨识技术为光学感测技术或电容感测技术，并且指纹辨识技术将随技术成熟而还为提升其的解析度及准确度。
在让指纹辨识装置开始启动而运行时，指纹辨识装置通常会对周围环境的数值进行检测或校准。如此一来，在使用者将指纹放置在指纹感测器上时，便可藉此来减少环境对于指纹感测器的干扰。然而，当指纹辨识装置正在进行环境的检测或校准的时候，若使用者已于此时将其手指放置于指纹辨识装置的感测器上，将使得指纹辨识装置对环境数值的检测发生错误，导致此环境数值与原先预设的环境参数相去过远。当此情况发生时，轻则指纹感测装置将会重新进行环境的检测或校准，重则导致整个指纹感测装置当机停摆。
技术实现要素：
本发明提供一种指纹感测装置、电子装置以及指纹感测器的校准方法，可使指纹感测器在初次进行环境校准时可直接判定使用者的手指是否已置于指纹感测器上，藉以避免在进行初次环境校准时由于无法检测环境数值而导致指纹感测功能无法运作的情况。
本发明的电子装置包括指纹感测器以及处理器。处理器耦接所述指纹感测器。在所述电子装置启动且所述指纹感测器为初次进行环境校准时，指纹感测器感测初始环境值，且处理器判断此初始环境值是否位于预设环境范围中。当所述初始环境值并未位于预设环境范围中时，处理器判断所述初始环境值是否位于多个统计范围的其中之一。每个统计范围是通过多个种类中其中之一的多个指纹数据所统计获得。当初始环境值位于这些统计范围的其中一个目标统计范围时，处理器依据此目标统计范围所对应的目标数值与此预设环境范围所对应的环境预设值来校准此指纹感测器。
本发明的指纹感测器的校准方法包括下列步骤。在指纹感测器进行初次环境校准时，获得初始环境值，并判断此初始环境值是否位于预设环境范围中。当此初始环境值并未位于预设环境范围中时，判断此初始环境值是否位于多个统计范围的其中之一，其中每个统计范围是通过多个种类中其中之一的多个指纹数据所统计获得。以及，当所述初始环境值位于这些统计范围的其中一个目标统计范围时，依据此目标统计范围所对应的目标数值与此预设环境范围所对应的环境预设值来校准此指纹感测器。
本发明的指纹感测装置，包括指纹感测器以及处理器。处理器耦接所述指纹感测器。在所述指纹感测装置启动且为初次进行环境校准时，指纹感测器感测初始环境值，且处理器判断此初始环境值是否位于预设环境范围中。当此初始环境值并未位于预设环境范围中时，处理器判断此初始环境值是否位于多个统计范围的其中之一，其中每个统计范围是通过多个种类中其中之一的多个指纹数据所统计获得。当此初始环境值位于这些统计范围的其中一个目标统计范围时，处理器依据此目标统计范围所对应的目标数值与此预设环境范围所对应的环境预设值来校准此指纹感测器。
基于上述，本发明实施例所述的指纹感测装置、电子装置以及指纹感测器的校准方法在指纹感测器进行初次环境校准时，若初始环境值并非预估的数值范围中，则还会通过统计好的、各个种类的人类指纹数据所形成的多个统计范围，藉此判断指纹感测器上是否已有使用者的手指放置于其上。若指纹感测器所感测的初始环境值位于这些统计范围的其中之一的话，表示使用者确实已将其手指放置于指纹感测器上。因此，本发明实施例便可通过初始环境值所在的统计范围来校准此指纹感测器，使得指纹感测器可在初次环境校准后就可立即地判断出指纹图样。也就是说，若将本发明实施例所述的指纹感测器设置在电子装置的电源按钮上时，可让使用者在按下电源按钮后便可同时完成“启动电子装置”以及“进行指纹识别”双重功能。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施例的一种电子装置的示意图。
图2为图1的指纹感测器的功能方块图。
图3是依照本发明一实施例的一种指纹感测器的校准方法的流程图。
图4为环境预设值以及预设环境范围的指纹感测器数值示意图。
图5为指纹数据库以及多个统计范围数据的示意图。
图6是假设初始环境值皆位于1800至2000之间的指纹感测器数值示意图。
符号说明
100：电子装置
110：指纹感测器
120：处理器
130：记忆单元
210、212：导电电极
211：感测区
220：比较器
230：模拟数字转换器
s310～s390：指纹感测器的校准方法的各步骤
510：指纹数据库
521～524：统计范围数据
der：预设环境范围
rh1：预设环境范围的上限
rl1：预设环境范围的下限
ev：环境预设值
sv：感测数值
cr1：目标统计范围
crv1：目标统计范围所对应的目标数值
d：目标数值与环境预设值之间的差值
具体实施方式
图1是依照本发明一实施例的一种电子装置100的示意图。如图1所示，电子装置100主要包括指纹感测器110以及处理器120。电子装置100可以是消费型电子装置(手机、平板电脑、个人电脑)、车用电子设备、电子门锁设备…等。应用本实施例者可依其需求而将符合本发明实施例的指纹感测技术应用到多种设备当中。
指纹感测器110可以是电容式指纹感测器或是光学式指纹感测器。处理器120可以是专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、数字信号处理装置(digitalsignalprocessingdevice，dspd)、可编程逻辑装置(programmablelogicdevice，pld)、现场可编程闸阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器和其他执行特定任务的电子单元。于本实施例中，指纹感测器110与处理器120可以是不同的元件，也可以整合于同一个指纹感测芯片当中。指纹感测器110可以是指纹感测芯片的表面上的金属层、玻璃或塑胶基板…等元件。于部分实施例中，指纹感测器110与处理器120可以被称为是指纹感测装置。
电子装置100还可以包括记忆单元130，其耦接至处理器120以储存相关数据，例如已预先统计且计算完成的指纹数据库、与这些统计数据相关的统计范围…等数字资讯内容。处理器120可对记忆单元130中的数据进行存取，并通过指纹感测器110以实现本发明实施例所述的校准方法。记忆单元130可以是非挥发性存储器，如快取存储器。
指纹感测器110的电路结构可参考图2。图2为图1的指纹感测器110的功能方块图。指纹感测器110可包括至少两个导电电极210及212、比较器220以及模拟数字转换器230。导电电极210及212分别设置在感测区211的两侧导电电极210及212连接至比较器220的两个输入端。当使用者的手指放在感测区211中时，由于手指具备阻抗，因此将会相应地具备电容值或电流值变动，比较器220因而可产生感测模拟信号。模拟数字转换器230则是将比较器220所输出的感测模拟信号转换为数字的感测数值。
图3是依照本发明一实施例的一种指纹感测器的校准方法的流程图。本实施例的校准方法可适用于图1中具备指纹感测器110的电子装置100。请同时参照图1及图3，于步骤s310中，当电子装置100启动时，则开始对指纹感测器110进行校准。于步骤s320中，处理器120判断指纹感测器110是否为初次进行环境校准。若指纹感测器110并不是初次进行环境校准，则从步骤s320进入步骤s330以进行一般性环境校准程序即可。相对地，若指纹感测器110为初次进行环境校准，则从步骤s320进入步骤s340，指纹感测器110感测图2的感测区211中的初始环境值。
于步骤s350中，处理器120判断此初始环境值是否位于预设环境范围当中。图4为环境预设值ev以及预设环境范围der的指纹感测器数值示意图。指纹感测器110通常会具备环境预设值ev(于本实施例中为500)，也就是当图2的感测区211中并无其他异物或环境的干扰下，所检测到的感测数值应接近于500。因此，在此正常使用环境下会将感测数值500设定为环境预设值ev，并藉此设定可接受的预设环境范围der，例如将预设环境范围der的上限rh1设为700，将预设环境范围der的下限rl1设为300。
藉此，在环境合理的变化(如，气温的上升/下降)所造成的影响内，由指纹感测器110实际感测到的数值只要位于预设环境范围der当中，便可动态地调整指纹感测器110当中的检测基准数值，藉以提高感测精准度。也就是说，若检测基准数值确定，指纹感测器110便可将所检测到的数值减去此检测基准数值，从而避免环境的干扰，增加指纹感测的精准度。因此，请回到图3，若是初始环境值位于预设环境范围der中时，处理器120便在步骤s360中进行一般性校准程序。
然而，当初始环境值没有位于预设环境范围der中时，则从步骤s350进入步骤s370，处理器120判断此初始环境值是否位于多个统计范围的其中之一。本发明实施例将会预先收集各种种类的指纹数据，例如收集许多亚洲人男性、欧洲人女性、或是年龄范围在18至25岁的人的指纹数据，并通过这些指纹数据得知不同种类人类的肤电反应(galvanicskinresponse；gsr)状况，从而得知不同种类人类在指纹感测器110上的感测数值范围。上述的“种类”可通过人种、性别或是年龄的其中之一或其组合来进行区分。
图5为指纹数据库510以及多个统计范围数据511～514的示意图。请参阅图5，这些统计范围数据511～514皆是将图2指纹感测器110所感测到的数值进行区间统计而获得的。举里来说，统计范围数据521表示亚洲人男性的指纹感测数值落在1800～2000之间；统计范围数据522表示欧洲人男性的指纹感测数值落在1300～1500之间；统计范围数据523表示亚洲人女性的指纹感测数值落在1000～1200之间；统计范围数据524表示欧洲人女性的指纹感测数值落在800～900之间。于本实施例中，这些统计范围数据511～514的数值范围互相没有重叠。
藉此，回到图3的步骤s370中，若初始环境值位于这些统计范围的其中之一的话，便可概略得知是否有使用者的手指在此初次校准程序中已放置在指纹感测器的感测区当中。在此以图6中示出的内容来配合说明。图6是假设初始环境值皆位于1800至2000之间的指纹感测器数值示意图。环境预设值ev为500单位，而图1的指纹感测器110所检测到的实际感测数值sv(以实线表示)皆位于图5统计范围数据521中的统计范围1800～2000中。在此以目标统计范围cr1作为统计范围数据521对应的统计范围1800～2000。
从图6中可知，指纹感测器110所检测到的感测数值皆没有位于预设环境范围der中，而是位于目标统计范围cr1中。也就是说，当初始环境值(也就是，实际感测数值sv)位于这些统计范围的其中一个目标统计范围cr1时，图1的处理器120便依据目标统计范围cr1所对应的目标数值crv1(例如，目标统计范围cr1的平均数值1900)与预设环境范围der所对应的环境预设值(如，500)来校准指纹感测器110。详细来说，处理器120将会判定有亚洲人男性的手指放置在指纹感测器110的感测区上，因此将目标统计范围cr1所对应的目标数值crv1(1900)与预设环境范围der所对应的环境预设值ev(500)之间的差值d(也就是，1900-500＝1400)来做为校准后的检测基准数值，从而校准指纹感测器110的感测数值。也就是说，在进行校准后，指纹感测器110所检测到的数值皆减去差值d(1400)后，便可除去环境的干扰，进而在初次环境校准后就可立即地判断出指纹图样。
藉此，将本发明实施例所述的指纹感测器及相关校准技术设置与应用在电子装置的电源按钮上时，可让使用者在按下电源按钮后便可同时完成“启动电子装置”以及“进行指纹识别”双重功能。
回到图3的步骤s370。若是初始环境值皆并未位于预设环境范围der中且并未在这些统计范围(如，位于800～900、1000～1200、1300～1500、1800～2000)中时，处理器120将会判定此指纹感测器110的环境异常，并通过电子装置100所设置的屏幕或发声器来提醒使用者，让使用者注意指纹感测器110的感测区的附近环境是否有干扰感测。
综上所述，本发明实施例所述的指纹感测装置、电子装置以及指纹感测器的校准方法在指纹感测器进行初次环境校准时，若初始环境值并非预估的数值范围中，则还会通过统计好的、各个种类的人类指纹数据所形成的多个统计范围，藉此判断指纹感测器上是否已有使用者的手指放置于其上。若指纹感测器所感测的初始环境值位于这些统计范围的其中之一的话，表示使用者确实已将其手指放置于指纹感测器上。因此，本发明实施例便可通过初始环境值所在的统计范围来校准此指纹感测器，使得指纹感测器可在初次环境校准后就可立即地判断出指纹图样。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。