指纹检测电路及指纹检测方法及电子装置的制造方法_3

文档序号:9727761阅读:来源:国知局
*Ci=Vt*Cx,所以信号放大器114输出的电压Vo=Vs-Vt*Cx/Ci。电压Vo在采样保持电路108进行放大设定倍数η倍,进入模数转换器110的最终的检测电压Va=n*(Vs-Vt*Cx/Ci)。
[0054]举个例子,比如一个手指500放在指纹传感器502上,传统的电路检测时,与脊线电容对应的第一电压Vol=-2V,假设对于这个手指,与谷线电容对应的第二电压比第一电压差15%,即第二电压Vo2=-1.7V。如果模数转换器110的输入范围是0—5V,那采样保持电路108最多可以放大2.5倍(n=2.5),放大后的第一电压Val=-5V,放大后的第二电压Va2=-4.25V,Val-Va2=-0.75V。
[0055]在利用本发明的指纹检测电路100检测指纹时,假设电路电容116初始化时两端的电压Vs=l.5V,那检测时,第一电压Vol=l.5-2=-0.5V,而第二电压Vo2=l.5-1.7=-0.2V,这时采样保持电路108就可以放大10倍,放大后的第一电压Val=-5V,放大后的第二电压Va2=-2V,Val-Va2=-3V,这个差值比上述差值放大了-3/-0.75=4倍。第二电压与第一电压差60%,放大了 4倍。这时处理模块104采集到的放大后的第一电压与放大后的第二电压的差距就比较大,信噪比更高,后续算法就更容易识别。
[0056]当调整后的参数为激励电压Vt和调节电压Vs的至少一个参数或所述设定倍数n,激励电压Vt和调节电压Vs三者时,对应的采集单元用于重新根据该脊线电容的电容值、该谷线电容的电容值及该调节电压,输出第一电压或第二电压,处理模块104用于对第一电压及第二电压重新放大设定倍数或调整后的设定倍数并计算放大后的该第一电压及对应的放大后的该第二电压之间的差值。
[0057]例如,在上面的例子里,如果激励电压Vt在5V的情况下,调节电压Vs为0,n为1倍,第一电压Vol=-2V,第二电压Vo2=-1.7V。假设模数转换器110的输入范围为0—5V,一般上下各留IV的余量,S卩-1?-4V。由于在量化的时候(模数转换器110采集电压时)取得是电压的绝对值,所以处理模块104设定放大后的第一电压与放大后的第二电压的差值为3V,即该设定值为3V,也就是之前的差值放大10倍。从上述公式中可以看出如果想放大差值,处理模块104可调整激励电压Vt和设定倍数η中的一项或两项。如果想把激励电压Vt放大10倍,激励电压Vt就会达到50V。这个电压很高,超过人体安全电压,是不能直接触摸的。而且电路产生这种高压也会增加难度。所以激励电压Vt—般不会太高。假设处理模块104调整激励电压Vt提高到10V,这时激励电压Vt变成2倍,对应地,调整设定倍数η放大5倍。这时放大后的第一电压Val的期望值为-4V(即减去余量后,模数转换器110的输入范围的上限值)。激励电压Vt和设定倍数η都确定了,通过上述公式解出调节电压Vs。在上面的例子中,开始时Vt=5V,Vs=0¥,11=1,放大后的第一电压¥&1=-2¥,即1*(0-5礼1/(^)=-2,8扣1/(^=0.4,而处理模块104调整激励电压Vt及设定倍数η后Vt=10V,n=5,放大后的第一电压Val=-4V,公式为5*(Vs -10*Cx/Ci )=_4,算出Vs=3.2V。也就是说当Vt=10V,n=5,Vs=3.2V时,放大后的第一电压Val=-4V,而根据上述设定值,放大后的第二电压Va2=-lV,两者相差-3V,上下各有IV的余量,并经模数转换器110采集后该差值等于设定值。这种情况就达到了差值尽可能大,又不会超出模数转换器110的测量范围的要求。因此,当调整激励电压,设定倍数及调节电压后,处理模块104以调整后的这三个参数配置到指纹检测电路中,指纹检测电路100以调整后的三个参数作为这个手指指纹再次检测时的参数值,即,该指纹采集模块102用于根据调整后的该激励电压及调整后的调节电压重新输出该第一电压或该第二电压,采样保持电路108根据调整后的设定倍数重新输出放大后的第一电压或放大后的第二电压。
[0058]综上所述,上述指纹检测电路100中,若放大后的第一电压及放大后的第二电压的差值小于设定值,处理模块104通过调整激励电压、设定倍数及调节电压中的至少一个参数来调整该差值,使得能够得到期望的差值,这样可使采集到的放大后的第一电压及放大后的第二电压的差距更大,信噪比更高,使后续算法更容易识别,进而提高了指纹检测效果。
[0059]请参图3,本发明较佳实施方式的指纹检测方法,包括以下步骤:
S10:向手指传递激励信号以采集脊线电容及谷线电容;
S11:指纹采集模块102包括多个采集单元,每个采集单元配置有调节电压,该指纹采集模块102根据该脊线电容的电容值、该谷线电容的电容值及该调节电压,输出第一电压或第二电压;
S12:处理模块104对该第一电压及该第二电压放大设定倍数并计算放大后的第一电压与放大后的第二电压的差值,及判断该差值是否大于等于设定值,若是,进入步骤S13,若否,进入步骤S14;
S13:该处理模块104根据所述第一电压计算该脊线电容的电容值,及根据该第二电压计算该谷线电容的电容值;
S14:该处理模块104根据所述设定值及该差值,调整激励电压、设定倍数及调节电压中的至少一个参数,并将调整后的该至少一个参数配置到指纹检测方法中,该激励电压为该激励信号的电压幅值,并返回步骤S10。
[0060]可以理解,上述指纹检测方法可由以上实施方式的指纹检测电路100实现。
[0061]在开始指纹采集前,处理模块104按照宽范围的参数设置指纹检测电路100。宽范围的参数设置是为了保证指纹检测电路100采集的到的指纹数据能够适应更多的指纹特性,例如,宽范围就是检测量程很大的范围,一般指电压适中而放大倍数比较小的范围。这样能保证绝大部分的手指指纹图像都在模数转换器110的检测范围以内,不会出现数据溢出的情况。设置完成后,进入步骤S10。步骤S10及S11可以理解为采集指纹的步骤。在步骤S12中,处理模块104对采集到的指纹数据进行分析时,处理模块104判断放大后的第一电压及放大后的第二电压的差值是否大于等于设定值。
[0062]在步骤S13中,当放大后的第一电压及放大后的第二电压的差值大于等于设定值时,处理模块104就利用第一电压及第二电压计算脊线电容的电容值及谷线电容的电容值,及后续指纹图像的形成。
[0063]步骤S14包括以下步骤:
S41:该处理模块104根据该设定值及该差值,计算需要的放大倍数;
S42:该处理模块104根据该放大倍数,调整该激励电压和该设定倍数中至少一个以获得该激励电压与该设定倍数的组合;
S43:该处理模块104根据调整后的该激励电压与该设定倍数的组合,调整该调节电压; 进一步,步骤S14还包括以下步骤:
S44:该处理模块104将调整后的该激励电压、调整后的该设定倍数及调整后的该调节电压配置到该指纹采集模块102及该处理模块104中,并返回步骤S10。
[0064]在步骤S41中,当放大后的第一电压与放大后的第二电压的差值小于设定值时,处理模块104根据该差值及该设定值,计算出需要的放大倍数,如该差值-0.5V,而设定值为-3V,处理模块104需要对该差值放大6倍。
[0065]在步骤S42中,放大倍数是由Vt*n决定的。所以一个放大倍数对应的是一个Vt和η的数列。比如放大倍数为10倍,处理模块104可以选择Vt不放大,η放大10倍;也可以选择Vt放大2倍,η放大5倍;也可以选择Vt放大4倍,η放大2.5倍等等。
[0066]但是,一般来说,在指纹检测电路100中,Vt的电压设置和η的取值都是有固定设定的,是有限的,不能任意取值。那么这些有限的Vt和η就组合成一个可以达到所需要的放大倍数的一个数组。在这些数组中根据相应的条件选择出一个对指纹检测电路100效果最好的一个组合,这样就确定了 Vt和η的值。例如,想对差值放大10倍,处理模块104对设定倍数η有2、3、4、5、6、7、8、9八个选项,而对激励电压¥丨有3¥,4¥,5¥,6¥,7¥、8¥、9¥、10¥八个选项。处理模块104用这些电压和刚开始的5V电压比较,分别为0.6倍、0.8倍,1倍,1.2倍,1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍。如果想对差值放大10倍,那么接近10倍的组合有:(n=5,Vt=10V,放大10倍),(n=6,Vt=8V,放大9.6倍),(n=7,Vt=7V,放大9.8倍),(n=8,Vt=6V,放大9.6倍),(n=9,Vt=6V,放大10.8倍),(11=10,¥〖=5¥,放大10倍)。在这些组合里,¥〖越大,信噪比越高,但是功耗越大,所以处理模块104在选择这些组合时会根据用户对功耗的需求,选择信噪比尽量高。
[0067]在步骤S43中,确定的Vt和η的值后,处理模块104根据调整后的Vt和n,就可以得到Vs的数值。
[0068]在步骤S44中,处理模块104把Vt、n和Vs这些新参数再配置回指纹检测电路100。之后返回步骤S10,指纹检测电路100再次采集手指指纹,得到一个新的指纹数据,再根据这个数据判断放大后的第一电压与放大后的第二电压的差值是否符合条件,如果符合就结束指纹采集流程进入步骤S13。如果不符合就重复上面的步骤S10?S12,达到适合为止。这样,指纹检测电路100就完成了对手指的自适应。当遇到潮湿的手指或者谷线很浅的手指等效果不好的手指时,处理模块104会重新配置指纹检测电路100以进行再次采集手指指纹数,以达到更高的对比度、更高的信噪比和更高的脊谷线差值。让后续算法的出错率更低,用户体验更方便快捷,同时也提供了指纹检测效果。
[0069]综上所述,上述指纹检测方法中,若放大后的第一电压及放大后的第二电压的差值小于设定值,处理模块104通过调整激励电压、设定倍数及该调节电压中的至少一个参数来调整该差值,使得能够得到期望的差值,这样可使采集到的放大后的第一电压与第放大后的二电压的差距更大,信噪比更高,使后续算法更容易识别,进而提高了指纹检测效果。
[0070]请参图4,本发明第二较佳实施方式提供一种指纹检测电路200。本实施方式的指纹检测电路200与第一较佳实施方式的指纹检测电路100基本相同,其不同之处在于:本实施方式的采
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