[发明专利]指纹采集系统及指纹信息采集方法

摘要

本发明涉及一种指纹采集系统，包括：指纹传感器，其包括指纹感测单元阵列、天线金属框和射频驱动电路，指纹感测单元阵列包括多个感测单元，射频驱动电路驱动天线金属框发射射频信号；扫描控制器，用于选择指纹感测单元阵列中的至少一部分感测单元作为有效感测单元，以用于感测手指指纹并转换为电信号；一感测单元驱动电路，用于提供各有效感测单元工作所需的时序信号；一图像输出单元，用于将电信号转换成数字式指纹图像信息并输出；一模式控制电路，用于控制感测单元驱动电路发出不同的时序信号来改变指纹采集系统的工作模式，工作模式至少包括：电容式采集模式和射频式采集模式。其具有较广的应用范围，且在各应用场合中，采集与识别效果良好。

主权项

1.一种指纹采集系统，包括：指纹传感器，其包括指纹感测单元阵列、天线金属框和射频驱动电路，所述指纹感测单元阵列包括多个感测单元，所述射频驱动电路驱动所述天线金属框发射射频信号，所述感测单元至少包括：一感测电极、至少一增益电极、至少一参考电极对、开关电路以及感测单元控制电路，所述至少一参考电极对分别形成为至少一参考电容的两极，所述感测电极与按压于所述感测电极上的手指形成为一感测电容的两极，所述感测电极与至少一增益电极分别形成为至少一增益电容的两极；扫描控制器，用于选择所述指纹感测单元阵列中的至少一部分感测单元作为有效感测单元，以用于感测手指指纹并转换为电信号；一感测单元驱动电路，用于提供各所述有效感测单元工作所需的时序信号；一图像输出单元，用于将所述电信号转换成数字式指纹图像信息并输出，所述图像输出单元包括一ADC阵列和一移位寄存器；一模式控制电路，用于控制所述感测单元驱动电路发出不同的时序信号来改变所述指纹采集系统的工作模式；其中，所述工作模式至少包括：电容式采集模式和射频式采集模式，其中,所述射频式采集模式为：所述模式控制电路打开所述射频驱动电路，所述射频驱动电路使得所述天线金属框向被采集的手指发射射频信号，手指真皮层反射所述射频信号，所述感测单元驱动电路同时输出一系列的充/放电时序信号到所述有效感测单元，使得所述有效感测单元在所述一系列充/放电时序信号和所述手指真皮层反射的射频信号的激励下实现所述手指指纹到电信号的转换；其中，所述射频式采集模式具体包括：所述感测单元驱动电路输出第一脉冲信号到所述有效感测单元，该第一脉冲信号在脉冲宽度期间对所述有效感测单元的参考电容充电，使所述参考电容两端积累一固定的电荷量，之后所述感测单元驱动电路输出第二脉冲信号到所述有效感测单元，所述第二脉冲信号与所述手指真皮层反射的射频信号使所述有效感测单元的感测电容两端的电荷量减少,所述第二脉冲信号驱动所述有效感测单元的部分增益电极到第一电位，同时驱动所述有效感测单元其余的增益电极到第二电位，之后所述感测单元驱动电路输出第三脉冲信号到所述有效感测单元，所述第三脉冲信号与所述手指真皮层反射的射频信号使所述有效感测单元内的参考电容、感测电容和增益电容进行电荷均衡，以使得所述参考电容两端的电荷量减少，随后所述感测单元驱动电路输出一固定循环次数的所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号到所述有效感测单元，所述射频驱动电路输出相同所述固定循环次数的射频脉冲信号到所述天线金属框，该固定循环次数的第二脉冲信号和第三脉冲信号与所述手指真皮层反射的相同所述固定循环次数的射频信号共同使所述有效感测单元的参考电容两端的电压差逐次减小，循环结束后所述参考电容两端的电压差被锁定,与此同时所述ADC阵列将该电压差信号转换成指纹图像灰度值，该指纹图像灰度值输入到所述移位寄存器中，形成所述数字式指纹图像信息并输出；所述电容式采集模式为：所述模式控制电路关闭所述射频驱动电路，所述天线金属框被连接到地或ESD电路，所述感测单元驱动电路输出一系列的充/放电时序信号到所述有效感测单元，使得所述有效感测单元在所述一系列充/放电时序信号的激励下实现所述手指指纹到电信号的转换。