CN103810479A - 指纹采集系统及指纹信息采集方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

指纹采集系统及指纹信息采集方法

技术领域

本发明涉及指纹采集技术领域。特别地，本发明涉及一种指纹采集系统及指纹信息采集方法。

背景技术

随着人们对信息安全的要求越来越高，活体生物特征认证和身份识别越来越多的运用到人们的日常生活中。指纹认证作为在生物特征认证中具有很高的可靠性和性价比，已经成为了当前生物认证的主流。与此同时，指纹采集技术也高速发展，更低成本、更小体积、更低功耗及高动态范围的指纹传感器将会占领巨大的市场，因此具有上述优点的指纹传感器成为当前研究的重点，其中电容式指纹传感器成为当前的主流产品之一。

随着指纹传感技术的逐渐成熟，先进的指纹传感技术逐渐应用到移动手机及其他电子产品中，以及中国第三代身份证需要登记指纹信息，指纹识别技术会很快而且广泛的应用到我们日常生活中来，与此同时，对指纹传感器的要求越来越高。一个好的指纹识别体统，不仅应解决指纹传感器中软件或硬件方面存在的不足，更应该在应用于特殊场合时、或在特殊手指出现时都能够采集到清晰的指纹图像，并能够有效地拒绝假手指的欺骗。

现有的指纹传感器大多采用纯电容式的指纹传感器，其指纹残留和其他污质残留相对来说影响非常大，严重影响对指纹的识别。如现有技术中一种技术方案提供了一种电容式指纹读取方式，其中手指的直接接触面到感测阵列的感测电极之间的绝缘层是由厚度仅有几个um的无机化合物构成，从而导致其疏水性、抗残留性、抗压性和抗静电特性极差。现有的国外指纹传感器中，仅AUTHENTEC和FPC两个公司实现了射频式指纹采集，且该两个公司的射频式采集原理基本同源，射频式指纹采集能很好的抗指纹残留和其他污质残留,但在某些射频辐射较强的应用场合，其抗干扰能力较差，因而应用范围受限。

如图1所示，一种现有技术中的指纹采集系统，其感测单元10包括：一感测电容11，由手指1跟感测电极形成；一边缘电容12，由感测电极与放大器13的输出电极形成；一放大器13，一输入端连接于感测电容11与边缘电容12之间，一输入端接地，输出端连接边缘电容12另一端；该感测单元10通过检测由射频信号14发出的经手指1反射的射频信号，该信号经过电容积分放大电路后由后续电路（未示出）处理，根据感测电容值的不同检测到不同幅度的射频信号，从而实现指纹采集，该系统由于每个感测单元10都使用一个放大器13，各放大器之间的工艺偏差很难校正，增加电路实现的复杂性，且该系统的一个射频脉冲信号对应一个像素或多个像素信息，在射频辐射干扰较强的地方较容易受到干扰。

上述现有的指纹传感器，不管是电容式的或是射频式的指纹传感器都是单一模式的指纹检测方式，均不能灵活地应用在不同的场所，且也不能很好的拒绝特殊假手指模型的欺骗。若将假手指模型镀上一层导电材料或半导电材料且保证镀上材料后的指纹模型在受到按压时模型的指纹谷线深度大于2um（具体数值由传感器的灵敏度决定），这一特殊的假手指模型是能够骗过现有的指纹传感器的检测的（虽然这种假手指模型其制造工艺相当复杂，其成本非常高，但不排除别有用心的人利用这种特殊假手指模型骗过验证）。

因此，本领域技术人员期望获得一种可抵御指纹残留或其他污质残留，抗电磁辐射，以及拒绝假手指欺骗、从而提高系统安全性的指纹采集系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种指纹采集系统，其具有较广的应用范围，且安全性更佳。

为实现上述目的，本发明提供一种技术方案如下：

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；其中，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,射频式采集模式为：模式控制电路打开射频驱动电路，射频驱动电路使得天线金属框向被采集的手指发射射频信号，手指真皮层反射射频信号，感测单元驱动电路同时输出一系列的充/放电时序信号到有效感测单元，使得有效感测单元在一系列充/放电时序信号和手指真皮层反射的射频信号的激励下实现手指指纹到电信号的转换；电容式采集模式为：模式控制电路关闭射频驱动电路，天线金属框被连接到地或ESD电路，感测单元驱动电路输出一系列的充/放电时序信号到有效感测单元，使得有效感测单元在一系列充/放电时序信号的激励下实现手指指纹到电信号的转换。

优选地，图像输出单元包括一ADC阵列和一移位寄存器，指纹传感器逐行检测各有效感测单元与手指之间的电容值，ADC阵列逐行地将电信号转换成数字信号，移位寄存器逐行地缓存ADC阵列输出的数字信号并逐行输出至外部数据接口。

优选地，每一感测单元至少包括：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，至少一参考电极对分别形成为至少一参考电容的两极，感测电极与按压于感测电极上的手指形成为一感测电容的两极，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，感测单元控制电路通过开关电路控制如下多种电容的充电/放电状态：感测电容；至少一参考电容；以及，至少一增益电容。

优选地，指纹传感器还包括一假手指检测电极，假手指检测电极检测流过该检测电极的电流值，以及计算在该检测电极上感测到的射频信号与天线金属框发出的射频信号的相位差，用于确定按压于手指接触面上的物体是否为假手指。

本发明还提供一种指纹信息采集方法，包括以下步骤：感测单元驱动电路输出第一脉冲信号到有效感测单元；该第一脉冲信号在脉冲宽度期间对有效感测单元的参考电容充电，使参考电容两端积累一固定的电荷量；感测单元驱动电路输出第二脉冲信号到有效感测单元；第二脉冲信号与手指真皮层反射的射频信号对有效感测单元的感测电容进行放电，使其两端的电荷量减少；第二脉冲信号驱动有效感测单元的部分增益电极达到第一电位，同时驱动有效感测单元的其余增益电极达到第二电位；感测单元驱动电路输出第三脉冲信号到有效感测单元；第三脉冲信号与手指真皮层反射的射频信号使有效感测单元内的参考电容、感测电容和增益电容发生电荷均衡，从而使得参考电容两端的电荷量减少；感测单元驱动电路输出一固定循环次数的第二脉冲信号和第三脉冲信号到有效感测单元，射频驱动电路输出相同固定循环次数的射频脉冲信号到天线金属框，该固定循环次数的第二脉冲信号和第三脉冲信号与手指真皮层反射的相同固定循环次数的射频信号共同使有效感测单元的参考电容两端的电压差逐渐减小；固定循环次数循环结束后，参考电容两端的电压差被锁定,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移位寄存器中，形成数字式指纹图像信息并输出。

本发明提供的指纹采集系统，针对不同的应用场合，以模式控制电路来改变指纹采集系统的工作模式，例如包括，以射频采集工作模式来抵御指纹残留或其他污质残留，以电容式采集工作模式来抵御电磁辐射较强的应用场合，此外，上述指纹采集系统可有效拒绝假手指欺骗、从而提高系统安全性。因而，本发明提供的指纹采集系统及指纹信息采集方法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。

附图说明

图1示出现有技术中一指纹传感器的感测单元的结构示意图；

图2示出本发明一实施例的指纹传感器芯片结构示意图；

图3示出上述指纹传感器芯片的感测单元阵列周边电路示意图；

图4示出上述实施例中感测单元的结构示意图；

图5a示出现有技术中电容式采集模式采集到的干手指指纹图像；

图5b示出本发明的指纹采集系统采集到的干手指指纹图像；

图5C示出现有技术中电容式采集模式采集到的湿手指指纹图像；

图5D示出本发明的指纹采集系统采集到的湿手指指纹图像。

具体实施方式

在以下详细描述中，仅结合附图描述了本发明的优选实施例。但应理解，在不偏离本发明思想的情况下可以作出各种变形设计。

如图2所示，本发明一实施例提供一种指纹采集系统，其形成于一芯片结构上，该芯片上包括：指纹传感器、模式控制电路21、扫描控制器22、感测单元驱动电路23以及图像输出单元。其中，指纹传感器包括指纹感测单元阵列20、天线金属框（图2中未示出）和射频驱动电路29，指纹感测单元阵列20包括多个感测单元201，射频驱动电路29驱动天线金属框发射射频信号；扫描控制器22选择指纹感测单元阵列20中的至少一部分感测单元201作为有效感测单元，以用于感测手指指纹并转换为电信号；感测单元驱动电路23提供各有效感测单元201工作所需的时序信号；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；模式控制电路21用于控制感测单元驱动电路23发出不同的时序信号来改变指纹采集系统的工作模式。

具体地，图像输出单元包括一ADC阵列24和一移位寄存器25，ADC阵列24包括多个ADC单元241，指纹传感器逐行检测各有效感测单元201与手指之间的电容值，ADC阵列24逐行地将电信号转换成数字信号，移位寄存器25逐行地缓存ADC阵列24输出的数字信号，随后逐行输出至外部数据接口。

自动增益控制电路26可控制输入控制ADC阵列24的可编程参考电压源27和各有效感测单元201的增益，以使指纹采集系统可应用于多种场合，并提升指纹采集效果。采集时序产生及采集数据读取控制电路28分别与模式控制电路21、ADC阵列24、自动增益控制电路26以及射频驱动电路连接，向它们提供芯片工作所需的时序信号；采集时序产生及采集数据读取控制电路28还接收移位寄存器25以及假手指检测电路291的输出，以转送给外部数据接口。

其中，模式控制电路21（直接或经扫描控制器22中转）控制感测单元驱动电路23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，射频式采集模式至少包括依靠手指真皮层对射频信号的反射来控制有效感测单元201，以将手指指纹转换为电信号；电容式采集模式中感测单元驱动电路23输出一系列充/放电时序信号来激励有效感测单元2-1，以将手指指纹转换为电信号。

具体地，射频式采集模式下：模式控制电路21打开射频驱动电路29，射频驱动电路29使得天线金属框向待采集手指发射射频信号，手指真皮层反射该射频信号，感测单元驱动电路23同时输出一系列的充/放电时序信号到有效感测单元201，使得各有效感测单元201在感测单元驱动电路23输出的一系列充/放电时序信号和手指真皮层反射的射频信号的激励下实现手指指纹到电信号的转换。

电容式采集模式下，模式控制电路21关闭射频驱动电路29，天线金属框被连接到地或ESD电路，感测单元驱动电路23输出一系列的充/放电时序信号到有效感测单元201，有效感测单元201在该一系列的充/放电时序信号的激励下实现手指指纹到电信号的转换。

进一步地，根据上述实施例，还可提供一种混合式采集模式，在混合式采集模式下，模式控制电路21首先向感测单元驱动电路23发出第一控制信号，控制感测单元驱动电路23发出第一时序信号以使指纹采集系统工作于射频式采集模式下，指纹传感器判断是否有手指接触指纹传感器，若是，则模式控制电路21向感测单元驱动电路23发出第二控制信号，控制感测单元驱动电路23发出第二时序信号以使指纹采集系统工作于电容式采集模式下，这时，指纹采集系统根据感测单元201与手指之间电容的变化来检测手指指纹。

如图3所示，根据上述实施例的一种具体实施方式，图2中示出的假手指检测电路291，可与假手指检测电极321连接，假手指检测电极321检测流过该检测电极321的电流值，以及计算在该检测电极321上感测到的射频信号与天线金属框32发出的射频信号33的相位差，用于确定按压于手指接触面31上的物体为假手指还是待采集指纹的手指30。其中，一钝化绝缘层直接覆盖于图2中示出的指纹感测单元阵列20之上，在钝化绝缘层之上还覆盖一聚酯复合物绝缘层，其形成为手指接触面31，天线金属框32和假手指检测电极321之间也设有绝缘物质322。

以这种假手指检测电路291与检测电极321实现的假手指检测方式可有效防止仿真度较高的假手指的欺骗，从而提高系统的安全性能。

如图4所示，上述实施例中，指纹感测单元阵列20中每一感测单元201包括：由集成电路工艺的顶层金属所形成的感测电极401、由集成电路工艺的其它层次的一层金属或多层金属所形成的多个增益电极41、一参考电极对、多个开关电路421、422、423、424以及感测单元控制电路45和射频驱动电路。其中，参考电极对、及电极对中间的绝缘层形成为参考电容43；感测电极401上方铺设有感测电容绝缘层，其包含集成电路工艺的顶层金属之上的钝化绝缘层和聚酯复合物绝缘层，感测电极401与按压于其上的手指及感测电容绝缘层形成为感测电容40；增益电极41为多个，一部份增益电极与一固定电位连接，其余增益电极分别连接各感测单元201的感测单元控制电路45，开关电路421、422、423、424中的部分开关在射频采集模式下处于可控状态，在电容采集模式下处于关断状态。射频驱动电路控制射频信号33的发射。

进一步地，增益电极41为五个，分别为第一、第二、第三、第四和第五增益电极，第一、第二、第三、第四和第五增益电极分别与感测电极形成为第一、第二、第三、第四和第五增益电容的两电极，其中，第一增益电极与一直流电压源441正极连接，第二增益电极与该直流电压源441负极连接，第三、第四和第五增益电极分别与感测单元控制电路45连接。开关电路422、424还分别与直流电压源442、443连接。从而，感测单元控制电路45通过开关电路421、422、423、424控制各感测电容、各参考电容、以及各增益电容的充/放电。

根据本发明的实施例，指纹采集系统的工作模式至少包括：电容式采集模式和射频式采集模式。

在射频式采集模式中，手指指纹到电信号的转换具体包括：感测单元驱动电路23输出第一脉冲信号到有效感测单元201，该第一脉冲信号在脉冲宽度期间对有效感测单元201的参考电容43充电，使参考电容43两端积累一固定的电荷量，之后感测单元驱动电路23输出第二脉冲信号到有效感测单元201，该第二脉冲信号与手指（真皮层）反射回来的射频信号使有效感测单元201的感测电容40两端的电荷量减少,该第二脉冲信号驱动部分增益电极41到第一电位，同时驱动其余增益电极41到第二电位，之后感测单元驱动电路23输出第三脉冲信号到有效感测单元201,与此同时该第三脉冲信号与手指反射回来的射频信号使有效感测单元201内的参考电容43、感测电容40和增益电容进行电荷均衡，使得参考电容43两端的电荷量减少，之后感测单元驱动电路23输出一固定循环次数的第二脉冲信号和第三脉冲信号到有效感测单元201，射频驱动电路输出相同固定循环次数的射频脉冲信号到天线金属框，该固定循环次数的第二脉冲信号和第三脉冲信号与手指真皮层反射的相同固定循环次数的射频信号共同使有效感测单元201的参考电容43两端的电压差逐次减小，循环结束后参考电容43两端的电压差被锁定,与此同时ADC阵列24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移位寄存器25，完成有效感测单元201对手指指纹到电信号的转换。

其中，上述固定循环次数是一个模糊的量，在实际应用中根据ADC阵列的位数的不同，这个固定循环次数就不同，通常其可为2的n次方，其中n为大于等于4的正整数。

例如，在实际应用中ADC为8位时，这个固定循环次数就等于256，ADC为9位时，这个固定循环次数就等于512。

在电容式采集模式中，手指指纹到电信号的转换具体包括：感测单元驱动电路23输出第一脉冲信号到有效感测单元201，该第一脉冲信号在脉冲宽度期间对有效感测单元201的参考电容43充电，使参考电容43两端积累一固定的电荷量，之后感测单元驱动电路23输出第二脉冲信号到有效感测单元201，该第二脉冲信号使有效感测单元201的感测电容40两端的电荷量减少,该第二脉冲信号驱动部分增益电极41到某一电位，同时驱动其余增益电极41到第二电位，之后感测单元驱动电路23输出第三脉冲信号到有效感测单元201，与此同时该第三脉冲信号使有效感测单元201内的参考电容43、感测电容40和增益电容进行电荷均衡，使得参考电容43两端的电荷量减少，之后感测单元驱动电路23输出固定循环次数的第二脉冲信号和第三脉冲信号到有效感测单元201，使有效感测单元201的参考电容43两端的电压差逐次减小，循环结束后参考电容43两端的电压差被锁定,与此同时ADC阵列24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移位寄存器25，完成有效感测单元201对手指指纹到电信号的转换。

上述实施例提供的指纹采集系统，针对不同的应用场合，以模式控制电路来改变指纹采集系统的工作模式，以射频采集工作模式来抵御指纹残留或其他污质残留，以电容式采集工作模式来抵御电磁辐射较强的应用场合，从而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。

图5A、图5B分别示出电容式采集模式下采集到的干手指指纹图像，与以本发明的指纹采集系统采集到的干手指指纹图像；图5C、图5D分别示出电容式采集模式下采集到的湿手指指纹图像，与以本发明的指纹采集系统采集到的湿手指指纹图像。

本发明另一实施例提供一种指纹信息采集方法，其可基于以上的指纹采集系统实现，该采集方法包括如下步骤：

a)、工作模式配置步骤，用于为指纹采集系统配置工作模式；

b)、检测有无手指接触于指纹采集系统的指纹传感器；

c)、若有，检测各有效感测单元与手指之间电容的变化并输出为电信号；

d)、将电信号转换为数字信号；

e)、将数字信号组成为数字式指纹图像并输出；

其中，工作模式至少包括电容式采集模式和射频式采集模式，它们的定义、工作机理与前述实施例中相同。

进一步地，工作模式还包括混合式采集模式，在该模式下，在该模式下，首先向感测单元驱动电路发出第一控制信号，控制感测单元驱动电路发出第一时序信号以使上述指纹采集系统工作于射频式采集模式下，指纹传感器判断是否有手指接触，若是，则向感测单元驱动电路发出第二控制信号，控制感测单元驱动电路发出第二时序信号以使上述指纹采集系统工作于电容式采集模式下，指纹采集系统根据感测单元与手指之间电容的变化来检测手指指纹。

进一步地，步骤c)具体包括：逐行从上到下或从下到上检测各有效感测单元与手指之间电容的变化，并将检测到的电容转换为模拟电信号；步骤d)具体包括：逐行地将电信号转换成数字信号；步骤e)具体包括：逐行地缓存数字信号，在组成一幅完整的指纹图像后输出。

本发明又一实施例提供一种指纹信息采集方法，同样基于以上的指纹采集系统实现，具体地，其包括以下步骤：

感测单元驱动电路输出第一脉冲信号到有效感测单元；

该第一脉冲信号在脉冲宽度期间对有效感测单元的参考电容充电，使参考电容两端积累一固定的电荷量；

感测单元驱动电路输出第二脉冲信号到有效感测单元；

第二脉冲信号与手指真皮层反射的射频信号对有效感测单元的感测电容进行放电，使其两端的电荷量减少；

第二脉冲信号驱动部分感测单元的增益电极达到第一电位，以及驱动其余的感测单元的增益电极达到第二电位；

感测单元驱动电路输出第三脉冲信号到有效感测单元；

第三脉冲信号与手指真皮层反射的射频信号使有效感测单元内的参考电容、感测电容和增益电容发生电荷均衡，从而使得参考电容两端的电荷量减少；也即是电压差减少；

感测单元驱动电路输出一固定循环次数的第二脉冲信号和第三脉冲信号到有效感测单元，射频驱动电路输出相同固定循环次数的射频脉冲信号到天线金属框，该固定循环次数的第二脉冲信号和第三脉冲信号与手指真皮层反射的相同固定循环次数的射频信号共同使有效感测单元的参考电容两端的电压差逐渐减小；

固定循环次数循环结束后，参考电容两端的电压差被锁定,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移位寄存器中，形成数字式指纹图像信息并输出。

进一步地，其中固定循环次数为2的n次方，其中n为大于等于4的正整数。

上述指纹采集方法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。

尽管已经在本发明中示出了优选实施例，但是本领域的普通技术人员可理解，基于本发明的思想，可作出各种可替换的和/或等效的变形设计，而不背离本发明的范围。

Claims (8)

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；

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，以用于感测所述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；

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；

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。

2.根据权利要求1所述的指纹采集系统，其特征在于，所述图像输出单元包括一ADC阵列和一移位寄存器，所述指纹传感器逐行检测各所述有效感测单元与所述手指之间的电容值，所述ADC阵列逐行地将所述电信号转换成数字信号，所述移位寄存器逐行地缓存所述ADC阵列输出的所述数字信号并逐行输出至外部数据接口。

3.根据权利要求2所述的指纹采集系统，其特征在于，所述每一感测单元至少包括：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，所述感测单元控制电路通过所述开关电路控制如下多种电容的充电/放电状态：

所述感测电容；

至少一所述参考电容；以及，

至少一所述增益电容。

4.根据权利要求3所述的指纹采集系统，其特征在于，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。

5.根据权利要求3所述的指纹采集系统，其特征在于，所述指纹传感器还包括：

一钝化绝缘层,直接覆盖于所述指纹感测单元阵列之上；

一聚酯复合物绝缘层，覆盖于该钝化绝缘层之上，形成为所述手指的接触面，该聚酯复合物绝缘层的厚度达到数百微米以使所述指纹传感器不受ESD影响；

其中，所述钝化绝缘层、聚酯复合物绝缘层形成为所述感测电极与手指之间的绝缘物质，并与所述感测电极以及手指形成为所述感测电容。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的指纹检测系统，其特征在于，所述指纹传感器还包括一假手指检测电极，所述假手指检测电极检测流过该检测电极的电流值，以及计算在该检测电极上感测到的射频信号与所述天线金属框发出的射频信号的相位差，用于确定按压于所述手指接触面上的物体是否为假手指。

7.一种指纹信息采集方法，包括以下步骤：

感测单元驱动电路输出第一脉冲信号到有效感测单元；

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；

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对所述有效感测单元的感测电容进行放电，使其两端的电荷量减少；

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达到第一电位，同时驱动所述有效感测单元的其余增益电极达到第二电位；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发生电荷均衡，从而使得所述参考电容两端的电荷量减少；

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固定循环次数的射频脉冲信号到天线金属框，该固定循环次数的所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号与所述手指真皮层反射的相同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渐减小；

所述固定循环次数循环结束后，所述参考电容两端的电压差被锁定,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。

8.如权利要求7所述的采集方法，其特征在于，所述固定循环次数为2的n次方，其中n为大于等于4的正整数。

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