TWI630561B - 皮紋辨識裝置及其辨識方法 - Google Patents

Abstract

一種皮紋辨識裝置及其辨識方法。皮紋辨識裝置包括切換電路、信號源以及多個感測器，信號源透過阻抗元件選擇性地連接感測器。切換電路切換至少一感測器連接至阻抗元件，並將其餘的感測器連接至信號源的接地端。皮紋辨識裝置依據連接至阻抗元件的感測器反應信號源的參考信號產生的感測信號辨識皮紋。

Description

皮紋辨識裝置及其辨識方法

本發明是有關於一種辨識裝置，且特別是有關於一種皮紋辨識裝置及其辨識方法。

在現在的電子產品裡，越來越多的裝置具有指紋辨識的功能，例如手機、平板電腦。指紋辨識的應用越來越廣泛，例如可用以辨識使用者身分。在偵測指紋凹凸變化時，其所產生的電容值很小，因此當有寄生電容存在，或是人體跟指紋偵測晶片不共地的情況下，將會造成所要偵測的指紋電容值嚴重衰減，而導致指紋辨識困難。一般來說，為了解決此問題，可在手機上配置一個具有與內部指紋偵測晶片相同接地電位的銅環，當使用者進行指紋辨識時，會同時接觸到感測器與銅環，而使感測電容的一端與內部指紋偵測晶片具有相同的接地電位，避免感測電容有一端浮接的情形出現，進而增加指紋辨識度。

本發明提供一種皮紋辨識裝置及其辨識方法，在不須配置銅環的情形下，仍可準確地進行指紋辨識。

本發明的皮紋辨識裝置包括多個感測器、切換電路以及信號源。感測器用以偵測皮紋。切換電路耦接感測器與信號源的接地端。信號源透過阻抗元件耦接至切換電路，信號源產生參考信號。切換電路切換至少一感測器連接至阻抗元件，並切換其餘的感測器連接至接地端，上述至少一感測器反應參考信號產生感測信號，皮紋辨識裝置依據感測信號辨識皮紋。

在本發明的一實施例中，上述的切換電路輪流地將感測器切換連接至阻抗元件，並將未被切換連接至阻抗元件的其餘感測器切換連接至接地端。

在本發明的一實施例中，其中當感測對象觸碰上述多個感測器時，上述至少一感測器所對應的感測電容透過感測對象與其餘的感測器對應的感測電容串接於阻抗元件與該接地端之間。

在本發明的一實施例中，上述的感測對象為手指。

在本發明的一實施例中，上述的皮紋辨識裝置更包括處理電路，其耦接阻抗元件與切換電路，將感測信號轉換成感測資訊。

在本發明的一實施例中，上述的處理電路包括放大器與類比數位轉換電路。放大器耦接阻抗元件，放大感測信號。類比數位轉換電路耦接放大器，並將放大後的感測信號轉換成感測資訊。

在本發明的一實施例中，上述各感測器包括感測電極。

本發明還提供一種皮紋辨識裝置的皮紋辨識方法，其中皮紋辨識裝置包括信號源以及多個感測器，信號源透過阻抗元件選擇性地連接感測器，皮紋辨識裝置的皮紋辨識方法包括下列步驟。切換至少一感測器連接至阻抗元件。切換其餘的感測器連接至信號源的接地端。依據上述至少一感測器反應參考信號所產生的感測信號辨識皮紋。

在本發明的一實施例中，上述的皮紋辨識裝置的皮紋辨識方法包括，輪流地將感測器切換連接至阻抗元件。

在本發明的一實施例中，上述的，其中當感測對象觸碰上述多個感測器時，上述至少一感測器所對應的感測電容透過感測對象與其餘的感測器對應的感測電容串接於阻抗元件與接地端之間。

基於上述，本發明實施例的皮紋辨識裝置透過切換至少一感測器連接至阻抗元件，並切換其餘的感測器連接至信號源的接地端，以使與阻抗元件連接的感測器可反應信號源提供的參考信號而於阻抗元件上產生感測信號，在不配置銅環的情形下仍可達到使感測電容與信號源具有共同接地的效果，而可準確地進行指紋辨識。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明的一實施例的皮紋辨識裝置的示意圖，請參照圖1。皮紋辨識裝置包括多個感測器102、切換電路104、信號源106以及處理電路110，其中切換電路104耦接各個感測器102以及處理電路110，信號源106透過阻抗元件108耦接切換電路104以及處理電路110，其中阻抗元件108可例如為電阻元件亦或是電路導線的等效電阻，然不以此為限。

感測器102用以偵測感測對象112，例如例如手指的指紋，然不以此為限，其亦可例如偵測其它部位的皮紋，感測器102可包括感測電極，感測器102的感測電極可形成感測陣列，以界定出感測區進行皮紋的感測辨識。信號源106可產生參考信號，以使感測器102反應參考信號產生感測信號。當感測對象112觸碰感測器102進行皮紋辨識時，切換電路104可切換至少一感測器102連接至阻抗元件108，並切換其餘的感測器連接至信號源106的接地端，其中接地端連接至接地電壓。在此情形下，信號源106提供的參考信號可透過阻抗元件108被傳送至與阻抗元件108連接的感測器102，使與阻抗元件108連接的感測器102可反應參考信號產生感測信號，以使皮紋辨識裝置可依據感測信號辨識皮紋。例如處理電路110可將感測信號轉換成感測資訊，以進行皮紋辨識。

圖2是依照本發明的一實施例的皮紋辨識裝置的等效電路示意圖，請參照圖2。進一步來說，當感測對象112(例如手指)觸碰感測器102進行皮紋辨識時，各個感測器102與感測對象112間產生感測電容Cf。在本實施例中，僅一個感測器102被切換電路104切換連接至阻抗元件108，而其餘感測器102被切換連接至信號源106的接地端，其中被切換連接至信號源106的接地端的感測器102所對應的感測電容Cf間為並聯的連接關係，其可等效為圖2所示的感測電容Cf0，也就是說，感測電容Cf0的電容值等於被切換連接至信號源106的接地端的感測器102所對應的感測電容Cf的總和。

如圖2所示，被切換連接至阻抗元件108的感測器102所對應的感測電容Cf將透過感測對象112與被切換連接至信號源106的接地端的感測器102所對應的感測電容Cf0串接於阻抗元件108與接地之間，由於感測電容Cf0的電容值遠大於感測電容Cf的電容值，因此串聯的感測電容Cf0與感測電容Cf的電容值將幾乎等於感測電容Cf的電容值。如此一來，於阻抗元件108與感測電容Cf的共同接點上輸出的感測信號將會只反應被切換連接至阻抗元件108的感測器102所感測到的電容值，且由於圖2的感測電容Cf0與感測電容Cf串接於阻抗元件108與接地之間，因此不會有電容一端浮接的問題，而可準確地反應出被切換連接至阻抗元件108的感測器102所感測到的電容值。另外，處理電路110在本實施例中可例如包括放大器202與類比數位轉換電路204，其中放大器202耦接阻抗元件108與類比數位轉換電路204。放大器202可放大感測信號，而類比數位轉換電路204則將放大後的感測信號轉換成感測資訊，以進行皮紋辨識。

切換電路104可輪流地將各個感測器102切換連接至阻抗元件108，並同時將未被切換連接至阻抗元件108的其餘感測器102切換連接至接地端，以依序地獲得各個感測器102所產生的感測信號，進而得到感測陣列上各個位置的電容值變化，而可準確地得知感測對象的皮紋特徵。

圖3是依照本發明的一實施例的皮紋辨識裝置的辨識方法的流程示意圖，請參照圖3。由上述實施例可知，皮紋辨識裝置的辨識方法可包括下列步驟。首先，切換至少一感測器連接至阻抗元件，以透過阻抗元件連接信號源(步驟S302)。接著，切換其餘的感測器連接至該信號源的接地端(步驟S304)。然後再依據連接至阻抗元件的感測器反應參考信號產生的感測信號辨識皮紋(步驟S306)。其中當感測對象觸碰感測器時，連接至阻抗元件的感測器所對應的感測電容透過感測對象與其餘的感測器對應的感測電容串接於阻抗元件與接地端之間，如此一來，感測信號將會只反應被切換連接至阻抗元件的感測器所感測到的電容值，且不會有電容一端浮接的問題，而可準確地反應出被切換連接至阻抗元件的感測器所感測到的電容值。藉由輪流地將感測器切換連接至阻抗元件，並同時將未被切換連接至阻抗元件的其餘感測器切換連接至接地端，即可依序地獲得各個感測器所產生的感測信號，進而準確地得知感測對象的皮紋特徵。

綜上所述，本發明的實施例的皮紋辨識裝置透過切換至少一感測器連接至阻抗元件，並切換其餘的感測器連接至信號源的接地端，以使與阻抗元件連接的感測器可反應信號源提供的參考信號而於阻抗元件上產生感測信號。如此在不配置銅環的情形下仍可達到使感測電容與信號源具有共同接地的效果，而不會有電容一端浮接的問題，因此可準確地進行指紋辨識。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

102：感測器 104：切換電路 106：信號源 108：阻抗元件 110：處理電路 112：感測對象 202：放大器 204：類比數位轉換電路 Cf、Cf0：感測電容 S302~S306：皮紋辨識裝置的辨識方法步驟

圖1是依照本發明一實施例的皮紋辨識裝置的示意圖。 圖2是依照本發明的一實施例的皮紋辨識裝置的等效電路示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例的皮紋辨識裝置的辨識方法的流程示意圖

Claims (10)

1. 一種皮紋辨識裝置，包括：多個感測器，偵測一皮紋；一切換電路，耦接該些感測器，一信號源，透過一阻抗元件耦接至該切換電路，該信號源的接地端耦接該切換電路，該信號源產生一參考信號，該切換電路切換至少一感測器連接至該阻抗元件，並切換其餘的感測器連接至該信號源的接地端，該至少一感測器反應該參考信號產生一感測信號，該皮紋辨識裝置依據該感測信號辨識該皮紋。
2. 如申請專利範圍第1項所述的皮紋辨識裝置，其中該切換電路輪流地將該些感測器切換連接至該阻抗元件，並將未被切換連接至該阻抗元件的其餘感測器切換連接至該信號源的接地端。
3. 如申請專利範圍第1項所述的皮紋辨識裝置，其中當一感測對象觸碰該些感測器時，該至少一感測器所對應的感測電容透過該感測對象與其餘的感測器對應的感測電容串接於該阻抗元件與該信號源的接地端之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述的皮紋辨識裝置，其中該感測對象為一手指。
5. 如申請專利範圍第1項所述的皮紋辨識裝置，更包括：一處理電路，耦接該阻抗元件與該切換電路，將該感測信號轉換成一感測資訊。
6. 如申請專利範圍第5項所述的皮紋辨識裝置，其中該處理電路包括：一放大器，耦接該阻抗元件，放大該感測信號；以及一類比數位轉換電路，耦接該放大器，並將放大後的該感測信號轉換成該感測資訊。
7. 如申請專利範圍第1項所述的皮紋辨識裝置，其中各該感測器包括一感測電極。
8. 一種皮紋辨識裝置的皮紋辨識方法，其中該皮紋辨識裝置包括一信號源以及多個感測器，該信號源透過一阻抗元件選擇性地連接該些感測器，該皮紋辨識裝置的皮紋辨識方法包括：切換至少一感測器連接至該阻抗元件；切換其餘的感測器連接至該信號源的接地端；依據該至少一感測器反應該參考信號所產生的一感測信號辨識該皮紋。
9. 如申請專利範圍第8項所述的皮紋辨識裝置的皮紋辨識方法，包括：輪流地將該些感測器切換連接至該阻抗元件。
10. 如申請專利範圍第8項所述的皮紋辨識裝置的皮紋辨識方法，其中當一感測對象觸碰該些感測器時，該至少一感測器所對應的感測電容透過該感測對象與其餘的感測器對應的感測電容串接於該阻抗元件與該信號源的接地端之間。