TWI879970B

TWI879970B - 用於超音波指紋和力感測的裝置、方法和一種或多種其上儲存有軟體的非暫時性媒體

Info

Publication number: TWI879970B
Application number: TW110119535A
Authority: TW
Inventors: 潔西卡劉施卓勒曼; 默文楊; 徐載炯; 拉米雷斯喬治艾德瑞恩瑪吉格; 柯斯坦丁狄米绰夫德橋德傑夫
Original assignee: 美商高通公司
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2025-04-11
Also published as: WO2022026046A1; TW202205138A; EP4189586A1; US11087109B1; CN116210035A

Abstract

一種方法可涉及：估計由目標物件施加在表面上的力，至少部分地基於該力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改，以及至少部分地基於該超音波指紋感測器參數修改來更新超音波指紋感測器的至少一個設置。該方法可涉及控制該超音波指紋感測器來朝目標物件傳送第一和第二超音波，並且從該超音波指紋感測器接收第一和第二超音波接收機信號，該第一和第二超音波接收機信號包括與第一和第二超音波從該目標物件的反射相對應的信號。該方法可涉及至少部分地基於第一和第二超音波接收機信號來執行認證程序。

Description

用於超音波指紋和力感測的裝置、方法和一種或多種其上儲存有軟體的非暫時性媒體

本申請主張於2020年7月27日提交的題為“APPARATUS AND METHOD FOR ULTRASONIC FINGERPRINT AND FORCE SENSING（用於超音波指紋和力感測的裝置和方法）”的美國專利申請No. 16/940,285的優先權，該申請透過援引並且出於所有目的納入於此。

本發明一般涉及超音波指紋感測器和用於使用此類系統的方法。

超音波指紋感測器已被包括在諸如智慧型手機、取款機和汽車之類的設備中以用於認證用戶。雖然一些現有的超音波指紋感測器可以提供令人滿意的性能，但是改進的超音波指紋感測器將是期望的。

本公開內容的系統、方法和設備各自具有若干創新性方面，其中並不由任何單個方面獨自負責本文中所公開的期望屬性。

本公開內容中所描述的標的的一個創新性方面可在一種裝置中實現。該裝置可以包括超音波指紋感測器和被配置成用於與該超音波指紋感測器通信的控制系統。在一些示例中，該控制系統的至少一部分可被耦接到該超音波指紋感測器。在一些實現中，行動設備可以是或可以包括該裝置。例如，行動設備可以包括如本文所公開的裝置。在一些示例中，該裝置可包括力感測器。

根據一些示例，控制系統可被配置成用於控制超音波指紋感測器以用於朝與表面接觸的目標物件傳送第一超音波。該表面可以是超音波指紋感測器表面或鄰近該超音波指紋感測器所駐留的區域的設備表面。在一些示例中，控制系統可被配置成用於從超音波指紋感測器接收第一超音波接收機信號。第一超音波接收機信號可包括與第一超音波從目標物件的反射相對應的信號。

根據一些實現，該控制系統可被配置成用於獲取對由目標物件施加在表面上的力的估計。在一些示例中，控制系統可被配置成用於至少部分地基於該力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改。根據一些示例，控制系統可被配置成用於至少部分地基於該超音波指紋感測器參數修改來更新超音波指紋感測器的至少一個設置。

在一些示例中，控制系統可被配置成用於控制超音波指紋感測器以用於朝目標物件傳送第二超音波。在一些實現中，控制系統可被配置成用於從超音波指紋感測器接收第二超音波接收機信號。第二超音波接收機信號可包括與第二超音波從目標物件的反射相對應的信號。根據一些實現，控制系統可被配置成用於至少部分地基於第一超音波接收機信號和第二超音波接收機信號來執行認證程序。在一些實例中，該裝置可被整合到行動設備中。

在一些實例中，該至少一個超音波指紋感測器參數修改可以包括增益值修改、所傳送的超音波的頻率的修改、距離閘（range gate）延遲修改、距離閘窗口修改和/或偏壓條件的修改。根據一些實現，決定該至少一個超音波指紋感測器參數修改可涉及從與力相對應的資料結構的一部分獲取至少一個新的超音波指紋感測器參數。該資料結構可以例如包括力值和對應的超音波指紋感測器參數。

在一些示例中，對該力的估計可以至少部分地基於對第一超音波接收機信號的分析。根據一些實現，對該力的估計可以至少部分地基於對與第一超音波接收機信號相對應的第一指紋圖像的分析。在一些此類實現中，對該力的估計可以基於第一指紋圖像的接觸區域、空脊比（void to ridge ratio）和/或脊線距離。

根據一些實現，該裝置可包括力感測器。在一些此類示例中，對該力的估計可以至少部分地基於對從該力感測器所接收的力感測器信號。在一些此類實現中，力感測器可被整合到超音波指紋感測器的電路系統中。然而，在其他實現中，力感測器可與超音波指紋感測器分離。在一些示例中，該力感測器可以包括、或可以是壓阻式感測器、電容感測器和/或基於聚合物的薄膜感測器。在一些此類實現中，壓阻式感測器可以包括矽、金屬、多晶矽和/或玻璃。

在一些示例中，控制系統可被進一步配置成用於執行可至少部分地基於該力的反欺騙程序。在一些此類實現中，反欺騙程序還可至少部分地基於對應於第一超音波接收機信號的第一指紋圖像和/或基於對應於第二超音波接收機信號的第二指紋圖像。根據一些示例，反欺騙程序可涉及估計目標物件材料屬性的程序。

根據一些實現，控制系統可被配置成用於估計對應於第一超音波接收機信號的第一力和估計對應於第二超音波接收機信號的第二力。在一些此類實現中，該裝置可以包括顯示器、或者可被配置成用於與顯示器通信。在一些此類實現中，該控制系統可被進一步配置成用於控制顯示器以在估計第一力之後提供施加不同力的提示。

在一些實現中，超音波指紋感測器可包括鄰近超音波發射機層的電極層。在一些此類實現中，第一超音波接收機信號可經由電極層來獲取。對該力的估計可以至少部分地基於對第一超音波接收機信號的分析。

本公開內容中所描述的標的的其他創新性方面可被實現在控制超音波指紋感測器的方法中。在一些示例中，該方法可涉及控制超音波指紋感測器以用於朝與表面接觸的目標物件傳送第一超音波。該表面可以是超音波指紋感測器表面或鄰近該超音波指紋感測器所駐留的區域的設備表面。在一些實例中，該方法可以涉及接收來自該超音波指紋感測器的第一超音波接收機信號，第一超音波接收機信號可包括與第一超音波從目標物件的反射相對應的信號。

在一些示例中，該方法可涉及獲取對由目標物件施加在該表面上的力的估計。在一些實例中，該方法可涉及至少部分地基於該力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改。該方法可涉及至少部分地基於該超音波指紋感測器參數修改來更新該超音波指紋感測器的至少一個設置。

在一些實例中，該方法可涉及控制超音波指紋感測器以用於朝目標物件傳送第二超音波。在一些示例中，該方法可以涉及從超音波指紋感測器接收第二超音波接收機信號。第二超音波接收機信號可包括與第二超音波從目標物件的反射相對應的信號。在一些實例中，該方法可涉及至少部分地基於第一超音波接收機信號和第二超音波接收機信號來執行認證程序。

根據一些示例，該至少一個超音波指紋感測器參數修改可以包括增益值修改、所傳送超音波的頻率的修改、距離閘延遲修改、距離閘窗口修改和/或偏壓條件的修改。在一些示例中，決定該至少一個超音波指紋感測器參數修改可涉及從與該力相對應的資料結構的一部分獲取至少一個新的超音波指紋感測器參數。該資料結構可以例如包括力值和對應的超音波指紋感測器參數。

在一些示例中，對該力的估計可以至少部分地基於對第一超音波接收機信號的分析。根據一些實現，對該力的估計可以至少部分地基於對與第一超音波接收機信號相對應的第一指紋圖像的分析。在一些此類實現中，對該力的估計可以基於第一指紋圖像的接觸區域、空脊比和/或脊線距離。在一些實現中，對該力的估計可以至少部分地基於對從力感測器接收的力感測器信號。

在一些實例中，該方法可涉及執行可至少部分地基於該力的反欺騙程序。在一些此類示例中，反欺騙程序還可至少部分地基於對應於第一超音波接收機信號的第一指紋圖像和/或對應於第二超音波接收機信號的第二指紋圖像。在一些此類示例中，反欺騙程序可涉及估計目標物件材料屬性的程序。

在一些實例中，該方法可涉及估計對應於所述第一超音波接收機信號的第一力和估計對應於所述第二超音波接收機信號的第二力。在一些此類示例中，該方法可涉及控制顯示器和/或揚聲器以在估計第一力之後提供要施加不同力的提示。在一些示例中，超音波指紋感測器可被整合到行動設備中。

本文描述的操作、功能和/或方法中的一些或全部可由一個或多個設備根據儲存在一個或多個非暫時性媒體上的指令（例如，軟體）來執行。此類非暫時性媒體可包括諸如本文所描述的那些記憶體設備，包括但不限於隨機存取記憶體（RAM）設備、唯讀記憶體（ROM）設備等。相應地，本公開內容中所描述的標的的一些創新方面可以在一種或多種其上儲存有軟體的非暫時性媒體中實現。

例如，該軟體可以包括用於控制一個或多個設備來執行控制超音波指紋感測器的方法的指令。在一些示例中，該方法可涉及控制超音波指紋感測器來朝與表面接觸的目標物件傳送第一超音波。該表面可以是超音波指紋感測器表面或鄰近該超音波指紋感測器所駐留的區域的設備表面。在一些實例中，該方法可以涉及接收來自該超音波指紋感測器的第一超音波接收機信號，第一超音波接收機信號可包括與第一超音波從目標物件的反射相對應的信號。

在一些實例中，該方法可涉及獲取對由目標物件施加在該表面上的力的估計。在一些實例中，該方法可涉及至少部分地基於該力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改。在一些示例中，該方法可涉及至少部分地基於該超音波指紋感測器參數修改來更新該超音波指紋感測器的至少一個設置。

在一些示例中，該方法可涉及控制超音波指紋感測器來朝目標物件傳送第二超音波。該方法可以涉及從超音波指紋感測器接收第二超音波接收機信號。第二超音波接收機信號可包括與第二超音波從目標物件的反射相對應的信號。在一些實例中，該方法可涉及至少部分地基於第一超音波接收機信號和第二超音波接收機信號來執行認證程序。

在一些實例中，該方法可涉及估計對應於所述第一超音波接收機信號的第一力和估計對應於所述第二超音波接收機信號的第二力。在一些此類示例中，該方法可涉及控制顯示器和/或揚聲器以在估計第一力之後提供施加不同力的提示。在一些示例中，超音波指紋感測器可被整合到行動設備中。

以下描述針對某些實現以旨在描述本公開內容的創新性方面。然而，本領域一般技術人員將容易認識到的是，本文的教示可按眾多不同方式來應用。所描述的實現可以在包括如本文所公開的生物識別系統的任何設備、裝置或系統中實現。另外，構想了所描述的實現可被包括各種電子設備中或與各種電子設備相關聯，這些電子設備諸如但不限於：行動電話、啟用網際網路的多媒體蜂巢式電話、行動電視接收機、無線設備、智慧型手機、智慧卡、穿戴式設備（諸如手環、臂帶、腕帶、戒指、頭帶、貼片等）、藍牙®設備、個人資料助理（PDA）、無線電子郵件接收機、手持式或攜帶式計算機、輕省筆電、筆記本、智慧本、平板電腦、印表機、複印機、掃描儀、傳真設備、全球定位系統（GPS）接收機/導航器、相機、數位多媒體播放器（諸如MP3播放器）、攝像機、遊戲控制台、腕表、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀設備（例如，電子閱讀器）、行動健康設備、計算機監視器、自動顯示器（包括里程計和速度表顯示器等）、駕駛艙控制和/或顯示器、相機視像顯示器（諸如交通工具中後視相機的顯示器）、電子照片、電子廣告牌或標誌、投影儀、建築結構、微波爐、冰箱、立體聲系統、盒式錄音機或播放機、DVD播放機、CD播放機、VCR、收音機、攜帶式儲存晶片、洗衣機、烘乾機、洗衣機/烘乾機、自動取款機（ATM）、停車計時器、封裝（諸如在機電系統（EMS）應用中，包括微機電系統（MEMS）應用、連同非EMS應用）、審美結構（諸如在一件珠寶或衣服上的圖像顯示）和各種EMS設備。本文中的教示還可被用於諸如但不限於電子開關設備、射頻濾波器、感測器、加速計、陀螺儀、運動感測設備、磁力計、用於消費者電子設備的慣性組件、消費者電子產品的部件、汽車門、方向盤或其他汽車部件、變容管、液晶設備、電泳設備、驅動方案、製造程序和電子測試裝置等應用中。因此，這些教示不旨在僅限於在圖式中描繪的實現，而是具有廣泛的適用性，如將對本領域的一般技術人員而言是顯而易見的。

手指與超音波指紋感測器的壓板的不良耦接是常見問題。（如本文所使用的，術語“手指”可指任何手指，包括拇指。相應地，如本文所使用的術語“指紋”可指來自任何手指（包括拇指）的指紋。）當手指乾燥和/或當施加低的手指壓力時，可能發生不良耦接。

在一些實現中，一種裝置可包括超音波指紋感測器和控制系統。根據一些示例，該裝置可被配置成用於測量和/或獲取對由目標物件施加在表面上的力的估計。該控制系統可被配置成用於至少部分地基於該力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改，以及用於至少部分地基於該超音波指紋感測器參數修改來更新該超音波指紋感測器的至少一個設置。

在一些此類示例中，該力估計可以至少部分地基於對從目標物件反射的超音波接收機信號的分析。替換地、或者附加地，該裝置可以包括力感測器。在一些示例中，力感測器可被整合到超音波指紋感測器的電路系統中。在其他示例中，力感測器可與超音波指紋感測器分離。

可實現本公開內容所描述的標的的特定實現以達成以下潛在優點中的一者或多者。根據一些示例，更新超音波指紋感測器的一個或多個設置可補償圖像品質的損失，否則該損失通常將在目標物件正在輕觸碰表面時發生。例如，修改增益值、所傳送超音波的頻率、距離閘延遲、距離閘窗口和/或偏壓條件可以補償該輕觸碰。

根據本發明人進行的實驗，經由超音波指紋感測器所獲取的指紋圖像的圖像品質一般根據將成像手指壓在超音波指紋感測器的外表面上或者包括超音波指紋感測器的設備的外表面上的力而增加。然而，乾燥手指一般需要用相對較大的力壓在表面上以獲取與從正常手指獲取的指紋圖像相同的指紋圖像品質。在一些示例中，乾燥手指將需要用約三倍的力來壓在表面上，以便獲取與從正常手指獲取的指紋圖像相同的指紋圖像品質。

圖1A示出由超音波指紋感測器從乾燥手指獲取的指紋圖像的示例。在這些示例中，圖像1和圖像5來自該手指的同一部分。圖像3和圖像7兩者對應於該手指的另一部分。圖像1和3是在手指輕觸碰超音波指紋感測器的表面時獲取的，而圖像5和7是在手指用相對較大的力壓在超音波指紋感測器的表面時獲取的。在這些示例中，輕觸碰對應於約30克力，而較重的觸碰對應於100克力或更大的力。

圖1B是示出根據一些公開的實現的裝置的示例組件的方塊圖。在該示例中，裝置101包括超音波指紋感測器102和控制系統106。裝置101的一些實現可包括介面系統104和/或力感測器110。

在一些示例中，如超音波指紋感測器102內的虛線所建議的，超音波指紋感測器102可以包括超音波接收機103和單獨的超音波發射機105。在一些此類示例中，超音波發射機105可以包括超音波平面波產生器，諸如下文描述的那些。

然而，本文公開了超音波指紋感測器102的各種示例，其中一些可以包括單獨的超音波發射機105，而其中一些可以不包括。儘管如圖1B中示出為單獨的元件，但在一些實現中，超音波接收機103和超音波發射機105可被組合在超音波收發機系統中。例如，在一些實現中，超音波指紋感測器102可以包括壓電接收機層，諸如聚偏二氟乙烯（PVDF）聚合物層或聚偏氟乙烯-三氟乙烯（PVDF-TrFE）共聚物層。在一些實現中，單獨的壓電層可用作超音波發射機。在一些實現中，單個壓電層可用作發射機和接收機兩者。在包括壓電層的一些實現中，可在壓電層中使用其他壓電材料，諸如氮化鋁（AlN）或鋯鈦酸鉛（PZT）。在一些示例中，超音波指紋感測器102可包括超音波換能器元件陣列，諸如壓電微機械超音波換能器（PMUT）陣列、電容微機械超音波換能器（CMUT）陣列等。在一些此類示例中，單層PMUT陣列中的PMUT元件或單層CMUT陣列中的CMUT元件可被用作超音波發射機連同超音波接收機。

力感測器110（如果存在於裝置101中）可以是壓阻式感測器、電容感測器、薄膜感測器（例如，基於聚合物的薄膜感測器）或另一類型的合適的力感測器。如果力感測器110包括壓阻式感測器，則壓阻式感測器可以包括矽、金屬、多晶矽和/或玻璃。在一些實例中，指紋感測器102和力感測器110可被機械地耦接。在一些此類示例中，力感測器110可被整合到超音波指紋感測器102的電路系統中。然而，在其他實現中，力感測器110可與超音波指紋感測器102分離。在一些示例中，超音波指紋感測器102和力感測器110可被間接地耦接。例如，超音波指紋感測器102和力感測器110各自可被耦接到裝置101的一部分。在一些此類示例中，超音波指紋感測器102和力感測器110各自可被耦接到控制系統的一部分。

控制系統106可包括一個或多個通用單晶片或多晶片處理器、數位信號處理器（DSP）、特殊應用積體電路（ASIC）、場域可程式化閘陣列（FPGA）或其他可程式化邏輯設備、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其組合。根據一些示例，控制系統106可以包括用於控制超音波指紋感測器102和/或力感測器110的專用組件。控制系統106還可以包括一個或多個記憶體設備（和/或被配置用於與一個或多個記憶體設備通信），諸如一個或多個隨機存取記憶體（RAM）設備、唯讀記憶體（ROM）設備等。相應地，裝置101可以具有包括一個或多個儲存設備的記憶體系統，儘管該記憶體系統未在圖1B中示出。控制系統106可被配置成用於從超音波指紋感測器102（例如，從超音波接收機103）接收和處理資料。如果裝置101包括單獨的超音波發射機105，則控制系統106可被配置成用於控制超音波發射機105，例如，如本文在其他地方所公開的。在一些實現中，控制系統106的功能性可在一個或多個控制器或處理器之間被劃分，諸如在專用感測器控制器和行動設備的應用處理器之間。一些示例在下文中描述。

裝置101的一些實現可包括介面系統104。在一些示例中，介面系統104可以包括無線介面系統。在一些實現中，介面系統104可以包括用戶介面系統、一個或多個網路介面、控制系統106和記憶體系統之間的一個或多個介面、和/或控制系統106和一個或多個外部設備介面（例如，埠或應用處理器）之間的一個或多個介面。

介面系統104可被配置成提供裝置101的各組件之間的通信（其可包括有線或無線通信，諸如電通信、無線電通信等）。在一些此類示例中，介面系統104可被配置成提供控制系統106和超音波指紋感測器102之間、以及控制系統106和力感測器110之間的通信。根據一些此類示例，介面系統104可以例如經由導電材料（例如，經由導電金屬線或跡線）將控制系統106的至少一部分耦接到超音波指紋感測器102和力感測器110。如果裝置101包括與超音波接收機103分離的超音波發射機105，則介面系統104可被配置成提供控制系統106的至少一部分和超音波發射機105之間的通信。根據一些示例，介面系統104可被配置成提供裝置101與其他設備和/或人類之間的通信。在一些此類示例中，介面系統104可包括一個或多個用戶介面。在一些示例中，介面系統104可以包括一個或多個網路介面和/或一個或多個外部設備介面（諸如一個或多個通用串列匯流排（USB）介面或串列周邊介面（SPI））。在一些實現中，裝置101可以包括記憶體系統。在一些示例中，介面系統104可以包括控制系統106和記憶體系統之間的至少一個介面。

裝置101可以在各種不同的上下文中使用，其中的一些示例在本文中公開。例如，在一些實現中，行動設備可以包括裝置101的至少一部分。在一些實現中，穿戴式設備可包括裝置101的至少一部分。例如，穿戴式設備可以是手環、臂帶、腕帶、戒指、頭帶或貼片。在一些實現中，控制系統106可以駐留在一個以上設備中。例如，控制系統106的一部分可以駐留在穿戴式設備中，而控制系統106的另一部分可以駐留在另一設備（諸如行動設備（例如，智慧型手機））中。在一些此類示例中，介面系統104還可以駐留在一個以上設備中。

圖2A是提供本文公開的一些方法的示例方塊的流程圖。例如，圖2A的方塊可以由圖1B的裝置101或類似裝置來執行。與本文所公開的其他方法一樣，圖2A中概述的方法200可以包括比所指示的方塊更多或更少的方塊。此外，本文所公開的方法的方塊不一定按所指示的次序來執行。在一些示例中，本文公開的一些方法方塊可以並行地來執行。

根據此示例，方法200是控制包括超音波指紋感測器的裝置的方法。根據此實現，方塊203涉及控制（例如，經由該裝置的控制系統，諸如圖1B中所示的裝置101的控制系統106）超音波指紋感測器以用於朝與表面接觸的目標物件傳送第一超音波。該表面可以是超音波指紋感測器表面或鄰近該超音波指紋感測器所駐留的區域的設備表面。

在一些示例中，方塊203可涉及控制該超音波指紋感測器來傳送1 MHz到30 MHz範圍中的超音波。例如，可以控制該超音波指紋感測器的超音波發射機以用於傳送第一超音波。

根據一些示例，該裝置可包括觸碰感測器系統。在一些此類示例中，方法200的先前程序可能已涉及由控制系統基於從觸碰感測器系統所接收到的一個或多個信號來決定目標物件位置。在一些此類示例中，方塊203可涉及根據手指位置來控制超音波指紋感測器。然而，在一些替換示例中，該控制系統可被配置成用於基於從超音波指紋感測器和/或從力感測器接收到的一個或多個信號來決定手指位置。

在此實現中，方塊205涉及從超音波指紋感測器接收第一超音波接收機信號。第一超音波接收機信號包括與第一超音波從目標物件的反射相對應的信號。

根據此實現，方塊207涉及獲取對由目標物件施加在該裝置的表面上的或包括該裝置的設備的表面上的力的估計。在該示例中，該裝置的控制系統被配置成用於獲取該力估計。該裝置可以包括或可以不包括力感測器，這取決於特定實現。如果該裝置包括力感測器，則該力估計可以基於從力感測器接收的力感測器信號。

在一些示例中（例如，裝置不包括力感測器的示例），該力估計可以至少部分地基於對第一超音波接收機信號的分析。在一些實例中，該力估計可以至少部分地基於對與第一超音波接收機信號相對應的第一指紋圖像的分析。該力估計可以例如基於目標物件的接觸區域（例如，手指的接觸區域）、第一指紋圖像的空脊比和/或脊線距離。一些示例在本文中公開並且在下文中描述。

在此示例中，方塊209涉及至少部分地基於該力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改。根據一些示例，方塊209可涉及至少部分地基於一個或多個其他因素來決定超音波指紋感測器參數修改。此類因素可以包括但不限於與第一超音波接收機信號相對應的圖像品質。在一些示例中，方塊209可涉及基於一個或多個圖像品質度量來決定圖像品質分數。在一些示例中，圖像品質度量可以至少部分地基於對比度。根據一些示例，圖像品質度量可以至少部分地基於信雜比。在一些實現中，圖像品質度量可以至少部分地基於信號幅度的平均值和/或標準差。在一些示例中，圖像品質度量可以至少部分地基於信號的偏斜度和/或峰度。在一些實現中，圖像品質度量可以基於所有前述參數。根據一些此類示例，方塊209可涉及至少部分地基於圖像品質分數是否小於閾值和/或基於閾值和圖像品質分數之間的差異來決定超音波指紋感測器參數修改。在此，方塊211涉及至少部分地基於該超音波指紋感測器參數修改來更新該超音波指紋感測器的至少一個設置。

超音波指紋感測器參數修改可以包括增益值修改、所傳送的超音波的頻率的修改、距離閘延遲修改、距離閘窗口修改和/或偏壓條件的修改。這些參數的示例在下面參考圖式進行描述。根據一些示例，決定超音波指紋感測器參數修改可涉及從資料結構獲取一個或多個新的超音波指紋感測器參數。例如，決定超音波指紋感測器參數修改可涉及從與力相對應的資料結構的一部分獲取一個或多個新的超音波指紋感測器參數。該資料結構可以包括力值和對應的超音波指紋感測器參數。

力	VBOOST	DBIAS	整合時間	RGD	RGW
1N	25V	6.5V	1.5us	1.25us	0.02us

表1

表1提供一個此類資料結構的一部分的簡單示例。在表1中，示出對應於1牛頓力的超音波指紋感測器參數的示例，包括25伏特的電壓推升（VBOOST）、6.5伏特的偏壓電壓（DBIAS）、1.5微秒的整合時間、1.25微秒的距離閘延遲（RGD）和0.02微秒的距離閘窗口（RGW）。在下面參考圖6等討論術語DBIAS、RGD和RGW的含義以及解說性示例。“整合時間”對應於使像素能夠感測每個單音脈衝的時間段。它是系統等待時間的良好指示符。電壓推升VBOOST是指施加在發射機上的推升電壓。

在此示例中，方塊213涉及控制超音波指紋感測器來朝目標物件傳送第二超音波。根據該實現，方塊215涉及從超音波指紋感測器接收第二超音波接收機信號。在此，第二超音波接收機信號包括與第二超音波從目標物件的反射相對應的信號。

根據該示例，方塊217涉及至少部分地基於在方塊205接收的第一超音波接收機信號和在方塊215接收的第二超音波接收機信號來執行認證程序。在一些實例中，方塊217可涉及獲取對應於這些信號的指紋圖像資料。如本文所使用的，術語“指紋圖像資料”一般可指從超音波接收機獲得的資料、或基於從超音波接收機獲得的信號的資料。在一些實例中，指紋圖像資料可至少部分地對應於諸如可包括指紋的手指之類的目標物件。指紋圖像資料可以依照或者可以不依照人類可識別為圖像的形式來呈現。例如，指紋圖像資料可以是或可以包括其中排列和/或儲存數值的資料結構。在一些示例中，數值可對應於從超音波指紋感測器、光學感測器系統、電容感測器系統等接收到的信號。在一些示例中，指紋圖像資料可對應於在時間窗口期間從感測器系統所接收到的信號。在一些實例中，指紋圖像資料可對應於從特定區域（諸如指紋接觸區域）所接收到的信號。

在一些示例中，方塊217可涉及從超音波接收機信號提取特徵。認證程序可以至少部分地基於這些特徵。根據一些示例，這些特徵可以是指紋特徵，諸如指紋細節的位置、方向和/或類型。在一些此類示例中，指紋圖像資料可以包括對在來自感測器系統（諸如超音波指紋感測器）的至少一部分信號中所偵測到的一個或多個指紋特徵的指示。這些指紋特徵可以包括一個或多個指紋脊線特徵和一個或多個指紋谷線特徵。例如，這些指紋特徵可以由控制系統（諸如圖1B的控制系統106）來偵測。

指示指紋脊線特徵的信號一般可從超音波感測器的感測器像素獲得，這些感測器像素響應於已從壓板/指紋脊線介面反射的超音波。指示指紋谷線特徵的信號一般可從感測器像素獲得，這些感測器像素正響應於已從壓板/指紋谷線介面反射的超音波。來自壓板/指紋谷線介面的反射一般是來自壓板/空氣介面的反射，而對應於指紋脊線與壓板接觸的區域，來自壓板/指紋脊線介面的反射一般是來自壓板/皮膚介面的反射。因為壓板/指紋谷線介面一般比壓板/指紋脊線介面具有高出許多的聲阻抗對比度，所以壓板/指紋谷線介面一般將產生相對較高幅度的反射。

圖2B示出能夠執行本文所述的至少一些方法的裝置的橫截面圖的示例。例如，裝置101可能能夠執行本文參照圖2A所描述的方法。在此，裝置101是上文參照圖1B所描述的裝置101的示例。與本文示出和描述的其他實現一樣，圖2B中所解說的元件的類型、元件的排列和元件的尺寸僅作為示例來示出。

圖2B示出從目標物件反射的超音波的示例。在該示例中，目標物件是被所傳送的超音波214聲穿透的手指206。在該示例中，所傳送的超音波214是上文參照圖2A的203和213所描述的第一超音波和第二超音波的實例。在此，由超音波接收機103的至少一部分接收的反射超音波216是上文參照圖2A的205和217所描述的第一超音波和第二超音波從目標物件的反射的實例。

在該示例中，超音波由與超音波接收機103分離的超音波發射機105來傳送。在圖2B所示的示例中，裝置101的至少一部分包括可用作平面波超音波發射機的超音波發射機105。在一些實現中，超音波發射機105可包括壓電發射機層，其中發射機激發電極配置在壓電發射機層的每一側。在一些示例中，超音波發射機105可以是或者可以包括壓電層，諸如PVDF聚合物層或PVDF-TrFE共聚物層。在該示例中，電極層222駐留在超音波發射機105和鈍化層224之間。根據一些示例，控制系統（圖2B中未示出）（諸如圖1B的控制系統106）可以根據經由電極層222所提供的電信號來控制超音波發射機105。

在該示例中，超音波接收機103用作超音波接收機陣列。在一些此類示例中，超音波接收機103可以包括部分地由TFT電路系統形成的像素輸入電極和感測器像素的陣列、壓電材料（諸如PVDF或PVDF-TrFE）的覆蓋壓電接收機層220、以及位於壓電接收機層上的上電極層（其有時將在本文中被稱為接收機偏壓電極）。合適的超音波發射機和超音波接收機陣列的示例如下所述。

然而，在替換的實現中，超音波接收機103和超音波發射機105可被組合在超音波收發機陣列中。例如，在一些實現中，超音波感測器102可以包括壓電接收機層，諸如PVDF聚合物層或PVDF-TrFE共聚物層。在一些實現中，單獨的壓電層可用作超音波發射機。在一些示例中，單個壓電層可用作發射機和用作接收機。在一些實現中，可在壓電層中使用其他壓電材料，諸如氮化鋁（AlN）或鋯鈦酸鉛（PZT）。在一些示例中，超音波感測器102可包括超音波換能器元件陣列，諸如壓電微機械超音波換能器（PMUT）陣列、電容微機械超音波換能器（CMUT）陣列等。在一些此類示例中，壓電接收機層、單層PMUT陣列中的PMUT元件或單層CMUT陣列中的CMUT元件可被用作超音波發射機以及超音波接收機。

在該示例中，所傳送的超音波214已從超音波發射機105透過感測器堆疊218傳送進入覆蓋的手指206。在一些示例中，感測器堆疊218的各個層可以包括一個或多個玻璃的或對可見光基本透明的其他材料（諸如塑膠或藍寶石）的基底。在該示例中，感測器堆疊218包括與光源系統（未示出）耦接的基底210，根據一些實現，光源系統可以是顯示器的背光。在替換的實現中，光源系統可被耦接到前光。相應地，在一些實現中，光源系統可被配置用於照亮顯示器和目標物件。其他實現可以不包括基底210。

在該實現中，基底210被耦接到用於超音波接收機103的薄膜電晶體(TFT)基底212。根據該示例，壓電接收機層220覆蓋超音波接收機103的感測器像素202a，並且壓板225覆蓋壓電接收機層220。相應地，在該示例中，裝置101能夠透過感測器堆疊218的一個或多個基底來傳送超音波214，感測器堆疊218的該一個或多個基底包括具有TFT基底212的超音波接收機103以及也可被視為基底的壓板225。在替換示例中，超音波接收機103的感測器像素202a和202b可駐留在基底212和超音波發射機105之間。

根據該示例，力感測器被整合到超音波指紋感測器的電路系統中。在該實現中，感測器像素202b是力感測器的力感測器像素。

在一些實現中，感測器像素202a和感測器像素202b可以是透明的、部分透明的或基本上透明的，以使得裝置101可能能夠透過超音波接收機103的元件傳送來自光源系統的光。在一些實現中，超音波接收機103和相關聯的電路系統可以形成在玻璃、塑膠或矽基底之上或之中。

再次參照圖2A，在一些實現中，方法200可以涉及執行反欺騙程序。根據一些實現，方法200可涉及取決於方塊217的認證程序和/或反欺騙程序（如果有的話）的結果的附加程序。例如，如果認證程序和/或反欺騙程序（如果有的話）成功結束，則控制系統可允許存取設備和/或安全區域。在一些此類實例中，控制系統可以解鎖行動設備、膝上型計算機、門、汽車或另一設備。

在一些實例中，反欺騙程序還可至少部分地基於對應於第一超音波接收機信號的第一指紋圖像和/或對應於第二超音波接收機信號的第二指紋圖像。一些實現可涉及至少部分地基於至少一個所測量的或所估計的力的反欺騙程序。

圖3示出指紋圖像和對應力的示例。所指示的力以克力為單位。儘管克實際上是質量單位，而不是力，但為了方便和節省語言，本發明中的討論可以將力或壓力的單位稱為“克”。在圖3中，“RT”意味右拇指，而“LT”意味左拇指。

在圖3中，這些圖像的相對較暗部分對應於具有相對較高振幅反射的區域。如以上所提及的，相對較高的振幅反射一般將對應於空氣/壓板、或當指紋谷線毗鄰於外表面時更一般地對應於空氣/外表面介面介面。發生相對較高振幅的反射是因為空氣/外表面介面具有比指紋脊線與外表面接觸時出現的皮膚/外表面介面更高的聲阻抗對比度。

可以看到，圖像301具有比圖像305高出許多的暗區百分比。這是因為圖像301是在正常右拇指用10克的力按壓外表面時獲取的，而圖像305是在正常右拇指用300克的力按壓外表面時獲取的。在後一種情形中，指紋脊線透過表現為橫向地展開來響應於所施加的力，部分原因是當施加較低的力時不接觸表面的指紋脊線的部分現在被壓在表面上。結果是，當相對較高百分比的圖像對應於指紋脊線/外表面介面（其對應於圖像305的較淺區域）時獲取圖像305。

對於油性手指，上述效果可能不那麼明顯。例如，參照圖3的右拇指“油性手指”示例，可以觀察到的是，雖然與圖像311相比，圖像309具有略高的暗區百分比，但該差異幾乎沒有圖像301和圖像305之間的差異大。

如圖3所示，當施加較大的力時，一些指紋圖像特徵可能更清楚。例如，與在圖像301中相比，在圖像305中更清楚地示出了終端303。

然而，當施加較小的力時，其他指紋圖像特徵可能更清楚。例如，褶皺307a在圖像301中突出，但在圖像305中不突出。類似地，褶皺307b在圖像313中容易觀察到，但在圖像315中不突出。

根據一些公開實現，反欺騙程序可以基於指紋圖像的一個或多個特徵或其他方面，這些特徵或其他方面根據壓力而改變。在一些此類實現中，指紋登記程序可涉及在多個不同作用力下獲取手指相同部分的超音波指紋圖像資料。例如，在從用戶手指的一部分以第一所測量的（或所估計的）力獲取第一組超音波指紋圖像資料之後，可以提示用戶（例如，經由顯示器上所提供的文字和/或圖像和/或經由揚聲器所提供的音頻提示）將手指的同一部分更緊密地按壓在超音波指紋感測器表面的外表面（或鄰近超音波指紋感測器所駐留的區域的設備表面）上。可以測量（或估計）第二作用力，並且可以從用戶手指的相同部分獲取第二組超音波指紋圖像資料。在一些實例中，當用第三、第四和/或第五所測量的或所估計的力將手指壓在外表面上時，可重複該程序以便獲取第三、第四和/或第五組超音波指紋圖像資料。根據一些實現，在登記程序期間可以對用戶的多個手指重複該程序。

如上文參照圖3所描述的，涉及當施加兩個或更多個不同的力時獲取指紋圖像資料的登記程序可揭示難以欺騙的手指特徵。例如，如果駭客擁有像圖像305這樣的圖像，則駭客將無法成功表示圖像301中所示的褶皺307a。類似地，如果駭客擁有圖像315，則駭客將無法成功表示圖像313中所示的褶皺307b。

在成功完成登記程序之後的“運行時”操作期間，反欺騙程序可以至少部分地基於在登記程序期間所獲取的資料。在一些實例中，反欺騙程序還可以至少部分地基於與第一超音波接收機信號（諸如在圖2的方塊205接收的第一超音波接收機信號）相對應的目標物件的第一指紋圖像和/或與第二超音波接收機信號（諸如在圖2的方塊215接收的第二超音波接收機信號）相對應的目標物件的第二指紋圖像。一些反欺騙程序可涉及獲取與第三超音波接收機信號相對應的目標物件的第三指紋圖像。在一些實例中，目標物件可以是手指。在一些實現中，反欺騙程序可至少部分地基於在獲取超音波接收機信號的時間手指壓在外表面上的所測量的或所估計的力。

例如，方法200的一些示例可涉及測量和/或估計對應於第一超音波接收機信號的第一力以及測量和/或估計對應於第二超音波接收機信號的第二力。在一些此類示例中，方法200可涉及控制顯示器和/或揚聲器以在測量和/或估計第一力之後提供要施加不同力的提示。

圖4A、4B和4C示出根據所施加的手指壓力的變化來指示指紋圖像中的變化的圖的示例。圖4A示出不同手指的接觸區域如何根據增加的壓力而變化的示例。圖4A中的曲線對應於三個不同的個體（J、M和H）的左右拇指（LT和RT）。在這些示例中，J_RT和J_LT對應於正常的手指，M_RT和M_LT對應於磨損的手指，而H_RT和H_LT對應於乾燥的手指。從圖4A可以看出，如上文所描述的，接觸區域一般隨增加的壓力而增加。然而，每個手指以不同的方式來響應於增加的壓力。例如，可以在圖4A中看到，這些手指的接觸區域在相同的壓力位準下實質上不同。例如，H_RT曲線指示在所施加的100克的壓力下略高於50%的接觸區域，而曲線M_RT、M_LT和H_LT指示在所施加的100克的壓力下略低於30%的接觸區域。

在圖4A中還可以看出，H_RT曲線和H_LT曲線的斜率隨壓力從200克增加到300克而增加。這兩條曲線都是向上凹的。作為對比，J_LT曲線的斜率一般在10到300克的壓力範圍中是固定的。在該壓力範圍中，J_RT曲線的斜率顯著變化，從而產生向下凹的曲線。圖4B中所示的曲線示出上述接觸區域隨著壓力而改變。如圖4A和4B中所示，這些變化是特定手指的特徵，並且可以在個體之間以及同一個體的手指之間顯著變化。

圖4C示出指紋圖像的空脊比如何隨著所施加壓力而改變的示例。指紋“空隙”在本文中也被稱為指紋谷線。圖4C中的曲線對應於個體J、M和H的左右拇指（L和R）。圖4C所示的值以及斜率變化是特定手指的特徵。值和斜率兩者可以在個體之間以及同一個體的手指之間顯著變化。

根據一些示例，反欺騙程序可涉及估計目標物件材料屬性的程序。在一些此類示例中，目標物件的材料屬性可以基於圖4A、4B和4C中所示的一個或多個曲線的斜率。例如，圖4A中的斜率指示當增加所施加的力時手指變形的程度。手指越硬，變形越小。通常，手指僵硬程度與乾燥程度之間存在正相關。透過追蹤該資訊，可以進一步推導材料屬性，諸如楊氏模數和帕松比。在相同的標稱力的情況下，接觸區域的變化指示皮膚上的應變。可以計算應變應力比來指示楊氏模量的相對值。橫向應變（其可透過接觸區域變化來估計）和軸向應變（其可透過從表皮下掃描所提取的深度資訊來估計）的比率被用於獲取帕松比。

圖5A、5B、5C和5D示出整合到超音波指紋感測器的電路系統中的力感測器的示例。圖5A示出透過金屬氧化物半導體場效應電晶體（MOSFET）的一個示例的橫截面，在本示例中，MOSFET是互補式金屬氧化物半導體（CMOS）。在圖5A中，僅示出單個n型薄膜電晶體（NTFT）和單個p型TFT（PTFT）。然而，在具有該類型結構的實際超音波指紋感測器中，通常具有數萬個NTFT/PTFT對。

取決於特定實現，圖5A中所示的堆疊的不同導電層的部分可被用於壓力感測器。在一些示例中，像素電極層的一部分可被用於壓力感測器。在其他示例中，源極/汲極（S/D）電極層的一部分可被用於壓力感測器。根據一些實現，閘電極層的一部分可被用於壓力感測器。在一些示例中，多晶矽（poly-Si）層的一部分可被用於壓力感測器。在一些實現中，多晶矽層可包括低溫多晶矽（LTPS）。

圖5B示出超音波指紋感測器的俯視圖的示例。在該示例中，感測器像素陣列和感測器周邊驅動器各自包括諸如圖5A中所示的CMOS的多個實例。在該實例中，像素電極層的一部分被配置成用作壓力感測器的導電部分。根據該實現，像素電極層的接腳1、接腳2和連接部分503被配置為壓力感測器電極。在該示例中，其他接腳（其在圖5A中被標記為“到ASIC的感測器操作接腳”）可被用於將超音波指紋感測器連接到該控制系統的對應部分。該控制系統可以包括或可以不包括ASIC，這取決於特定實現。根據一些示例，壓力感測器還可以包括超音波指紋感測器中所包括的一層或多層壓電材料的一部分。

圖5C示出圖5B中所示的超音波指紋感測器的透視圖。圖5C還示出了與圖5D中所示橫截面相對應的橫截面線A/A’。

圖5D是透過圖5C中所示的超音波指紋感測器的簡化橫截面。與圖5A類似，圖5D的示例僅示出單個NTFT/PTFT對，而具有該類型結構的實際超音波指紋感測器通常具有許多NTFT/PTFT對。在本示例中，橫截面線A/A’被示出穿過像素電極層，並且包括像素電極和壓力感測器電極。在其中使用較深層的一部分（諸如源極/汲極（S/D）電極層的一部分、閘電極層的一部分或多晶矽層的一部分）來形成壓力感測器電極的替換示例，該設備可包括將較深層連接到晶片接腳或控制系統的其他對應部分的通孔。

如本文其他地方所提及的，在一些示例中，至少一個超音波指紋感測器參數修改可至少部分地基於目標物件對超音波指紋感測器表面或鄰近超音波指紋感測器所駐留的區域的設備表面的所測量的或所估計的力。在一些示例中，經修改的參數可以包括增益值、所傳送超音波的頻率、距離閘延遲、距離閘窗口或偏壓條件。這些參數的示例現在將參考圖6等進行描述。

圖6示出根據一些實現的擷取時間延遲和擷取時間窗口的示例。圖6提供在本文中被稱為“DBIAS採樣”的示例，其中接收機偏壓電壓位準在信號被採樣時改變。在該示例中，接收機偏壓電壓位準也在信號被傳送時改變。在圖6中，擷取時間延遲被標記為“RGD”，“距離閘延遲”的縮寫，並且擷取時間窗口被標記為“RGW”，“距離閘窗口”的縮寫。圖602a示出在時間t ₀處發起的所傳送信號604。所傳送信號604可以例如是超音波脈衝。例如，超音波脈衝可對應於上文參照圖2A的方塊203和213所描述的“第一超音波”或“第二超音波”。

圖602b示出第一擷取時間延遲RGD ₁和第一擷取時間窗口RGW ₁的示例。所接收的波606a表示由超音波感測器陣列所接收的並且在第一擷取時間延遲RGD1之後、在第一擷取時間窗RGW1期間所採樣的反射超音波。在一些示例中，擷取時間延遲可以在約10奈秒到約20000奈秒或更大的範圍內。在一些實現中，第一擷取時間窗口可以在5到50奈秒的範圍中、或者在大致5到50奈秒的範圍中。在一些示例中，“大致”或“約”可意味在+/-5%之內，而在其他示例中，“大致”或“約”可意味在+/-10%、+/-15%或+/-20%之內。然而，在一些實現中，第一擷取時間窗口可能超過50奈秒。

根據一些示例，裝置101可包括壓板。壓板可相對於超音波感測器系統102來定位。例如，壓板可鄰近超音波感測器系統102來定位和/或貼附到超音波感測器系統102。在一些此類示例中，第一擷取時間延遲可對應於針對要由超音波感測器系統102的至少一部分來接收的從壓板表面反射的超音波的預期時間量。相應地，可以選擇第一擷取時間延遲和第一擷取時間窗口來擷取放置在壓板表面上的目標物件的一個或多個指紋特徵。例如，在具有約400微米厚的壓板的一些實現中，擷取時間延遲（RGD）可被設置成約1000奈秒，並且擷取時間窗口（RGW）可被設置成約50奈秒。

圖7示出根據一些替換的實現的擷取時間延遲和擷取時間窗口的示例。圖7提供在本文中被稱為“峰間採樣”的示例。與DBIAS採樣不同，在峰間採樣的情況下，接收機偏壓電壓位準（在圖7中標記為Rbias）在信號被採樣時不改變。

圖7中所提及的具體值，包括時間和電壓值，僅作為示例提供並且絕非是限制性的。如圖7中所提及的，此峰間示例涉及基於所接收的負信號峰值705和所接收的正信號峰值710的時間進行採樣。根據該示例，RGW對應於所接收的負信號峰值705和所接收的正信號峰值710之間的時間區間。在該示例中，RGW對應於驅動頻率的半個週期，在一些示例中，驅動頻率可以在10到200ns的範圍中。

峰間採樣的該示例涉及兩個額外的控制信號，其在圖7中被標記為S1和S2。在峰間採樣的該示例中，RGW和RGD被用於控制何時採樣。但是，RGD的定義在該示例中與圖6中DBIAS採樣示例的定義不同。在峰間採樣的該示例中，RGD在RGW改變時改變。換而言之，RGD與所接收的正信號峰值710的時間相聯繫。峰間採樣的一個好處是可以降低單音脈衝電壓，其進而導致電子元件上的成本降低、更好的可靠性等。

圖8示出根據峰間採樣的一些實現的擷取時間延遲和擷取時間窗口的示例。圖850a示出在時間t ₀處發起的所傳送的信號860。所傳送的信號860可以例如是超音波脈衝。例如，超音波脈衝可對應於上文參照圖2A的方塊203和213所描述的“第一超音波”或“第二超音波”。在替換示例中，可傳送多個超音波脈衝。

圖850b示出第一擷取時間延遲RGDC和第一擷取時間窗口RGWC的示例。所接收的波870a表示由超音波感測器陣列所接收的並且在第一擷取時間延遲RGDC之後、在第一擷取時間窗RGWC期間所採樣的反射超音波。在一些示例中，擷取時間延遲可以在約10奈秒到約20000奈秒或更大的範圍內。在一些實現中，第一擷取時間窗口可以在5到50奈秒的範圍中、或者在大致5到50奈秒的範圍中。在一些示例中，“大致”或“約”可意味在+/- 5%之內，而在其他示例中，“大致”或“約”可意味在+/- 10%、+/- 15%或+/- 20%之內。然而，在一些實現中，第一擷取時間窗口可能超過50奈秒。

圖9和圖10示出在作出超音波指紋感測器參數修改後的圖像品質變化的示例。在這些示例中，超音波指紋感測器參數修改至少部分地基於目標物件對超音波指紋感測器表面或鄰近超音波指紋感測器所駐留的區域的設備表面的所測量的或所估計的力低於閾值的指示。在這些示例中，超音波指紋感測器參數修改也基於指紋圖像品質度量。在該實例中，指紋圖像品質度量是信雜比（SNR）。

參照圖9，在該示例中，根據除了DBIAS之外的相同輸入指紋感測器參數，經由超音波指紋感測器來獲取目標圖像907a和907b。在該示例中，3.5伏特的DBIAS設置產生SNR為3.7的目標圖像907a，而5伏特的DBIAS設置產生SNR為5.5的目標圖像907b。在這些示例中，增加DBIAS設置使得指紋圖像907b具有比指紋圖像907a高的圖像品質。

參照圖10A，根據除了VBOOST之外的相同輸入指紋感測器參數，經由超音波指紋感測器來獲取目標圖像1007a和1007b。VBOOST越低，激發電壓越小，因此往返回程信號越小。如果信號低於閾值，可以調整VBOOST以推升該信號。在圖10A所示的示例中，將VBOOST從23伏特增加到30伏特，同時保持所有其他超音波指紋感測器參數不變，將SNR從4.8增加到6.0。

圖10B是根據一些示例示出根據施加到超音波感測器上的手指的力的變化的所接收信號強度的變化的曲線圖。在圖10B所描繪的示例中，用於掃描的超音波感測器系統為圖2B所示的一般類型的超音波感測器系統。在該示例中，超音波感測器系統102包括壓電層（例如，超音波發射機105）和鄰近壓電層的一側的電極層222。在這些示例中，經由“直接採樣”來獲取對應於超音波掃描的超音波信號：代替從超音波接收機103的每個個體感測器像素讀出信號，反射超音波經由電極層222來接收。圖10B所示的每個資料點對應於6個獨立試驗的平均值。圖10B所示的信號強度指示來自手指/壓板介面的信號反射。接觸力越大，對應於指紋脊線的接觸區域越大，並且因此來自手指/壓板介面的回程信號越小。

圖11代表性地描繪用於超音波指紋感測器的感測器像素的4×4像素陣列的各方面。每個感測器像素1134可以例如與壓電感測器材料（PSM）的局部區域、像素輸入電極1137、峰值偵測二極體（D1）和讀出電晶體電路系統（M3）相關聯；這些元件中的許多或全部可以形成在基底上或基底中以形成像素電路1136。在實踐中，每個感測器像素1134的壓電感測器材料的局部區域可以將所接收到的超音波能量轉換成電荷。峰值偵測二極體D1可以記錄由壓電感測器材料PSM的局部區域所偵測到的最大電荷量。像素陣列1135的每一列隨後可以例如透過列選擇機制、閘極驅動器或位移暫存器被掃描，並且每一行的讀出電晶體電路系統M3可被觸發以允許每個感測器像素1134的峰值電荷量的幅度由附加電路系統（例如，多工器和A/D轉換器）讀取。像素電路1136可以包括一個或多個TFT以允許對感測器像素1134的閘控、尋址和復位。

每個像素電路1136可提供關於由超音波指紋感測器所偵測到的物件的小部分的資訊。儘管為了便於解說，圖11中所示的示例具有相對粗略的解析度，但具有每英寸500個像素的數量級或更高解析度的超音波感測器可配置有適當地縮放的結構。超音波指紋感測器的偵測區域可取決於預期偵測物件來選擇。例如，該偵測區域的範圍可以從單個手指的約8 mm x 3 mm、5 mm x 5 mm或9 mm x 4 mm到四個手指的約3英寸 x 3英寸。較小和較大的區域（包括正方形、矩形和非矩形幾何體）可適當地用於目標物件。

圖12A示出超音波指紋感測器的分解視圖的示例。在該示例中，超音波指紋感測器1200a包括在壓板40下方的超音波發射機20和超音波接收機30。根據一些實現，超音波接收機30可以是圖1B所示和上文所描述的超音波接收機103的示例。在一些實現中，超音波發射機20可以是圖1B所示和上文所描述的超音波發射機105的示例。超音波發射機20可包括基本上平面的壓電發射機層22，並且可被配置成用作平面波產生器。超音波可以透過以下方式來產生：取決於所施加的信號來向壓電層施加電壓以使該層膨脹或收縮，從而產生平面波。在該示例中，控制系統106可被配置成用於導致可經由第一發射機電極24和第二發射機電極26施加到平面壓電發射機層22的電壓。以此方式，可透過經由壓電效應改變層的厚度來產生超音波。該所產生的超音波可朝手指（或待偵測的其他物件）行進，從而穿過壓板40。未被待偵測的物件吸收或傳送的部分波可被反射，以便透過壓板40傳回並且被超音波接收機30接收。第一和第二發射機電極24和26可以是金屬化電極，例如，覆蓋壓電發射機層22的相對側的金屬層。

超音波接收機30可包括排列在基底34（其也可被稱為背板）上的感測器像素電路32的陣列和壓電接收機層36。在一些實現中，每個感測器像素電路32可包括一個或多個基於TFT或基於矽的元件、電互連跡線，以及在一些實現中包括一個或多個附加的電路元件（諸如二極體、電容器等）。每個感測器像素電路32可被配置成將由鄰近該像素電路的壓電接收機層36所產生的表面電荷轉換成電信號。每個感測器像素電路32可包括將壓電接收機層36電耦接到感測器像素電路32的像素輸入電極38。

在所解說的實現中，接收機偏壓電極39被排列在壓電接收機層36鄰近壓板40的一側上。接收機偏壓電極39可以是金屬化電極，並且可以接地或偏壓以控制哪些信號可被傳遞到感測器像素電路32的陣列。從壓板40的暴露的（頂）表面反射的超音波能量可由壓電接收機層36轉換成表面電荷。所產生的表面電荷可被耦接到像素輸入電極38和下面的感測器像素電路32。電荷信號可由感測器像素電路32放大或緩衝並且提供給控制系統106。

控制系統106可以與第一發射機電極24和第二發射機電極26、以及與接收機偏壓電極39和基底34上的感測器像素電路32電連接（直接地或間接地）。在一些實現中，控制系統106可以基本上如上所述地操作。例如，控制系統106可被配置成用於處理從感測器像素電路32所接收到的經放大的信號。

控制系統106可被配置成用於控制超音波發射機20和/或超音波接收機30以獲取超音波資料，其可包括指紋資料。根據一些實現，控制系統106可被配置成用於提供諸如本文所述的功能性。

無論超音波指紋感測器1200a是否包括單獨的超音波發射機20，在一些實現中，控制系統106可被配置成用於從超音波資料獲取屬性資訊。在一些示例中，控制系統106可被配置成用於至少部分地基於屬性資訊來控制對一個或多個設備的存取。超音波指紋感測器1200a（或相關聯的設備）可包括包含一個或多個記憶體設備的記憶體系統。在一些實現中，控制系統106可以包括記憶體系統的至少一部分。控制系統106可被配置成用於從超音波資料獲取屬性資訊並且將該屬性資訊儲存在記憶體系統中。在一些實現中，控制系統106可被配置成用於擷取指紋圖像、從指紋圖像獲取屬性資訊、並且將從指紋圖像所獲得的屬性資訊（其在本文中可被稱為指紋圖像資訊）儲存在記憶體系統中。根據一些示例，控制系統106可被配置成用於擷取指紋圖像、從指紋圖像獲取屬性資訊、並且儲存從指紋圖像獲得的屬性資訊，即使在將超音波發射機20維持在“關閉”狀態時亦是如此。

在一些實現中，控制系統106可被配置成用於在超音波成像模式或力感測模式下操作超音波指紋感測器1200a。在一些實現中，控制系統可被配置成用於在力感測模式下操作該超音波指紋感測器時將超音波發射機20維持在“關閉”狀態。超音波接收機30可被配置成用於當超音波指紋感測器1200a在力感測模式下操作時用作力感測器。在一些實現中，控制系統106可被配置成用於控制其他設備，諸如顯示系統、通信系統等。在一些實現中，控制系統106可被配置成用於在電容成像模式下操作超音波指紋感測器1200a。

壓板40可以是可與接收機聲耦接的任何適當的材料，其示例包括塑膠、陶瓷、藍寶石、金屬和玻璃。在一些實現中，壓板40可以是覆蓋板，例如，用於顯示器的覆蓋玻璃或透鏡玻璃。特別是當使用超音波發射機20時，若需要，可以透過相對較厚的壓板（例如，3 mm及以上）來執行指紋偵測和成像。然而，對於其中超音波接收機30被配置成用於在力偵測模式下或電容偵測模式下成像指紋的實現，可能期望更薄且相對更兼容的壓板40。根據一些此類實現，壓板40可包括一種或多種聚合物（諸如一種或多種類型的聚對二甲苯），並且可以顯著更薄。在一些此類實現中，壓板40可以是幾十微米厚或者甚至小於10微米厚。

可被用於形成壓電接收機層36的壓電材料的示例包括具有適當的聲學性質（例如，在約2.5 MRayl與5 MRayl之間的聲阻抗）的壓電聚合物。可採用的壓電材料的具體示例包括鐵電性聚合物，諸如聚偏二氟乙烯（PVDF）和聚偏氟乙烯-三氟乙烯（PVDF-TrFE）共聚物。PVDF共聚物的示例包括60:40（莫耳百分比）的PVDF-TrFE、70:30的PVDF-TrFE、80:20的PVDF-TrFE和90:10的PVDR-TrFE。可採用的壓電材料的其他示例包括聚偏二氯乙烯（PVDC）均聚物和共聚物、聚四氟乙烯（PTFE）均聚物和共聚物、以及二異丙基溴化銨（DIPAB）。

壓電發射機層22和壓電接收機層36中的每一者的厚度可被選擇以便適用於產生和接收超音波。在一個示例中，PVDF平面壓電發射機層22約為28 µm厚，並且PVDF-TrFE接收機層36約為12 µm厚。超音波的示例頻率可在5 MHz到30 MHz的範圍內，其中波長在毫米或更小的數量級。

圖12B示出超音波指紋感測器的替換示例的分解視圖。在該示例中，壓電接收機層36已形成為離散元件37。在圖12B所示的實現中，離散元件37中的每一者對應於單個像素輸入電極38和單個感測器像素電路32。然而，在超音波指紋感測器1200b的替換實現中，在每一個離散元件37、單個像素輸入電極38和單個感測器像素電路32之間不一定存在一對一的對應關係。例如，在一些實現中，對於單個離散元件37，可存在多個像素輸入電極38和感測器像素電路32。

圖12A和圖12B示出超音波指紋感測器中的超音波發射機和接收機的示例排列，其中其他排列也是可能的。例如，在一些實現中，超音波發射機20可以在超音波接收機30的上方，並且因此更接近待偵測的物件。在一些實現中，超音波發射機可被包括在超音波感測器陣列中（例如，單層發射機和接收機）。在一些實現中，超音波指紋感測器可包括聲延遲層。例如，可以在超音波發射機20和超音波接收機30之間將聲延遲層納入超音波指紋感測器中。聲延遲層可用於調整超音波脈衝時序，並且同時使超音波接收機30與超音波發射機20電絕緣。聲延遲層可以具有基本上均勻的厚度，其中選擇用於延遲層的材料和/或延遲層的厚度以在反射超音波能量到達超音波接收機30的時間方面提供期望的延遲。這樣做，可以使藉由已被物件反射而攜帶關於物件的資訊的能量脈衝的時間範圍在從超音波指紋感測器的其他部分反射的能量不太可能正到達超音波接收機30的時間範圍期間到達超音波接收機30。在一些實現中，基底34和/或壓板40可用作聲延遲層。

圖12C示出超音波指紋感測器的示例的分解視圖。在該示例中，超音波指紋感測器1200c包括在壓板40下方的超音波收發機陣列50。根據一些實現，超音波收發機陣列50可用作圖1B所示和上文所述的超音波接收機103和超音波發射機105兩者。超音波收發機陣列50可包括基本上平面的壓電收發機層56，壓電收發機層56被配置成用作平面波產生器。可透過跨收發機層56施加電壓來產生超音波。控制系統106可被配置成用於產生收發機激發電壓，該電壓可經由一個或多個下面的像素輸入電極38或一個或多個上面的收發機偏壓電極59來施加到壓電收發機層56。所產生的超音波可朝手指或待偵測的其他物件行進，從而穿過壓板40。未被該物件吸收或傳送的部分波可被反射，以便透過壓板40傳回並且被超音波收發機50接收。

超音波收發機陣列50可包括排列在基底34上的感測器像素電路32的陣列。在一些實現中，每個感測器像素電路32可包括一個或多個基於TFT或基於矽的元件、電互連跡線，以及在一些實現中包括一個或多個附加的電路元件（諸如二極體、電容器等）。每個感測器像素電路32可包括將壓電收發機層56電耦接到感測器像素電路32的像素輸入電極38。

在所解說的實現中，收發機偏壓電極59被排列在壓電收發機層56鄰近壓板40的一側上。收發機偏壓電極59可以是金屬化電極，並且可以接地或偏壓以控制哪些信號可被產生以及哪些反射信號可被傳遞到感測器像素電路32的陣列。從壓板40的暴露的（頂）表面反射的超音波能量可由壓電收發機層56轉換成表面電荷。所產生的表面電荷可被耦接到像素輸入電極38和下面的感測器像素電路32。電荷信號可由感測器像素電路32放大或緩衝並且提供給控制系統106。

控制系統106可被電連接到（直接地或間接地）收發機偏壓電極59和感測器基底34上的感測器像素電路32。在一些實現中，控制系統106可以基本上如上所述地操作。例如，控制系統106可被配置成用於處理從感測器像素電路32所接收到的經放大的信號。

控制系統106可被配置成用於控制超音波收發機陣列50以獲取超音波資料，其可包括指紋資料。根據一些實現，控制系統106可被配置成用於提供諸如本文所述的功能性（例如，諸如本文所述的功能性）。

在具有超音波收發機陣列的超音波指紋感測器的其它示例中，感測器基底34的背面可直接或間接地貼附到上面的壓板40。在操作中，由壓電收發機層56所產生的超音波可穿過感測器基底34和壓板40，被壓板40的表面反射，並且在被基底感測器34上或其內的感測器像素電路32偵測到之前透過壓板40和感測器基底34返回。

如本文中所使用的，引述一列項目中的“至少一者”的用語是指這些項目的任何組合，包括單個成員。作為示例，“a、b或c中的至少一個”旨在涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c、和a-b-c。

結合本文中所公開的實現來描述的各種解說性邏輯、邏輯區塊、模組、電路和演算法程序可實現為電子硬體、計算機軟體、或這兩者的組合。硬體與軟體的這種可互換性已以其功能性的形式作了一般化描述，並在上文描述的各種解說性組件、方塊、模組、電路、和程序中作解說。此類功能性是以硬體還是軟體來實現取決於具體應用和加諸於整體系統的設計限制。

用於實現結合本文中所公開的方面來描述的各種解說性邏輯、邏輯區塊、模組和電路的硬體和資料處理裝置可用設計成執行本文中描述的功能的通用單晶片或多晶片處理器、數位信號處理器（DSP）、特殊應用積體電路（ASIC）、場域可程式化閘陣列（FPGA）或其他可程式化邏輯設備、離散的閘或電晶體邏輯、離散的硬體組件、或其任何組合來實現或執行。通用處理器可以是微處理器，或者是任何常規的處理器、控制器、微控制器、或狀態機。處理器還可以被實現為計算設備的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個微處理器、與DSP核心協作的一個或多個微處理器、或任何其他此類配置。在一些實現中，特定程序和方法可由專用於給定功能的電路系統來執行。

在一個或多個方面，所描述的功能可以在硬體、數位電子電路系統、計算機軟體、韌體（包括本說明書中所公開的結構及其結構等效物）中或在其任何組合中實現。本說明書中所描述的標的的實現也可實現為一個或多個計算機程式，即，編碼在計算機儲存媒體上以供資料處理裝置執行或用於控制資料處理裝置的操作的計算機程式指令的一個或多個模組。

如果在軟體中實現，則各功能可以作為一條或多條指令或碼儲存在計算機可讀媒體（諸如非暫時性媒體）上或藉其進行傳送。本文中所公開的方法或演算法的程序可在可駐留在計算機可讀媒體上的處理器可執行軟體模組中實現。計算機可讀媒體包括計算機儲存媒體和通信媒體兩者，包括可被實現成將計算機程式從一地轉移到另一地的任何媒體。儲存媒體可以是可被計算機存取的任何可用媒體。作為示例但非限定，非暫時性媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存、磁碟儲存或其他磁儲存設備、或能被用來儲存指令或資料結構形式的期望程式碼且能被計算機存取的任何其他媒體。並且，任何連接也可被適當地稱為計算機可讀媒體。如本文中所使用的碟（disk）和碟（disc）包括壓縮光碟（CD）、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟（DVD）、軟性磁碟和藍光光碟，其中碟（disk）往往以磁的方式再現資料而碟（disc）用雷射以光學方式再現資料。以上的組合應當也被包括在計算機可讀媒體的範圍內。另外，方法或演算法的操作可作為碼和指令之一或者碼和指令的任何組合或集合而駐留在可被納入計算機程式產品中的機器可讀媒體和計算機可讀媒體上。

對本公開內容中描述的實現的各種改動對於本領域一般技術人員可能是明顯的，並且本文中所定義的普適原理可應用於其他實現而不會脫離本公開內容的範圍。由此，本公開內容並非旨在被限定於本文中示出的實現，而是應被授予與申請專利範圍、本文中所公開的原理和新穎性特徵一致的最廣範圍。措辭“示例性”在本文中排他地用來意指“用作示例、實例、或解說”。本文中描述為“示例性”的任何實現不必然被解釋為優於或勝過其他實現。

本說明書中在分離實現的上下文中描述的某些特徵也可組合地實現在單個實現中。相反，在單個實現的上下文中描述的各種特徵也可分離地或以任何合適的子組合實現在多個實現中。此外，雖然諸特徵在上文可能被描述為以某些組合的方式起作用且甚至最初是如此主張保護的，但來自所主張保護的組合的一個或多個特徵在一些情形中可從該組合中去掉，且所主張保護的組合可以針對子組合、或子組合的變體。

類似地，雖然在圖式中以特定次序描繪了操作，但這不應當被理解為主張此類操作以所示的特定次序或按順序次序來執行、或要執行所有所解說的操作才能達成期望的結果。在某些環境中，多任務處理和平行處理可能是有利的。此外，上文所描述的實現中的各種系統組件的分離不應被理解為在所有實現中都主張此類分離，並且應當理解的是，所描述的程式組件和系統一般可以一起整合在單個軟體產品中或封裝成多個軟體產品。附加地，其他實現也落在所附申請專利範圍的範圍內。在一些情形中，申請專利範圍中敘述的動作可按不同次序來執行並且仍達成期望的結果。

將理解的是，除非任何特定描述的實現中的特徵被顯示地標識為彼此不兼容，或者周圍上下文暗示它們是互斥的並且不容易在互補和/或支持意義上組合，本公開內容一般構想和設想那些互補實現的特定特徵可被選擇性地組合以提供一個或多個綜合但略有不同的技術解決方案。因此，將進一步領會的是，以上描述僅作為示例給出，並且可以在本公開內容的範圍內進行詳細修改。

1:圖像 3:圖像 5:圖像 7:圖像 20:超音波發射機 22:壓電發射機層 24:第一發射機電極 26:第二發射機電極 30:超音波接收機 32:感測器像素電路 34:基底 36:壓電接收機層 37:離散元件 38:像素輸入電極 39:接收機偏壓電極 40:壓板 50:超音波收發機陣列 56:壓電收發機層 59:收發機偏壓電極 101:裝置 102:超音波指紋感測器 103:超音波接收機 104:介面系統 105:超音波發射機 106:控制系統 110:力感測器 200:方法 202a:感測器像素 202b:感測器像素 203:步驟 205:步驟 206:手指 207:步驟 209:步驟 210:基底 211:步驟 212:薄膜電晶體(TFT)基底 213:步驟 214:超音波 215:步驟 216:反射超音波 217:步驟 218:感測器堆疊 220:壓電接收機層 222:電極層 224:鈍化層 225:壓板 301:圖像 303:終端 305:圖像 307a:褶皺 307b:褶皺 309:圖像 311:圖像 313:圖像 315:圖像 503:連接部分 602a:圖 602b:圖 604:所傳送信號 606a:所接收的波 705:負信號峰值 710:正信號峰值 850a:圖 850b:圖 860:所傳送的信號 870a:所接收的波 907a:目標圖像 907b:目標圖像 1007a:目標圖像 1007b:目標圖像 1134:感測器像素 1135:像素陣列 1136:像素電路 1137:像素輸入電極 1200a:超音波指紋感測器 1200b:超音波指紋感測器 1200c:超音波指紋感測器

本說明書中所描述的標的的一個或多個實現的細節在圖式及以下描述中闡述。其他特徵、方面和優點將從該描述、圖式和申請專利範圍中變得明瞭。應注意的是，以下圖式的相對尺寸可能並非按比例繪製。各個圖式中相似的圖式標記和命名指示相似要素。

圖1A示出由超音波指紋感測器從乾燥手指所獲取的指紋圖像的示例。

圖1B是示出根據一些公開實現的裝置的示例組件的方塊圖。

圖2A是提供本文公開的一些方法的示例方塊的流程圖。

圖2B示出能夠執行本文所述的至少一些方法的裝置的橫截面圖的示例。

圖3示出指紋圖像和對應力的示例。

圖4A、圖4B和圖4C示出根據所施加的手指壓力的變化來指示指紋圖像中的變化的圖的示例。

圖5A、圖5B、圖5C和圖5D示出整合到超音波指紋感測器的電路系統中的力感測器的示例。

圖6示出根據一些實現的擷取時間延遲和擷取時間窗口的示例。

圖7示出根據一些替換實現的擷取時間延遲和擷取時間窗口的示例。

圖8示出根據峰間採樣的一些實現的擷取時間延遲和擷取時間窗口的示例。

圖9和10A示出在作出超音波指紋感測器參數修改後的圖像品質變化的示例。

圖10B是根據一些示例示出根據施加到超音波感測器上的手指的力的變化的接收信號強度的變化的圖。

圖11代表性地描繪用於超音波指紋感測器的感測器像素的4×4像素陣列的各方面。

圖12A和圖12B示出超音波指紋感測器中的超音波發射機和接收機的示例排列，其中其他排列也是可能的。

圖12C示出超音波指紋感測器中的超音波收發機陣列的示例。

200:方法 203:步驟 205:步驟 207:步驟 209:步驟 211:步驟 213:步驟 215:步驟 217:步驟

Claims

一種感測裝置，包括：超音波指紋感測器；以及控制系統，其被配置成用於：控制所述超音波指紋感測器來朝與表面接觸的目標物件傳送第一超音波，所述表面為超音波指紋感測器表面或鄰近所述超音波指紋感測器所駐留的區域的設備的表面；從所述超音波指紋感測器接收第一超音波接收機信號，所述第一超音波接收機信號包括與所述第一超音波從所述目標物件的反射相對應的信號；獲取對由所述目標物件施加在所述表面上的力的估計；至少部分地基於所述力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改；至少部分地基於所述超音波指紋感測器參數修改來更新所述超音波指紋感測器的至少一個設置；控制所述超音波指紋感測器來朝所述目標物件傳送第二超音波；從所述超音波指紋感測器接收第二超音波接收機信號，所述第二超音波接收機信號包括與所述第二超音波從所述目標物件的反射相對應的信號；以及至少部分地基於所述第一超音波接收機信號和所述第二超音波接收機信號來執行認證程序。
如請求項1所述的裝置，其中所述至少一個超音波指紋感測器參數修改包括增益值修改、所傳送超音波的頻率的修改、距離閘延遲修改、距離閘窗口修改或偏壓條件的修改中的至少一者。
如請求項1所述的裝置，其中決定所述至少一個超音波指紋感測器參數修改涉及從與所述力相對應的資料結構的一部分獲取至少一個新的超音波指紋感測器參數，所述資料結構包括力值和對應的超音波指紋感測器參數。
如請求項1所述的裝置，其中對所述力的估計至少部分地基於對所述第一超音波接收機信號的分析。
如請求項1所述的裝置，其中對所述力的估計至少部分地基於對與所述第一超音波接收機信號相對應的第一指紋圖像的分析。
如請求項5所述的裝置，其中對所述力的估計基於所述第一指紋圖像的接觸區域、空脊比（void to ridge ratio）或脊線距離中的一者或多者。
如請求項1所述的裝置，進一步包括力感測器，其中對所述力的估計至少部分地基於從所述力感測器接收的力感測器信號。
如請求項7所述的裝置，其中所述力感測器被整合到所述超音波指紋感測器的電路系統中。
如請求項7所述的裝置，其中所述力感測器與所述超音波指紋感測器分離。
如請求項7所述的裝置，其中所述力感測器包括壓阻式感測器、電容感測器或基於聚合物的薄膜感測器中的一者或多者。
如請求項10所述的裝置，其中所述力感測器包括所述壓阻式感測器，並且其中所述壓阻式感測器包括矽、金屬、多晶矽或玻璃中的一者或多者。
如請求項1所述的裝置，其中所述控制系統被進一步配置成用於執行至少部分地基於所述力的反欺騙程序。
如請求項12所述的裝置，其中所述反欺騙程序還至少部分地基於對應於所述第一超音波接收機信號的第一指紋圖像或對應於所述第二超音波接收機信號的第二指紋圖像。
如請求項12所述的裝置，其中所述反欺騙程序涉及估計目標物件材料屬性的程序。
如請求項1所述的裝置，其中所述控制系統被進一步配置成用於估計對應於所述第一超音波接收機信號的第一力和估計對應於所述第二超音波接收機信號的第二力。
如請求項15所述的裝置，進一步包括顯示器，其中所述控制系統被進一步配置成用於控制所述顯示器來在估計所述第一力之後提供要施加不同力的提示。
如請求項1所述的裝置，其中所述超音波指紋感測器包括鄰近超音波發射機層的電極層，其中所述第一超音波接收機信號經由所述電極層來獲取，並且其中對所述力的估計至少部分地基於對所述第一超音波接收機信號的分析。
如請求項1所述的裝置，其中所述裝置被整合到行動設備中。
一種控制超音波指紋感測器的方法，所述方法包括：控制所述超音波指紋感測器來朝與表面接觸的目標物件傳送第一超音波，所述表面為超音波指紋感測器表面或鄰近所述超音波指紋感測器所駐留的區域的設備的表面；從所述超音波指紋感測器接收第一超音波接收機信號，所述第一超音波接收機信號包括與所述第一超音波從所述目標物件的反射相對應的信號；獲取對由所述目標物件施加在所述表面上的力的估計；至少部分地基於所述力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改；至少部分地基於所述超音波指紋感測器參數修改來更新所述超音波指紋感測器的至少一個設置；控制所述超音波指紋感測器來朝所述目標物件傳送第二超音波；從所述超音波指紋感測器接收第二超音波接收機信號，所述第二超音波接收機信號包括與所述第二超音波從所述目標物件的反射相對應的信號；以及至少部分地基於所述第一超音波接收機信號和所述第二超音波接收機信號來執行認證程序。
如請求項19所述的方法，其中所述至少一個超音波指紋感測器參數修改包括增益值修改、所傳送的超音波的頻率的修改、距離閘延遲修改、距離閘窗口修改或偏壓條件的修改中的至少一者。
如請求項19所述的方法，其中決定所述至少一個超音波指紋感測器參數修改涉及從與所述力相對應的資料結構的一部分獲取至少一個新的超音波指紋感測器參數，所述資料結構包括力值和對應的超音波指紋感測器參數。
如請求項19所述的方法，其中對所述力的估計至少部分地基於對所述第一超音波接收機信號的分析。
如請求項19所述的方法，其中對所述力的估計至少部分地基於對與所述第一超音波接收機信號相對應的第一指紋圖像的分析。
如請求項23所述的方法，其中對所述力的估計基於所述第一指紋圖像的接觸區域、空脊比或脊線距離中的一者或多者。
如請求項19所述的方法，其中對所述力的估計至少部分地基於從力感測器接收的力感測器信號。
如請求項19所述的方法，進一步包括執行至少部分地基於所述力的反欺騙程序。
如請求項26所述的方法，其中所述反欺騙程序還至少部分地基於對應於所述第一超音波接收機信號的第一指紋圖像或對應於所述第二超音波接收機信號的第二指紋圖像。
如請求項26所述的方法，其中所述反欺騙程序涉及估計目標物件材料屬性的程序。
如請求項19所述的方法，進一步包括估計對應於所述第一超音波接收機信號的第一力和估計對應於所述第二超音波接收機信號的第二力。
如請求項29所述的方法，進一步包括控制顯示器或揚聲器中的至少一者來在估計所述第一力之後提供要施加不同力的提示。
如請求項19所述的方法，其中所述超音波指紋感測器被整合到行動設備中。
一種感測裝置，包括：超音波指紋感測器；以及控制構件，其用於：控制所述超音波指紋感測器以用於朝與表面接觸的目標物件傳送第一超音波，所述表面為超音波指紋感測器表面或鄰近所述超音波指紋感測器所駐留的區域的設備的表面；從所述超音波指紋感測器接收第一超音波接收機信號，所述第一超音波接收機信號包括與所述第一超音波從所述目標物件的反射相對應的信號；獲取對由所述目標物件施加在所述表面上的力的估計；至少部分地基於所述力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改；至少部分地基於所述超音波指紋感測器參數修改來更新所述超音波指紋感測器的至少一個設置；控制所述超音波指紋感測器來朝所述目標物件傳送第二超音波；從所述超音波指紋感測器接收第二超音波接收機信號，所述第二超音波接收機信號包括與來自所述目標物件的所述第二超音波的反射相對應的信號；以及至少部分地基於所述第一超音波接收機信號和所述第二超音波接收機信號來執行認證程序。
如請求項32所述的裝置，其中所述至少一個超音波指紋感測器參數修改包括增益值修改、所傳送的超音波的頻率的修改、距離閘延遲修改、距離閘窗口修改或偏壓條件的修改中的至少一者。
如請求項32所述的裝置，其中所述裝置被整合到行動設備中。
一種或多種其上儲存有軟體的非暫時性媒體，所述軟體包括用於執行控制超音波指紋感測器的方法的指令，所述方法包括：控制所述超音波指紋感測器以用於朝與表面接觸的目標物件傳送第一超音波，所述表面為超音波指紋感測器表面或鄰近所述超音波指紋感測器所駐留的區域的設備的表面；從所述超音波指紋感測器接收第一超音波接收機信號，所述第一超音波接收機信號包括與所述第一超音波從所述目標物件的反射相對應的信號；獲取對由所述目標物件施加在所述表面上的力的估計；至少部分地基於所述力來決定至少一個超音波指紋感測器參數修改；至少部分地基於所述超音波指紋感測器參數修改來更新所述超音波指紋感測器的至少一個設置；控制所述超音波指紋感測器來朝所述目標物件傳送第二超音波；從所述超音波指紋感測器接收第二超音波接收機信號，所述第二超音波接收機信號包括與來自所述目標物件的所述第二超音波的反射相對應的信號；以及至少部分地基於所述第一超音波接收機信號和所述第二超音波接收機信號來執行認證程序。
如請求項35所述的一種或多種其上儲存有軟體的非暫時性媒體，其中所述至少一個超音波指紋感測器參數修改包括增益值修改、所傳送的超音波的頻率的修改、距離閘延遲修改、距離閘窗口修改或偏壓條件的修改中的至少一者。