指纹感测装置
阅读：730发布：2020-05-12
专利汇可以提供指纹感测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种指纹感测装置。该指纹感测装置具有表面，用以接收感测光。指纹感测装置包括主动感测区、参考区以及光遮蔽层。主动感测区具有多个感测元件。感测元件配置在表面下的第一区域，并依据感测光产生多个感测 信号 。参考区具有至少一参考感测元件。至少一参考感测元件配置在表面下的第二区域，用以提供至少一参考信号。光遮蔽层设置在表面下的第二区域，用以遮蔽感测光以避免至少一参考感测元件接收感测光。，下面是指纹感测装置专利的具体信息内容。
1.一种指纹感测装置，具有一表面，用以接收一感测光，包括：
一主动感测区，具有多个感测元件，该多个感测元件配置在该表面下的一第一区域，并依据该感测光产生多个感测信号；
一参考区，具有至少一参考感测元件，配置在该表面下的一第二区域，用以提供至少一参考信号；以及
一光遮蔽层，设置在该表面下的该第二区域，用以遮蔽该感测光以避免该至少一参考感测元件接收该感测光。
2.如权利要求1所述的指纹感测装置，其中各该感测元件与该至少一参考感测元件的结构相同。
3.如权利要求1所述的指纹感测装置，还包括：
一感测光产生器，用以提供该感测光至该主动感测区。
4.如权利要求3所述的指纹感测装置，还包括：
一控制器，耦接至该主动感测区、该参考区以及该感测光产生器，依据该多个感测信号以及该至少一参考信号来得知该多个感测元件的一灰阶劣化值，并依据该灰阶劣化值以调整该感测光的亮度。
5.如权利要求4所述的指纹感测装置，其中该控制器依据该灰阶劣化值以产生一控制信号，并使该感测光产生器依据该控制信号以调整该感测光的亮度，其中该控制信号为脉宽调制信号。
6.如权利要求4所述的指纹感测装置，其中该控制器计算该多个感测信号以及该至少一参考信号的一差值，并依据该差值来获得该灰阶劣化值。
7.如权利要求1所述的指纹感测装置，其中该至少一参考感测元件的数量为多个时，多个该参考感测元件形成多个参考感测行，该多个参考感测行分别耦接多条参考感测线。
8.如权利要求6所述的指纹感测装置，其中相邻的两参考感测行对应的参考感测线相互耦接。
9.权利要求1所述的指纹感测装置，其中该第二区域配置在该第一区域的一侧边。
10.权利要求1所述的指纹感测装置，其中该第二区域分为一第一子参考区以及一第二子参考区，该第一子参考区配置在该第一区域的一第一侧边，该第二子参考区配置在该第一区域的一第二侧边，该第一侧边与该第二侧边相对。
指纹感测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种指纹感测装置，尤其涉及一种可因应元件老化而进行调整的指纹感测装置。
背景技术
[0002] 在公知的技术领域中，指纹感测装置可通过感测元件以依据感测光来感测出待测的指纹的图像，并依据指纹图像进行辨识。在现有的技术领域中，在指纹感测装置长时间使用后，感测元件由于常时期在感测光照射的影响下，会产生感测出的指纹的图像的灰阶度降低的现象。如此一来，针对指纹图像进行辨识时，可能因灰阶度不足，而造成辨识上的错误。
发明内容
[0003] 本发明提供一种指纹感测装置，可因应感测元件的劣化现象，进行补偿动作。
[0004] 本发明的指纹感测装置具有表面，用以接收感测光。指纹感测装置包括主动感测区、参考区以及光遮蔽层。主动感测区具有多个感测元件。感测元件配置在表面下的第一区域，并依据感测光产生多个感测信号。参考区具有至少一参考感测元件。至少一参考感测元件配置在表面下的第二区域，用以提供至少一参考信号。光遮蔽层设置在表面下的第二区域，用以遮蔽感测光以避免至少一参考感测元件接收感测光。
[0005] 在本发明的一实施例中，指纹感测装置还包括感测光产生器。感测光产生器用以提供感测光至主动感测区。
[0006] 在本发明的一实施例中，指纹感测装置还包括控制器。控制器耦接至主动感测区、参考区以及感测光产生器。控制器依据感测信号以及至少一参考信号来得知感测元件的灰阶劣化值，并依据灰阶劣化值以调整感测光的亮度。
[0007] 基于上述，本发明通过在指纹感测装置中的参考区中设置参考感测元件，通过光遮蔽层以遮蔽感测光照射到参考感测元件，以使参考感测元件可提供参考信号。本发明并通过比较参考信号以及感测元件所产生的感测信号，可以得知感测元件所产生的劣化状态。如此一来，指纹感测装置可针对感测元件的劣外进行补偿，提升指纹感测的准确度。
附图说明
[0009] 图1示出本发明一实施例的指纹感测装置的示意图。
[0010] 图2示出的本发明实施例的感测元件的原始感测信号、劣化后的感测信号以及参考信号的示意图。
[0011] 图3示出本发明另一实施例的指纹感测装置的示意图。
[0012] 图4示出本发明另一实施例的指纹感测装置的示意图。
[0013] 图5示出本发明另一实施例的指纹感测装置的示意图。
[0014] 附图标记说明如下：
[0015] 100、300、400、500：指纹感测装置
[0016] 110、310、410、510：主动感测区
[0017] 120、320、420、520：参考区
[0018] SF1：表面
[0019] SE1～SE5：感测元件
[0020] S1～S3：感测信号线
[0021] G1～G3：扫描线
[0022] RFFSE1、RFSE11～RFSE32：参考感测元件
[0023] LA1：光遮蔽层
[0024] RS1、RS2：参考感测信号线
[0025] 210：原始感测信号
[0026] 220：劣化后的感测信号
[0027] 230：参考信号
[0028] H255、H180、H160、Href：灰阶值
[0029] P1：亮度
[0030] 330：感测光产生器
[0031] 340：控制器
[0032] CTR：控制信号
[0033] 421、422、521、522：子参考区
具体实施方式
[0034] 请参照图1，图1示出本发明一实施例的指纹感测装置的示意图。指纹感测装置100具有表面SF1。指纹感测装置100并通过表面SF1以接收一感测光。指纹感测装置100包括主动感测区110以及参考区120。主动感测区110具有多个感测元件SE1～SE5，感测元件SE1～SE5配置在表面SF1下的第一区域。在进行指纹感测动作时，感测元件SE1～SE5可接收感测光，并产生多个感测信号。在本实施例中，指纹感测装置100中具有扫描线G1～G3以及感测信号线S1～S3。扫描线G1～G3与感测信号线S1～S3交错排列。感测元件SE1～SE3形成一感测列，并依据扫描线G1上传送的扫描信号以启动扫描动作。感测元件SE1～SE3并依据扫描动作以分别在感测信号线S1～S3产生多个感测信号。感测元件SE1、SE4、SE5形成一感测行，并分别依据扫描线G1、G2、G3上传送的扫描信号以分时启动扫描动作。感测元件SE1、SE4、SE5共同耦接至相同的感测信号线S1，并分时产生多个感测信号。
[0035] 参考区120中具有一个或多个的参考感测元件RFFSE1。参考感测元件RFFSE1设置在指纹感测装置100的表面SF1下的第二区域中。其中，第二区域与上述的第一区域不相重叠。指纹感测装置100并具有一光遮蔽层LA1，设置在表面SF1下的第二区域上，并用以遮蔽感测光传送至参考感测元件RFFSE1的路径，以避免参考感测元件RFFSE1接收到感测光。
[0036] 在本实施例中，参考感测元件RFFSE1耦接至扫描线G1以及参考感测信号线RS1。参考感测元件RFFSE1可依据扫描线G1上的扫描信号而被启动，并透过参考感测信号线RS1传送参考信号。
[0037] 值得一提的，基于参考感测元件RFFSE1不会接收到感测光，因此，参考感测元件RFFSE1不会因长期受到感测光的照射而产生劣化的现象。在本发明实施例中，参考感测元件RFFSE1与感测元件SE1～SE5具有相同的硬件结构，也就是说，参考感测元件RFFSE1所提供的参考信号，可反应感测元件SE1～SE5最初始状态的元件特性。
[0038] 在本实施例中，参考感测元件RFFSE1可以随着扫描线G1上的扫描动作以传送参考信号。通过比较参考信号以及感测元件SE1～SE5所分别产生的多个感测信号，可以得知感测元件SE1～SE5的劣化状态，并依据感测元件SE1～SE5的劣化状态以执行补偿动作。值得一提的，感测元件SE1～SE5在劣化后，会降低所感测出的指纹图像的灰阶值，而通过比较参考信号以及感测元件SE1～SE5所分别产生的多个感测信号，可以获得感测元件SE1～SE5的灰阶劣化值，并据以进行补偿。
[0039] 关于补偿动作的实施方式，请参照图2示出的本发明实施例的感测元件的原始感测信号、劣化后的感测信号以及参考信号的示意图。在图2中，原始感测信号210表示未劣化前的感测元件的照光亮度以及感测影像灰阶值的关系曲线。其中，依据原始感测信号210，未劣化前的感测元件可呈现的影像最大感测灰阶值为灰阶值H255，而在接收亮度为亮度P1的感测光时，未劣化前的感测元件可呈现的感测影像的灰阶值为灰阶值H180。另外，劣化后的感测信号220表示劣化后的感测元件的照光亮度以及感测影像灰阶值的关系曲线。其中，依据劣化后的感测信号220，劣化后的感测元件，在接收亮度为P1的感测光时，可呈现的感测影像的灰阶值降低为灰阶值H160。在另一方面，参考信号230表示参考感测元件的照光亮度以及感测影像灰阶值的关系曲线。其中，在接收亮度P1的感测光时，参考感测元件可呈现的感测影像的灰阶值为灰阶值Href。
[0040] 由图2可以得知，通过计算感测信号在特定亮度(例如亮度P1)的感测光照射下，所能产生的感测影像的灰阶值，与灰阶值Href的差值的变化，可以得知感测元件的劣化状态。并且，依据计算感测信号以及参考信号的差值，可以获得感测元件的灰阶劣化值，并可依据感测元件的灰阶劣化值，通过提升感测光的亮度，来针对对劣化后的感测元件进行补偿动作。
[0041] 以下请参照图3，图3示出本发明另一实施例的指纹感测装置的示意图。指纹感测装置300包括主动感测区310、参考区320、感测光产生器330以及控制器340。参考区320设置在主动感测区310的一侧边。与图1的实施例不同的，指纹感测装置300中，参考区320包括多个参考感测元件RFSE11～RFSE32。在本实施例中，参考感测元件RFSE11～RFSE32配值成一阵列。参考感测元件RFSE11、RFSE12形成第一参考感测列，并受控于扫描线G1；参考感测元件RFSE21、RFSE22形成第二参考感测列，并受控于扫描线G2；参考感测元件RFSE31、RFSE32形成第三参考感测列，并受控于扫描线G3。另一方面，参考感测元件RFSE11、RFSE21、RFSE31形成第一参考感测行，参考感测元件RFSE11、RFSE21、RFSE31则可形成第二参考感测行，其中的第一感测行以及第二感测行分别耦接参考感测线RS1、RS2以传送参考信号。
[0042] 在另一方面，感测光产生器330以及控制器340相互耦接，控制器340并耦接至参考感测线RS1、RS2以及感测线S1～S3。控制器340可通过参考感测线RS1、RS2以及感测线S1～S3以接收参考信号以及感测信号，并依据计算参考信号以及感测信号的差值的变化，来产生控制信号CTR。感测光产生器330则接收控制信号CTR，并依据控制信号CTR来调整所发送的感测光的亮度，其中，感测光用以照射在主动感测区310的感测元件上。在本发明一实施例中，控制信号CTR可以为脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号。感测光产生器330并可依据控制信号CTR的正脉波宽度的大小，来对应调高或调低感测光的亮度。
[0043] 当然，在本发明其他实施例中，控制信号CTR也可以为其他形式的信号，例如频率调制(FM)信号或振幅调制(Amplitude Modulation,AM)信号，没有一定的限制。
[0044] 关于控制器340进行运算的细节，控制器340可针对所接收的多个参考信号进行平均运算，并针对所接收的多个感测信号进行平均运算，再使两个平均运算的结果相减，来获得感测元件的灰阶劣化值，并依据灰阶劣化值来产生控制信号CTR。当然，上述的平均运算可以由其他运算来取代，例如取多个参考信号、多个感测信号的中位数、标准差、最大值或最小值来相减。设计者可依据实际的状态来挑选合适的运算方式，此处不多赘述。
[0045] 关于硬件架构方面，控制器340可以为具运算能力的处理器。或者，控制器340可以是通过硬件描述语言(Hardware Description Language,HDL)或是其他任意本领域技术人员所熟知的数位电路的设计方式来进行设计，并通过现场可程式逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、复杂可程式逻辑装置(Complex Programmable Logic Device,CPLD)或是特殊应用积体电路(Application-specific Integrated Circuit,ASIC)的方式来实现的硬件电路，没有特定的限制。
[0046] 在本发明实施例中，感测光产生器330可以为一背光(back light)产生器。感测光产生器330可以应用本领域技术人员所熟知的任意形式的背光产生器来建构，没有特别的限制。值得一提的，感测光产生器330可设计为仅会被投射于主动感测区310上，或也可以同时投射于主动感测区310以及参考区320。
[0047] 请参照图4，图4示出本发明另一实施例的指纹感测装置的示意图。指纹感测装置400包括主动感测区410以及参考区420。与图3的实施例不相同的，参考区420被区分为第一子参考区421以及第二子参考区422。第一子参考区421以及第二子参考区422分开设置，并分别被设置在主动感测区410的第一侧边以及第二侧边，其中第一侧边以及第二侧边相对。
在本实施例中，第一子参考区421以及第二子参考区422共具有四个参考感测行，且四个参考感测行分别耦接相互独立的四条参考感测线RS1～RS4。参考感测线RS1～RS4可分别传送四个独立的参考信号。
在本实施例中，第一子参考区421以及第二子参考区422共具有四个参考感测行，且四个参考感测行分别耦接相互独立的四条参考感测线RS1～RS4。参考感测线RS1～RS4可分别传送四个独立的参考信号。
[0048] 以下请参照图5，图5示出本发明另一实施例的指纹感测装置的示意图。指纹感测装置500包括主动感测区510以及参考区520，参考区520被区分为第一子参考区521以及第二子参考区522。与图4的实施例不相同的，第一子参考区521中的参考感测线RS1、RS2是相互耦接的，且第二子参考区522中的参考感测线RS3、RS4是相互耦接的。通过相互耦接的参考感测线RS1、RS2，第一子参考区521可传送一参考信号，而通过相互耦接的参考感测线RS3、RS4，第二子参考区522可传送另一参考信号。
[0049] 综上所述，本发明通过在指纹感测装置中设置参考感测元件，并通过光遮蔽层遮蔽参考感测元件接收感测光的路径。并使参考感测元件提供参考信号，以作为判断感测元件的劣化状态，并可据以进行补偿动作，提升指纹感测的正确度。
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