CN106599822B - 一种可变分辨率的指纹采集单元阵列及其采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变分辨率的指纹采集单元阵列，包括指纹采集阵列的金属极板，所述指纹采集阵列的金属极板上设置有4×4的500ppi指纹采集阵列，所述500ppi指纹采集阵列包括四个500ppi分辨率的采集像素点，各个所述500ppi分辨率的采集像素点均包括四个单元像素点。通过上述方式，本发明的可变分辨率的指纹采集单元阵列及其采集方法，通过对极板的分割和选通处理，可以实现分辨率可变的指纹采集方式，针对不同的指纹采集分辨率要求，可以采用一个采集原理或者芯片来实现，在需要活体检测的应用场合，可以适应高分辨率的需求，在不需要高分辨率的场合，可以采用低分辨率，提升成图质量。

Description

一种可变分辨率的指纹采集单元阵列及其采集方法

技术领域

本发明属于半导体指纹采集技术领域，涉及一种指纹采集单元，尤其涉及一种具有可变分辨率的采集单元阵列及其采集方法。

背景技术

随着科技的进步，人们对自身信息的安全意识越来越强烈，随着Iphone5S推出带指纹识别的手指，让人们看到了指纹识别的技术带来的便利性。从技术成熟度上讲，指纹是现在最成熟的身份识别技术，指纹识别技术已经是公认的廉价、可小型化、可大规模量产的一种生物识别技术。生物识别技术有别于传统的密码和钥匙的识别技术，他具有唯一性、不好复制、高识别率，低误识率等优点，必然在一定范围内取代传统的身份认证技术。

指纹识别技术现在主流有两种。一种是光学式指纹识别技术，一种是半导体指纹识别技术。指纹识别技术在过去的20年间，两种技术都有各自的应用场合，但是随着移动设备的兴起，光学式不能够小型化和规模化的缺点越来越突出。现在的手机市场，主流是半导体式的指纹采集设备，在传统五金、锁具领域光学头依然占据了很大市场。但是，随着半导体指纹传感器设备的成本的降低，半导体传感器的市占率越来越高。

随着市场的成熟和竞争的激烈，对半导体活体认证和防止假手指的要求日益明显，要实现此类目标，现在技术上有两种趋势：一种是复合认证方式，就是结合最少两种认证方式，比如结合心率和指纹信息或者心电图或者指纹信息，同时采集，同时认证；第二种是，提高指纹传感器的分辨率，提取汗孔来实现活体认证。市面上出现了以半导体中的发光二极管为基础的半导体指纹采集技术，实现了2000ppi以上的分辨率，比如专利CN201410763587.1《指纹活体检测及识别方法与装置》中提及了一种2000ppi的指纹传感器，并利用此种指纹传感器实现活体探测，防止假手指认证。

但是在实际应用中，2000ppi的指纹传感器数据量太大，是常规500ppi的4倍以上，而且在很多应用场中并不需要2000ppi的分辨率。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种可变分辨率的指纹采集单元阵列，采用了可变分辨率采集的方式来实现多种分辨率的自由切换。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种可变分辨率的指纹采集单元阵列，包括指纹采集阵列的金属极板，所述指纹采集阵列的金属极板上设置有4×4的500ppi指纹采集阵列，所述500ppi指纹采集阵列包括四个500ppi分辨率的采集像素点，各个所述500ppi分辨率的采集像素点均包括四个单元像素点。

在本发明一个较佳实施例中，所述单元像素点均为指纹传感器，采用2000ppi分辨率的指纹采集单元。

在本发明一个较佳实施例中，各个所述单元像素点之间的距离为3-5um。

在本发明一个较佳实施例中，各个所述单元像素点的规格大小均相等，各个相邻所述单元像素点之间的距离均相等。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种可变分辨率的指纹采集单元阵列的采集方法，所述单元像素点分别通过传感器极板的开关与采集电路相连接，进行信号采集。

在本发明一个较佳实施例中，所述传感器极板的开关与采集电路之间还设有一个总开关

本发明的有益效果是：本发明的可变分辨率的指纹采集单元阵列及其采集方法，通过对极板的分割和选通处理，可以实现分辨率可变的指纹采集方式，针对不同的指纹采集分辨率要求，可以采用一个采集原理或者芯片来实现，在需要活体检测的应用场合，可以适应高分辨率的需求，在不需要高分辨率的场合，可以采用低分辨率，提升成图质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1 是本发明中可变分辨率的指纹采集单元阵列的结构示意图；

图2是实际的传感器信号采集图；

图3是2000ppi采集时的时序图；

图4是500ppi采集时的时序图；

图5是另外一种实施实例。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例包括：

一种可变分辨率的指纹采集单元阵列，包括指纹采集阵列的金属极板，所述指纹采集阵列的金属极板上设置有4×4的500ppi指纹采集阵列，（实际在应用中的阵列也可能为其他任意尺寸，比如96X96，112X96，208X288等），所述500ppi指纹采集阵列包括四个500ppi分辨率的采集像素点，各个所述500ppi分辨率的采集像素点均包括四个单元像素点。

上述中，所述单元像素点均为指纹传感器，采用2000ppi分辨率的指纹采集单元。

如图1所示，101，102，103，104分别构成一个500ppi采集的像素点，其中101由11，12，13，14组成。11，12，13，14是2000ppi分辨率指纹采集的单元像素点。11，12，13，14的单元像素点构成了101。在图1中表示21，22，23，24的单元像素点构成了102，表示31，32，33，34的单元像素点构成了103，表示41，42，43，44的单元像素点构成了104。其中像素点之间的间距根据工艺不同，大概为3um-5um，在实际设计中，可能不在此范围内，但都包含在本专利之中。

其中，各个所述单元像素点的规格大小均相等，各个相邻所述单元像素点之间的距离均相等。

本发明还提供了一种可变分辨率的指纹采集单元阵列的采集方法，所述单元像素点分别通过传感器极板的开关与采集电路相连接，进行信号采集。其中，所述传感器极板的开关与采集电路之间还设有一个总开关。

实施例：

为了实现分辨率可以配置，如图2所示，即每个信号极板的信号都必须采集并输出。在图2中，200是一个500ppi分辨率的指纹采集像素点，200由201，202，203，204构成，其中201，202，203，204分别表示一个200ppi分辨率的指纹采集单元的立体图。在实际设计中，一般要求201，202，203，204在大小都一样，即201，202，203，204所对应的205表示的W（宽），206所表示的L（长）要相等。203表示的11和204表示的13之间的间距（即207表示的D1）与203表示的13和204表示的14之间的间距（即208表示的D2）相等。215表示的H是指纹传感器的金属板厚度，这个与具体半导体制造工艺有关，一般厚度为0.6um-5um，在实际应用中，不局限于此范围的值。

在图2中209为开关S1，210为开关S2，211为开关S3，212为开关S4，215为开关S5。当作为2000ppi采集图像时，开关S5始终关闭，开关S1对应203与213信号处理电路的连接，开关S2对应201与213信号处理电路的连接，开关S3对应204与213信号处理电路的连接，开关S4对应202与213信号处理电路的连接。当开关S1，S2，S3，S4联通时，采集相应的极板单元的信号，可以实现2000ppi分辨率的指纹传感器采集，输出信号214。在500ppi图像分辨率的情况下，需要开关S1，S2，S3，S4同时开启来实现采集，把201，202，203，204处理成一个极板，进行信号采集，通过控制S5来实现500ppi的采集。

图3是2000ppi采集的时序图，300表示的T1代表一个4个像素点的一个采集周期，在采集时，可以把四个像素点201，202，203，204看成一个像素块(BLOCK），按照BLOCK的方式采集。假设高电平开启开关，低电平关闭开关。302波形表示开关S1的控制信号，303波形表示开关S2的控制信号，304波形表示开关S3控制信号，305表示开关S4控制信号，306波形表示开关S5控制信号。在实现2000ppi采集时，开关S5一直处于开启状态，开关S1，S2，S3，S4分别在S1_ON，S2_ON，S3_ON，S4_ON时段开启，从图3中可以看出，开关S1，S2，S3，S4是依次开启的，并且互不交叠。301表示的T2为信号处理的时间周期，这段时间可以为0，也可以根据实际的设计来调整。

图4是作为500ppi采集时的时序图，400 T11表示一个采集周期，402 S1_ON1表示S1的开关控制时序，403 S2_ON1表示S2的开关控制时序，404 S3_ON1表示S3的开关控制时序，405 S4_ON1表示S4的开关控制时序，401表示S5的开关控制时序。其中S1_ON1，S2_ON1，S3_ON1，S4_ON1在500ppi采集时，一直处于开启状态，S5_ON1只有在采集该像素点时才有效，采集完成后变成低电平，使采集极板和采集电路断开。

图5是本专利的另外一种实施实例，每个2000ppi像素点的极板下面配置一个采集电路，分别对个点进行采集。501，502，503，504表示开关S6，S7，S8，S9。505表示203极板的信号处理电路，506表示201的处理电路，507表示202的处理电路，508表示204的处理电路，509表示505的输出，510表示506的输出，511表示507的输出，512表示508的输出。开关S6，S7，S8，S9同时在采集时开启，同时输出数据，在作为2000ppi采集指纹数据时，输出4个数据，分别处理，当作为500ppi采集指纹数据时，对输出的4个数据计算平均值，可以得到500ppi的数据。此实施实例在实现500ppi采集和2000ppi采集时，时序相同，只有对数据的处理方式不同。

本申请中所列举的2000dpi分割方法是本专利的实施实例的一种，本专利的方式也可以通过把采集极板分割为更多的采集单元，实现更高分辨率的指纹采集，更多的分辨率可选方式，比如说4000dpi，或者更低的300dpi。

发明的可变分辨率的指纹采集单元阵列及其采集方法与现有技术相比具有如下优点：

1.通过把一个低分辨率区域分割成4个或者更多的传感器采集区域，实现高低分辨率的切换；

2.高分辨率或者低分辨率可以通过四个或者与多与传感器极板的开关与采集电路相连接，实现信号采集；

3.高分辨率的电路可以和低分辨率的采集电路复用，实现信号采集；

4.在实现高分辨率采集时，可以在为每一个高分辨率的传感器内置一个传感器采集电路；

5.在实现高分辨率采集时，传感器时序可以采用轮循方式。

综上所述，本发明的可变分辨率的指纹采集单元阵列及其采集方法，通过对极板的分割和选通处理，可以实现分辨率可变的指纹采集方式，针对不同的指纹采集分辨率要求，可以采用一个采集原理或者芯片来实现，在需要活体检测的应用场合，可以适应高分辨率的需求，在不需要高分辨率的场合，可以采用低分辨率，提升成图质量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种可变分辨率的指纹采集单元阵列，其特征在于，包括指纹采集阵列的金属极板，所述指纹采集阵列的金属极板上设置有4×4的500ppi指纹采集阵列，所述500ppi指纹采集阵列包括四个500ppi分辨率的采集像素点，各个所述500ppi分辨率的采集像素点均包括四个单元像素点，所述可变分辨率的指纹采集单元阵列的采集方法为：所述单元像素点分别通过传感器极板的开关与采集电路相连接，进行信号采集，其中，所述传感器极板的开关与采集电路之间还设有一个总开关；

上述中，所述单元像素点均为指纹传感器，采用2000ppi分辨率的指纹传感器。

2.根据权利要求1所述的可变分辨率的指纹采集单元阵列，其特征在于，各个所述单元像素点之间的距离为3-5um。

3.根据权利要求1所述的可变分辨率的指纹采集单元阵列，其特征在于，各个所述单元像素点的规格大小均相等，各个相邻所述单元像素点之间的距离均相等。