CN105447363B - 指纹识别装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种指纹识别装置和电子设备，所述指纹识别装置包括：第一按键，用于进行指纹检测以生成指纹检测电容；第二按键，用于进行触摸检测以生成触摸检测电容；与第二按键相连的电容预处理电路，电容预处理电路用于将触摸检测电容转换为转换电容；以及指纹检测芯片，指纹检测芯片与第一按键和电容预处理电路相连，用于根据指纹检测电容进行指纹识别，并根据转换电容进行触摸识别。本发明的指纹识别装置，只使用一颗芯片就实现了指纹识别功能和触摸识别功能，无需额外增加处理按键信息的触键芯片，从而节约了空间，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种指纹识别装置和电子设备。
背景技术
目前，指纹识别装置越来越广泛的应用于手机、平板电脑等设备，指纹识别装置应用于手机的位置都是在手机背面或者手机home键上。其中，在手机的正面，部分手机是需要三个按键，包括返回键、home键、菜单键，指纹识别装置只有指纹检测功能，用来解锁支付等，可以集成在Home键上，但旁边的返回键和菜单键，就需要单独的芯片(例如，Touchkey芯片)来接收信号并处理，从而导致占用了一定的空间，且提高了成本。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种指纹识别装置，该指纹识别装置只使用一颗芯片就实现了指纹识别功能和触摸识别功能，无需额外增加处理按键信息的触键芯片，从而节约了空间，降低了成本。
本发明的第二个目的在于提出一种电子设备。
为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的指纹识别装置，包括：第一按键，用于进行指纹检测以生成指纹检测电容；第二按键，用于进行触摸检测以生成触摸检测电容；与所述第二按键相连的电容预处理电路，所述电容预处理电路用于将所述触摸检测电容转换为转换电容；以及指纹检测芯片，所述指纹检测芯片与所述第一按键和所述电容预处理电路相连，用于根据所述指纹检测电容进行指纹识别，并根据所述转换电容进行触摸识别。
根据本发明实施例的指纹识别装置，第一按键进行指纹检测以生成指纹检测电容，第二按键进行触摸检测以生成触摸检测电容，电容预处理电路将触摸检测电容转换为转换电容，指纹检测芯片则根据指纹检测电容进行指纹识别，并根据转换电容进行触摸识别，该装置只使用一颗芯片就实现了指纹识别功能和触摸识别功能，无需额外增加处理按键信息的触键芯片，从而节约了空间，降低了成本。
为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的电子设备，包括本发明第一方面实施例的指纹识别装置。
根据本发明实施例的电子设备，具有指纹识别装置，该指纹识别装置只使用一颗芯片就实现了指纹识别功能和触摸识别功能，无需额外增加处理按键信息的触键芯片，从而节约了空间，降低了成本。
附图说明
图1是本发明一个实施例的指纹识别装置的方框示意图；
图2是根据本发明一个实施例的指纹识别装置应用在电子设备上的示意图；
图3是根据本发明一个实施例的第二按键进行触摸检测以生成触摸检测电容的示意图；
图4是根据本发明一个实施例的电容预处理电路的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的电子设备的方框示意图；
图6是根据本发明另一个实施例的电子设备的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的指纹识别装置和电子设备。
图1是根据本发明一个实施例的指纹识别装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的指纹识别装置10，包括：第一按键1、第二按键2、电容预处理电路3和指纹检测芯片4。
其中，第一按键1用于进行指纹检测以生成指纹检测电容；第二按键2用于进行触摸检测以生成触摸检测电容；电容预处理电路3与第二按键2相连，电容预处理电路3用于将触摸检测电容转换为转换电容；指纹检测芯片4与第一按键1和电容预处理电路3相连，指纹检测芯片4用于根据指纹检测电容进行指纹识别，并根据转换电容进行触摸识别。
具体地，本发明实施例的指纹识别装置10应用在电子设备上，例如，应用在电子设备正面的Home键上(如图2所示)，当用户使用电子设备的Home键的指纹功能时，也就是触摸第一按键1时，会产生平板电容(其中，指纹的脊产生的电容较大，谷产生的电容较小)，第一按键1对用户的手指进行指纹检测以生成指纹检测电容，即采集指纹的脊和谷的电容值，指纹检测芯片4则对指纹检测电容进行处理后将指纹的电容值转换为灰度值，指纹的脊和谷产生的电容差异会有不同的灰度变化，最后，指纹检测芯片4将灰度值信息通过通讯接口传到上位机进行处理判断等后续工作，例如，解锁、支付等。
更具体地，当用户触摸第二按键2时，第二按键2对用户的手指进行触摸检测以生成触摸检测电容，也就是手指按压时的感应电容，记为Cx(如图3所示)，一般来讲，第一按键1检测到的指纹检测电容的大小为fF级别，而触摸检测电容Cx的大小为pF级别，由于指纹检测电容和触摸检测电容的差异性，后续指纹检测芯片4处理指纹检测电容时，无法处理触摸检测电容，所以，为了方便后续处理，与第二按键2相连的电容预处理电路3则将触摸检测电容Cx转换为转换电容，其中，转换电容的大小为fF级别，之后由指纹检测芯片4根据转换电容进行触摸识别，从而不需要增加单独的Touchkey芯片来实现触摸识别。
在本发明的一个实施例中，指纹检测芯片4在检测到转换电容的变化值在预设范围内时，判断为有效触摸。
具体地，指纹检测芯片4根据转换电容进行触摸识别具体为：当指纹检测芯片4检测到转换电容有一定幅度的变化时就认为是有手指触摸，从而实现触摸识别功能。
下面结合图4对电容预处理电路3进行详细说明。
在本发明的一个实施例中，电容预处理电路3包括可变电容。
具体地，通过调节该可变电容，并将可变电容与触摸检测电容Cx串联，可以将触摸检测电容Cx转换为转换电容，也就是将pF级别的触摸检测电容Cx转换为fF级别的转换电容。
在本发明的另一个实施例中，如图4所示，电容预处理电路3包括N路并联的电容调节支路，每路电容调节支路包括电容和与电容相连的开关，其中，N为正整数。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，电容预处理电路3还包括：调节模块31。调节模块31用于根据转换电容的电容值对N路电容调节支路中的开关进行调节。
在本发明的一个实施例中，调节模块31依次闭合第一路至第N路的电容调节支路，并当闭合之后生成的转换电容的电容值在预设范围内时，将所对应的N路电容调节支路的闭合状态作为最终调节结果。
优选地，第一路至第N路的电容调节支路中的电容值逐渐减小。
优选地，第I+1路电容调节支路中电容的电容值为第I路电容调节支路中电容的电容值的0.5倍，I为小于N的正整数。
在本发明的一个实施例中，当闭合第M路的电容调节支路之后转换电容大于预设范围的最大值时，调节模块31断开第M路的电容调节支路，继续闭合第M+1路的电容调节支路。
具体地，如图4所示，电容预处理电路3包括N路并联的电容调节支路，每路电容调节支路包括电容和与电容相连的开关，即电容预处理电路3包括C1、C2、C3到CN共N个电容以及K1、K2、K3到KN共N个开关。优选地，电容之间的关系为倍数关系，依次为C2＝0.5C1，C3＝0.5C2，…，CN＝0.5C(N-1)。那么触摸检测电容Cx与各个电容调节支路串联后的组合电容(即转换电容)的大小如下：
其中，根据与电容(C1至CN)相连的开关的通断情况的不同，组合电容一共有2N种组合情况，由于电容之间采用了倍数关系，从而提高了组合电容的精确率。
在本发明的一个实施例中，在指纹识别装置10出厂之前，可以通过修调寄存器，手动控制某些开关K的闭合来选择合适的电容组合实现电容串联效应，将触摸检测电容处理为与指纹检测电容同一个级别大小。
在本发明的另一个实施例中，可以实现自动修调的方式，比手动的方式更加精确。因为不论是指纹检测电容还是触摸检测电容都随季节环境变化等因素发生改变，所以本发明实施例的指纹识别装置有自适应的效果，当检测到图像有变化，比如图像整体偏黑，就会通过修调指纹检测芯片4的某些部件做相应调整，以输出最佳图像。基于自适应效果，本发明中增加了一个调节模块31，调节模块31可以根据触摸检测电容的大小，通过反馈信号自动控制某些开关的闭合、断开，来配置合适的电容。
调节模块31的具体配置方式如下：先将C1的开关K1闭合，此时，修调电容的大小为C1；若检测到的组合电容偏小，那么再将C2的开关闭合，此时修调电容为C1+C2；如果仍然偏小，就再依次闭合开关直到合适为止，修调电容的最大值为C1+C2+…+Cn；其中，若到了某一处，闭合开关Km以后，电容为C1+C2+…+Cm；此时得到的转换电容C偏大了(即转换电容超出了预设范围)，那么就跳过Cm(即把开关Km断开)，继续把Cm+1的开关Km+1闭合，依次类推，遍历整个电容组合，寻找最合适的搭配，以将触摸检测电容处理为与指纹检测电容同一个级别大小。
本发明实施例的指纹识别装置，第一按键进行指纹检测以生成指纹检测电容，第二按键进行触摸检测以生成触摸检测电容，电容预处理电路将触摸检测电容转换为转换电容，指纹检测芯片则根据指纹检测电容进行指纹识别，并根据转换电容进行触摸识别，该装置只使用一颗芯片就实现了指纹识别功能和触摸识别功能，无需额外增加处理按键信息的触键芯片，从而节约了空间，降低了成本。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种电子设备100。如图5所示，该电子设备100包括本发明实施例的指纹识别装置10。
在本发明的一个实施例中，如图6所示，该电子设备100还包括显示屏20，其中，第一按键1和第二按键2位于显示屏20之下。
优选地，电子设备100为手机或掌上电脑。
本发明实施例的电子设备，具有指纹识别装置，该指纹识别装置只使用一颗芯片就实现了指纹识别功能和触摸识别功能，无需额外增加处理按键信息的触键芯片，从而节约了空间，降低了成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (12)
1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：
第一按键，用于进行指纹检测以生成指纹检测电容；
第二按键，用于进行触摸检测以生成触摸检测电容；
与所述第二按键相连的电容预处理电路，所述电容预处理电路用于将所述触摸检测电容转换为转换电容；以及
指纹检测芯片，所述指纹检测芯片与所述第一按键和所述电容预处理电路相连，用于根据所述指纹检测电容进行指纹识别，并根据所述转换电容进行触摸识别。
2.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹检测芯片在检测到所述转换电容的变化值在预设范围内时，判断为有效触摸。
3.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述电容预处理电路包括可变电容。
4.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述电容预处理电路包括N路并联的电容调节支路，每路所述电容调节支路包括电容和与所述电容相连的开关，其中，N为正整数。
5.如权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述电容预处理电路还包括：
调节模块，所述调节模块用于根据所述转换电容的电容值对N路所述电容调节支路中的开关进行调节。
6.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述调节模块依次闭合所述第一路至第N路的电容调节支路，并当闭合之后生成的转换电容的电容值在预设范围内时，将所对应的所述N路电容调节支路的闭合状态作为最终调节结果。
7.如权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一路至第N路的电容调节支路中的电容值逐渐减小。
8.如权利要求7所述的指纹识别装置，其特征在于，第I+1路电容调节支路中电容的电容值为第I路电容调节支路中电容的电容值的0.5倍，I为小于N的正整数。
9.如权利要求8所述的指纹识别装置，其特征在于，当闭合第M路的电容调节支路之后所述转换电容大于所述预设范围的最大值时，断开所述第M路的电容调节支路，继续闭合所述第M+1路的电容调节支路。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的指纹识别装置。
11.如权利要求10所述的电子设备，其特征在于，还包括：
显示屏，其中，所述第一按键和所述第二按键位于所述显示屏之下。
12.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为手机或掌上电脑。
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