CN106295473A - 指纹识别装置及具有该指纹识别装置的电子装置 - Google Patents

指纹识别装置及具有该指纹识别装置的电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种指纹识别装置，其包括压力感测器阵列、多工器、寻址电路、信号处理电路、微控制器及记忆体。该多工器与该压力感测器阵列及该信号处理电路相连接，该微控制器与该信号处理电路及该记忆体相连接，该寻址电路连接该多工器及该微控制器。该微控制器包括计时单元、位置识别单元及影像处理器。本发明还涉及具有该指纹识别装置的电子装置。

Description

指纹识别装置及具有该指纹识别装置的电子装置
技术领域
本发明涉及一种指纹识别装置及具有该指纹识别装置的电子装置。
背景技术
随着电子、计算机、网络技术的不断发展，金融电子信息化已日趋成熟及普及，目前很多行动装置已经开始将短距离支付或是线上支付搭配到线上购物上，使用者的身份识别的准确性变得尤为重要。目前身份识别主要采用密码识别和指纹识别，采用密码识别时，使用者容易将密码忘记或者混淆，且每次使用时均需要进行密码输入。采用指纹识别时，手指潮湿等因素容易造成感测器不准确而产生误判，此外，指纹识别是利用指纹唯一性和稳定性的特点来实现身份识别，指纹信息序列数量受到限制。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种准确性较高的指纹识别装置及具有该指纹识别装置的电子装置。
一种指纹识别装置，其包括压力感测器阵列、多工器、寻址电路、信号处理电路、微控制器及记忆体，该多工器与该压力感测器阵列及该信号处理电路相连接，该微控制器与该信号处理电路及该记忆体相连接，该寻址电路连接该多工器及该微控制器。该微控制器包括计时单元、位置识别单元、影像处理器及比对单元，该计时单元、该位置识别单元及该影像处理器将该微控制器接收到的电信号进行处理，以获得该电信号对应的位置信息、指纹图像及持续时间，一个该电信号对应的位置信息、指纹图像及持续时间组成一指纹信息；指纹识别时，该比对单元按照该微控制器接收到的电信号的先后顺序依次将各个电信号对应的指纹信息与储存在该记忆体内的指纹信息进行比对，该微控制器依据比对结果发出指纹识别确认或者不符信息。
一种电子装置，其包括如上所述的指纹识别装置、显示面板、壳体及背板。
本发明的指纹识别装置及具有该指纹识别装置的电子装置，该微控制器的计时单元、位置识别单元及影像处理单元对电信号进行处理可以获得该电信号对应的压力信号的持续时间、感测到该压力信号的压力感测器的位置信息、施压给该压力感测器阵列的手指的指纹图像，使得该指纹识别装置可以识别的指纹信息序列数量较大，且该指纹消息序列的复杂度较高，提高了指纹识别的安全性。该指纹识别装置设置在该背板内，进行指纹识别时，人的手指直接接触到该显示面板，并无直接接触该压力感测器，减少了由于手指潮湿等因素造成该压力感测器不准确而产生误判的几率，提高了指纹识别的准确性。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的指纹识别装置的功能模块图。
图2是图1中的压力感测器的结构示意图。
图3是图1中的指纹识别装置的微控制器的模块示意图。
图4是具有图1中的指纹识别装置的电子装置的立体示意图。
图5是图4的电子装置的沿V-V方向的剖视图。
主要元件符号说明
指纹识别装置 100
压力感测器阵列 10
压力感测器 11
第一基层 111
第一电极层 112
压感层 113
第二电极层 114
第二基层 115
电路系统 116
第一感测单元 a
第二感测单元 b
第三感测单元 c
第四感测单元 d
第五感测单元 e
第六感测单元 f
第七感测单元 g
第八感测单元 h
第九感测单元 i
第一连接线 L1
第二连接线 L2
第三连接线 L3
第四连接线 L4
第五连接线 L5
第六连接线 L6
第七连接线 L7
第八连接线 L8
第九连接线 L9
多工器 20
寻址线路 30
信号处理电路 40
微控制器 50
计时单元 51
位置识别单元 52
影像处理器 53
比对单元 54
时间比对模块 541
位置比对模块 542
影像比对模块 543
记忆体 60
电子装置 200
显示面板 201
显示面 2011
壳体 202
凹槽 2021
背板 203
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请一并参阅图1至图3，本发明较佳实施方式的指纹识别装置100包括压力感测器阵列10、多工器20、寻址线路30、信号处理电路40、微控制器50及记忆体60。
该压力感测器阵列10包括数个压力感测器11、及分别与该数个压力感测器11相连接的数个连接线。
该数个压力感测器11以极细的间距设置在一个m行n列的阵列中。每个该压力感测器11包括第一基层111、第一电极层112、压感层113、第二电极层114、第二基层115及电路系统116。该第一基层111、第一电极层112、压感层113、第二电极层114、第二基层115层叠设置，该第一电极层112位于该第一基层111及该压感层113之间，且连接该第一基层111及该压感层113。该第二电极层114位于该压感层113及该第二基层115之间，且该第二电极层114连接该压感层113及该第二基层115。该电路系统116电性连接该第一电极层112及该第二电极层114。当有压力作用到该压感层113时，该电路系统116可以侦测到该第一电极层112及该第二电极层114之间的电压变化。本实施方式中，该压力感测器11是由压电高分子材料制成的。可以理解，在其他实施方式中，该压力感测器11也可以由碳纳米管制成。
本实施方式中，该压力感测器阵列10的数个压力感测器11划分为第一感测单元a、第二感测单元b、第三感测单元c、第四感测单元d、第五感测单元e、第六感测单元f、第七感测单元g、第八感测单元h及第九感测单元i，该第一感测单元a、该第二感测单元b、该第三感测单元c、该第四感测单元d、该第五感测单元e、该第六感测单元f、该第七感测单元g、该第八感测单元h及该第九感测单元i按3行3列矩阵设置。
本实施方式中，该第一感测单元a、该第二感测单元b、该第三感测单元c、该第四感测单元d、该第五感测单元e、该第六感测单元f、该第七感测单元g、该第八感测单元h及该第九感测单元i各包括有多个该压力感测器11。
相应的该数个连接线分为第一连接线L1、第二连接线L2、第三连接线L3、第四连接线L4、第五连接线L5、第六连接线L6、第七连接线L7、第八连接线L8及第九连接线L9。该第一连接线L1与该第一感测单元a对应的该压力感测器11电性连接；该第二连接线L2与该第二感测单元b对应的该压力感测器11电性连接；该第三连接线L3与该第三感测单元c对应的该压力感测器11电性连接；该第四连接线L4与该第四感测单元d对应的该压力感测器11电性连接；该第五连接线L5与该第五感测单元e对应的该压力感测器11电性连接；该第六连接线L6与该第六感测单元f对应的该压力感测器11电性连接；该第七连接线L7与该第七感测单元g对应的该压力感测器11电性连接；该第八连接线L8与该第八感测单元h对应的该压力感测器11电性连接；该第九连接线L9与该第九感测单元i对应的该压力感测器11电性连接。可以理解，压力感测单元的数量及连接线的数量均不限于本实施方式，可以根据实际需要采用更多或者更少的压力感测单元及连接线。
该微控制器50包括计时单元51、位置识别单元52、影像处理器53及比对单元54，该比对单元54包括时间比对模块541、位置比对模块542及影像比对模块543。
该第一连接线L1、该第二连接线L2、该第三连接线L3、该第四连接线L4、该第五连接线L5、该第六连接线L6、该第七连接线L7、该第八连接线L8及该第九连接线L9均连接到该多工器20。该信号处理电路40连接该多工器20及该微控制器50。该寻址线路30连接该多工器20及该微控制器50。该记忆体60与该微控制器50相连接。该微控制器50通过该寻址线路30控制该多工器20进行多工同步处理。
该指纹识别装置100工作时，当指纹信息设置时，当人的手指触碰到该压力感测器阵列10的第一感测单元a、第二感测单元b、第三感测单元c、第四感测单元d、第五感测单元e、第六感测单元f、第七感测单元g、第八感测单元h及第九感测单元i的其中若干时，手指的表面皮肤的纹路凹凸不平，落在手指上的脊之间的该压力感测器11感测到很小压力甚至没有感测到压力，而落在手指的脊上的该压力感测器11感测到较大压力，通过该压力感测器11感测到的压力差异以捕获施压给该压力感测器阵列10的手指的指纹信息。该压力感测器11感测到的压力信息通过其对应的该第一连接线L1、该第二连接线L2、该第三连接线L3、该第四连接线L4、该第五连接线L5、该第六连接线L6、该第七连接线L7、该第八连接线L8及该第九连接线L9传输到该多工器20，该多工器20将该压力信息传输到该信号处理电路40。该信号处理电路40将该压力信息转化为电信号并传输到该微控制器50，该微控制器50的计时单元51记录该电信号对应的压力信号的持续时间，该位置识别单元52对该电信号进行处理以获得感测到该压力信号的压力感测器11的位置信息，该影像处理器53对该电信号进行处理以获得施压给该压力感测器阵列10的手指的指纹图像。
本实施方式中，一个该电信号对应的持续时间、位置信息及指纹图像组成一指纹信息。该微控制器50将指纹信息设置结束之前所有接受到的指纹信息按照接收其对应的电信号的先后顺序，控制该记忆体60进行相应的指纹信息存储。手指上的脊彼此间约间隔400-500微米，本实施方式中，该压力感测器阵列10中的该压力感测器11之间的间距远小于400微米，优选的，该压力感测器阵列10中的该压力感测器11之间的间距小于100微米。
指纹信息识别时，人的手指依次触碰该压力感测器阵列10的第一感测单元a、第二感测单元b、第三感测单元c、第四感测单元d、第五感测单元e、第六感测单元f、第七感测单元g、第八感测单元h及第九感测单元i的其中一个，该多工器20依次将相应的压力信号传送到该信号处理电路40。该信号处理电路40依次将该压力信号转换为电信号并传送到该微控制器50，该微控制器50依次将该电信号进行处理以获得对应的指纹图像、该压力信号持续的时间及感测到该压力信号的压力感测器11的位置信息。
指纹信息输入时，该微控制器50的比对单元54将所有的指纹图像、该压力信号持续的时间及感测到该压力信号的压力感测器11的位置信息按照接收到其对应的电信号的先后顺序与存储在该记忆体60内的指纹信息进行比对。具体的，比对一个电信号对应的指纹图像、该压力信号持续的时间及感测到该压力信号的压力感测器11的位置信息时，该比对单元54的时间比对模块541将该压力信号持续的时间与储存在该记忆体内的时间信息进行比对；该位置比对模块542将该电信号对应的感测到该压力信号的压力感测器11的位置信息与储存在该记忆体60内的位置信息进行比对；该影像比对模块543将该电信号对应的指纹图像与对应的存储在该记忆体60内的指纹图像信息进行比对。一个电信号的对应的指纹图像、该压力信号持续的时间及该感测到该压力信号的压力感测器的位置信息比对完毕后，该比对单元54比对紧跟着的下一步电信号对应的指纹图像、该压力信号持续的时间及该感测到该压力信号的压力感测器的位置信息，直到该比对单元54将输入的指纹信息与储存在该记忆体60内的指纹信息比对完毕。
指纹信息比对完毕后，当输入的指纹信息与储存在该记忆体60内的指纹信息的比对相似度大于该微控制器50的预定值时，该微控制器50发出指纹识别确认信息；当输入的指纹信息与储存在该记忆体60内的指纹信息的比对相似度小于等于该预定值时，该微控制器50发出指纹识别不符信息。
可以理解，由于不同人的指纹不同，且该压力感测器阵列10的压力感测单元有多个，人可以在屏幕不同的位置输入指纹信息，加上压力信号持续时间的长度不同，三者可以排列组合成多个指纹信息序列，即该指纹识别装置100可以进行多个指纹信息序列识别。同时，该指纹信息序列的复杂度较高，提高了指纹识别的安全性。
请参阅图4及图5，该电子装置200包括指纹识别装置100、显示面板201、壳体202及背板203。该显示面板201设置在该壳体202的一侧且基本呈矩形。该显示面板201包括一个显示面2011，该显示面2011背离该壳体202。该壳体202的另一侧开设有一个凹槽2021，该凹槽2021的位置与该显示面板201的位置相对应。该背板203收容在该壳体202的凹槽2021内，该指纹识别装置100设置在该背板203内。本实施方式中，该背板203的材料为塑胶，且该背板203基本呈波浪型。
该电子装置200使用时，人的手指触碰到该显示面板201的显示面2011，手指施加的压力经由该显示面板201、该壳体202及该背板203传递到该指纹识别装置100，该指纹识别装置100受到压力的作用而进行工作。本实施方式中，人的手指直接接触到该显示面板201的显示面2011，并无直接接触该指纹识别装置100的压力感测器11，减少了由于手指潮湿等因素造成该压力感测器11不准确而产生误判的几率，提高了指纹识别的准确性。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种指纹识别装置，其包括压力感测器阵列、多工器、寻址电路、信号处理电路、微控制器及记忆体，该多工器与该压力感测器阵列及该信号处理电路相连接，该微控制器与该信号处理电路及该记忆体相连接，该寻址电路连接该多工器及该微控制器，其特征在于：该微控制器包括计时单元、位置识别单元、影像处理器及比对单元，该计时单元、该位置识别单元及该影像处理器将该微控制器接收到的电信号进行处理，以获得该电信号对应的位置信息、指纹图像及持续时间，一个该电信号对应的位置信息、指纹图像及持续时间组成一指纹信息；指纹识别时，该比对单元按照该微控制器接收到的电信号的先后顺序依次将各个电信号对应的指纹信息与储存在该记忆体内的指纹信息进行比对，该微控制器依据比对结果发出指纹识别确认或者不符信息。
2.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于：该微控制器通过该寻址线路控制该多工器进行多工同步处理。
3.如权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于：该信号处理电路将接受到的压力信号转换为电信号传送到该微控制器，该微控制器的计时单元记录该电信号对应的压力信号的持续时间，该位置识别单元对该电信号进行处理以获得感测到该压力信号的压力感测器的位置信息，该影像处理器对该电信号进行处理以获得施压给该压力感测器阵列的手指的指纹图像。
4.如权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于：该比对单元包括时间比对模块、位置比对模块及影像比对模块，该时间比对模块将该持续时间与储存在该记忆体内的对应时间信息进行比对；该位置比对模块将该位置信息与储存在该记忆体内的对应位置信息进行比对；该影像比对模块将该指纹图像与对应的存储在该记忆体内的对应指纹图像信息进行比对。
5.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于：该压力感测器阵列包括数个压力感测器、第一连接线、第二连接线、第三连接线、第四连接线、第五连接线、第六连接线、第七连接线、第八连接线及第九连接线，该数个压力感测器以极细的间距设置在一个m行n列的阵列中。
6.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于：该压力感测器阵列的数个压力感测器划分为第一感测单元、第二感测单元、第三感测单元、第四感测单元、第五感测单元、第六感测单元、第七感测单元、第八感测单元及第九感测单元，该第一感测单元、该第二感测单元、该第三感测单元、该第四感测单元、该第五感测单元、该第六感测单元、该第七感测单元、该第八感测单元及该第九感测单元分别通过该第一连接线、该第二连接线、该第三连接线、该第四连接线、该第五连接线、该第六连接线、该第七连接线、该第八连接线及该第九连接线连接到该多工器。
7.如权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于：该第一感测单元、该第二感测单元、该第三感测单元、该第四感测单元、该第五感测单元、该第六感测单元、该第七感测单元、该第八感测单元及该第九感测单元各包括多个该压力感测器。
8.一种电子装置，其包括权利要求1-7中任一项所述的指纹识别装置、显示面板、壳体及背板。
9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于：该显示面板设置在该壳体的一侧，该壳体的另一侧开设有一个凹槽，该背板设置在该凹槽内，该指纹识别装置设置在该背板内。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于：该背板的材料为塑胶，且该背板呈波浪形。
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