CN106537411B - 指纹传感器中的主动基线信号消除 - Google Patents

Abstract

一种指纹传感器芯片(102)包含传感器像素阵列(110)。所述传感器像素中的至少一个被指定为参考传感器像素(126)，且所述阵列中的其余传感器像素(110)被指定用于指纹数据。所述传感器芯片(102)包含信号处理单元(112)，所述信号处理单元(112)包含用于至少基于所述参考传感器像素(126)的输出信号从其余传感器像素的输出信号中消除基线信号(132)的求和电路(144)。

Description

指纹传感器中的主动基线信号消除

相关申请案的交叉参考

本专利文献主张2014年10月8日申请的第62/061,661号美国临时专利申请案的优先权权益。上述专利申请案的全部内容作为本文献的揭示内容的一部分以引用方式并入。

技术领域

本专利文献大体上涉及指纹传感器中的信号处理。

背景技术

包含例如膝上型计算机、平板计算机、智能电话以及游戏系统等的便携式或移动计算装置的电子装置可以采用用户认证机构来保护个人数据且防止未授权访问。可以通过生物识别码的一个或多个形式执行电子装置上的用户认证，所述生物识别码的一个或多个形式可以单独使用或作为常规密码认证方法的补充。生物识别码的常用形式是个人的指纹图案。指纹传感器可以内置于电子装置中以读取用户的指纹图案，使得装置仅可以由装置的授权用户通过授权用户的指纹图案的认证进行解锁。

发明内容

本专利文献描述用于提供用于执行指纹传感器中的主动基线信号消除的装置、系统和技术的技艺。人类指纹检测可以用于认证对锁定装置的访问尝试，所述锁定装置包含配备有指纹检测装置的移动装置。本专利文献中描述的指纹检测装置并入有主动基线信号消除以使包含放大器和模数转换器(ADC)的信号处理单元的全动态范围能够用于测量或检测与人类指纹相关联的脊信号和谷信号。主动基线信号消除考虑了由于特定指纹的脊和谷的图案的唯一性而引起的不同用户的不同指纹之间的基线信号差。

在一个方面中，指纹传感器芯片包含传感器像素阵列。传感器像素中的至少一个被指定为参考传感器像素，且阵列中的其余传感器像素被指定用于指纹数据。传感器芯片包含信号处理单元，所述信号处理单元包含用于至少基于参考传感器像素的输出信号从其余传感器像素的输出信号中消除基线信号的放大器电路。

指纹传感器可以用多种方式实施以包含以下特征中的一或多者。放大器电路可以通过从对应于其余传感器信号的输出信号中减去参考传感器像素的输出信号而消除基线信号。

在另一方面中，描述一种消除指纹传感器芯片中的基线信号的方法。所述方法包含响应于指示指纹扫描的输入，在指纹传感器像素阵列处产生包含基线信号和指纹信号的输出信号。基线信号大于指纹信号。选择指纹传感器像素中的一者作为参考传感器像素。使用对应于选定参考传感器像素的输出信号来从对应于其余传感器像素的其余输出信号中消除基线信号。放大对应于其余传感器像素的经消除基线信号的输出信号。所述方法包含使用放大的信号来产生指纹数据。

在另一方面中，描述一种消除指纹传感器芯片中的基线信号的方法。响应于指示指纹扫描的输入，在指纹传感器像素阵列处产生包含基线信号和指纹信号的输出信号。基线信号大于指纹信号。将输出信号与预设参考信号进行比较。当预设参考信号处于输出信号的阈值百分比内时，通过执行以下操作消除基线信号：使用预设参考信号来从传感器像素阵列中消除基线信号；放大对应于其余传感器像素的经消除基线信号的输出信号；以及使用放大的信号来产生指纹数据。

在另一方面中，指纹传感器芯片包含传感器像素阵列。传感器像素中的至少一个被指定为参考传感器像素，且阵列中的其余传感器像素被指定用于指纹数据。指纹传感器芯片包含信号处理单元，所述信号处理单元包含用于至少基于参考传感器像素的输出信号从其余传感器像素的输出信号中消除基线信号的电路。

指纹传感器芯片可以用多种方式实施以包含以下特征中的一或多者。例如，用于消除基线信号的电路可以从对应于其余传感器信号的输出信号中消除参考传感器像素的输出信号。信号处理单元可以包含用于其余传感器像素中的每一者的积分放大器，所述积分放大器被配置成放大对应的其余传感器像素中的经消除基线信号的输出信号。信号处理单元可以包含用于其余传感器像素中的每一者的参考耦合电容器，所述参考耦合电容器安置于电路径上以接收参考传感器像素的输出信号。信号处理单元可以包含用于其余传感器像素中的每一者的传感器耦合电容器，所述传感器耦合电容器安置于电路径上以接收对应传感器像素的输出信号。参考传感器像素可以大体上定位在传感器像素阵列的中心附近。传感器像素中的至少一个传感器像素可以被指定为参考传感器像素。

在一个方面中，消除指纹传感器芯片中的基线信号的方法包含响应于指示指纹扫描的输入，在指纹传感器像素阵列处产生。输出信号包含基线信号和指纹信号，并且基线信号大于指纹信号。所述方法包含选择指纹传感器像素中的一者作为参考传感器像素；使用对应于选定参考传感器像素的输出信号来从对应于其余传感器像素的其余输出信号中消除基线信号；放大对应于其余传感器像素的经消除基线信号的输出信号；以及使用放大的信号来产生指纹数据。

所述方法可以用多种方式实施以包含以下特征中的一或多者。例如，所述方法可以包含选择传感器像素中的额外传感器像素作为参考传感器像素；以及使用对应于选定参考传感器像素的输出信号来从其余传感器像素的输出信号中消除基线信号。使用对应于选定参考传感器像素的输出信号来从其余传感器像素的输出信号中消除基线信号可以包含对对应于选定参考传感器像素的输出信号求平均。平均输出信号可以用于从其余传感器像素的输出信号中消除基线信号。

在一个方面中，消除指纹传感器芯片中的基线信号的方法包含响应于指示指纹扫描的输入，在指纹传感器像素阵列处产生。输出信号包含基线信号和指纹信号，并且基线信号大于指纹信号。所述方法包含将输出信号与预设参考信号进行比较。当预设参考信号满足输出信号的阈值百分比时，通过执行以下操作从输出信号中消除基线信号：使用预设参考信号来从在传感器像素阵列处产生的输出信号中消除基线信号；放大对应于传感器像素阵列的经消除基线信号的输出信号；以及使用放大的信号来产生指纹数据。

所述方法可以用多种方式实施以包含以下特征中的一或多者。例如，使用放大的信号来产生指纹数据可以包含以每次传感器像素阵列的每一行或每一列地从传感器像素阵列中读出放大的信号。当预设参考信号不满足输出信号的阈值百分比时，预设参考信号可以经过调整且与传感器像素的输出信号进行比较以确定经调整的参考信号是否满足阈值百分比。当经调整的参考信号满足输出信号的阈值百分比时，可以通过执行以下操作从输出信号中消除基线信号：使用经调整的参考信号来从在传感器像素阵列处产生的输出信号中消除基线信号；放大对应于传感器像素阵列的经消除基线信号的输出信号；以及使用放大的信号来产生指纹数据。所述方法可以包含递增调整所述经调整的参考信号，直到满足阈值百分比。

在又另一方面中，移动装置包含指纹传感器装置和安置于指纹传感器装置上的保护盖。保护盖包含介电材料。指纹传感器装置包含传感器芯片，并且传感器芯片包含传感器像素阵列。传感器像素中的一者被指定为参考传感器像素，且阵列中的其余传感器像素被指定用于指纹数据。传感器芯片包含信号处理单元，所述信号处理单元包含被配置成至少基于参考传感器像素的输出信号从其余传感器像素的输出信号中消除基线信号的电路。

移动装置可以用多种方式实施以包含以下特征中的一或多者。例如，用于消除基线信号的电路可以从对应于其余传感器信号的输出信号中消除参考传感器像素的输出信号。信号处理单元可以包含用于其余传感器像素中的每一者的积分放大器，所述积分放大器被配置成放大对应的其余传感器像素中的经消除基线信号的输出信号。信号处理单元可以包含用于其余传感器像素中的每一者的参考耦合电容器，所述参考耦合电容器安置于电路径上以接收参考传感器像素的输出信号。信号处理单元可以包含用于其余传感器像素中的每一者的传感器耦合电容器，所述传感器耦合电容器安置于电路径上以接收对应传感器像素的输出信号。参考传感器像素可以大体上定位在传感器像素阵列的中心附近。传感器像素中的至少一个传感器像素可以被指定为参考传感器像素。

附图说明

图1A是展示实施主动基线信号消除的示范性指纹传感器装置结构的框图。

图1B是展示实施主动基线信号消除的示范性传感器芯片像素的图。

图2A是展示实施主动基线信号消除的示范性传感器芯片的等效电路的示意图。

图2B是展示实施主动基线信号消除的另一示范性传感器芯片的等效电路的示意图。

图3是展示用于主动基线信号消除的示范性参考传感器像素的图。

图4A是用于主动基线信号消除的示范性过程的过程流程图。

图4B是用于主动基线信号消除的另一示范性过程的过程流程图。

具体实施方式

指纹传感器信号常常包含大的基线信号，其中用于指纹数据的实际脊信号和谷信号可以小于总信号的10％。本专利文献中描述的实施例提供实施指纹传感器中的主动基线信号消除的装置、系统和技术。用于主动基线信号消除的所揭示技术可以使包含放大器和模数转换器(ADC)的信号处理单元的全动态范围能够用于测量或检测与人类指纹相关联的脊信号和谷信号。主动基线信号消除考虑了由于特定指纹的脊和谷的图案的唯一性而引起的不同用户的不同指纹之间的基线信号差。

图1A是展示实施主动基线信号消除的示范性指纹传感器装置100的框图。指纹传感器装置100包含安置于衬底载体104上的传感器芯片102以及安置于传感器芯片102上的保护膜或盖层106。保护膜或盖层106可以包含绝缘体或介电材料，例如玻璃、二氧化硅(SiO2)、蓝宝石、塑料、聚合物以及其它大体上类似的材料。可以存在保护膜或盖层106以保护传感器芯片102并且潜在地充当手指101的表面与传感器芯片102中的个别传感器像素的导电感测电极之间的介电层的一部分。保护膜或盖层106是取决于指纹传感器装置100的应用的任选层。指纹传感器装置100可以穿过电子装置(例如，移动电话)的顶盖玻璃的开口安置或安置在所述电子装置的顶盖玻璃下方。当用于玻璃下方应用中时，不需要保护膜或保护盖106，因为电子装置的顶盖玻璃将用于保护传感器芯片102并且充当介电层。传感器芯片102包含传感器像素阵列，所述传感器像素阵列组合地感测或捕获来自与保护膜或盖层106接触的手指101的指纹数据。传感器芯片102的每个传感器像素基于与手指101的脊或谷相关联的电容器的电容而产生输出信号(例如，电压)。当组合时，输出信号表示手指101的指纹图像。像素传感器的数目越多，指纹图像的分辨率越高。

传感器芯片102可以包含像素化传感器阵列110，所述像素化传感器阵列可以占据传感器芯片102的大部分。像素化感测元件阵列110中的每个传感器像素可以包含CMOS电容传感器或可以感测指纹特征的其它类型的传感器。传感器芯片102可以包含：信号处理单元112，其用于处理从像素化传感器阵列110中的所有传感器像素接收到的信号；以及连接单元114，其电耦合到信号处理单元112。信号处理单元112可以包含各种信号处理组件，包含放大器、滤波器以及模数转换器(ADC)。连接单元114可以包含多个电极，所述多个电极可以通过引线接合、凸点接合或其它连接方式连接到外部电路。为了便于与指纹传感器装置100的其它组件介接，连接单元114可以沿着传感器芯片102的边缘安置。

传感器芯片102中的传感器像素阵列110可以被布置成具有各种形状和大小。例如，传感器像素阵列110可以被布置成具有矩形形状，其中矩形形状的宽度大于矩形形状的高度。矩形形状传感器芯片的示范性大小可以包含24×88、32×88、56×88传感器像素。在一些实施方案中，传感器芯片102中的传感器像素阵列110可以被布置成具有正方形形状。正方形形状传感器芯片102的示范性大小包含32×32、64×64、96×96以及128×128传感器像素。

传感器芯片的每个传感器像素的大部分输出信号可以归于与用于指纹数据的脊信号和谷信号无关的基线信号。例如，小于10％的总输出信号可以归于脊信号和谷信号。图1B展示示范性传感器芯片102，其具有像素化传感器阵列102的等效电路120和信号处理单元112，所述等效电路和所述信号处理单元根据本专利文献中所揭示的技术组合执行主动基线信号消除。

阵列110中的传感器像素中的一者被指定为参考传感器像素126，其包含与其余传感器像素124、128等相同的指纹传感器组件，所述指纹传感器组件包含信号放大器。当阵列110中的至少一个传感器像素可以被选择且用于产生基线消除信号(例如，通过对来自多个参考传感器像素的输出信号求平均)时，用作参考传感器像素的每个传感器像素会减小阵列110的分辨率。因此，可以通过减少用于产生指纹数据的传感器像素来均衡所选择的参考传感器像素的总数目。

参考传感器像素126可以选自传感器像素阵列110的中心附近。选择作为参考传感器像素126的传感器像素应与手指101直接接触，以确保来自参考传感器像素126的输出信号VCAN 132至少部分地基于特定用户的手指101的电容。从传感器像素阵列110的中心附近选择传感器像素可以确保选定传感器像素与手指101直接接触。

当手指101与指纹传感器100接触时，通过包含参考传感器像素126的阵列110的传感器像素感测或检测与手指101的脊和谷相关联的输入信号Vin 122。参考传感器像素126用于产生基线消除信号Vcan 132，所述基线消除信号被分布成馈送到所连接的积分器152、154等的阵列以读出阵列110中的传感器像素的行或列。阵列110中的所有传感器像素的基线信号被复位到参考像素输出信号132水平。

如图1B中所示，基线信号在所有传感器像素的输出信号中占大部分，所述基线信号具有占总信号的较小百分比的脊信号和谷信号。例如，输出信号130VPXL_1包含基线信号138和脊/谷信号136。类似地，第n个传感器像素128的输出信号134VPXL_n包含基线信号142和脊/谷信号140。在所有传感器像素中，基线信号(例如，142和138)显著大于脊/谷信号(例如，140、136)。从传感器像素的输出信号130和134中准确消除基线信号可以使包含放大器和模数转换器(ADC)的信号处理单元112的全动态范围能够用于测量或检测与人类指纹相关联的脊信号和谷信号。

如图1B中所示，包含参考传感器像素126的阵列110中的所有传感器像素接收相同指纹信号VIN 122。实际上，与手指101相关联的指纹信号VIN将基于与特定传感器像素接触的脊和谷而略微地改变。然而，因为如上所述基线信号在所有传感器像素的总输出信号中占大部分，所以基线消除信号132VCAN中的基线信号大体上与传感器像素输出信号130VPXL_1和134VPXL_n中的基线信号相同。由于基线信号中的通用性，基线消除信号132VCAN和传感器像素输出信号130VPXL_1和134VPXL_n将基于手指输入信号122Vin的变化而改变。

从所有传感器像素输出信号130VPXL_1和134VPXL_n中减去基线消除信号132以消除通用基线信号。尽管图1B将求和电路144和146展示为用于消除每个传感器像素中的通用基线信号的电路的实例，但是可以实施其它类似作用的电路，包含电压加法器和电压减法器。

在图1B中展示的实例中，基线消除信号132表示感测或检测指纹谷信号的参考传感器像素126(即，非基线信号接近零)。使用包含指纹谷信号的基线消除信号132以从传感器像素124的输出信号130中消除基线信号138可以通过如下所示的等式1表示。

VSUM_1＝VPXL_1-VCAN(等式1)。

在等式1中，Vsum_1表示在基线消除之后的所得的信号并且包含指纹脊/谷信号148，所述指纹脊/谷信号大体上类似于总传感器像素输出信号130的脊/谷信号部分136。至少部分地取决于存在于基线消除信号132VCAN中的任何脊/谷信号的量值，在信号148与136之间可以存在微小差异。然而，基线消除信号132VCAN是以相同方式施加到所有传感器像素的一致参考信号，并且对指纹输入信号122的任何改变(例如，归因于指纹传感器装置上的不同手指放置)将同样地分布到所有传感器像素。另外，因为基线信号将由于个别脊/谷图案的唯一性而针对不同手指变化，所以可以施加正确的手指特定的(即，用户特定的)基线消除信号以消除用于不同用户的手指的正确的手指特定的基线信号。然而，即使对于相同用户，也可能在基线消除过程期间导致在不同指纹扫描期间手指输入信号122VIN的任何改变。类似地，等式1可以用于获得传感器像素128的基线消除信号150VSUM_n。

在通过积分器152的基线信号消除和放大之后的传感器像素1的所得的传感器像素输出156VOUT_1可以通过如下所示的等式2表示。

VOUT_1＝A2*VSUM_1＝A2*(VPXL_1-VCAN)＝A2*A1*k*(VIN-s*VIN)(等式2)。

在等式2中，^“A2^”表示积分器152的放大器增益，^“A1^”表示传感器像素124的放大器增益，^“k^”表示指纹脊/谷变化，并且^“s^”表示基线信号在总输出信号130VPXL_1中的百分比。假设积分器放大器增益A2＝10，传感器像素增益A1＝5，指纹脊/谷变化k＝1.01，手指上的信号VIN＝1V，并且基线信号s＝0.99(有用信号仅为1％)。基于这些示范性假设，所得的传感器像素输出156VOUT_1＝0.505V。所得的传感器像素输出156VOUT_1是所有有用信号，其中消除构成99％的传感器像素输出信号VPXL_1的大体上所有基线信号。可以针对所有传感器像素执行类似基线消除。例如，在通过积分器154的基线信号消除和放大之后的传感器像素128的所得的传感器像素输出158VOUT_n可以通过如关于信号156所描述的等式2表示。

图2A是展示实施主动基线信号消除的示范性传感器芯片200的等效电路的示意图。传感器芯片200可以被实施为大体上类似于图1A和1B的传感器芯片102。在图2A中，展示等效的示范性电路以说明主动基线信号消除的一个实施方案。传感器芯片200包含与传感器芯片102类似的传感器像素阵列110。阵列110包含多个传感器像素204、206、208、210和212，所述多个传感器像素包含指定为参考传感器像素202的一个传感器像素。图2A中未展示包含参考传感器像素202的传感器像素204、206、208、210和212的组件，因为如本专利文献中描述的基线消除技术与传感器像素的类型无关(即，传感器像素不可知论的)。用于传感器阵列110中的传感器像素的类型的实例可以包含互电容、自电容、光学感测、电感耦合以及用于检测指纹的其它类型的传感器像素技术。

响应于手指输入(例如，当手指触摸或接触指纹传感器装置时)，传感器像素204、206、208、210和212可以产生对应输出信号220、222、224、226和228。类似地，响应于相同手指输入，参考传感器像素202可以产生对应输出信号203。通过信号处理单元112处理来自传感器像素的输出信号220、222、224、226和228以及来自参考传感器像素的输出信号203，以如下执行基线信号消除。

通过包含电压跟随器放大器214或反相放大器215的各种放大器电路处理来自参考传感器像素202的输出信号203，以产生基线消除信号VCAN 216或217，所述基线消除信号被分布到所有传感器像素204、206、208、210和212。可以通过控制放大器216和217的合适输入端上的负载(例如，电阻负载205和207)来控制放大器214和215的增益。针对每个传感器像素，负载218(例如，耦合电容器Ccan)沿着基线消除信号VCAN 216或217的信号路径安置。类似地，对应负载230、232、234、236和238(例如，电容负载，例如耦合电容器Csmp)沿着传感器像素204、206、208、210和212中的每一者的信号路径安置。当使用非反相电压跟随器放大器214时，产生非反相基线消除信号216VCAN。从对应电容负载230、232、234、236和238上方的个别输出信号220、222、224、226和228电势中减去对应传感器像素的相应耦合电容器218上方的非反相基线消除信号VCAN 216电势，以消除基线信号。当使用反相放大器215时，产生反相基线消除信号217VCAN。将对应于每个传感器像素的相应耦合电容器218上方的反相基线消除信号VCAN 217电势添加到对应电容负载230、232、234、236和238上方的个别输出信号220、222、224、226和228电势，以消除基线信号。

使用对应积分放大器250、252、254、256和258放大个别传感器像素204、206、208、210和212的经消除基线信号的信号。可以通过控制对应反馈电容器260、262、264、266和268来控制积分器的增益。另外，积分放大器250、252、254、256和258电连接到对应开关网络240、242、244、246和248以控制积分放大器250、252、254、256和258的操作，从而读出传感器像素数据的行或列。

图2B是展示实施主动基线信号消除的另一示范性传感器芯片270的等效电路的示意图。传感器芯片270大体上类似于图2A中展示的传感器芯片200。然而，传感器芯片270展示实施方案，其中自电容传感器像素包含于传感器像素阵列110中以使用特定传感器像素类型说明示范性实施方案。类似于传感器芯片200和102，传感器芯片270包含如通过在传感器像素之间使用“…”标记表示的多个传感器像素。

在图2B中展示的实例中，展示一个传感器像素272以产生输出信号280，所述输出信号包含用于指纹数据的脊/谷信号。选择一个传感器像素274作为参考传感器像素，用于产生参考输出信号275。类似于传感器芯片200，信号处理单元114包含用于产生基线消除信号278、处理来自个别传感器像素(例如272)(包含参考传感器像素274)的输出信号(例如，输出信号280和278)以从传感器像素输出信号中消除基线信号的电路。如关于图2A所描述，基线消除信号278可以用作一致参考信号以基于放大器276的反相或非反相配置从输出信号280中减去或添加到输出信号280。

对应负载(例如，电容负载)Csmp和Ccan沿着输出信号280和基线消除信号278的信号路径安置以使电压相加、电压相减、电压相除等能够用于从输出信号280中清除基线消除信号278。另外，开关网络286可以用于控制积分放大器284的操作。可以通过控制反馈电容器286的电容来控制放大器284的增益。

图3是展示用于主动基线信号消除的示范性参考传感器像素的图。如上文关于图1A和1B所描述，传感器芯片102包含：传感器像素阵列110；信号处理单元112，其用于处理从像素化传感器阵列110中的所有传感器像素接收到的信号；以及连接单元114，其电耦合到信号处理单元112。信号处理单元112可以包含各种信号处理组件，包含放大器、滤波器以及模数转换器(ADC)。连接单元114可以包含多个电极，所述多个电极可以通过引线接合、凸点接合或其它连接方式连接到外部电路。为了便于与指纹传感器装置100的其它组件介接，连接单元114可以沿着传感器芯片102的边缘安置。

放大传感器像素阵列110的子集300，以说明示范性参考传感器像素的选择。如上文关于图1A和1B所描述，可以选择一个或多个传感器像素作为参考传感器像素。另外，从像素阵列110的中心附近选择选定传感器像素以确保与手指101直接接触，从而获得准确的基线信号信息。在阵列110的子集300中，已选择中心传感器像素作为参考传感器像素302，并且周围的传感器像素304、306、308、310、312、314、316和318用于感测或检测用于指纹数据的脊/谷信号。

在一些实施方案中，自适应基线消除信号可以用于从每个传感器像素输出信号中消除基线信号，而不是选择传感器像素中的一者作为参考传感器像素。例如，可配置的基线消除信号可以初始地预设成起始值(例如，指纹传感器装置中的已知平均基线信号)。在手指的初始扫描之后，可以基于传感器像素的所感测或所检测值调整预设值。基线信号在传感器像素的输出信号中的百分比可以被估计为99％，因此可以将基线消除信号的预设值调整为接近来自个别传感器像素的总输出信号的99％。在一些实施方案中，来自所有传感器像素的所有输出信号的平均值可以用于在初始扫描之后调整基线消除信号。

图4A是用于主动基线信号消除的示范性过程400的过程流程图。响应于手指输入(例如，手指接触指纹传感器装置)，传感器像素阵列产生对应输出信号(402)。基线信号在输出信号中占大部分，其中小于10％的输出信号归于用于指纹数据的脊/谷信号。选择传感器像素中的至少一个作为参考传感器像素。选择选定参考传感器像素的输出信号作为参考信号，用于从其余输出信号中消除基线信号(404)。选定参考信号用于从其余输出信号中消除基线信号(406)。放大已消除基线信号的结果信号(例如，使用积分放大器)(408)以读出传感器像素数据的行且产生指纹数据(410)。

图4B是用于主动基线信号消除的另一示范性过程420的过程流程图。过程420使用自适应预设参考信号来执行主动基线信号消除。响应于手指输入(例如，手指接触指纹传感器装置)，传感器像素阵列产生对应输出信号(422)。基线信号在输出信号中占大部分，其中小于10％的输出信号归于用于指纹数据的脊/谷信号。将输出信号与预设参考信号进行比较(424)。当确定预设参考信号接近输出信号(例如，在输出信号的阈值百分比内，例如99％)(426)时，预设参考信号用于从输出信号中消除基线信号(428)。放大已消除基线信号的结果信号(例如，使用积分放大器)(430)以读出传感器像素数据的行且产生指纹数据(432)。当预设参考信号不满足阈值百分比时，预设参考信号自适应地经过调整(434)并且与传感器像素的输出信号进行比较(424)。预设参考信号每次递增地经过调整，直到满足阈值为止。

尽管本专利文献含有许多细节，但是这些细节不应解释为限制任何发明或可以主张的内容的范围，而是对特定发明的特定实施例特有的特征的描述。本专利文献中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各个特征也可以单独地或在任何合适的子组合中在多个实施例中实施。此外，此外，尽管特征可能在上文描述为在某些组合中起作用且甚至起初如此主张，但是来自所主张组合的一或多个特征在一些情况下可以从所述组合中删除，并且所主张组合可以针对子组合或子组合的变化。

类似地，尽管在图中以特定次序描绘操作，但是这不应理解为需要按所示的特定次序或按连续次序执行此类操作，或执行所有所说明的操作以实现所希望的结果。此外，本专利文献中描述的实施例中的各种系统组件的分离不应理解为在所有实施例中需要此种分离。

仅描述了几个实施方案和实例，并且可以基于本专利文献中描述和说明的内容作出其它实施方案、增强和变化。

Claims (20)

1.一种指纹传感器芯片，其包括：

传感器像素阵列，其中所述传感器像素中的至少一个被指定为参考传感器像素，且所述阵列中的其余传感器像素被指定用于指纹数据；其中，阵列中的所有所述传感器像素具有相同的指纹传感器组件，每个所述传感器像素产生的输出信号包括基线信号和指纹信号，所述基线信号大于指纹信号，所述参考传感器像素的输出信号用于生成基线消除信号；以及

信号处理单元，所述信号处理单元包含被配置成至少基于所述参考传感器像素的输出信号从其余传感器像素的输出信号中消除基线信号的电路。

2.根据权利要求1所述的指纹传感器芯片，其中：

用于消除基线信号的所述电路被配置成从对应于所述其余传感器信号的所述输出信号中消除所述参考传感器像素的所述输出信号。

3.根据权利要求2所述的指纹传感器芯片，其中：

所述信号处理单元包含用于所述其余传感器像素中的每一者的积分放大器，所述积分放大器被配置成放大对应的其余传感器像素中的所述经消除基线信号的输出信号。

4.根据权利要求1所述的指纹传感器芯片，其中：

所述信号处理单元包含用于所述其余传感器像素中的每一者的参考耦合电容器，所述参考耦合电容器安置于电路径上以接收所述参考传感器像素的所述输出信号。

5.根据权利要求1所述的指纹传感器芯片，其中：

所述信号处理单元包含用于所述其余传感器像素中的每一者的传感器耦合电容器，所述传感器耦合电容器安置于电路径上以接收对应传感器像素的所述输出信号。

6.根据权利要求1所述的指纹传感器芯片，其中：

所述参考传感器像素定位在所述传感器像素阵列的中心附近。

7.一种消除指纹传感器芯片中的基线信号的方法，其包括：

响应于指示指纹扫描的输入，在指纹传感器像素阵列处产生包含基线信号和指纹信号的输出信号，其中所述基线信号大于指纹信号；其中，阵列中的所有所述指纹传感器像素具有相同的指纹传感器组件；

选择所述指纹传感器像素中的一者作为参考传感器像素，所述参考传感器像素的输出信号用于生成基线消除信号；

使用对应于所述选定参考传感器像素的所述输出信号来从对应于其余传感器像素的其余输出信号中消除所述基线信号；

放大对应于所述其余传感器像素的所述经消除基线信号的输出信号；以及

使用所述放大的信号来产生指纹数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其包括：

选择所述传感器像素中的额外传感器像素作为参考传感器像素；以及

使用对应于所述选定参考传感器像素的所述输出信号来从所述其余传感器像素的所述输出信号中消除所述基线信号。

9.根据权利要求7所述的方法，其中使用对应于所述选定参考传感器像素的所述输出信号来从所述其余传感器像素的所述输出信号中消除所述基线信号包含：

对对应于所述选定参考传感器像素的所述输出信号求平均；以及

使用所述平均输出信号来从所述其余传感器像素的所述输出信号中消除所述基线信号。

10.一种消除指纹传感器芯片中的基线信号的方法，其包括：

响应于指示指纹扫描的输入，在指纹传感器像素阵列处产生包含基线信号和指纹信号的输出信号，其中所述基线信号大于指纹信号；

将所述输出信号与预设参考信号进行比较；

当所述预设参考信号满足所述输出信号的阈值百分比时，通过执行以下操作从所述输出信号中消除所述基线信号：

使用所述预设参考信号来从在所述传感器像素阵列处产生的所述输出信号中消除所述基线信号；

放大对应于所述传感器像素阵列的所述经消除基线信号的输出信号；以及

使用所述放大的信号来产生指纹数据。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述使用所述放大的信号来产生所述指纹数据包含每次所述传感器像素阵列的每一行或每一列地从所述传感器像素阵列中读出所述放大的信号。

12.根据权利要求10所述的方法，当所述预设参考信号不满足所述输出信号的所述阈值百分比时，所述预设参考信号经过调整且与所述传感器像素的所述输出信号进行比较以确定所述经调整的参考信号是否满足所述阈值百分比。

13.根据权利要求12所述的方法，当所述经调整的参考信号满足所述输出信号的所述阈值百分比时，通过执行以下操作从所述输出信号中消除所述基线信号：

使用所述经调整的参考信号来从在所述传感器像素阵列处产生的所述输出信号中消除所述基线信号；

放大对应于所述传感器像素阵列的所述经消除基线信号的输出信号；以及

使用所述放大的信号来产生指纹数据。

14.根据权利要求12所述的方法，其包含递增地调整所述经调整的参考信号，直到满足所述阈值百分比。

15.一种移动装置，其包括：

指纹传感器装置；以及

安置于所述指纹传感器装置上的保护盖，所述保护盖包含介电材料；

其中所述指纹传感器装置包含传感器芯片，所述传感器芯片包含：

传感器像素阵列，其中所述传感器像素中的至少一个被指定为参考传感器像素，且所述阵列中的其余传感器像素被指定用于指纹数据；其中，阵列中的所有所述指纹传感器像素具有相同的指纹传感器组件，所述传感器像素产生的输出信号包括基线信号和指纹信号，所述基线信号大于指纹信号，所述参考传感器像素的输出信号用于生成基线消除信号；以及

信号处理单元，所述信号处理单元包含被配置成至少基于所述参考传感器像素的输出信号从其余传感器像素的输出信号中消除基线信号的电路。

16.根据权利要求15所述的移动装置，其中：

用于消除基线信号的所述电路被配置成从对应于所述其余传感器信号的所述输出信号中消除所述参考传感器像素的所述输出信号。

17.根据权利要求16所述的移动装置，其中：

所述信号处理单元包含用于所述其余传感器像素中的每一者的积分放大器，所述积分放大器被配置成放大对应的其余传感器像素中的所述经消除基线信号的输出信号。

18.根据权利要求15所述的移动装置，其中：

所述信号处理单元包含用于所述其余传感器像素中的每一者的参考耦合电容器，所述参考耦合电容器安置于电路径上以接收所述参考传感器像素的所述输出信号。

19.根据权利要求15所述的移动装置，其中：

所述信号处理单元包含用于所述其余传感器像素中的每一者的传感器耦合电容器，所述传感器耦合电容器安置于电路径上以接收对应传感器像素的所述输出信号。

20.根据权利要求15所述的移动装置，其中：

所述参考传感器像素定位在所述传感器像素阵列的中心附近。