CN108805066B - 指纹检测装置和指纹检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种指纹检测装置，包括检测基板和信号转换模块，检测基板包括多个像素，每个像素中设置有感应电路，用于接收光信号并输出相应的感应电信号；信号转换模块包括多个模数转换器，每个模数转换器对应一列感应电路；还包括控制模块，用于在每个指纹检测周期中的任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路在内的至少两个感应电路输出的感应电信号的共模分量，并向所述感应电路所对应的模数转换器的信号输入端提供输入信号和/或向参考端提供参考信号，以使信号输入端与参考端接收到的信号之差等于相应感应电路输出的感应电信号与共模分量之差。本发明还提供一种指纹检测方法。本发明能够提供模数转换器的转换精度。

Description

指纹检测装置和指纹检测方法

技术领域

本发明涉及指纹检测领域，具体涉及一种指纹检测装置和指纹检测方法。

背景技术

在指纹检测装置中，每个像素中均设置有光敏二极管，在进行指纹扫描时，由于指纹谷脊之间的差异，使得照射到指纹上的光线发射不同的反射，从而使得光敏二极管处的光强出现变化。通过依次读出各个光敏二极管的电流差异，即可实现对指纹谷脊的检测。

其中，在根据发光二极管产生的电信号来判断指纹信息时，需要先对电信号进行模数转换。目前，在对电信号进行模数转换时采用的方式是将电信号放大后直接输出至模数转换器的输入端。但是，由于指纹的谷脊反射的光均会使光敏二极管产生电信号，而与指纹检测有关的只是谷脊直接的差异，因此，将光敏二极管的电信号放大后直接输出至模数转换器，会造成模数转换器的输出值有一大部分无用信号，从而降低了模数转换器的转换精度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种指纹检测装置和指纹检测方法，以提高检测精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种指纹检测装置，包括检测基板和信号转换模块，所述检测基板包括多个像素，每个像素中设置有感应电路，所述感应电路用于接收光信号并输出相应的感应电信号；所述信号转换模块包括多个模数转换器，每个模数转换器对应一列感应电路，

所述指纹检测装置还包括控制模块，所述控制模块与所述感应电路和所述模数转换器相连，用于在每个指纹检测周期中的任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路在内的至少两个感应电路输出的感应电信号的共模分量，并根据获得的共模分量向所述感应电路所对应的模数转换器的信号输入端提供输入信号和/或向所述感应电路所对应的模数转换器的参考端提供参考信号，以使所述模数转换器的信号输入端与参考端接收到的信号之差等于相应感应电路输出的感应电信号与所述共模分量之差；

所述模数转换器用于对其信号输入端接收到的输入信号与所述参考端接收到的参考信号之差进行模数转换；

同一列中不同感应电路所对应的检测阶段互不交叠。

优选地，每个模数转换器的信号输入端与相应列中各感应电路的输出端相连，

每个感应电路的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段，在同一个指纹检测周期中，任意一个第一检测子阶段均先于所有的第二检测子阶段；

所述控制模块包括：

比较子模块，用于在每个指纹检测周期中，获取所有感应电路在各自的第一检测子阶段输出的感应电信号，并将其中最小的一者作为所述参考信号进行输出；

与多个模数转换器一一对应的多个开关子模块，所述开关子模块的第一输入端与所述比较子模块的输出端相连，所述开关子模块的输出端与相应的模数转换器的参考端相连；

第一控制子模块，用于在每个感应电路的第二检测子阶段，控制每个开关子模块的第一输入端与输出端导通。

优选地，所述开关子模块的第二输入端接地，所述第一控制子模块还用于在每个感应电流的第一检测子阶段，控制每个开关子模块的第二输入端与输出端导通。

优选地，每个模数转换器的信号输入端与相应列中各感应电路的输出端相连，每个模数转换器的参考端接地；

每个感应电路的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段；同一检测阶段中，第一检测子阶段位于第二检测子阶段之前；不同感应电路的第二检测子阶段互不交叠；

所述控制模块包括：

沿预定顺序依次串联的多个电容，每个电容的两端分别与相邻两个感应电路的输出端相连；

与多个感应电路一一对应的多个开关晶体管，所述开关晶体管的第一极与相应的感应电路的输出端相连，第二极接地；

与每个开关晶体管的栅极相连的第二控制子模块，所述第二控制子模块用于在每个感应电路的第一检测子阶段，为相应的开关晶体管的栅极提供关断信号；并在每个感应电路的第二检测子阶段，为相应的开关晶体管的栅极提供开启信号。

优选地，所述指纹检测装置还包括计算模块，所述计算模块与各模数转换器相连，用于根据各模数转换器的输出信号判断任意相邻两个感应电路输出的感应电信号之差，并根据任意相邻两个感应电路输出的感应电信号之差确定指纹图像。

优选地，所述感应电路包括：

光敏二极管，其阳极与低电平信号端相连；

重置晶体管，其栅极与所述感应电路的重置端相连，第一极与高电平信号端相连，第二极与所述光敏二极管的阴极相连；

跟随晶体管，其栅极与所述光敏二极管的阴极相连，第一极与所述高电平信号端相连；

选通晶体管，其栅极与所述感应电路的扫描端相连，所述选通晶体管的第一极与所述跟随晶体管的第二极相连，所述选通晶体管的第二极与所述感应电路的输出端相连；

每个感应电路的输出端与电流源相连。

优选地，所述信号转换模块还包括与多个模数转换器一一对应连接的多个放大器，所述放大器的输出端与相应的模数转换器的信号输入端相连，所述感应电路的输出端与相应的放大器的输入端相连。

相应地，本发明还提供一种指纹检测方法，用于指纹检测装置中，所述指纹检测装置包括检测基板和信号转换模块，所述检测基板包括多个像素，每个像素中设置有感应电路，所述感应电路用于接收光信号并输出相应的感应电信号；所述信号转换模块包括多个模数转换器，每个模数转换器对应一列所述感应电路，所述指纹检测方法包括在每个指纹检测周期中进行的：

在任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路在内的至少两个感应电路输出的感应电信号的共模分量，并根据获得的共模分量向所述感应电路所对应的模数转换器的信号输入端提供输入信号和/或向所述感应电路所对应的模数转换器的参考端提供参考信号，以使所述模数转换器的信号输入端与参考端接收到的信号之差等于相应感应电路输出的感应电信号与所述共模分量之差；

所述模数转换器对其信号输入端接收到的输入信号与所述参考端接收到的参考信号之差进行模数转换；

其中，同一列中不同感应电路所对应的检测阶段互不交叠。

优选地，每个模数转换器的信号输入端与相应列中各感应电路的输出端相连；每个感应电路的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段，在同一个指纹检测周期中，任意一个第一检测子阶段均先于所有的第二检测子阶段；

在任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路在内的至少两个感应电路输出的感应电信号的共模分量，并根据获得的共模分量向所述感应电路所对应的模数转换器的信号输入端提供输入信号和/或向所述感应电路所对应的模数转换器的参考端提供参考信号，包括：

获取每个感应电路在其第一检测子阶段输出的感应电信号，并将其中最小的一者作为所述参考信号；

在每个感应电路的第二检测子阶段，均将所述参考信号输出至各模数转换器的参考端。

优选地，每个模数转换器的信号输入端与相应列中各感应电路的输出端相连，每个模数转换器的参考端接地；所述检测基板包括沿预定顺序依次串联的多个电容，每个电容的两端分别与相邻两个感应电路的输出端相连；每个感应电路的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段；同一检测阶段中，第一检测子阶段位于第二检测子阶段之前；不同感应电路的第二检测子阶段互不交叠；

在任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路在内的至少两个感应电路输出的感应信号的共模分量，并根据获得的共模分量向所述感应电路所对应的模数转换器的信号输入端提供输入信号和/或向所述感应电路所对应的模数转换器的参考端提供参考信号，包括：

在每个感应电路的第一检测子阶段，向相应的开关晶体管的栅极提供关断信号；

在每个感应电路的第二检测子阶段，向相应的开关晶体管的栅极提供开启信号。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中指纹检测装置的电路结构示意图；

图2是现有技术中模数转换器接收到的信号波形示意图；

图3是本发明提供的指纹检测装置的电路整体示意图；

图4是本发明的第一种具体实施方式中控制模块与其中一个感应电路和信号转换模块的连接示意图；

图5是本发明的第二种具体实施方式中控制模块与两个感应电路及信号转换模块的连接示意图。

其中，附图标记包括：

10：感应电路；20：信号转换模块；21：模数转换器；22：放大器；30：计算模块；40：控制模块；41：比较子模块；42：开关子模块；43、第一控制子模块；44：第二控制子模块；G1～Gn：扫描线；RL、RL1～RLm：信号读取线；PIN、光敏二极管；T1：重置晶体管；T2：跟随晶体管；T3：选通晶体管；T4、开关晶体管；Is：电流源；Vdd：高电平信号端；Vss：低电平信号端；Scan：扫描端；Reset：重置端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是现有技术中指纹检测装置的电路结构示意图，图2是现有技术中模数转换器接收到的信号波形示意图。如图1所示，指纹检测装置包括多个感应电路10，用于接收光信号并输出相应的感应电信号。在进行指纹检测时，向各扫描线G1～Gn逐行提供扫描信号，从而使得感应电路10逐行输出感应电信号。各信号读取线RL1～RLm与各列感应电路10的输出端对应相连。感应电路10输出的感应电信号经过放大器22的放大后输入至模数放大器21进行模数转换。由于指纹中谷和脊对光线的反射量不同，因此，谷和脊所对应感应电路10输出的感应电信号的大小也不同。计算模块30根据各模数转换器21的输出，判断各感应电路10的感应电信号的差异，从而获取谷和脊特征，进而获得指纹图像。如图2所示，根据指纹的谷所反射的光产生的感应电信号大小如图2中的波谷所示，根据指纹的脊所反射的光产生的感应电信号大小如图2中的波峰所示，根据谷和脊反射光而产生的感应电信号之间存在共模分量，即图2中的Com_V。在根据模数转换器的输出来识别指纹图像时，利用的是图2中信号波峰和波谷之间的差值，即，不同感应电路10输出的感应电信号的差值，并不会利用上述共模分量，但共模分量会占用模数转换器21的动态范围，当占用过多时，会降低模数转换器21的转换精度，从而降低指纹识别的精度。

为了提高模数转换器的转换精度，本发明提供一种指纹检测装置，图3是本发明提供的指纹检测装置的电路整体示意图。如图3所示，所述指纹检测装置包括检测基板、信号转换模块20和控制模块40，所述检测基板包括多个像素，多个像素排成多行多列。每个像素中设置感应电路10，感应电路10用于接收光信号并输出大小与所述光信号的光线信息相对应的感应电信号，所述光信号的光线信息包括但不限于光线强度。信号转换模块20包括多个模数转换器21，每个模数转换器21对应一列感应电路10。模数转换器21用于对其信号输入端In接收到的输入信号与参考端Ref接收到的参考信号之差进行模数转换。

控制模块40与感应电路10和模数转换器21相连，用于在每个指纹检测周期中的任一感应电路10所对应的检测阶段，获取包括该感应电路10在内的至少两个感应电路10输出的感应电信号的共模分量，并根据获得的共模分量向感应电路10所对应的模数转换器21的信号输入端In提供输入信号和/或向感应电路10所对应的模数转换器21的参考端Ref提供参考信号，以使模数转换器21的信号输入端In与参考端Ref接收到信号之差等于相应感应电路10输出的感应电信号与所述共模分量之差。

其中，同一列中不同感应电路10所对应的检测阶段互不交叠，以保证模数转换器21在每个时刻最多只针对一个感应电路10输出端的信号进行模数转换。

需要说明的是，上述感应电路10对应的检测阶段为：感应电路10根据接收到的光信号输出感应电信号的阶段，所述检测阶段并不一定是时间上连续的时间段，也可以为在时间上不连续的时间段。例如，在进行指纹检测时，在每个指纹检测子周期，可以对感应电路10进行逐行驱动，直至完成对所有感应电路10的一次驱动，以使感应电路10逐行输出感应电信号。这种情况下，可以将每两个指纹检测子周期作为一次指纹检测周期，相应地，每个感应电路10的检测阶段为该感应电路10在两个指纹检测子周期中分别输出感应电信号的两个时间段；这时，控制模块40所获得的共模分量可以为至少两个感应电路10在第一个指纹检测子周期中输出的感应电信号的共模分量。

还需要说明的是，至少两个感应电路10输出的感应电信号的共模分量是指：至少两个感应电路10输出的感应电信号中，大小相等、相位相同的信号量。例如，三个感应电路分别输出为5V、7V和10V的感应电信号，则该三个感应电信号的共模分量为5V。

在任一感应电路10所对应的检测阶段，控制模块40可以计算该感应电路10输出的感应电信号与包括该感应电路10在内的至少两个感应电路10输出的感应电信号的共模分量的差值，将与差值对应的信号提供至模数转换器21的信号输入端，此时，可以将模数转换器21的参考端接地。或者，在任意感应电路10所对应的检测阶段，控制模块40将感应电路10输出的感应电信号提供给相应的模数转换器21的信号输入端In，而将包括该感应电路10在内的至少两个感应电路10输出的感应电信号的共模分量提供给感应电路10的参考端Ref。只要使得模数转换器21的信号输入端与参考端接收到信号之差等于该感应电路10输出的感应电信号与共模分量之差即可。

如上所述，指纹识别过程所利用的是感应电路10输出的感应电信号的差值，并不会利用共模分量，但共模分量过大会影响模数转换器21的转换精度。在本发明中，由于在任一感应电路10的检测阶段，该感应电路10对应的模数转换器21的信号输入端In与参考端Ref接收到的信号之差为感应电路10的感应电信号与共模分量之差，因此，相当于消除了至少一部分感应电路10输出的感应电信号的共模分量，从而减少了共模分量对模数转换器21的动态范围的占用，进而提高了模数转换器21的转换精度，提高了指纹识别的精度。例如，当两个感应电路10根据各自接收到的光信号而生成的感应电信号的电压分别为10V和20V时，现有技术中的模数转换器21需要对10V和20V的模拟信号分别进行模数转换；而在本发明中，两个感应电路10的共模分量为5V，模数转换器21只需对5V-5V＝0V的模拟信号以及10V-5V＝5V的模拟信号进行模数转换即可。

下面结合图3至图5对本发明的指纹检测装置的两种具体实施方式进行介绍。

图4是本发明的第一种具体实施方式中控制模块与其中一个感应电路和信号转换模块的连接示意图，在指纹检测装置的第一种具体实施方式中，如图4所示，所述检测基板上设置有多条信号读取线RL1～RLm，每条信号读取线连接一列感应电路10的输出端。信号转换模块20还包括与多个模数转换器21一一对应连接的多个放大器22，放大器22的输出端与模数转换器21的信号输入端In相连，放大器21的输入端与相应一列感应电路10的输出端(即，相应的信号读取线)相连，从而使得每个模数转换器21的信号输入端In与相应列中各感应电路10的输出端相连。

感应电路为主动式像素电路(APS)，如图4所示，包括光敏二极管PIN、重置晶体管T1、跟随晶体管T2和选通晶体管T3。光敏二极管PIN的阳极与低电平信号端VSS相连；阴极与重置晶体管T1的第二极相连，低电平信号端VSS可以为接地端。重置晶体管T1的栅极与感应电路10的重置端Reset相连，第一极与高电平信号端Vdd相连。跟随晶体管T2的栅极与光敏二极管PIN的阴极相连，第一极与高电平信号端Vdd相连。选通晶体管T3的栅极与感应电路10的扫描端Scan相连，选通晶体管T3的第一极与跟随晶体管T2的第二极相连，选通晶体管T3的第二极与感应电路10的输出端相连。感应电路10的扫描端Scan与相应行的扫描线相连。所述指纹检测装置还包括电流源Is，每个感应电路10的输出端还与电流源Is相连。

所述指纹检测装置还包括驱动模块(未示出)，所述驱动模块用于为感应电路10提供驱动信号，以使感应电路10根据接收到的光信号输出相应的感应电信号。具体地，在每个指纹检测阶段之前，驱动模块控制重置晶体管T1开启，从而对光敏二极管PIN进行重置；之后，控制重置晶体管T1关断，光敏二极管PIN受到光照而进行光电流积分，当积分到一定时间后，控制选通晶体管T3开启，电流源对跟随晶体管T2进行作用，使得光敏二极管PIN阴极的电压变化被跟随到放大器22的输入端，从而经放大器22进行信号放大后输出给模数转换器21进行模数转换。

所述指纹检测周期包括两个指纹检测子周期，每个感应电路10的检测阶段包括分别位于两个指纹检测子周期的第一检测子阶段和第二检测子阶段。在同一个指纹检测周期中，任意一个第一检测子阶段均先于所有的第二检测子阶段。其中，驱动模块可以逐行对感应电路10进行驱动，且每个检测子周期均完成一次对所有感应电路10的驱动，这种情况下，同一行中的感应电路10的第一检测子阶段重合，同一行中的感应电路10的第二检测子阶段也重合。

控制模块40具体可以包括比较子模块41、多个开关子模块42和第一控制子模块43。图4中仅示意出了其中一个感应电路10及其对应的开关子模块42。比较子模块41用于在每个指纹检测周期中，获取第一个检测子周期中各个感应电路10输出的感应电信号，并将其中最小的一者作为所述参考信号进行输出。开关子模块42的第一输入端与比较子模块41的输出端相连；开关子模块42的第二输入端接地；开关子模块42的输出端与相应的模数转换器21的参考端Ref相连。第一控制子模块43用于在每个感应电路10的第二检测子阶段，控制开关子模块42的第一输入端与输出端导通；在每个感应电路10的第一检测子阶段，控制开关子模块42的第二输入端与输出端导通，从而使得在每个第一检测子阶段，所有模数转换器21的参考端Ref均接地；在每个第二检测子阶段，所有模数转换器21的参考端Ref均接收到参考信号(即，第一个检测子周期中各感应电路10输出的感应电信号中的最小一者)。因此，在第二个指纹检测子周期中的任意一个第二检测子阶段，模数转换器21的信号输入端In与参考端Ref之间的差值为：相应感应电路10在第二检测子阶段的感应电信号与所有感应电路在第一检测子阶段的感应电信号中最小一者之间的差值。而由于所有感应电信号中最小一者即为所有感应电信号的共模分量，因此，也就消除了所有感应电路10的感应电信号之间的共模分量对模数转换器21动态范围的占用，提高了模数转换器21的转换精度。

其中，所述指纹检测装置可以为显示装置，每个像素还可以进行显示，这种情况下，比较子模块41可以只获取指纹所覆盖范围中的各感应电路10在第一个检测子周期输出的感应电信号，并将其中最小的一者作为所述参考信号。并且，可以通过检测亮度方式获取亮度最小的像素，该像素中感应电路10的感应电信号即为参考信号。另外，可以通过驱动模块的驱动，使得每个感应电路10在每个指纹检测周期中的两个指纹检测子周期接收相同或相近的光信号。

如图3所示，所述指纹检测装置还包括计算模块30，计算模块30与各模数转换器21相连，用于在每个指纹检测周期中，根据各模数转换器21的输出信号判断任意相邻两个感应电路10输出的感应电信号之差，并根据任意相邻两个感应电路10输出的感应电信号之差确定任意相邻两个感应电路接收到的光信号的差异，从而确定指纹图像。

图5是本发明的第二种具体实施方式中控制模块与两个感应电路及信号转换模块的连接示意图。在第二种具体实施方式中，感应电路10的结构以及与信号读取线RL之间的连接关系和第一种具体实施方式中相同，这里不再赘述。另外，与第一种具体实施方式相同的，指纹检测周期分为两个指纹检测子周期，每个感应电路10的检测阶段包括位于第一个指纹检测子周期中的第一检测子阶段和位于第二个指纹检测子周期中的第二检测子阶段。当然，也可以不必将所有的第一检测子阶段均设置在所有的第二检测子阶段之前，只要保证同一检测阶段中，第一检测子阶段位于第二检测子阶段之前，且不同感应电路10的第二检测子阶段互不交叠即可。所述指纹检测装置同样包括驱动模块，而与第一种具体实施方式所不同的是，第二种实施方式中的驱动模块可以仅在第一个指纹检测子周期中对感应电路10逐行进行驱动。

如图5所示，和第一种实施方式中相同，第二种实施方式中每个模数转换器21的信号输入端通过放大器22与相应列中各感应电路10的输出端相连，而不同的是，在第二种实施方式中，每个模数转换器21的参考端Ref一直是接地的。

另外，控制模块40的结构也与第一种实施方式中也不同，如图5所示，控制模块40包括多个电容C、多个开关晶体管T4和第二控制子模块44。其中，多个电容C沿预定顺序依次串联，每个电容C的两端分别与相邻两个感应电路10的输出端相连，从而使得多个感应电路10的输出端通过电容顺次相连。图5中仅示意性地表示出两个感应电路10及二者之间的电容C。具体地，多个电容C采用蛇形串联方式，即，第一行中每相邻两个感应电路10之间连接一个电容C，第一行最后一个感应电路10与第二行最后一个感应电路10之间连接一个电容C，第二行第一个感应电路10与第三行第一个感应电路10之间连接一个电容，以此类推。开关晶体管T4与感应电路一一对应，每个开关晶体管T4的栅极与第二控制子模块44相连，第一极与相应的感应电路10的输出端相连，第二极接地。第二控制子模块44用于在每个感应电路10的第一检测子阶段，向相应的开关晶体管T4的栅极提供关断信号；并在每个感应电路10的第二检测子阶段，为相应的开关晶体管T4的栅极提供开启信号。计算模块30与各模数转换器21相连，用于在每个指纹检测周期中，根据各模数转换器21的输出信号判断任意相邻两个感应电路10输出的感应电信号之差，并根据任意相邻两个感应电路10的感应电信号之差确定指纹图像。

以指纹检测周期包括两个指纹检测子周期、每个感应电路10一检测子阶段和第二检测子阶段分别位于两个指纹检测子周期中为例，计算模块30在获取图5中两个感应电路10接到的光信号的差异时，首先，在第一检测子周期，两个感应电路10均根据各自接收到光信号输出相应的感应电信号，左边感应电路10的感应电信号记为X，右边感应电路10的感应电信号记为Y，从而使得两个感应电路10之间的电容C两端的电压为X、Y之差；之后，在第二检测子周期中左边感应电路10的第二检测子阶段，将左边的开关晶体管T4开启，从而使得左边感应电路10的输出端(即，电容C的一端)接地，由于电容C的自举作用，电容C另一端的电压相应降低至Y-X，从而使右边模数转换器21的信号输入端接收到的输入信号为两个感应电路10的感应电信号之差，进而使得右边模数转换器21对两个感应电信号之差进行模数转换。当第二控制子模块44控制开关晶体管T4逐个开启后，计算模块30就可以得到每相邻两个感应电路10的感应电信号之差，从而得到每相邻两个感应电路10接收到的光信号差异，进而可以得到光强的空间分布图，以进一步得到指纹的信息。

需要说明的是，在检测基板的边缘位置，会有一些感应电路10之间的差异无法准确检测的情况，如，第一行最后一个感应电路10的输出端与第二行最后一个感应电路10的输出端之间连接有电容，而这两个感应电路10的输出端是连接同一条信号读取线RLm，因此，计算模块在计算时，会认为这两个感应电路10接收到的光信号是相同的。为此，计算模块获取指纹信息时，可以不再计算第一列和最后一列感应电路10处对应的指纹信息。

作为本发明的另一方面，提供一种指纹检测方法，用于指纹检测装置中，所述指纹检测装置包括检测基板和信号转换模块20，如上所述，所述检测基板包括多个像素，如图3所示，每个像素中设置有感应电路10，感应电路10用于接收光信号并输出相应的感应电信号；信号转换模块20包括多个模数转换器21，每个模数转换器21对应一列感应电路10。所述指纹检测方法包括在每个指纹检测周期中进行的：

在任一感应电路10所对应的检测阶段，获取包括该感应电路10在内的至少两个感应电路输出的感应电信号的共模分量，并根据获得的共模分量向感应电路10所对应的模数转换器21的信号输入端In提供输入信号和/或向感应电路10所对应的模数转换器21的参考端提供参考信号，以使模数转换器21的信号输入端In与参考端Ref接收到的信号之差等于相应感应电路10输出的感应电信号与所述共模分量之差。该过程可以由上述控制模块40执行。

模数转换器21对其信号输入端In接收到的输入信号与参考端Ref接收到的参考信号之差进行模数转换。

其中，同一列中不同感应电路10所对应的检测阶段互不交叠。

在本发明中，由于在任一感应电路10的检测阶段，该感应电路10对应的模数转换器21的信号输入端In与参考端Ref接收到的信号之差为感应电路10输出的感应信号与共模分量之差，因此，相当于消除了至少一部分感应电路10输出的感应电信号的共模分量，从而减少了共模分量对模数转换器21的动态范围的占用，进而提高了模数转换器21的转换精度，从而不需要使用高数位的模数转换器就可以提高指纹识别的精度。

在第一种具体实施方式中，如图4所示，每个模数转换器21的信号输入端与相应列中各感应电路10的输出端相连。每个感应电路10的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段，在同一个指纹检测周期中，任意一个第一检测子阶段均先于所有的第二检测子阶段。上述“在任一感应电路10所对应的检测阶段，获取包括该感应电路10在内的至少两个感应电路10输出的感应电信号的共模分量，并根据获得的共模分量向感应电路10所对应的模数转换器21的信号输入端In提供输入信号和/或向感应电路10所对应的模数转换器21的参考端Ref提供参考信号”具体包括：

获取每个感应电路10在其第一检测子阶段输出的感应电信号，并将其中最小的一者作为所述参考信号；在每个感应电路10的第二检测子阶段，均将所述参考信号输出至各模数转换器21的参考端。之后，根据各所述模数转换器21的输出信号判断任意相邻两个感应电路10输出的感应电信号之差，并根据任意相邻两个感应电路10输出电信号之差确定任意相邻两个感应电路10接收到的光信号的差异，从而确定指纹图像。

感应电路10可以在驱动模块的驱动下，逐行输出感应电信号，具体驱动过程以及指纹检测原理已在上文描述，这里不再赘述。

在第二种具体实施方式中，如上所述，每个模数转换器21的信号输入端与相应列中各感应电路10的输出端相连，每个模数转换器21的参考端接地。如图5所示，所述检测基板包括沿预定顺序依次串联的多个电容C，每个电容C的两端分别与相邻两个感应电路10的输出端相连。每个感应电路10的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段；同一检测阶段中，第一检测子阶段位于第二检测子阶段之前；不同感应电路10的第二检测子阶段互不交叠。

上述“在任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路10在内的至少两个感应电路10输出的感应信号的共模分量，并根据获得的共模分量向感应电路10所对应的模数转换器21的信号输入端In提供输入信号和/或向感应电路10所对应的模数转换器21的参考端Ref提供参考信号”，具体包括：

在每个感应电路10的第一检测子阶段，向相应的开关晶体管T4的栅极提供关断信号。在每个感应电路10的第二检测子阶段，向相应的开关晶体管T4的栅极提供开启信号。之后，根据各所述模数转换器21的输出信号判断任意相邻两个感应电路10输出的感应电信号之差，并根据任意相邻两个感应电路10输出电信号之差确定任意相邻两个感应电路10接收到的光信号的差异，从而确定指纹图像。

感应电路10可以在驱动模块的驱动下，逐行输出感应电信号，具体驱动过程以及指纹检测原理已在上文描述，这里不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种指纹检测装置，包括检测基板和信号转换模块，所述检测基板包括多个像素，每个像素中设置有感应电路，所述感应电路用于接收光信号并输出相应的感应电信号；所述信号转换模块包括多个模数转换器，每个模数转换器对应一列感应电路，其特征在于，

所述指纹检测装置还包括控制模块，所述控制模块与所述感应电路和所述模数转换器相连，用于在每个指纹检测周期中的任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路在内的至少两个感应电路输出的感应电信号的共模分量，并根据获得的共模分量向所述感应电路所对应的模数转换器的信号输入端提供输入信号和/或向所述感应电路所对应的模数转换器的参考端提供参考信号，以使所述模数转换器的信号输入端与参考端接收到的信号之差等于相应感应电路输出的感应电信号与所述共模分量之差；

所述模数转换器用于对其信号输入端接收到的输入信号与所述参考端接收到的参考信号之差进行模数转换；

同一列中不同感应电路所对应的检测阶段互不交叠；

所述感应电路包括：

光敏二极管，其阳极与低电平信号端相连；

重置晶体管，其栅极与所述感应电路的重置端相连，第一极与高电平信号端相连，第二极与所述光敏二极管的阴极相连；

跟随晶体管，其栅极与所述光敏二极管的阴极相连，第一极与所述高电平信号端相连；

选通晶体管，其栅极与所述感应电路的扫描端相连，所述选通晶体管的第一极与所述跟随晶体管的第二极相连，所述选通晶体管的第二极与所述感应电路的输出端相连；

每个感应电路的输出端与电流源相连。

2.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于，每个模数转换器的信号输入端与相应列中各感应电路的输出端相连，

每个感应电路的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段，在同一个指纹检测周期中，任意一个第一检测子阶段均先于所有的第二检测子阶段；

所述控制模块包括：

比较子模块，用于在每个指纹检测周期中，获取所有感应电路在各自的第一检测子阶段输出的感应电信号，并将其中最小的一者作为所述参考信号进行输出；

与多个模数转换器一一对应的多个开关子模块，所述开关子模块的第一输入端与所述比较子模块的输出端相连，所述开关子模块的输出端与相应的模数转换器的参考端相连；

第一控制子模块，用于在每个感应电路的第二检测子阶段，控制每个开关子模块的第一输入端与输出端导通。

3.根据权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于，所述开关子模块的第二输入端接地，所述第一控制子模块还用于在每个感应电流的第一检测子阶段，控制每个开关子模块的第二输入端与输出端导通。

4.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于，每个模数转换器的信号输入端与相应列中各感应电路的输出端相连，每个模数转换器的参考端接地；

每个感应电路的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段；同一检测阶段中，第一检测子阶段位于第二检测子阶段之前；不同感应电路的第二检测子阶段互不交叠；

所述控制模块包括：

沿预定顺序依次串联的多个电容，每个电容的两端分别与相邻两个感应电路的输出端相连；

与多个感应电路一一对应的多个开关晶体管，所述开关晶体管的第一极与相应的感应电路的输出端相连，第二极接地；

与每个开关晶体管的栅极相连的第二控制子模块，所述第二控制子模块用于在每个感应电路的第一检测子阶段，为相应的开关晶体管的栅极提供关断信号；并在每个感应电路的第二检测子阶段，为相应的开关晶体管的栅极提供开启信号。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述指纹检测装置还包括计算模块，所述计算模块与各模数转换器相连，用于根据各模数转换器的输出信号判断任意相邻两个感应电路输出的感应电信号之差，并根据任意相邻两个感应电路输出的感应电信号之差确定指纹图像。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述信号转换模块还包括与多个模数转换器一一对应连接的多个放大器，所述放大器的输出端与相应的模数转换器的信号输入端相连，所述感应电路的输出端与相应的放大器的输入端相连。

7.一种指纹检测方法，用于指纹检测装置中，所述指纹检测装置包括检测基板和信号转换模块，所述检测基板包括多个像素，每个像素中设置有感应电路，所述感应电路用于接收光信号并输出相应的感应电信号；所述信号转换模块包括多个模数转换器，每个模数转换器对应一列所述感应电路，其特征在于，所述指纹检测方法包括在每个指纹检测周期中进行的：

在任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路在内的至少两个感应电路输出的感应电信号的共模分量，并根据获得的共模分量向所述感应电路所对应的模数转换器的信号输入端提供输入信号和/或向所述感应电路所对应的模数转换器的参考端提供参考信号，以使所述模数转换器的信号输入端与参考端接收到的信号之差等于相应感应电路输出的感应电信号与所述共模分量之差；

所述模数转换器对其信号输入端接收到的输入信号与所述参考端接收到的参考信号之差进行模数转换；

其中，同一列中不同感应电路所对应的检测阶段互不交叠。

8.根据权利要求7所述的指纹检测方法，其特征在于，每个模数转换器的信号输入端与相应列中各感应电路的输出端相连；每个感应电路的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段，在同一个指纹检测周期中，任意一个第一检测子阶段均先于所有的第二检测子阶段；

在任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路在内的至少两个感应电路输出的感应电信号的共模分量，并根据获得的共模分量向所述感应电路所对应的模数转换器的信号输入端提供输入信号和/或向所述感应电路所对应的模数转换器的参考端提供参考信号，包括：

获取每个感应电路在其第一检测子阶段输出的感应电信号，并将其中最小的一者作为所述参考信号；

在每个感应电路的第二检测子阶段，均将所述参考信号输出至各模数转换器的参考端。

9.根据权利要求7所述的指纹检测方法，其特征在于，所述指纹检测装置包括：与多个感应电路一一对应的多个开关晶体管，所述开关晶体管的第一极与相应的感应电路的输出端相连，第二极接地；每个模数转换器的信号输入端与相应列中各感应电路的输出端相连，每个模数转换器的参考端接地；所述检测基板包括沿预定顺序依次串联的多个电容，每个电容的两端分别与相邻两个感应电路的输出端相连；每个感应电路的检测阶段包括第一检测子阶段和第二检测子阶段；同一检测阶段中，第一检测子阶段位于第二检测子阶段之前；不同感应电路的第二检测子阶段互不交叠；

在任一感应电路所对应的检测阶段，获取包括该感应电路在内的至少两个感应电路输出的感应信号的共模分量，并根据获得的共模分量向所述感应电路所对应的模数转换器的信号输入端提供输入信号和/或向所述感应电路所对应的模数转换器的参考端提供参考信号，包括：

在每个感应电路的第一检测子阶段，向与该感应电路相应的开关晶体管的栅极提供关断信号；

在每个感应电路的第二检测子阶段，向与该感应电路相应的开关晶体管的栅极提供开启信号。

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