CN109791582A - 混合式电容感测和超声波感测 - Google Patents

Abstract

本发明揭示用于将指纹传感器配置成在电容感测模式和超声波感测模式中操作的系统、方法和设备。可通过使用控制器驱动感测电极将指纹传感器配置成在电容感测模式中操作。在一些实施方案中，可在所述电容感测模式中使用所述指纹传感器检测到定位于所述感测电极上或附近的对象，且所述控制器可以不同方式驱动所述指纹传感器的电极以将所述指纹传感器配置成在超声波感测模式中操作。在一些实施方案中，可指示应用程序处理器鉴认来自当所述指纹传感器在所述超声波感测模式中操作时获得的图像数据的所述对象的指纹。在一些实施方案中，可解锁含有所述指纹传感器的移动装置的显示器，或可当所述指纹通过鉴认时唤醒所述移动装置。

Description

混合式电容感测和超声波感测

优先权数据

本发明主张D'Souza等人在2017年6月26日申请的标题为“混合式电容感测和超声波感测(HYBRID CAPACITIVE AND ULTRASONIC SENSING)”(代理人案号QUALP447US/163494)的美国专利申请案第15/633,164号和D'Souza等人2016年10月12日申请的标题为“混合式电容感测和超声波感测(HYBRID CAPACITIVE AND ULTRASONIC SENSING)”(代理人案号QUALP447PUS/163494P1)的美国临时专利申请第62/407,386号的优先权，其两者特此出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及基于电容感测和超声波感测的电子装置唤醒。

背景技术

在超声波传感器系统中，可以使用超声波发射器通过超声波透射介质或媒介朝向有待检测的对象发送超声波。发射器可以操作性地与超声波传感器耦合，超声波传感器被配置成检测从对象反射的超声波部分。举例来说，在超声波指纹成像器中，可以通过在非常短的时间间隔期间开始和停止发射器，产生超声波脉冲。在超声波脉冲遇到的每一材料界面处，反射超声波脉冲的一部分。

举例来说，在超声波指纹成像器的上下文中，超声波可行进通过上面可放置个人的手指的压板以获得指纹图像。在穿过压板之后，超声波的一些部分遇到与压板接触的皮肤，例如指纹脊线，而超声波的其它部分遇到空气，例如指纹的相邻脊线之间的谷线，并且可以用不同的强度朝向超声波传感器反射回去。与手指相关联的反射信号可以经处理并且转换成表示反射信号的信号强度的数字值。当在分布式区域上收集多个此类反射信号时，可以使用此类信号的数字值来产生所述分布式区域上的信号强度的图形显示，举例来说通过将数字值转换成图像，由此产生指纹的图像。因此，超声波传感器系统可以用作指纹成像器或其它类型的生物计量扫描仪。在一些实施方案中，所检测到的信号强度可以映射成手指的等高线图，其表示纹线结构细节的深度。

归因于非手指对象接触或靠近移动装置而无意中唤醒移动装置可导致不必要的电池耗竭，电池寿命减小且有时还会造成不方便电话呼叫布置或起始经授权用户不期望的其它功能。在其它情况下，在恶劣环境中，例如暴露于霜、露水、雨、雾、池、温泉、热浴盆、浴室或移动装置完全浸入水，可阻碍唤醒移动装置。局部具有小水滴的潮湿、汗湿或部分潮湿的手指也可以阻碍装置唤醒。

发明内容

本发明的系统、方法、计算机可读媒体和装置的实例各自具有数个创新方面，所述创新方面中的单个方面不能单独决定本文所揭示的合意属性。

在一些方面中，一种系统包含具有一或多个感测电极的指纹传感器和控制器。所述控制器可被配置成将一或多个第一驱动信号提供到所述一或多个感测电极以将所述指纹传感器配置于电容感测模式中，和将一或多个第二驱动信号提供到所述一或多个感测电极以将所述指纹传感器配置于超声波感测模式中。所述一或多个第二驱动信号可不同于所述一或多个第一驱动信号。

在一些实施方案中，所述控制器包含放大器，所述放大器被配置成在所述超声波感测模式中提供所述一或多个第二驱动信号。所述放大器可被配置成在所述电容感测模式中处于高阻抗状态中，其中此类阻抗状态标示用大于放大器在超声波感测模式中的输出阻抗的输出阻抗操作所述放大器。在一些实施方案中，所述控制器被进一步配置成基于所述指纹传感器在所述电容感测模式中检测到触摸，将所述指纹传感器配置于所述超声波感测模式中。在一些实施方案中，容纳所述指纹传感器的移动装置被配置成响应于所述指纹传感器在所述电容感测模式中和在所述超声波感测模式中检测到所述触摸而从休眠模式苏醒。在一些实施方案中，容纳所述指纹传感器的移动装置被配置成响应于所述指纹传感器在电容感测模式中检测到触摸且在超声波感测模式中检测到经授权指纹而从休眠模式苏醒。在一些实施方案中，容纳所述指纹传感器的移动装置被配置成响应于所述指纹传感器在电容感测模式中检测到触摸且在超声波感测模式中检测到经授权指纹而允许用户更多地使用装置数据、程序或能力。

在一些实施方案中，所述控制器被进一步配置成将表示通过所述指纹传感器在所述电容感测模式中检测到对应于所述触摸的手指的中断信号提供到应用程序处理器，所述应用程序处理器被配置成执行指纹鉴认。在一些实施方案中，所述控制器被进一步配置成确定触摸检测阈值，所述触摸检测阈值至少部分地基于与所述指纹传感器接触的手指的接触面积。可在指纹鉴认过程期间调整所述触摸检测阈值。

在一些实施方案中，所述控制器被进一步配置成当在所述电容感测模式或所述超声波感测模式中操作时报告手指提离事件。在一些实施方案中，所述控制器被进一步配置成确定对应于所述指纹传感器的温度。在所述电容感测模式中检测到所述触摸可至少部分地基于所述温度。

在一些实施方案中，所述控制器包含产生经缓冲第一驱动信号的电路，当所述指纹传感器处于所述电容感测模式中时，将所述经缓冲第一驱动信号提供给所述指纹传感器的至少一个感测电极。在一些实施方案中，所述指纹传感器包含一或多个压电式微机械加工超声波换能器(PMUT)、一或多个电容性微机械加工超声波换能器(CMUT)、一或多个聚偏二氟乙烯(PVDF)层、或一或多个聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)层。

在一些实施方案中，指纹传感器的感测电极包含第一电极和第二电极。第一电极例如触摸屏电极电耦合到控制器以提供使所述指纹传感器在所述电容感测模式中操作的第一信号。所述第二电极电耦合到所述控制器以提供使所述指纹传感器在所述超声波感测模式中操作的第二信号。借助于实例，所述第一电极和所述第二电极可定位于移动装置的盖玻璃下方，围绕移动装置的周边，移动装置的后盖下方，或显示装置的显示器下方。在一些实施方案中，当在所述电容感测模式或所述超声波感测模式中检测到手指触摸时，所述显示装置的所述显示器指示所述指纹传感器的位置。在一些实施方案中，显示装置的显示器指示用户可将其手指放置在何处的位置建议。第一电极和/或第二电极可被配置成检测手指手势。

在一些实施方案中，所述控制器可依据来自装置中加速计或装置中陀螺仪的运动改变或定向改变的指示，将所述一或多个感测电极配置于所述超声波感测模式中，其中“装置中”标示加速计或陀螺仪与控制器容纳于同一包容装置内，例如其中控制器和加速计容纳于同一手持机内。在一些实施方案中，控制器可被配置成依据来自装置中加速计或装置中陀螺仪的运动改变或定向改变的指示，调整所述电容感测模式或所述超声波感测模式中的手指检测速率。在一些实施方案中，所述控制器可被配置成依据来自装置中加速计或装置中陀螺仪的运动改变或定向改变的指示，调整触摸检测阈值。在一些实施方案中，控制器可被配置成在所述电容感测模式中检测声学产生的压电信号。举例来说，所述声学产生的压电信号可源自来自手指的触按、摩擦或声发射。

在一些方面中，一种用于操作指纹传感器的方法包含通过控制器将指纹传感器配置成在电容感测模式中起作用；在所述电容感测模式中使用所述指纹传感器确定对象已触摸感测电极；通过所述控制器将所述指纹传感器配置成在超声波感测模式中起作用；在所述超声波感测模式中使用所述指纹传感器确定触摸所述感测电极的所述对象是手指；和指示应用程序处理器苏醒并鉴认所述手指的指纹。

在一些实施方案中，将所述指纹传感器配置成在所述超声波感测模式中起作用包含驱动放大器以将驱动信号提供到所述指纹传感器的电极并且在所述电容感测模式中将所述放大器配置成在高阻抗状态中操作。指示所述应用程序处理器鉴认所述指纹可包含断言中断信号，所述中断信号表示在所述超声波感测模式中使用所述指纹传感器确定所述对象是手指。在一些实施方案中，所述方法可另外包含当所述手指的指纹已经通过鉴认时返回到主屏幕或解锁移动装置的显示器。

在一些实施方案中，所述方法可包含进行上文所描述的系统的额外特征。

在一些方面中，一种非暂时性计算机可读媒体存储可由控制器的一或多个处理器执行以致使执行用于配置指纹传感器的方法的指令。所述指令可被配置成使得所述方法包含将所述指纹传感器配置成在电容感测模式中起作用；在所述电容感测模式中使用所述指纹传感器确定对象已触摸感测电极；将所述指纹传感器配置成在超声波感测模式中起作用；在所述超声波感测模式中使用所述指纹传感器确定触摸所述感测电极的所述对象是手指；和指示应用程序处理器鉴认所述手指的指纹。在一些实施方案中，所述方法可另外包含当所述手指的所述指纹已经通过鉴认时返回到主屏幕或唤醒移动装置。

在一些实施方案中，所述指令可被配置成致使上文所描述的系统和/或方法的额外特征得以执行。

附图说明

在附图和以下描述中阐述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。其它特征、方面和优点将从所述描述、图式和权利要求书中变得显而易见。应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。

各个图式中的相似参考标号和名称指示相似元件。

图1示出根据一些实施方案的包含超声波感测系统的实例移动装置的图形表示的正视图。

图2A示出根据一些实施方案的实例超声波感测系统的组件的框图表示。

图2B示出包含图2A的超声波感测系统的实例移动装置的组件的框图表示。

图3A示出根据一些实施方案的实例超声波感测系统的一部分的图形表示的截面投影视图。

图3B示出根据一些实施方案的图3A的实例超声波感测系统的放大的截面侧视图。

图4A示出根据一些实施方案的图3A和3B的实例超声波感测系统的实例组件的分解投影视图。

图4B示出根据一些实施方案的图3A和3B的超声波传感器系统中的超声波收发器阵列的实例组件的分解投影视图。

图5示出在电容感测和超声波感测模式中使用指纹传感器“唤醒”电子装置的实例。

图6示出在电容感测和超声波感测模式中使用指纹传感器唤醒电子装置的流程图的实例。

图7A示出将指纹传感器配置成在电容感测模式中操作的控制器电路的电路示意图的实例。

图7B示出将指纹传感器配置成在超声波感测模式中操作的控制器电路的电路示意图的实例。

图8示出用于将指纹传感器配置成在电容感测模式或超声波感测模式中操作的控制器电路的电路示意图的实例。

图9示出用于将指纹传感器配置成在电容感测模式或超声波感测模式中操作的控制器电路的电路示意图的另一实例。

图10示出用于将指纹传感器配置成在电容感测模式或超声波感测模式中操作的控制器电路的电路示意图的另一实例。

图11示出控制器电路、指纹传感器和应用程序处理器的高级框图的实例。

图12示出控制器电路、指纹传感器和应用程序处理器的高级框图的另一实例。

图13示出基于温度调整使用指纹传感器确定的电容的实例。

图14示出用于调整使用指纹传感器确定的电容的流程图的实例。

图15A示出使用指纹传感器使用电容感测模式和超声波感测模式检测对象的存在的方法的流程图的实例。

图15B示出用于使用指纹传感器使用电容感测模式初始地检测对象的存在并且使用超声波感测模式检测对象的继续存在以及检测对象何时提离的方法的流程图的实例。

图15C示出使用指纹传感器使用电容感测模式初始地检测对象的存在并且使用超声波感测模式和电容感测模式两者检测对象的继续存在以及检测对象何时提离的方法的流程图的实例。

图16A示出使用针对指纹传感器和一或多个相关联感测电极的电容感测模式和超声波感测模式唤醒电子装置的实例。

图16B示出使用针对指纹传感器和一或多个相关联感测电极的电容感测模式和超声波感测模式唤醒电子装置的另一实例。

图17示出其中指纹传感器和一或多个感测电极定位于显示装置的盖玻璃下方的配置的侧视图。

图18示出使用针对定位在电子装置的显示器后面的指纹传感器的电容感测模式和超声波感测模式唤醒电子装置的实例。

图19示出其中指纹传感器定位在移动装置的显示器后面的配置的侧视图。

图20示出导引LCD或OLED显示装置的用户将手指放置在LCD下方或OLED下方的指纹传感器上方的方法的流程图的实例。

图21示出使用针对定位在电子装置的显示器后面的指纹传感器和一或多个相关联感测电极的电容感测模式和超声波感测模式唤醒电子装置的实例。

图22示出其中指纹传感器和一或多个相关联感测电极定位在移动装置的显示器后面的配置的侧视图。

图23A示出使用针对定位在电子装置的后盖后面的指纹传感器和一或多个相关联感测电极的电容感测模式和超声波感测模式的实例。

图23B示出使用针对定位在电子装置的后盖后面的指纹传感器和一或多个相关联感测电极的电容感测模式和超声波感测模式检测手指手势的实例。

具体实施方式

以下描述针对出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。描述的实施方案可实施于包含如本文中所揭示的用于超声波感测的生物计量系统的任何装置、设备或系统中。另外，预期所描述的实施方案可包含在例如(但不限于)以下各项的多种电子装置中或与所述多种电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂巢式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、智能卡、可穿戴装置(例如手镯、臂带、腕带、指环、头带和贴片等)、装置个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能计算机、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、全球定位系统(GPS)接收器/导航器、相机、数字媒体播放器(例如MP3播放器)、摄录影机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、移动健康装置、计算机监视器、自动显示器(包含里程表和速度计显示器等)、驾驶舱控制器和/或显示器、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声系统、盒式录音机或放音机、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电装置、便携式存储器码片、洗涤机、干燥机、洗涤机/干燥机、自动柜员机(ATM)、停车计时器、包装(例如在包含微机电系统(MEMS)应用的机电系统(EMS)应用以及非EMS应用中)、美观性结构(例如珠宝或服装上的图像显示器)以及多种EMS装置。本文中的教示还可用于例如(但不限于)以下各项的应用中：电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺以及电子测试装备。因而，如所属领域的技术人员将容易显而易见，所述教示并不希望仅限于图中所描绘的实施方案，而取而代之具有广泛适用性。

电子装置例如智能电话、平板计算机和可穿戴装置可处于其中显示屏幕和应用程序处理器可关断的低功率操作模式中或处于低功率备用模式中。在一些配置中，通过按压专用接通/断开按钮或通过检测到与移动装置相关联的生物计量按钮上的手指(即，手的手指中的任一个，包含拇指，拇指的靠近拇指基底关节的多肉部分、以及手掌)或通过用手指触摸基于电容的触摸屏，可“唤醒”装置离开低功率备用或断开模式。可经由电容感测检测到手指，电容感测包含测量电路中的电容的改变以检测触摸(例如，手指触摸或滑动触摸屏)。然而，触摸屏上的除手指以外的对象(例如，金属桌面、钱包或口袋中的物品、用户的颊部等)也可以导致电容改变。这些其它对象可产生手指触摸触摸屏的错误肯定确定，造成应用程序处理器和触摸屏的显示器在应保持断开时接通。此外，触摸触摸屏的手指应是所有者的手指。即，应用程序处理器和触摸屏的显示器应在检测到所有者的手指而非其它对象或其它人的手指时接通(例如，解锁装置)。接通应用程序处理器和触摸屏的显示器可导致高电流消耗。因此，错误肯定可耗竭装置的电池。

在一些实施方案中，可执行两步骤电容感测和超声波感测方法以“唤醒”应用处理器，可包含接通移动装置的显示器或其它部分，进入较高功率消耗模式，或进入提供对软件、数据、关于经鉴认用户的信息或装置能力的更多使用的模式。举例来说，指纹传感器可被配置成在电容感测模式中操作以检测触摸以及在超声波感测模式中操作以检测所述触摸是否来自手指。在一些实施方案中，指纹传感器的相同的一或多个电极可用于电容感测模式和超声波感测模式两者中。在一些实施方案中，指纹传感器的或与指纹传感器相关联的一或多个感测电极可被配置成在电容感测模式中操作，且一或多个其它感测电极可被配置成在超声波感测模式中操作。在一些实施方案中，当在超声波感测模式中操作时，可使用压电式传感器像素的完整阵列或指纹传感器中的传感器像素的较小子集。因此，指纹传感器可首先被配置成在电容感测模式中操作，且如果检测到触摸，那么指纹传感器接下来可被配置成在超声波感测模式中操作以确定所述触摸是否来自手指。控制器可包含控制器电路以及以将一或多个驱动信号的不同集合提供到一或多个电极的一或多个控制器电路，使得相同指纹传感器可在两个模式之间切换操作。如果所述触摸来自手指，那么控制器电路可提供中断信号作为指示应唤醒应用程序处理器的旗标或触发，鉴认基于在超声波感测模式期间检测到的手指的指纹，并且如果经过鉴认，那么接通触摸屏的显示屏幕并且解锁装置以使得其处于针对用户的操作模式中。在其中移动装置的应用程序处理器已经唤醒且移动装置经解锁的一些实施方案中，两步骤电容感测和超声波感测方法所产生的中断信号可致使移动装置返回到主屏幕并且为进一步用户输入做准备(假设移动装置并非已经处于主屏幕模式中)，或其可致使移动装置允许对软件、数据、关于经鉴认用户的信息或装置能力的更多使用。

两步骤电容感测和超声波感测可减小错误肯定的数目，且因此减小装置的电流消耗并且增加装置的电池寿命。另外，电容感测与超声波感测相比通常使用较低电流。因此，在继续进行超声波感测之前首先使用电容感测可提供关于电池寿命的进一步节约并且防止对移动装置的无意或意外使用。

图1示出根据一些实施方案的包含超声波感测系统的实例移动装置100的图形表示。举例来说，移动装置100可表示例如蜂窝式电话、智能电话、智能手表、多媒体装置、个人游戏装置、平板计算机和笔记型计算机的各种便携式计算装置，以及其它类型的便携式计算装置。然而，本文中所描述的各个实施方案在应用上并不限于便携式计算装置。实际上，本文所揭示的各种技术和原理可应用于传统上非便携式装置和系统中，例如计算机监视器、电视显示器、查询一体机、车辆导航装置和音频系统中，以及其它应用当中。另外，本文中所描述的各种实施方案在应用上并不限于包含显示器的装置。

移动装置100大体上包含罩壳(还被称作“壳体”或“外壳”)102，在所述罩壳内存在各种电路、传感器和其它电组件。在所说明的实例实施方案中，移动装置100还包含触摸屏显示器(在本文中也称为“触敏显示器”)104。触摸屏显示器104大体上包含显示器和布置于显示器上方或以其它方式并入到显示器中或与显示器集成在一起的触摸屏。显示器104可大体表示采用多种适合的显示技术中的任一种的多种适合显示器类型中的任一种。举例来说，显示器104可为基于微快门(DMS)的数字显示器、发光二极管(LED)显示器、有机LED(OLED)显示器、液晶显示器(LCD)、使用LED作为背光的LCD显示屏、等离子显示器、基于干涉式调制器(IMOD)的显示器，或适合结合触敏用户界面(UI)系统使用的另一类型的显示器。

移动装置100可包含与用户交互或以其它方式将信息传送到用户或从用户接收信息的各种其它装置或组件。举例来说，移动装置100可包含一或多个麦克风106、一或多个扬声器108，提及在一些情况下，一或多个至少部分为机械的按钮110。移动装置100可包含启用额外特征的各种其它组件，例如一或多个视频或静态图像相机112、一或多个无线网络接口114(例如，蓝牙、WiFi或蜂窝)和一或多个非无线接口116(例如，通用串行总线(USB)接口或HDMI接口)。

移动装置100可包含能够扫描对象签名例如指纹、掌纹或手纹并且进行成像的超声波感测系统118。在一些实施方案中，超声波感测系统118可充当触敏控制按钮。在一些实施方案中，触敏控制按钮可通过定位在超声波感测系统118下方或以其它方式与超声波感测系统118集成在一起的机械或电压敏系统予以实施。换句话说，在一些实施方案中，超声波感测系统118占用的区可用作控制移动装置100的用户输入按钮以及启用安全性特征例如用户鉴认特征的指纹传感器两者。在一些实施方案中，超声波感测系统118可定位于显示器的盖玻璃下方或显示器本身的一部分下方。在一些实施方案中，超声波感测系统118可定位于侧壁上或移动装置罩壳102的背侧上。罩壳102可收容作为超声波感测系统118的部分的指纹传感器，超声波感测系统118可被配置成在电容感测模式或超声波感测模式中操作。

图2A示出根据一些实施方案的实例超声波感测系统200的组件的框图表示。如所示出，超声波感测系统200可包含传感器系统202和电耦合到传感器系统202的控制系统204。传感器系统202可能能够扫描对象并且提供所测量的原始图像数据，所述原始图像数据可用以获得对象签名例如人手指的指纹。控制系统204可能能够控制传感器系统202并且处理从传感器系统接收的所测量的原始图像数据。在一些实施方案中，超声波感测系统200可包含接口系统206，其能够将数据例如原始或经处理的所测量图像数据发射到超声波感测系统200内或与超声波感测系统200集成在一起的各种组件，或从超声波感测系统200内或与超声波感测系统200集成在一起的各种组件接收数据例如原始或经处理的所测量图像数据，或在一些实施方案中，将数据例如原始或经处理的所测量图像数据发射到超声波感测系统外部的各种组件、装置或其它系统，或从超声波感测系统外部的各种组件、装置或其它系统接收数据例如原始或经处理的所测量图像数据。

图2B示出包含图2A的超声波感测系统200的实例移动装置210的组件的框图表示。举例来说，移动装置210可为在上文图1中示出且参考图1描述的移动装置100的框图表示。移动装置210的超声波感测系统200的传感器系统202可通过超声波传感器阵列212予以实施。超声波感测系统200的控制系统204可通过电耦合到超声波传感器阵列212的控制器214予以实施。虽然控制器214示出且描述为单一组件，但在一些实施方案中，控制器214可统称为彼此电连通的两个或更多个相异控制单元或处理单元。在一些实施方案中，控制器214可以包含通用单芯片或多芯片处理器、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、应用程序处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置(PLD)、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其被设计成执行本文中所描述的功能和操作的任何组合中的一或多个。

图2B的超声波感测系统200可以包含图像处理模块218。在一些实施方案中，由超声波传感器阵列212提供的所测量的原始图像数据可发送、发射、传送或以其它方式提供到图像处理模块218。图像处理模块218可以包含经配置、调适或以其它方式操作以处理由超声波传感器阵列212所提供的图像数据的硬件、固件和软件的任何合适的组合。在一些实施方案中，图像处理模块218可以包含信号或图像处理电路或电路组件，包含例如放大器(例如，仪表放大器或缓冲放大器)、模拟或数字混频器或倍增器、开关、模/数转换器(ADC)、无源滤波器或有源模拟滤波器等等。在一些实施方案中，此类电路或电路组件中的一或多个可集成于控制器214内，例如，其中控制器214被实施为系统级芯片(SoC)或系统级封装(SIP)。在一些实施方案中，此类电路或电路组件中的一或多个可集成于DSP内，所述DSP包含于控制器214内或耦合到控制器214。在一些实施方案中，图像处理模块218可至少部分地经由软件来实施。举例来说，刚刚描述的电路或电路组件中的一或多个的一或多个功能或通过所述电路或电路组件中的一或多个执行的操作可实际上由例如在控制器214的处理单元中(例如，在通用处理器或DSP中)执行的一或多个软件模块来执行。在一些实施方案中，图像处理模块218或其部分可用可在应用程序处理器例如与移动装置210相关联的处理器220上运行的软件实施。应用程序处理器可具有用于应用程序处理器内的生物计量图像数据的安全处理的专用共处理器和/或软件模块(有时被称为“信任分区”)。

在一些实施方案中，除超声波感测系统200之外，移动装置210还可以包含单独的处理器220、存储器222、接口216和电源224。在一些实施方案中，超声波感测系统200的控制器214可控制超声波传感器阵列212和图像处理模块218，且移动装置210的处理器220可控制移动装置210的其它组件。在一些实施方案中，处理器220将数据例如指令或命令传送到控制器214。在一些此类实施方案中，控制器214可将包含例如原始或经处理图像数据(还被称作“图像信息”)数据传送到处理器220。还应理解，在一些其它实施方案中，控制器214的功能性可整体或至少部分地由处理器220实施。在一些此类实施方案中，可能并不需要用于超声波感测系统200的单独控制器214，这是因为控制器214的功能可由移动装置210的处理器220执行。

取决于实施方案，控制器214和处理器220中的一个或两个可将数据存储于存储器222中。举例来说，存储于存储器222中的数据可包含所测量的原始图像数据、经滤波或以其它方式经处理的图像数据、所估计图像数据或最终的经优化图像数据。存储器222可存储处理器可执行代码或其它可执行的计算机可读指令，其能够由控制器214和处理器220中的一个或两个执行以执行各种操作(或以致使其它组件例如超声波传感器阵列212、图像处理模块218或其它模块执行操作)，包含计算、运算、估计或本文中所描述的其它确定中的任一个。还应理解，存储器222可统称为一或多个存储器装置(或“组件”)。举例来说，取决于实施方案，控制器214可接取不同于处理器220的存储器装置中的数据以及将数据存储于不同于处理器220的存储器装置中。在一些实施方案中，所述存储器组件中的一或多个可实施为基于NOR或NAND的闪存存储器阵列。在一些其它实施方案中，所述存储器组件中的一或多个可实施为不同类型的非易失性存储器。另外，在一些实施方案中，所述存储器组件中的一或多个可包含易失性存储器阵列，例如RAM的类型。

在一些实施方案中，控制器214或处理器220可通过接口216传送存储于存储器222中的数据或直接从图像处理模块218接收的数据。举例来说，此类传送的数据可包含图像数据或从图像数据导出或以其它方式确定的数据。接口216可统称为一或多个各种类型的一或多个接口。在一些实施方案中，接口216可包含用于从外部存储器例如可装卸式存储器装置接收数据或将数据存储到外部存储器例如可装卸式存储器装置的存储器接口。另外或替代地，接口216可包含实现原始或经处理数据到外部计算装置、系统或服务器的传送以及从外部计算装置、系统或服务器的数据接收的一或多个无线网络接口或一或多个有线网络接口。

电源224可将电力提供到移动装置210中的组件中的一些或全部。电源224可包含多种能量存储装置中的一或多个。举例来说，电源224可包含可再充电电池，例如镍镉电池或锂离子电池。另外或替代地，电源224可包含一或多个超级电容器。在一些实施方案中，电源224可为可使用从例如壁式插座(或“插口”)或与移动装置210集成在一起的光伏装置(或“太阳能电池”或“太阳能电池阵列”)获取的电力进行充电(或“再充电”)的。另外或替代地，电源供应器224可为可无线充电的。电源224可包含电力管理集成电路和电力管理系统。

如在下文所使用，术语“处理单元”是指超声波系统的控制器(例如，控制器214)、图像处理模块(例如，图像处理模块218)或包含超声波系统的装置的单独处理器(例如，处理器220)中的一或多个的任何组合。换句话说，下文描述为由处理单元执行或使用处理单元执行的操作可由超声波系统的控制器、图像处理模块或包含超声波感测系统的装置的单独处理器中的一或多个执行。

图3A示出根据一些实施方案的实例超声波感测系统300的一部分的图形表示的截面投影视图。图3B示出根据一些实施方案的图3A的实例超声波感测系统300的放大的截面侧视图。举例来说，超声波感测系统300可实施参考图1描述的超声波感测系统118或参考图2A和图2B示出和描述的超声波感测系统200。超声波感测系统300可包含覆在衬底304上面并且位于压板(例如，“盖板”或“盖玻璃”)306之下的超声波换能器302。超声波换能器302可包含超声波发射器308和超声波接收器310两者。

超声波发射器308大体被配置成产生超声波，并朝向压板306且在所说明的实施方案中，朝向定位于压板306的上表面上的人手指312发射所述超声波。在一些实施方案中，超声波发射器308可更具体地被配置成产生超声平面波并且朝向压板306发射所述超声平面波。举例来说，超声波发射器308的压电材料可被配置成在扫描频率下将超声波感测系统的控制器提供的电信号转换成连续或脉冲式超声平面波顺序。在一些实施方案中，超声波发射器308包含压电材料层，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或PVDF共聚物例如PVDF-TrFE。在一些实施方案中，可在超声波发射器308和/或超声波接收器310中使用其它压电材料，例如氮化铝(AlN)或锆钛酸铅(PZT)。在一些实施方案中，超声波发射器308和/或超声波接收器310可另外或替代地包含电容性超声波装置，例如电容性微机械加工超声波换能器(CMUT)或压电式超声波装置例如压电式微机械加工超声波换能器(PMUT，还被称作“压电式微机械超声波换能器”)。

超声波接收器310大体被配置成检测由超声波发射器308发射的超声波与界定正被扫描的手指312的指纹的脊线316和谷部318的交互产生的超声波反射314。在一些实施方案中，如在例如图3A和3B中所说明，超声波发射器308覆在超声波接收器310上面。在一些实施方案中，超声波接收器310可覆在超声波发射器308上面(如在下文描述的图4A中所示)。超声波接收器310可被配置成产生和输出对应于所述检测到的超声波反射的电输出信号。在一些实施方案中，超声波接收器310可包含不同于超声波发射器308的压电层的第二压电层。举例来说，超声波接收器310的压电材料可以是任何适合的压电材料，例如PVDF或PVDF-TrFE共聚物层。超声波接收器310的压电层可将超声波反射所致使的振动转换成电输出信号。在一些实施方案中，超声波接收器310另外包含薄膜晶体管(TFT)层。在一些此类实施方案中，TFT层可包含传感器像素电路阵列，其被配置成放大或缓冲超声波接收器310的压电层所产生的电输出信号。传感器像素电路阵列提供的电输出信号接着可作为所测量的原始图像数据提供到处理单元以供在处理图像数据、识别与图像数据相关联的指纹以及在一些应用中，鉴认与指纹相关联的用户时使用。在一些实施方案中，单个压电层可充当超声波发射器308和超声波接收器310(如在下文描述的图4B中所示)。在一些实施方案中，衬底304可为玻璃、塑料或硅衬底，其上可制造电子电路。在一些实施方案中，超声波接收器310的传感器像素电路阵列和相关联接口电路可从形成于衬底304中或上的CMOS电路配置。在一些实施方案中，衬底304可定位于压板306与超声波发射器308和/或超声波接收器310之间。在一些实施方案中，衬底304可充当压板306。可在衬底304和压板306的一或多个侧上包含一或多个保护层、声学匹配层、抗污层、胶粘剂层、装饰层、导电层或其它涂层(未示出)。

压板306可以由可声学耦合到超声波发射器308的任何合适材料形成。举例来说，压板306可以由玻璃、塑料、陶瓷、蓝宝石、金属或金属合金中的一或多个形成。在一些实施方案中，压板306可为盖板，例如下层显示器的盖玻璃或透镜玻璃。在一些实施方案中，压板306可包含一或多种聚合物，例如一或多种类型的聚对二甲苯基，并且可为明显更薄的。在一些实施方案中，压板306可具有在约10微米(μm)到约1000μm或更多的范围内的厚度。

在一些实施方案中，超声波感测系统300可另外包含聚焦层(未示出)。举例来说，聚焦层可定位于超声波发射器308上方。聚焦层可大体上包含能够更改超声波发射器308发射的超声波的路径的一或多个声学透镜。在一些实施方案中，透镜可实施为柱面透镜、球面透镜或环带透镜。在一些实施方案中，所述透镜中的一些或全部可为凹透镜，而在一些其它实施方案中，所述透镜中的一些或全部可为凸透镜，或包含凹透镜和凸透镜的组合。

在包含此类聚焦层的一些实施方案中，超声波感测系统300可另外包含声学匹配层以确保聚焦透镜与定位于压板306上的对象(例如手指)之间的正确声学耦合。举例来说，声学匹配层可包含掺杂有改变声学匹配层的密度的颗粒的环氧树脂。如果声学匹配层的密度改变，那么在声速保持恒定的情况下，声学阻抗将根据密度改变也发生改变。在替代性实施方案中，声学匹配层可包含掺杂有金属或陶瓷粉末的硅酮橡胶。在一些实施方案中，可实施用于处理输出信号的取样策略，其利用穿过聚焦层的透镜接收的超声波反射。举例来说，从透镜的焦点返回的超声波将行进到透镜中并且可朝向接收器阵列中的多个接收器元件传播，这符合声学互易性原理。取决于从散射场返回的信号强度，有可能调整作用中接收器元件的数目。一般来说，经启动以接收返回的超声波的接收器元件越多，信噪比(SNR)越高。在一些实施方案中，一或多个声学匹配层可在具有或不具有聚焦层的情况下定位于压板306的一侧或两侧上。

图4A示出根据一些实施方案的图3A和3B的实例超声波感测系统300的实例组件的分解投影视图。超声波发射器308可包含能够充当平面波产生器的基本平面压电发射器层422。可通过在整个压电发射器层422上应用电压以取决于应用的电压信号而使所述层膨胀或收缩来产生超声波，进而产生平面波。在此实例中，处理单元(未示出)能够致使经由第一发射器电极424和第二发射器电极426在整个压电发射器层422上应用发射器激励电压。第一发射器电极424和第二发射器电极426可为金属化电极，例如涂布压电发射器层422的相对侧的金属层。由于压电效应，所应用的发射器激励电压致使压电发射器层422的厚度改变，且以此类方式，在发射器激励电压的频率下产生超声波。在一些实施方案中，第一发射器电极424和/或第二发射器电极426可当在电容感测模式中操作时用作电容感测电极并且当在超声波感测模式中操作时用作超声波感测电极。

超声波可穿过压板306朝向目标对象例如手指行进。超声波的不被目标对象吸收或发射的部分可穿过压板306往回反射并且被在图4A中所示出的实施方案中覆在超声波发射器308上面的超声波接收器310接收。超声波接收器310可包含安置于衬底434上的传感器像素电路432的阵列和压电接收器层436。在一些实施方案中，每一传感器像素电路432可包含一或多个TFT或硅基CMOS晶体管元件、电互连迹线，以及在一些实施方案中，一或多个额外电路元件例如二极管、电容器等等。每一传感器像素电路432可被配置成将邻近于像素电路的压电接收器层436中产生的表面电荷转换成电信号。每一传感器像素电路432可包含将压电接收器层436电耦合到传感器像素电路432的像素输入电极438。

在所说明的实施方案中，接收器偏压电极440安置于压电接收器层436的靠近压板306的侧上。接收器偏压电极440可为金属化电极并且可接地或加偏压以控制哪些信号可被传递给传感器像素电路432的阵列。举例来说，当被配置成在超声波感测模式中操作时，接收器偏压电极440可充当感测电极。可用对应于在超声波产生期间的阻断模式的第一电压电平、对应于当传感器像素电路接收所反射超声波时的取样模式的第二电压电平，以及对应于通过像素电路保持电输出信号直到从传感器像素电路阵列计时输出所述电输出信号的保持模式的第三电压电平，驱动接收器偏压电极440。压电接收器层436可将从压板306的暴露的(上部/顶部)表面442反射的超声波能量转换成表面电荷。所产生的表面电荷可耦合到像素输入电极438和下层传感器像素电路432。传感器像素电路432可放大或缓冲充电信号并且提供给处理单元。处理单元可与第一发射器电极424和第二发射器电极426以及接收器偏压电极440和衬底434上的传感器像素电路432(直接或间接)电连接。在一些实施方案中，处理单元可大体上如上文所描述操作。举例来说，处理单元可能能够处理从传感器像素电路432接收的信号。在一些实施方案中，接收器偏压电极440可当在电容感测模式中操作时重新配置为感测电极并且配备有检测手指或其它对象的触摸的适当驱动信号。

可用于形成压电发射器层422或压电接收器层436的合适的压电材料的一些实例包含具有适当的声学性质(例如，介于约2.5兆瑞利与5兆瑞利之间的声波阻抗)的压电聚合物。可采用的压电材料的特定实例包含铁电聚合物，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)共聚物。PVDF共聚物的实例包含60:40(摩尔百分比)的PVDF-TrFE、70:30的PVDF-TrFE、80:20的PVDF-TrFE和90:10的PVDR-TrFE。可以采用的压电材料的其它实例包含聚偏二氯乙烯(PVDC)均聚物和共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)均聚物和共聚物以及二异丙胺溴化物(DIPAB)。在一些实施方案中，可在压电发射器层422和/或压电接收器层436中使用其它压电材料，例如氮化铝(AlN)或锆钛酸铅(PZT)。

压电发射器层422和压电接收器层436中的每一个的厚度经选择为分别适用于产生和接收超声波。在一个实例中，PVDF压电发射器层422为大约28μm厚且PVDF-TrFE接收器层436为大约12μm厚。针对约为毫米或更小的波长，超声波的实例频率可在约1兆赫兹(MHz)到约100MHz的范围内。

如本文中所论述，可驱动(即，提供信号)第一发射器电极424、第二发射器电极426和接收器偏压电极440以使得超声波感测系统300可在如上文所论述超声波感测模式中以及在电容感测模式中操作。即，超声波传感器系统202的相同电极可用以实施指纹传感器(例如，使用一或多个压电微机械加工超声波换能器)以在电容感测模式和超声波感测模式中操作。如先前论述，使用相同指纹传感器实施电容感测和超声波感测可允许手指触摸触摸屏的错误肯定减少并且减小装置的电池耗竭。

图4B示出根据一些实施方案的图3A和3B的超声波传感器系统300中的超声波收发器阵列的实例组件的分解投影视图。在此实例中，超声波感测系统300包含压板306下方的超声波收发器阵列450。超声波收发器阵列450可充当在图2B中示出且在上文所描述的超声波传感器阵列212。超声波收发器阵列450可包含能够充当平面波产生器的大体平面压电收发器层456。可通过在整个压电收发器层456上应用电压，产生超声波。控制系统204可能能够产生可经由一或多个下层像素输入电极438或一或多个上覆的收发器偏压电极460应用于整个压电收发器层456上的收发器激励电压。所产生的超声波可穿过压板306朝向待检测的手指或其它对象行进。所述波的不被对象吸收或发射的部分可经反射以往回穿过压板306并且被超声波收发器阵列450接收。超声波收发器阵列450可充当使用单个压电收发器层456的超声波发射器和超声波接收器两者。

超声波收发器阵列450可包含安置于传感器衬底434上的传感器像素电路432的阵列。在一些实施方案中，每一传感器像素电路432可包含一或多个TFT或硅基元件、电互连迹线，以及在一些实施方案中，一或多个额外电路元件例如二极管、电容器等等。每一传感器像素电路432可包含将压电收发器层456电耦合到传感器像素电路432的像素输入电极438。

在所说明的实施方案中，收发器偏压电极460安置于压电收发器层456的靠近压板306的侧上。收发器偏压电极460可为金属化电极并且可接地或加偏压以控制可产生哪些信号以及哪些所反射信号可被传递给传感器像素电路432的阵列。压电收发器层456可将从压板306的暴露(顶部)表面442反射的超声波能量转换成表面电荷。所产生的表面电荷可耦合到像素输入电极438和下层传感器像素电路432。传感器像素电路432可放大或缓冲充电信号并提供给控制系统204。

控制系统204可电连接(直接或间接)到收发器偏压电极460和传感器衬底434上的传感器像素电路432。在一些实施方案中，控制系统204可大体上如上文所描述操作。举例来说，控制系统204可能能够处理从传感器像素电路432接收的经放大或缓冲的电输出信号。

控制系统204可能能够控制超声波收发器阵列450获得可包含指纹图像数据的超声波图像数据。根据一些实施方案，控制系统204可能能够提供例如本文中所描述的功能性，例如本文中参考图1-3B和图5-20所描述的功能性。

在具有超声波收发器阵列的超声波传感器系统的其它实例中，传感器衬底434的背侧可直接或间接附接到上覆的压板306。在操作中，压电收发器层456所产生的超声波可行进穿过传感器衬底434和压板306，反射离开压板306的表面442，并且在被衬底传感器434上或中的传感器像素电路432检测到之前往回行进穿过压板306和传感器衬底434。

更详细地，图5示出在电容感测和超声波感测模式中使用指纹传感器“唤醒”电子装置的实例。在图5中，电子装置505(例如，移动装置210)包含控制器电路520(例如，图2B中的控制器214)，其可切换传感器525(例如，图2B中的超声波传感器系统202的超声波传感器阵列212的超声波传感器中的至少一个)以在电容感测模式与超声波感测模式之间操作。图6示出在电容感测和超声波感测模式中使用指纹传感器唤醒电子装置的流程图的实例。在图6中，在框605处，电子装置可处于其中电子装置的应用程序处理器和显示器关断或处于低功率休眠模式中的“锁定”状态。举例来说，在图5中，在时间550，电子装置505处于锁定状态。这使得显示器510(即，电子装置505的触摸屏的显示器)关断(即，不显示视觉图像内容)且应用程序处理器530(例如，图2B中的处理器220)可关断或处于相对低功率“休眠”模式。

接下来，在框610处，可使用电容感测检测对象。举例来说，在图5中，在时间550，手指515放置于为电子装置505的超声波鉴认按钮(例如，“主页按钮(home button)”)的部分的传感器525上方。在一些实施方案中，传感器525可以是可验证或以其它方式鉴认用户且穿过显示器510的盖玻璃中的切口区域插入的机电按钮的部分。在(例如图5中所示出)的一些实施方案中，传感器525可定位在显示器510的盖玻璃后面而不需要盖玻璃中有切口。在图5的简化实例中，如针对电子装置505中的开关的状态所描绘，控制器电路520还具有被配置成在电容感测模式中操作的传感器525。这使得传感器525用以实施电容感测系统，并因此可检测到定位于显示器510、传感器525或形成于电子装置505的盖玻璃上或下方的其它感测电极附近或上的对象。举例来说，按钮或显示器上的对象的电容可模型化为具有传感器525的电极中的一个的电容性分压器的部分，且对应传感器电路可“读出”对应于所述电容的电压，如先前论述。在一些实施方案中，当在电容感测模式中操作时，触摸屏例如投射电容式触摸(PCT)触摸屏的一或多个电极可充当感测电极。如贯穿本发明所使用，触摸感测电极是指用对象例如手指物理上触摸感测电极和/或物理上接触或触摸可定位于感测电极与手指之间的借以可检测到手指的任何电介质层、涂层、压板、其它层或其它材料。触摸感测电极可指对象例如手指定位于感测电极上或附近以允许使用电容感测模式或超声波感测模式检测对象。

如果确定对象已定位于显示器510、传感器525或其它感测电极(例如，基于读出电压)附近或上，那么在框615处，接着可使用超声波感测确定对象是手指还是有可能是手指。举例来说，在图5中，如在电子装置505中的开关的状态改变中所描绘，控制器电路520可将传感器525配置成在超声波感测模式中操作。这使得传感器525发射和接收超声波，如先前所论述，以产生和提供与手指515的完整或部分指纹图像对应的指纹图像数据。可使用压电式传感器像素的完整阵列或传感器525的传感器像素的较小集合。

如果控制器电路520确定对象确定为手指(例如，基于所述数据辨识手指515具有脊线和谷线或属于手指的指纹的其它特性，例如处于手指的范围内的声学阻抗)，那么在框620处，控制器电路520可“唤醒”应用程序处理器。举例来说，在图5中，可通过控制器电路520在超声波感测模式中使用传感器525确定触摸感测电极中的至少一个的对象(例如，手指515)实际上是手指后即刻断言(例如，将逻辑电平从第一电平转变到不同的第二电平，例如从低电压到高电压)中断信号560，从休眠模式或断开状态启动(或触发、初始化等)应用程序处理器530。断言的中断信号可表示对象确定为手指并且用以指示应用程序处理器鉴认指纹。在一些实施方案中，控制器电路520或应用程序处理器530也可以接通显示器510。

接下来，在框625处，可执行指纹鉴认。举例来说，应用程序处理器530可获得指纹图像数据(例如，通过控制器电路520接收存储在存储器中的对应数据)，并且接着通过使用例如匹配和鉴认过程确定指纹图像数据是否表示电子装置505的经授权用户的指纹。如果是，接着在框630处，可解锁装置或在一些实施方案中，解锁显示器510并且返回到主屏幕。举例来说，在图5中，在时间555，显示器510接通并且电子装置505已经解锁(例如，电子装置505的大部分或完整操作功能性和软件现在可供使用)。经授权指纹的图像数据可能先前已由用户(例如，所有者)例如在电子装置505的设置期间或在电子装置的安全性特征的录入和设置期间提供。

更详细地，传感器525可基于驱动电极的方式，从在电容感测模式中操作切换到超声波感测模式(或从超声波感测模式切换到电容感测模式)。图7A示出将指纹传感器配置成在电容感测模式中操作的控制器电路的电路示意图的实例。在图7A中，控制器电路520包含电容性触摸模块705，其用以在开关735(例如，由n型或p型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、薄膜晶体管(TFT)等实施)接通(即，开关如图7A中所描绘处于闭合位置以使得电容性触摸模块705的输出可驱动接收器偏压电极725)的情况下，将信号提供到传感器525的接收器偏压电极725(例如，接收器偏压电极440或收发器偏压电极460)。

在一些实施方案中，电容性触摸模块705所产生的驱动信号可包含具有以预定顺序应用的两个或更多个频率的跳频信号。举例来说，三个或五个不同频率的序列可由电容性触摸模块705产生并且当在电容感测模式中操作时应用于感测电极。在一些实施方案中，电容性触摸模块705所产生的驱动信号可包含转换序列的预充电阶段和电荷共享阶段，其中在预充电阶段，将参考电压应用于内部参考电容器和模/数转换器(ADC)以使ADC输出归零，且其中在电荷共享阶段，经由感测电极与手指的电容和任何寄生电容例如PVDF电容共享参考电容器上的电荷。在电荷共享阶段来自ADC的输出提供手指电容的测量值并且通过将ADC输出与触摸检测阈值进行比较确定是否存在手指。针对每一测量使用转换序列的连续测量允许做出关于所检测电容的任何改变(例如手指触摸或手指提离)的确定。另外，控制器电路520的放大器715可使其输出断开连接(例如，在高阻抗状态、浮动、未被驱动、三态等中以使得放大器715不驱动其输出)，使得电容性触摸模块705可在无任何争用的情况下驱动接收器偏压电极725。在一些实施方案中，因为传感器525在电容感测模式中操作并不需要放大器715和720，所以可关断所述放大器715和720两者(即，断电)以减小电力消耗。通过驱动接收器偏压电极725，可用对应于正被确定的触摸屏上的对象的电容的电压模型化电容性分压器。简化放大器715和720的描绘。举例来说，其可包含额外接地输入终端。用于在电容感测模式中操作的驱动信号和技术可应用于配置于移动装置中的一或多个感测电极。控制器电路520可被配置成将驱动信号提供(例如，产生、切换和应用)到一或多个感测电极以在电容感测模式中操作。

在操作中，用户的手指可接触传感器525的接收器偏压电极725或定位成足够靠近所述接收器偏压电极725，且电容性触摸模块705可检测到归因于手指的额外电容。检测到手指接触或靠近接收器偏压电极725可允许控制器电路520产生检测到触摸的信号，继而可用以唤醒移动装置，触发鉴认所述手指的额外序列，或起始另一功能例如主页按钮功能。

相比之下，图7B示出将指纹传感器525配置成在超声波感测模式中操作的控制器电路520的电路示意图的实例。在图7B中，控制电路710可驱动放大器715和720并且将开关735配置为关断(即，开关如图7B中所描绘处于断开位置中以使得电容性触摸模块705不驱动接收器偏压电极725)。这使得放大器715驱动传感器525的接收器偏压电极725且放大器720驱动二极管偏压电极730(例如，用于控制传感器像素电路432的控制信号)。可使用放大器715将接收器偏压电极725驱动到高得多的电压。举例来说，为使传感器525在电容感测模式中操作，电容性触摸模块705可能为接收器偏压电极725提供1.8伏特(V)信号。相比之下，为使传感器525在超声波感测模式中操作，放大器715可能为接收器偏压电极725提供4-17V信号。另外，可根据操作的超声波感测模式驱动二极管偏压电极730。举例来说，可用对应于在超声波产生期间的阻断模式的第一电压电平、对应于当传感器像素电路接收所反射超声波时的取样模式的第二电压电平，以及对应于通过像素电路保持电输出信号直到从传感器像素电路阵列计时输出所述电输出信号的保持模式的第三电压电平，驱动二极管偏压电极。

可以多种其它方式将传感器525配置成在电容感测模式或超声波感测模式中操作。图8示出用于将指纹传感器配置成在电容感测模式或超声波感测模式中操作的控制器电路的电路示意图的实例。在图8中，控制器电路520电路可包含于单独芯片内，举例来说，控制器电路520a可包含外部电容性触摸模块705，而控制器电路520b包含开关735、放大器715和720以及控制电路710。举例来说，为在图8中将传感器525配置于电容感测模式中，可接通开关735以使得电容性触摸模块705驱动接收器偏压电极725并且将放大器715的输出设置为高阻抗状态。二极管偏压电极730可接地(例如，受放大器720驱动，使得其提供对应于地面的电压)。为将传感器525配置于超声波感测模式中，开关735可断开以使得接收器偏压电极725不再受电容性触摸模块705驱动。而是，当被配置成在超声波感测模式中操作时，放大器715和720可将驱动信号分别提供到接收器偏压电极725和二极管偏压电极730。在例如图7A、7B和8中示出的各种实施方案中，开关735可物理上位于外部电容性触摸模块705中，与控制器电路520相关联的控制器ASIC中，传感器525内，或作为触摸模块705和控制器ASIC外部的组件。

图7A、7B和8的实例将接收器偏压电极725用于电容感测和超声波感测两者。即，接收器偏压电极725可用以检测放置于接收器偏压电极上或附近的对象的电容，并且用于超声波感测以通过以不同方式驱动接收器偏压电极725和传感器525中的相关联电路来确定所述对象是手指。

然而，单独电极可用于电容感测和超声波感测。举例来说，接收器偏压电极725可用于电容感测，且接收器偏压电极725和二极管偏压电极730两者可用于超声波感测。

图9示出用于将指纹传感器配置成在电容感测模式和超声波感测模式中操作的控制器电路的电路示意图的另一实例。在图9中，接收器偏压电极725可受电容性触摸模块705驱动，且二极管偏压电极730可接地或设置于另一固定电位下以使传感器525在电容感测模式中操作。相比之下，在超声波感测模式中，接收器偏压电极725可接地且放大器720可被驱动以将启用信号提供到二极管偏压电极730以启用超声波感测。在此实施方案中，相对于图7A和7B的实例，可消除放大器715和开关735或使其在高阻抗状态中操作。

图10示出用于将指纹传感器配置成在电容感测模式或超声波感测模式中操作的控制器电路的电路示意图的另一实例。在图10中，接收器偏压电极725可受电容性触摸模块705驱动，且二极管偏压电极730可接地(例如，控制电路710可驱动放大器720以使得对应于地面的电压(例如，在一些情境下为0V)应用于二极管偏压电极730)以将传感器525配置于电容感测模式中。相比之下，为将传感器525配置于超声波感测模式中，控制电路710可通过接通开关1005(例如，n型或p型MOSFET)并且使用放大器720将启用信号提供到二极管偏压电极730以使传感器525在超声波感测模式中操作，使接收器偏压电极725接地。

如先前论述，传感器525可被配置成处于电容感测模式中以确定对象是否已触摸超声波传感器的接收器偏压电极或定位在超声波传感器的接收器偏压电极的附近，并且接着随后被配置成处于超声波感测模式中以确定所述对象是否是手指。如果确定对象是手指，那么可断言指示应唤醒应用程序处理并且鉴认手指的指纹(例如，确定其是否匹配或类似于装置的所有者或注册用户的指纹)的旗标。如果通过鉴认，那么应用程序处理器可接通触摸屏的显示器并且解锁装置以供正常使用。

图11示出控制器电路、指纹传感器和应用程序处理器的高级框图的实例。在图11中，电容性触摸模拟前端1110和超声波模拟前端1115包含用以驱动传感器525的电极的电路。接口电路1105(例如，包含先前图中的控制电路710、开关1005等)选择用以驱动那些电极的前端电路。微控制器1120可确定传感器525是否在电容感测模式中检测到指纹传感器525上或附近存在对象，并且确定接口电路1105是否应将传感器525切换到在超声波感测模式中操作以确定所述对象是否是手指。关于电容感测模式和超声波感测模式的结果的信息可存储在存储器1125中。举例来说，微控制器1120可存储表示在电容感测模式中来自传感器525的电容性测量信息的数据和在超声波感测模式中来自传感器525的图像数据。在一些实施方案中，也可存储表示测量条件例如温度、触摸是“强”触摸还是“弱触摸”(例如，触摸的可能性)以及其它度量的数据。时钟产生器1135可为用以操作电容性触摸模拟前端1110的唤醒计时器1130的低功率时钟产生器。

如果所述对象是手指，那么可断言中断信号560并提供给应用程序处理器530。因此，应用程序处理器530可例如经由I²C串行总线从接口1140读取存储在存储器1125中的数据。这将应用程序处理器530局限为接取存储器1125而非微控制器1120，并因此增加控制器电路520的安全性(例如，通过阻止接取微控制器1120的嵌入式存储器)。如果数据对应于匹配或足够类似于经授权指纹的指纹，那么应用程序处理器530可解锁电子装置(例如，移动装置)和/或接通触摸屏的显示器。举例来说，经授权指纹数据可存储在存储器中并且可由应用程序处理器530存取。在一些实施方案中，当接收到中断信号560时可唤醒应用程序处理器530的一或多个部分，且可指示应用程序处理器530鉴认手指的指纹。在鉴认过程期间由从传感器525接收的超声波指纹图像数据所产生的查询模板可与在使用一或多个匹配算法的录入过程期间所产生的一或多个录入模板进行比较以确定所述指纹应通过鉴认。

在一些实施方案中，微控制器1120可基于从传感器525产生的数据鉴认指纹。如果指纹通过鉴认，那么微控制器1120可断言中断信号560以指示应用程序处理器530解锁电子装置。当指纹已通过鉴认时，可解锁移动装置的显示器和/或移动装置。在一些实施方案中，当移动装置和显示器已经唤醒并且从较早鉴认过程解锁时，移动装置可当手指放置于例如主页按钮或其它指定感测电极上时返回到主屏幕。

图12示出控制器电路、指纹传感器和应用程序处理器的高级框图的另一实例。在图12中，应用程序处理器530包含高级操作系统(HLOS)1205、信任分区1210和SPI主控器1215。控制器电路520可包含SPI受控器1220。应用程序处理器530可经由串行外围接口(SPI)主控装置1215和SPI从属装置1220实施的SPI总线存取微控制器1120存储的数据。举例来说，SPI总线可在安全指纹识别模式和电容触摸模式中操作。在安全指纹识别模式中，应用程序处理器530的信任分区1210可“拥有”SPI总线并且可存取控制器电路520的全部(例如，所有地址空间，包含从电容感测模式和超声波感测模式所产生和存储的数据)。在电容性触摸模式中，HLOS 1205可“拥有”SPI总线，且应用程序处理器530可仅存取正存储来自正处于电容感测模式中的传感器525的数据的存储器和寄存器。

上文所描述的两步骤电容感测和超声波感测可减小触摸触摸屏的对象是具有可鉴认指纹的手指的错误肯定的数目，并因此减小装置的电流消耗且增加装置的电池寿命。举例来说，在一些情境下，两步骤或混合式电容感测和超声波感测可在仅超声波感测用于解锁电子装置的情况下将电子装置的电流消耗从约200微安培(μA)减小到40μA以下。此外，本文中所描述的两步骤技术可减小应用程序处理器530和触摸屏的显示器的错误唤醒的数目。举例来说，一些电子装置可在装置锁定时经历多个非手指接触并且可无意中解锁或执行更密集操作以验证或以其它方式鉴认触摸。

如先前论述，传感器525可包含是用以检测触摸的电容性分压器的部分的材料例如PVDF或PVDF-TrFE。材料如PVDF或PVDF-TrFE与其它电介质材料例如玻璃相比可经历电容的更强温度依赖性，且因此传感器525可需要基于温度的额外校准。这与其中电容确定不会强烈依赖于温度的其它电容感测系统的传感器形成对比。因此，在一些实施方案中，可基于传感器525的例如温度调整使用传感器525确定的电容。

图13示出基于温度调整使用指纹传感器确定的电容的实例。在图13中，可(例如，通过控制器电路520)使用例如形成为传感器衬底上或中的传感器电路的部分的温敏性p-n结二极管确定传感器525的当前温度以产生当前温度1305。另外，可确定传感器525的平均温度以产生平均温度1310。平均温度1310可为传感器525的数个过去的温度的流动平均值并且并入有当前温度1305以提供传感器525的经更新的新平均温度1310。在一些实施方案中，所述平均温度可为对来自温敏性二极管的一连串温度测量值进行操作的一阶或二阶有限脉冲响应(FIR)滤波器或无限脉冲响应(IIR)滤波器的输出。可从平均温度1310减去当前温度1305(或反过来也如此)以产生表示当前温度1305与平均温度1310之间的温度差的ΔT1320。接着可通过校准因子1315调整(例如，乘以)ΔT 1320。校准因子1315可为表示在校准过程期间基于制造传感器525的方式可被校正的过程变化和其它偏差的调整。因此，可产生电容偏移1325。所测量的电容1330可为如传感器525所测量的接收器偏压电极上或附近的对象(或其部分)的电容。接着可基于电容偏移1325调整(例如，通过加法、减法等偏移)所测量的电容1330以产生经调整电容1335。如果经调整电容1335对应于类似于手指的电容的电容，那么如先前论述，可开始超声波感测模式。

图14示出用于调整使用指纹传感器确定的电容的流程图的实例。在图14中，在框1405处，可确定温度。举例来说，控制器电路520可确定当传感器525在电容感测模式中操作时的温度。接下来，在框1410处，可确定平均温度。举例来说，控制器电路520可跟踪传感器525的温度的流动平均值，并因此可更新流动平均值以考虑在框1405处确定的温度。流动平均值可基于数百或数千或更多测量值。

在框1415处，可确定在框1405处确定的温度与在框1410处确定的平均温度之间的差。在框1420处，控制器电路520可使用从框1415获得的差并且通过应用校准因子来调整所述差以产生电容偏移。接下来，在框1425处，可确定所测量的电容。举例来说，传感器525可处于电容感测模式中且控制器电路520可读出电压，如先前论述，并且所述电压与可用以确定触摸或靠近接收器偏压电极的对象是否是手指的电容相关。在框1430处，可通过电容偏移调整所测量的电容以产生经调整的所测量电容。在考虑进传感器525在电容确定上的温度依赖性的情况下，此经调整的所测量电容表示对象或对象的一部分的电容。在框1435处，可基于经调整的所测量电容将传感器配置成在超声波感测模式中操作。举例来说，如果经调整的所测量电容在表示手指的阈值电容范围内，那么如先前论述，控制器电路520可将传感器525配置成在超声波感测模式中操作。

作为调整所测量的电容1330以提供经调整电容1335的另一实例，可调整所测量的电容1330以考虑指纹传感器525的制造变化。制造变化可包含盖玻璃、墨层、各种粘合剂和在制造传感器期间形成的其它层的介电常数和厚度的变化。制造变化可导致当用户接触指纹传感器的感测电极或定位在指纹传感器的感测电极附近时发生的电容改变的单元到单元变化。当用户接触指纹传感器的感测电极或定位在指纹传感器的感测电极附近时发生的电容改变可以被称作“触摸电容”。归因于制造变化的触摸电容的变化可改变归因于其中用户的手指仅接触传感器的作用区域的一部分的“部分触摸”的响应。单元到单元触摸电容的变化和对用户的部分触摸的敏感度在不进行调节的情况下可引起用户体验满意度降低。举例来说，与具有标称厚度和介电常数的另一移动装置相比，较厚盖玻璃、墨或粘附层和/或较低盖玻璃、墨或粘附剂介电常数在无对应调整的情况下将导致较低触摸电容，且移动装置可对用户的部分触摸较不敏感并且可能需要手指的较大部分接触以进行手指检测。替代地，较薄盖玻璃、墨或粘附层和/或较高盖玻璃、墨或粘附剂介电常数将导致较高触摸电容，且移动装置可对手指的部分触摸较敏感，这可导致对非手指对象的无意检测。

校正用于检测手指的触摸的指纹传感器的电容感测电极并且考虑各种制造变化的方法使用指纹传感器确定与指纹传感器的作用区域接触或部分接触的手指或手指校准目标的接触面积，并且接着使用所确定的接触面积提供经调整电容1335。手指校准目标可包含在组装和测试过程期间中工厂处执行的校准序列期间可定位于指纹传感器的感测电极上的指状材料。在一些实施方案中，可在指纹录入过程期间测量用户的触摸电容并且在后续指纹鉴认过程期间自适应地优化所述触摸电容。

在第一步骤期间，可测量触摸电容并且可在录入过程或后续鉴认过程期间获取指纹图像。可在相同手指接触事件期间连续进行电容测量和指纹图像获取。举例来说，可在电容测量之前获取指纹图像或可在电容测量之后获取指纹图像。在第二步骤期间，可用以下方式从所获取的指纹图像估计或以其它方式确定用户手指在指纹传感器的作用区域上的接触面积：使用例如视觉特征例如指纹脊线、谷线和特征点，或使用超声波传感器阵列中的传感器像素的小块的灰度值的差和方差，以确定空气与对象例如手指之间的指纹边界并从所确定的指纹边界确定接触面积。在第三步骤期间，可计算完整接触触摸电容，其为当用户手指接触整个传感器作用区域时的触摸电容。可从传感器作用面积除以所确定的手指接触面积的比计算完整接触触摸电容。可通过进行额外电容测量和确定手指接触面积并且计算完整接触触摸电容的平均值、中值或其它适当的统计测量值，优化所计算的完整接触触摸电容。可在指纹录入期间初始地计算完整接触触摸电容，并且在后续指纹匹配和鉴认过程期间进行自适应调整或优化。在第四步骤期间，可根据完整接触触摸电容调整触摸检测阈值和提离检测阈值或以其它方式确定触摸检测阈值和提离检测阈值，所述触摸检测阈值和提离检测阈值可部分地基于手指接触指纹传感器的接触面积。在具有标称盖玻璃厚度的一些实施方案中，触摸检测阈值可设置成等于完整触摸电容的绕四分之一。举例来说，如果完整接触触摸电容确定为100皮法(pF)，那么触摸检测阈值可设置成等于25pF。在其中移动装置的盖玻璃比标称的薄且完整接触触摸电容确定为110pF的实例中，触摸检测阈值可设置成等于27.5pF。在其中移动装置的盖玻璃比标称的厚且完整接触触摸电容确定为90pF的实例中，触摸检测阈值可设置成等于22.5pF。以类似方式，可相应地调整辅助确定手指何时提离传感器的提离检测阈值。在一些实施方案中，一旦手指已经提离且所测量的电容低于触摸检测阈值，就可测量无接触式基线电容并且存储为基线无触摸电容值，其可与部分或完整触摸电容和先前无触摸基线电容值进行比较以确定或调整触摸检测阈值或提离检测阈值。在一些实施方案中，触摸检测阈值和/或提离检测阈值可与在录入过程期间所产生的用户的录入模板一起存储。

为进一步减小所测量的电容1330的温度依赖性，可使用主动屏蔽方法消除压电接收器层436的电容。压电接收器层436(或在一些实施方案中为压电收发器层456)的电容可为增加的温度函数，这是因为PVDF或PVDF-TrFE压电层的介电常数与传感器525中的其它电介质材料相比可随温度更大地变化。当采用主动屏蔽方法时，可用用以驱动接收器偏压电极440(或在一些实施方案中为收发器偏压电极460)的驱动信号的缓冲版本驱动耦合到压电接收器层436的下表面的一或多个下部电极(例如一或多个像素输入电极438)。当指纹传感器被配置于电容感测模式中时，与控制器相关联的控制器电路所产生的缓冲驱动信号可提供给指纹传感器的一或多个电极。接收器偏压电极440可充当感测电极并且充当用于具有压电接收器层436作为电介质层的电容器的上部电极。举例来说，如果应用于接收器偏压电极440的驱动信号增加了0.5V，那么应用于压电接收器层436的下部电极的缓冲驱动信号也可增加0.5V。类似地，如果应用于接收器偏压电极440的驱动信号减小0.7V，那么应用于压电接收器层436的下部电极的缓冲驱动信号也可减小0.7V。压电接收器层436的下部电极因而可充当消除压电接收器层436的电容以及相关联的温度依赖性的主动屏蔽。在一些实施方案中，可通过主动消除电路产生用以在电容感测模式中驱动接收器偏压电极440的驱动信号，所述主动消除电路可包含放大器和信号调节电路例如连续时间滤波器。在一些实施方案中，主动消除电路可实施于控制器214中。主动消除电路可使用应用于接收器偏压电极440的驱动信号作为输入以产生可连接到压电接收器层436的下部电极的缓冲驱动信号。

微控制器1120、控制器电路520和应用程序处理器530可包含实施本文中所论述的技术的多种电路。举例来说，微控制器1120、控制器电路520和应用程序处理器530可各自包含(或可存取)一或多个处理器、存储器和其它硬件组件或电路。处理器可用以执行存储在存储器内的指令以实施本文中所揭示的技术。

图15A示出使用如图5中说明和关于图1-14描述的指纹传感器525使用电容感测模式和超声波感测模式检测对象的存在的方法的流程图的实例。当对象例如手指515定位于指纹传感器525的感测电极上或附近时，如框1505中所示，可使用在电容感测模式中操作的指纹传感器检测手指。如框1510中所示，也可用在超声波模式中操作的指纹传感器检测使用电容感测模式检测到的手指。在一些实施方案中，当已在电容感测模式中检测到来自手指或其它对象的触摸时，指纹传感器可被配置成在超声波感测模式中操作。如框1515中所示，可使用手指的电容检测和超声波检测的组合确定具有较高确定性水平的目标检测状态。举例来说，可使用肯定的目标检测状态将中断信号发送到相关联应用程序处理器并且继续唤醒应用程序处理器，鉴认手指并且解锁装置。在一些实施方案中，中断信号可提供给应用程序处理器以表示在电容感测模式、超声波感测模式或电容感测模式和超声波感测模式两者中操作的指纹传感器已检测到对应于触摸的手指。

图15B示出用于如框1520中所示，使用电容感测模式初始地检测对象的存在的方法的流程图的实例。如来自框1525的“否”路径所描绘，如果未检测到对象或手指，那么可在周期性的基础(例如，每秒约五到二十次)上调用电容感测模式。如果已检测到对象/手指，那么可如框1530中所示报告触摸事件。报告触摸事件可包含如关于图15A的框1515所描述将中断信号发送到应用程序处理器。如框1535和框1540中所示，可使用超声波感测模式检测对象/手指的继续存在，并且如框1545中所示，报告对象/手指何时提离。如框1520中所示，报告的手指提离事件可致使传感器系统返回到低功率电容感测模式。在一些实施方案中，控制器、指纹传感器和一或多个感测电极可被配置成当在电容感测模式、超声波感测模式或电容感测模式和超声波感测模式两者中操作时报告手指提离事件。

图15C示出用于如框1550中所示，使用电容感测模式初始地检测对象的存在的方法的流程图的实例。如果如用来自框1555的“否”路径所示，未检测到对象或手指，那么可在规律或周期性的基础上调用电容感测模式。如果已检测到对象/手指，那么可报告触摸事件。如框1560和框1565中所示，可使用电容检测模式和超声波检测模式两者准连续地确定对象/手指保持接触或靠近感测电极。如中框1570和框1575所示，当用电容感测模式和超声波感测模式两者不再检测到对象/手指的存在时，可报告手指提离事件。如框1550中所示，报告的手指提离事件可致使传感器系统返回到低功率电容感测模式。

除了关于图15A-15C示出和描述的电容感测和超声波感测方法之外或替代地，唤醒应用程序处理器和鉴认指纹的决策逻辑可使用来自包含在移动装置中的一或多个加速计和陀螺仪的输入。装置中加速计和陀螺仪可提供移动装置的运动和/或定向的改变的指示，其可指示用户希望唤醒和使用移动装置。加速计和陀螺仪可包含一或多个微机电(MEMS)传感器、模拟-混合信号电路和信号处理以及微控制器。加速计和陀螺仪可包含嵌入式固件和算法，其可执行检测和量化移动装置的运动和/或定向的改变的量值和方向的算法。加速计和陀螺仪以及相关联固件和算法可包含在移动装置中的自含式模块中。在一些实施方案中，加速计和陀螺仪可充分利用信号处理和/或计算能力并且控制共享传感器核心装置或专用部分例如移动装置中的应用程序处理器的低功率岛的功能。在预料到即将发生触摸事件的情况下，控制器可使用来自装置中加速计或陀螺仪的指示移动装置的运动改变或定向改变的输出信号将一或多个感测电极配置于电容感测模式或超声波感测模式中。

在使用通过加速计和陀螺仪的运动和/或定向感测的一些实施方案中，可基于来自加速计和陀螺仪信号的指示更改用于手指检测的电容感测和/或超声波感测的速率。举例来说，检测到运动可导致更频繁地执行电容感测和/或超声波感测。在另一实例中，当在延长的时段内未检测到运动或定向改变时，可较不频繁地执行用于手指检测的电容感测和/或超声波感测。控制器可被配置成依据来自装置中加速计或装置中陀螺仪的运动改变或定向改变的指示调整电容感测模式或超声波感测模式中的手指检测速率。

在使用通过装置中加速计和陀螺仪的运动和/或定向感测的另一实例中，可基于加速计和陀螺仪输入更改电容感测和超声波感测算法所使用的检测阈值。举例来说，通过加速计和/或陀螺仪检测到移动装置朝向用户的旋转可指示用户希望使用移动装置的较高可能性，并且电容感测和超声波感测检测阈值可相应地被配置成具有较低水平。替代地，通过加速计和/或陀螺仪检测到移动装置远离用户的旋转可指示用户希望使用移动装置的较低可能性，并且电容感测和超声波感测检测阈值可被配置成具有较高水平。控制器可被配置成依据来自装置中加速计或装置中陀螺仪的运动改变或定向改变的指示调整触摸检测阈值和/或手指提离检测阈值。

在一些实施方案中，移动装置中的加速计和陀螺仪(例如，角速率传感器)套件可被配置成唤醒装置的部分，其可能被称作摇动唤醒(shake-and-wake)操作。与指纹传感器相关联的ASIC或应用程序处理器可接收来自传感器套件中的一或多个加速计和/或陀螺仪的输出信号，以增加电容感测模式或超声波感测模式的手指检测速率并且使得能够快速鉴认用户。在一些实例中，摇动唤醒操作可接通显示器的一部分以在鉴认过程中辅助用户。在一些实施方案中，可通过检测到来自装置中加速计和陀螺仪的输出信号的特定范围和序列，降低电容感测模式或超声波感测模式中的触摸检测阈值。在一些实施方案中，在来自装置中加速计和陀螺仪的输出信号的范围和序列符合接受准则的情况下，可将电容感测模式或超声波感测模式的触摸检测阈值设置为零，以减小与鉴认过程相关联的时延。

图16A示出使用针对具有一或多个相关联感测电极1641、1642的指纹传感器525的电容感测模式和超声波感测模式唤醒电子装置505的实例。电子装置505可包含如上文关于图5和图6所描述可切换传感器525以在电容感测模式和超声波感测模式之间操作的控制器电路520。电子装置505可处于锁定状态，其中电子装置505的应用程序处理器530和显示器510关断或处于低功率休眠模式。举例来说，在图16A中，在时间1650，电子装置505处于锁定状态。这致使显示器510关断且应用程序处理器530关断或在相对低功率休眠模式中操作。

可使用电容感测模式和感测电极1641、1642中的一个检测对象例如手指515。举例来说，在图16A中，在时间1650，手指515定位于感测电极1641上或附近，并且使用具有在电容感测模式中操作的感测电极1641的传感器525检测所述手指515。在示出的实施方案中，感测电极1641和1642是形成于电子装置505的盖玻璃下方的导电电极(例如，叉指形电极)。在一些实例中，感测电极1641和1642可丝网印制到盖玻璃的内部上或形成为粘附到盖玻璃的内部和可直接连接到手指传感器525的柔性印刷电路(例如，“柔性部分”)的部分。在一些实施方案中，感测电极1641和1642可配置为大体上正方形、矩形或其它适合形状的电极。

如果使用电容感测模式检测到对象例如手指515，那么可使用超声波感测模式确定所述对象是否是手指。传感器525可发射和接收超声波以提供与手指515的完整或部分指纹图像对应的图像数据。如果确定所述对象是手指，那么控制器电路520可唤醒应用程序处理器530，且在一些实施方案中，控制器电路520或应用程序处理器530也可以接通显示器510并且可执行指纹鉴认。如果指纹图像数据对应于电子装置505的经授权用户的指纹，那么可解锁电子装置505。举例来说，在图16A中，在时间1655，在手指515在传感器525上方移动时，使用传感器525的感测电极1641、1642或接收器偏压电极的电容感测模式可与超声波感测模式相互交织以检测和鉴认手指515，其后可接通显示器510并且解锁电子装置505。在一些实施方案中，与指纹传感器525相关联的感测电极1641和1642可被配置并且耦合到控制器电路520，以使得当使指纹传感器525在电容感测模式中操作时，可将信号提供给感测电极1641和1642以及提供来自感测电极1641和1642的信号，而传感器525的接收器偏压电极可被配置并且耦合到控制器电路520，以使得当使指纹传感器525在超声波感测模式中操作时,可将信号提供给接收器偏压电极以及提供来自接收器偏压电极的信号。如上文关于图16A所描述，指纹传感器525的感测电极1641和1642以及接收器偏压电极可定位于移动装置的盖玻璃下方。

图16B示出使用针对指纹传感器525和与指纹传感器525相关联的一或多个感测电极1643、1644的电容感测模式和超声波感测模式唤醒电子装置505的另一实例。如关于图16A所描述，电子装置505可包含如上文关于图5和图6所描述可切换传感器525和/或感测电极1643、1644以在电容感测模式和超声波感测模式之间操作的控制器电路520。如图16B中所示，在时间1650，电子装置505可处于锁定状态。可针对传感器525的感测电极1643、1644或接收器偏压电极中的一个使用电容感测模式和/或超声波模式检测手指515。在示出的实施方案中，感测电极1643和1644包含安置于电子装置505的盖玻璃或显示器510下方的导电电极以及定位于导电电极之间的压电层。感测电极、压电层和导电电极形成可在电容感测模式或超声波感测模式中用于电容感测和超声波感测传感器堆叠(即，按钮)。在一些实例中，感测电极1643和1644可形成于单独衬底上或作为粘附到盖玻璃的内部的柔性印刷电路的部分。在一些实施方案中，感测电极1643和1644以及具有相关联激励电极的下层压电层可配置为大体上正方形或矩形。在一些实施方案中，感测电极1643和1644以及下层压电层可共同制造并且与传感器525处于同一衬底上。在一些实施方案中，图16A的感测电极1643和1644(和/或图16A的感测电极1641和1642)结合传感器525可用作菜单、主页和后退按钮，不过已预期其它功能和按钮定义。

如果使用电容感测模式和/或超声波感测模式检测到手指515，那么控制器电路520可唤醒应用程序处理器530并且接通显示器510以执行另一功能例如验证或鉴认手指515。举例来说，如图16B中所说明，在手指515在传感器525上面和上方移动时，使用传感器525的感测电极1643、1644或接收器偏压电极的电容感测模式和/或超声波模式可检测手指515，且传感器525可鉴认手指515，其后显示器510可接通且电子装置505解锁。在一些配置中，传感器525的感测电极1643、1644或接收器偏压电极中的一或多个可被配置成检测手指手势。

图17示出其中指纹传感器525以及与指纹传感器525相关联的一或多个电容感测和/或超声波感测电极1745定位于显示器510的盖玻璃下方的配置1700的侧视图。传感器525和/或感测电极1745可被配置成如上文关于图1到16B所描述在电容感测模式或超声波感测模式中操作。在图17中示出的实例中，传感器525定位于可充当传感器525的压板306并且作为显示器510的触摸屏或盖玻璃的共同覆盖层的一部分下方。指纹传感器525可具有单独衬底或在一些实施方案中，与显示器510具有共同衬底。感测电极1745可丝网印刷到盖玻璃的内部上或形成为耦合到盖玻璃的内部并且可直接连接到手指传感器525的柔性部分(未示出)的部分。在一些实施方案中，感测电极1745可包含一或多个导电电极以及定位于导电互连电极之间的压电层。在一些实施方案中，感测电极1745可形成于单独衬底上或作为粘附到盖玻璃的内部的柔性印刷电路的部分。在一些实施方案中，感测电极1745和具有互连电极的下层压电层可配置为大体上正方形或矩形。在一些实施方案中，感测电极1745和下层压电层可共同制造并且与传感器525处于同一衬底上。在一些实施方案中，传感器525和感测电极1745可在显示器的作用区域外围，所述作用区域可包含显示器TFT衬底层1720和显示器彩色滤光片玻璃层1740。在替代性配置中，传感器525和/或感测电极1745可定位于带槽框上，侧面或移动装置罩壳(未示出)的背面。在一些实施方案中，传感器525可定位为超声波按钮的部分。超声波按钮可为机械或非机械的。举例来说，超声波按钮可机械耦合到机电开关。超声波按钮可具鉴认性或在一些实施方案中不具鉴认性。

图18示出使用针对定位在电子装置505的显示器510后面的指纹传感器525的电容感测模式和超声波感测模式唤醒电子装置505的实例。电子装置505可包含如上文关于图5和图6所描述可切换传感器525以在电容感测模式和超声波感测模式之间操作的控制器电路520。电子装置505可初始处于锁定状态，其中电子装置505的显示器510和应用程序处理器530关断或处于低功率休眠模式中，如图18中在时间1850所说明。当使用电容感测模式和/或超声波感测模式检测到在传感器525上或附近的对象例如手指515时，显示器510的一部分可接通以指示并且突出显示其中定位有指纹传感器的位置，如图18中在时间1855所说明。如图18中所描绘，展示指示“将手指放置在此处以解锁”的文字以及以图形方式所产生的圆形图标565，不过已预期作为对用户的导引以指示指纹传感器的位置提供的多个其它图标和/或文字。可继续使用电容感测和/或超声波感测直到对手指515成像，此时可分析图像数据且在成功地执行鉴认过程的情况下解锁电子装置505。传感器525可定位于可为LCD显示屏、OLED显示器或其它类型的显示器显示器510的一部分下方。在一些实施方案中，电子装置505的触摸屏的一或多个电极可充当当在电容感测模式中操作时指纹传感器525的感测电极，从而允许控制器电路520忽略来自显示器510的无指纹传感器525的非作用中部分的信号，同时允许检测到归因于来自显示器510的具有指纹传感器525的作用中部分的手指触摸的信号，从而进一步减少电子装置505的无意中唤醒。

图19示出其中指纹传感器525定位在显示器510的一部分后面的配置1900的侧视图。指纹传感器525定位于充当传感器525的压板306的LCD或OLED显示器510和盖玻璃或触摸屏下方。传感器525和相关联的感测电极可被配置成如上文关于图1到16B所描述在电容感测模式或超声波感测模式中操作。在一些实施方案中，传感器525可位于靠近显示器的顶部、底部、边缘处或内部部分中的某处，所述显示器可包含LCD或OLED显示器的TFT衬底层1720和其它层1740。在其它实例中，传感器525可定位于整个显示器510的下方或后面。在其它实例中，传感器525可集成于显示器TFT衬底层1720内。传感器525可与显示器TFT衬底集成在一起，与覆盖显示器的作用区域的一些、不覆盖显示器的作用区域或覆盖显示器的整个作用区域的传感器525的作用区域共享共同TFT衬底。

图20示出导引LCD或OLED显示装置的用户将手指放置在LCD下方或OLED下方的指纹传感器上方的方法2000的流程图的实例。基于图形显示的图标可有助于显示器下方配置，这是因为可避免使用彩色油墨或其它永久性记号标记可阻隔显示装置(例如，移动装置或电子装置)的用户的视线的指纹传感器的位置。在框2005中，例如上文关于图5-12所描述，可针对例如触摸屏或专用感测电极使用电容感测模式检测定位于显示器的表面上的用户的手指。在框2010中，在检测到手指的存在之后，可照明显示器上的指纹传感器图标。在一些实施方案中，显示器可部分地解锁以仅显示指纹传感器图标或导引用户的其它选择性信息。在一些实施方案中，可在低功率模式中照明显示器的一部分，且当检测到手指时可增强图标或将其它选择性信息提供给用户。在框2015中，可例如上文关于图15A-15C所描述使用电容感测模式、超声波感测模式或电容感测模式和超声波感测模式两者检测显示器上指纹传感器上方的手指。在框2020中，可鉴认用户并且解锁显示器。在替代性配置例如使用OLED屏幕中，显示器可在移动装置保持锁定时使用显示像素的子集连续展示指纹传感器图标或导引用户的其它选择性信息。

图21示出使用针对定位在电子装置505的显示器510后面的指纹传感器525和一或多个相关联感测电极2141、2142、2143和2144的电容感测模式和超声波感测模式唤醒电子装置505或以其它方式与电子装置505交互的实例。感测电极2141、2142、2143和2144可包含下层压电层和导电电极以形成可在电容感测模式或超声波感测模式中用于电容感测或超声波感测的传感器堆叠(即，超声波按钮)。电子装置505可包含可如上文关于图5和图6所描述切换具有接收器偏压电极和/或感测电极2141、2142、2143、2144的传感器525以在电容感测模式和超声波感测模式之间操作的控制器电路520。电子装置505可初始处于锁定状态，其中电子装置505的显示器510和应用程序处理器530关断或处于低功率休眠模式中，如图21中在时间2150所说明。当使用电容感测模式和/或超声波感测模式检测到传感器525或感测电极2141、2142、2143、2144上或附近的对象例如手指515时，显示器510的一部分可接通以突出显示指纹传感器所在的位置，如图21中在时间2155所说明。可在适当时展示例如“将手指放置在此处以解锁”的文字或其它合适的文字以及以图形方式所产生的圆形图标565，以导引用户将手指放置在何处以解锁移动装置或起始另一功能例如支付功能。可继续使用电容感测和/或超声波感测直到对手指515成像，此时可分析图像数据且在成功地执行鉴认过程的情况下解锁电子装置505。传感器525和感测电极2141、2142、2143和2144可定位于显示器510例如LCD显示屏或OLED显示器的一部分下方。传感器525和感测电极2141、2142、2143、2144可继续感测和/或鉴认用户或响应于手指手势和手指515的运动例如触按、两次触按、触摸、滑动、按压或其它指示性运动而执行其它功能。在一些配置中，传感器525的感测电极2141、2142、2143、2144或接收器偏压电极中的一或多个可被配置成检测手指手势。感测电极2141、2142、2143、2144可耦合到一或多个压电层以允许电容感测和/或超声波感测。如图21中所说明，感测电极2141和感测电极2142可用以检测在从左到右方向或从右到左的方向上的运动例如滑动，而感测电极2143和感测电极2144可用以检测在从上到下方向或从下到上方向上的运动。与指纹传感器525相关联的额外感测电极(未示出)可位于指纹传感器525的对角线上以及相对于指纹传感器525的其它方位处，例如三乘三(3×3)阵列或更大以进一步辅助手势检测。感测电极2141、2142、2143和2144可包含定位于导电电极之间的一或多个压电层以允许在电容模式或超声波模式中操作。

图22示出其中指纹传感器525和一或多个相关联感测电极2243、2244定位在移动装置的显示器510后面的配置2200的侧视图。指纹传感器525和感测电极2243、2244定位于LCD或OLED显示器510以及充当传感器525的压板306的盖玻璃或触摸屏下方。传感器525和/或感测电极2243、2244或其它相关联感测电极例如触摸屏中或上的一或多个电极(例如，“触摸屏电极”)可被配置成如上文关于图1到21所描述在电容感测模式或超声波感测模式中操作。在一些实施方案中，传感器525可位于靠近显示器的顶部、底部、边缘处或内部部分中的某处，所述显示器可包含LCD或OLED显示器的TFT衬底层1720和其它层1740。在其它实例中，传感器525可定位于整个显示器510的下方或后面。在其它实例中，传感器525可集成于显示器TFT衬底层1720内。传感器525和感测电极2243、2244可与显示器TFT衬底集成在一起，与覆盖显示器的作用区域的一些、不覆盖显示器的作用区域或覆盖显示器的整个作用区域的传感器525的作用区域共享共同TFT衬底。感测电极2243、2244可耦合到一或多个压电层和相关联导电电极以允许在电容和/或超声波模式中操作。

图23A示出使用针对定位在电子装置505的后盖后面的指纹传感器525和一或多个相关联感测电极2341、2342、2343、2344的电容感测模式和超声波感测模式的实例。感测电极2341、2342、2343、2344可包含下层压电层和电极层以形成可在电容感测模式或超声波感测模式中用于电容感测或超声波感测的传感器堆叠。指纹传感器525可被配置成唤醒电子装置505或以其它方式与电子装置505交互。电子装置505可包含可如上文关于图5和图6所描述切换具有接收器偏压电极和/或感测电极2341、2342、2343、2344的传感器525以在电容感测模式和/或超声波感测模式之间操作的控制器电路520。电容感测和/或超声波感测模式可用以检测手指515和执行其它功能，例如唤醒电子装置505，鉴认用户，或与在应用程序处理器530上运行的应用程序交互，例如当电子装置505在水下时进行拍照。具有接收器偏压电极和感测电极2341、2342、2343、2344的传感器525可被配置成继续感测和/或鉴认用户或响应于检测到手指手势和手指515的运动例如触按、两次触按、滑动、按压或其它指示性运动，例如如图23B中所说明用箭头2360所描绘的滑动手势，执行其它功能。与指纹传感器525相关联的额外超声波和/或电容感测电极(未示出)可位于指纹传感器525的对角线上或相对于指纹传感器525的其它方位处以进一步辅助手势检测。

在一些实施方案中，图23A和23B中示出的配置2300中的移动或电子装置例如电子装置505的后盖可以由可声学耦合到超声波指纹传感器525的任何合适材料形成。举例来说，后盖可以由玻璃、塑料、陶瓷、蓝宝石、包含钛、铝或铝合金的金属或金属合金或其层压物中的一或多个形成。

除了关于图15A-15C示出和描述的电容感测和超声波感测方法以及用上文所描述的装置中加速计和角速率传感器进行的摇动唤醒操作之外或替代地，可在混合式唤醒的各个方面中包含来自用户与移动装置交互所产生的力和声音的压电信号。用户可触摸、触按、摩擦、按压、弯曲、折曲、抓握、挤压移动装置的罩壳或显示器或以其它方式与移动装置的罩壳或显示器物理上交互。与移动装置的物理交互可产生声音或声发射，其可在与配置于移动装置中的指纹传感器和感测电极相关联的压电层中的一或多个中产生表面电荷。继而可在电容感测模式或超声波感测模式中检测到声学产生的压电信号。在一些实施方案中，物理交互例如用户按压、弯曲、折曲、抓握或挤压移动装置可从所施加的力产生压电信号，所述压电信号被检测到并且可触发、起始在移动装置上运行的一或多个应用程序或以其它方式与在移动装置上运行的一或多个应用程序交互。举例来说，可检测到通过右手或左手抓握来抓握或挤压移动装置罩壳，以通过检测到对具有大显示器和小带槽框或不存在带槽框的装置的不期望触摸来减少无意中唤醒。

在一些实施方案中，控制器和一或多个感测电极可被配置成在电容感测模式中检测声学产生的压电信号。声学产生的压电信号可来源于来自与移动装置交互的用户的手指的触按、摩擦、声发射或其它物理交互。举例来说，在电容感测模式中操作的电容性触摸模块中的ADC可检测和测量来自耦合到电容感测电极和ADC的压电层的声学产生的压电信号。压电信号的振幅、波形状或签名可符合接受准则例如触摸检测阈值，并且允许前进到超声波感测模式以检测对象例如手指或对手指进行成像以供鉴认。在一些实施方案中，控制器和一或多个感测电极可被配置成当在超声波感测模式中操作时检测和测量声学产生的压电信号。举例来说，超声波传感器阵列中的一或多个像素电路可经重新设置并且被配置成用像素中波峰检测器检测任何声学产生的信号。可计时输出和读取所检测的信号以确定是应唤醒装置还是起始另一功能。当在超声波感测模式中操作时，可检测到用于起始装置唤醒功能或其它功能的声学产生的压电信号，而无需产生和发射通常用于超声波成像的超声波。

在一些实施方案中，可结合无源收听和有源成像进行手指检测。在手指检测过程期间，可在约为1kHz的标称取样速率下检测到无源收听模式中的声学产生的压电信号。同时，可在不同取样速率例如1Hz和100Hz之间的速率下发生用于通过启动和检测超声波进行超声波唤醒检测的有源超声波感测模式。可在有源感测模式期间进行完整或部分扫描。如果无源收听模式或有源感测模式(或两者)在手指检测过程期间检测到存在手指，那么可触发手指验证过程。在手指验证过程期间，可通过完整扫描以超声波方式对手指成像并且做出所检测的对象实际上是否是手指的确定。可将中断信号发送到应用程序处理器以唤醒应用程序过程并且运行指纹鉴认过程。

用户引发的动作例如弯曲、折曲、抓握或挤压移动装置罩壳或显示器可产生压电信号，可在电容感测模式或超声波感测模式中从耦合到装置罩壳或显示器的指纹传感器检测到所述压电信号。检测到用户引发的动作可唤醒移动装置的一或多个部分或起始另一功能例如鉴认过程或屏幕操控。手指物理按压指纹传感器可在压电层上产生用户引发的所施加力或压力，所述力或压力产生供在电容感测模式或超声波感测模式中检测的压电信号并且也可以唤醒移动装置的一或多个部分或起始另一功能。

通过例如图18、19、21和22中所说明的其中指纹传感器525定位在显示器510例如LCD或OLED显示器后面并且耦合到显示器510的电子装置505的配置，可减小通过测量手指电容检测手指触摸或手指提离的能力。当在电容感测或超声波感测模式中操作时可检测到从与显示器的物理交互产生的压电信号并且充当在以超声波方式对手指进行成像并且鉴认所述指纹之前的唤醒过程中的第一或第二步骤。举例来说，可通过显示器检测到来自用户将手指放在显示器上引发的动作的触按、摩擦或声发射。通过感测声学产生的压电信号检测到用户引发的动作可起始其它功能，例如返回到主屏幕或点亮显示器的一部分。

通过例如图23A-23B中所说明的具有由金属或金属合金例如钛、铝或铝合金构成的后盖的电子装置505的配置，可限制通过金属后盖检测用于确定手指触摸或手指提离事件的手指电容的能力。当在电容感测或超声波感测模式中操作时可检测到使用从物理交互产生的压电信号的混合式唤醒并且充当在以超声波方式对手指进行成像并且鉴认指纹或执行另一功能之前的唤醒过程中的第一或第二步骤。举例来说，可通过金属后盖检测到来自用户用手指与移动装置交互引发的动作的触按、摩擦或声发射，且移动装置可相应地作出响应。

由于大部分压电材料是热电性的，因此会响应于温度的改变而产生表面电荷，因此来自定位成抵靠在金属后盖上的手指的热量可从耦合到金属后盖的超声波指纹传感器产生热量引发的压电信号，可在电容感测或超声波感测模式中检测到所述压电信号。所检测到的热量引发的压电信号可符合接受准则例如触摸检测阈值并且允许前进到超声波感测模式以检测手指或对手指进行成像。

在时间测量过程中使用超声波传感器阵列的两个或更多个空间上隔开的传感器像素可允许确定声学产生的压电信号或热量引发的压电信号的起源。举例来说，可检测到由与移动装置的用户交互例如触按或触摸显示器或后盖所产生的声音或声发射，且可通过将在两个不同的时间处获取的一或多个压电信号进行比较来确定从用户交互到传感器阵列的方向和距离。声学产生的压电信号或热量引发的压电信号的后续测量值可允许确定一或多个手指手势例如触按、两次触按、触摸、滑动或按压。

如本文所使用，涉及项目列表“中的至少一个”的短语是指那些项目的任何组合，包含单个成员。作为实例，“以下中的至少一个：a、b或c”意在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c。

结合本文中所揭示的实施方案描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法过程可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已大体在功能性方面加以描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路和过程中加以说明。此类功能性是以硬件来实施还是以软件来实施取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。

结合本文中所揭示的方面描述的用以实现各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备可通过以下各者来实现或执行：通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件，或经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合。通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或多个微处理器与DSP核心结合，或任何其它此类配置。在一些实施方案中，特定过程和方法可由特定针对给定功能的电路执行。

在一或多个方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件、本说明书中所揭示的结构和其结构等效物、或以其任何组合来实施所描述的功能。在本说明书中描述的标的物的实施方案可实施为一或多个计算机程序，即经编码在计算机存储媒体上以由数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作的计算机程序指令的一或多个模块。

如果实施于软体中，那么所述功能可作为一或多个指令或代码而存储于计算机可读媒体例如非暂时性媒体上或经由所述计算机可读媒体传输。本文所揭示的方法或算法的过程可以在可以驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中实施。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和通信媒体两者，所述通信媒体包含可经启用以将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可为由计算机存取的任何可供使用的媒体。借助于实例而非限制，非暂时性媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，可将任何连接恰当地称为计算机可读媒体。如本文所使用的磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常是以磁性方式再现数据，而光盘是用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为代码和指令中的任一个或任何组合或集合驻留于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体和计算机可读媒体上。

所属领域的技术人员可容易地显而易见对本发明中所描述的实施方案的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于其它实施方案。因此，本发明并不希望限于本文中所展示的实施方案，而应被赋予与权利要求书、本文中所揭示的原理和新颖特征相一致的最广泛范围。词语“示范性”在本文中仅用于表示“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施方案未必应解释为比其它实施方案优选或有利。

在本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征还可在单个实施方案中组合地实施。相反地，在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可单独地在多个实施方案中实施或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初如此主张，但在一些情况下，可将来自所主张的组合的一或多个特征从组合中删除，并且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。

同样，虽然在附图中按特定次序描绘操作，但此不应被理解为要求按所展示的特定次序或按循序次序执行此类操作，或执行所有所说明的操作，以实现所要结果。在某些情况下，多任务处理和并行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施方案中要求此类分离，且应理解，所描述的程序组件和系统一般可一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案是在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所述的动作可以不同次序执行且仍实现合乎需要的结果。

将理解，除非明确地指示所描述特定实施方案中的任一个中的特征彼此不兼容，或周围上下文暗示其相互排斥且不容易在互补和/或支持性意义上组合，否则本发明的全部内容预期且设想那些互补实施方案的特定特征可经选择性组合，以提供一或多个全面、但稍许不同的技术解决方案。因此，将进一步了解，已仅借助于实例给出以上描述，且详细修改可在本发明的范围内进行。

Claims (25)

1.一种系统，其包括：

指纹传感器，其具有一或多个感测电极；和

控制器，其被配置成：

将一或多个第一驱动信号提供到所述一或多个感测电极以将所述指纹传感器配置于电容感测模式中，和

将一或多个第二驱动信号提供到所述一或多个感测电极以将所述指纹传感器配置于超声波感测模式中，所述一或多个第二驱动信号不同于所述一或多个第一驱动信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括放大器，所述放大器被配置成：

在所述超声波感测模式中提供所述一或多个第二驱动信号，和

在所述电容感测模式中处于高阻抗状态中。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成基于所述指纹传感器在所述电容感测模式中检测到触摸，将所述指纹传感器配置于所述超声波感测模式中。

4.根据权利要求3所述的系统，其另外包括容纳所述指纹传感器的移动装置，所述移动装置被配置成响应于所述指纹传感器在所述电容感测模式中或在所述超声波感测模式中检测到所述触摸而从休眠模式苏醒。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器被进一步配置成将表示通过所述指纹传感器在所述电容感测模式中检测到对应于所述触摸的手指的中断信号提供到应用程序处理器以执行指纹鉴认。

6.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器被进一步配置成确定触摸检测阈值，所述触摸检测阈值至少部分地基于与所述指纹传感器接触的手指的接触面积，能够在指纹鉴认过程期间调整所述触摸检测阈值。

7.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器被进一步配置成当在所述电容感测模式或所述超声波感测模式中操作时报告手指提离事件。

8.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器被进一步配置成确定对应于所述指纹传感器的温度，所述在所述电容感测模式中检测到所述触摸至少部分地基于所述温度。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括产生经缓冲第一驱动信号的电路，当所述指纹传感器处于所述电容感测模式中时，将所述经缓冲第一驱动信号提供给所述指纹传感器的至少一个感测电极。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述指纹传感器包括一或多个压电式微机械加工超声波换能器PMUT、一或多个电容性微机械加工超声波换能器CMUT、一或多个聚偏二氟乙烯PVDF层、或一或多个聚偏二氟乙烯-三氟乙烯PVDF-TrFE层。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述指纹传感器的所述一或多个感测电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极经耦合以提供使所述指纹传感器在所述电容感测模式中操作的第一信号，所述第二电极经耦合以提供使所述指纹传感器在所述超声波感测模式中操作的第二信号。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一电极和所述第二电极定位于移动装置的盖玻璃下方或所述移动装置的后盖下方。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一电极和所述第二电极定位于显示装置的显示器下方，当在所述电容感测模式或所述超声波感测模式中检测到手指触摸时，所述显示装置的所述显示器指示所述指纹传感器的位置。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一电极是触摸屏电极。

15.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一电极或所述第二电极中的至少一个被配置成检测手指手势。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成执行以下中的一或多个：

依据来自装置中加速计或装置中陀螺仪的运动改变或定向改变的指示，将所述一或多个感测电极配置于所述超声波感测模式中，

依据来自装置中加速计或装置中陀螺仪的运动改变或定向改变的指示，调整所述电容感测模式或所述超声波感测模式中的手指检测速率，或

依据来自装置中加速计或装置中陀螺仪的运动改变或定向改变的指示，调整触摸检测阈值。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成在所述电容感测模式中检测声学产生的压电信号，所述声学产生的压电信号源自来自手指的触按、摩擦或声发射。

18.一种用于操作指纹传感器的方法，所述方法包括：

使指纹传感器在电容感测模式中操作；

通过在电容感测模式中操作的所述指纹传感器确定对象已触摸感测电极；

通过所述控制器将所述指纹传感器配置成在超声波感测模式中起作用；

在所述超声波感测模式中使用所述指纹传感器确定触摸所述感测电极的所述对象是手指；和

指示应用程序处理器鉴认所述手指的指纹。

19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述指纹传感器配置成在所述超声波感测模式中起作用包括驱动放大器以将驱动信号提供到所述指纹传感器的电极。

20.根据权利要求18所述的方法，其中使所述指纹传感器在所述电容感测模式中操作包括控制放大器以在高阻抗状态中操作。

21.根据权利要求18所述的方法，其中指示所述应用程序处理器鉴认所述指纹包括断言中断信号，所述中断信号表示在所述超声波感测模式中使用所述指纹传感器确定所述对象是手指。

22.一种存储可由控制器的一或多个处理器执行以致使执行用于配置指纹传感器的方法的指令的非暂时性计算机可读媒体，所述方法包括：

将所述指纹传感器配置成在电容感测模式中起作用；

在所述电容感测模式中使用所述指纹传感器确定对象已触摸感测电极；

将所述指纹传感器配置成在超声波感测模式中起作用；

在所述超声波感测模式中使用所述指纹传感器确定触摸所述感测电极的所述对象是手指；和

指示应用程序处理器鉴认所述手指的指纹。

23.根据权利要求22所述的非暂时性计算机可读媒体，其中将所述指纹传感器配置成在所述超声波感测模式中起作用包括驱动放大器以将驱动信号提供到所述指纹传感器的电极，并且在所述电容感测模式中将所述放大器配置成在高阻抗状态中操作。

24.根据权利要求22所述的非暂时性计算机可读媒体，其中指示所述应用程序处理器鉴认所述指纹包括断言中断信号，所述中断信号表示在所述超声波感测模式中使用所述指纹传感器确定所述对象是手指。

25.根据权利要求22所述的非暂时性计算机可读媒体，所述方法另外包括当所述手指的所述指纹已经通过鉴认时返回到主屏幕或唤醒移动装置。