CN117392708A - 指纹传感器、指纹模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及指纹识别技术领域，提供一种指纹传感器、指纹模组及电子设备。其中，指纹传感器包括指纹信号采集模块以及噪声信号采集模块；指纹信号采集模块用于采集包含噪声的指纹信号，噪声信号采集模块用于采集噪声信号，指纹信号用于和噪声信号进行差分处理，得到差分信号，该差分信号用于指纹识别。上述指纹传感器中，指纹信号采集模块采集的指纹信号除了包含用于指纹识别的指纹成分，还包含噪声成分，而噪声信号采集模块采集的噪声信号则主要包含噪声成分，从而对指纹信号和噪声信号进行差分处理，相当于削弱甚至是消除了指纹信号中的噪声成分，因此基于差分处理所得到的差分信号进行指纹识别具有较好的识别效果。

Description

指纹传感器、指纹模组及电子设备

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，具体而言，涉及一种指纹传感器、指纹模组及电子设备。

背景技术

近年来，指纹识别技术在日常生活中应用得越来越广泛，很多设备(例如、手机、平板电脑、笔记本电脑)都安装有指纹识别器件。然而，来自设备内外部的噪声对指纹识别结果有较大的负面影响，现有技术中尚无很好的解决方案。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种指纹传感器、指纹模组及电子设备。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种指纹传感器，包括指纹信号采集模块以及噪声信号采集模块；所述指纹信号采集模块用于采集包含噪声的指纹信号，所述噪声信号采集模块用于采集噪声信号，所述指纹信号用于和所述噪声信号进行差分处理，得到差分信号，所述差分信号用于指纹识别。

上述指纹传感器中，指纹信号采集模块采集的指纹信号除了包含用于指纹识别的指纹成分，还包含噪声成分，而噪声信号采集模块采集的噪声信号则主要包含噪声成分，从而对指纹信号和噪声信号进行差分处理，相当于削弱甚至是消除了指纹信号中的噪声成分，因此基于差分处理所得到的差分信号进行指纹识别具有较好的识别效果。其中，噪声信号既可能来源于指纹传感器所在设备的外部环境，也可能来自于设备的内部环境。

在第一方面的一种实现方式中，所述指纹传感器包括像素阵列，所述指纹信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述指纹信号的指纹像素，所述噪声信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述噪声信号的噪声像素，所述指纹像素采集的指纹信号用于和与其对应的噪声像素采集的噪声信号进行差分处理，得到所述差分信号。

在上述实现方式中，通过像素阵列中的像素就可以完成指纹信号和噪声信号的采集，集成度较高。

在第一方面的一种实现方式中，每个指纹像素均对应有与其同时驱动的噪声像素，所述指纹像素采集的指纹信号用于和与其同时驱动的噪声像素采集的噪声信号进行差分处理，得到对应的差分信号。

在上述实现方式中，指纹像素和噪声像素是不同的像素，从而指纹信号和噪声信号可以同时采集，去噪效果较好。

在第一方面的一种实现方式中，所述像素阵列包括多个信号采集单元，每个信号采集单元包括至少一个指纹像素以及一个噪声像素，每个信号采集单元中的指纹像素和噪声像素同时驱动，每个信号采集单元中的每个指纹像素采集的指纹信号分别用于和该信号采集单元中的噪声像素采集的噪声信号进行差分处理，得到对应的差分信号。

在上述实现方式中，去噪是在每个信号采集单元内部独立进行的，即噪声信号具有局部化的特点，因此去噪效果较好。

在第一方面的一种实现方式中，所述像素阵列包括多列指纹像素和一列噪声像素，所述像素阵列采用行扫描方式对像素进行驱动，每个信号采集单元为所述像素阵列的一行像素。

在上述实现方式中，根据行扫描的特点在像素阵列中设置一列噪声像素，可确保每行指纹像素对应一个噪声像素，不仅去噪精度较高，并且不会增加太多的噪声像素，有利于控制硬件成本。

在第一方面的一种实现方式中，所述像素阵列包括N列指纹像素和N列噪声像素，N为大于1的整数，且包含所述指纹像素的列和包含所述噪声像素的列在所述像素阵列中交替排列，所述像素阵列采用行扫描方式对像素进行驱动，每个信号采集单元包括一个指纹像素以及与该指纹像素在行方向上相邻的一个噪声像素。

在上述实现方式中，根据行扫描的特点在像素阵列交替设置噪声像素的像素列和指纹像素的像素列，可确保每个指纹像素对应一个噪声像素，去噪精度很高。

在第一方面的一种实现方式中，所述指纹传感器为电容型传感器，所述噪声像素包括第一电极板以及第二电极板，所述第一电极板设置在所述第二电极板的靠近所述指纹传感器的感应表面一侧；所述第二电极板的一端与所述像素阵列的驱动单元的输出端连接，所述第二电极板的另一端用于与所述噪声像素的后端电路连接，所述驱动单元用于向所述第二电极板施加第二驱动信号，以使所述第二电极板累积电荷，所述第二电极板累积的电荷在向所述噪声像素的后端电路转移时，形成所述噪声信号。

在上述实现方式中，第一电极板用于屏蔽手指电容极板(即手指表面)，从而使得第二电极板所采集的噪声信号不含或者少含指纹成分，有利于改善去噪效果。

在第一方面的一种实现方式中，所述第一电极板的一端与所述驱动单元的输出端连接，所述驱动单元还用于在向所述第二电极板施加所述第二驱动信号时，向所述第一电极板施加第一驱动信号。

在上述实现方式中，给第一电极板施加驱动信号，有利于改善第一电极板对手指的屏蔽效果。

在第一方面的一种实现方式中，所述噪声像素还包括第三电极板，所述第三电极板设置在所述第二电极板的远离所述指纹传感器的感应表面一侧；所述第三电极板的一端与所述驱动单元的输出端连接，所述驱动单元还用于在向所述第二电极板施加所述第二驱动信号时，向所述第三电极板施加第三驱动信号。

在上述实现方式中，第三电极板起到屏蔽功能，有利于减少寄生交流电容，使所采集的噪声信号质量更高，从而有利于改善去噪效果。

在第一方面的一种实现方式中，构成所述噪声像素的电极板面积小于构成所述指纹像素的电极板面积。

在上述实现方式中，由于构成噪声像素的电极板面积较小，因此为了去噪而增加的噪声像素并不会显著增大像素阵列的面积，有利于指纹传感器的集成。

在第一方面的一种实现方式中，所述指纹像素包括第四电极板以及第五电极板，所述第四电极板设置在所述第五电极板的靠近所述指纹传感器的感应表面一侧；所述第四电极板的一端与所述像素阵列的驱动单元的输出端连接，所述第四电极板的另一端用于与所述指纹像素的后端电路连接，所述驱动单元用于向所述第四电极板施加第四驱动信号，以使所述第四电极板累积电荷，所述第四电极板累积的电荷在向所述噪声像素的后端电路转移时，形成所述指纹信号；所述第一电极板和所述第四电极板位于同一层，所述第二电极板和所述第五电极板位于同一层，所述第三电极板位于所述第二电极板所在层的下层。

在上述实现方式中，指纹传感器的电极板可以采用分层设计，其结构紧凑，便于制造。

在第一方面的一种实现方式中，所述像素阵列中的像素用于在指纹采集时段内作为采集所述指纹信号的指纹像素，以及用于在噪声采集时段内作为采集所述噪声信号的噪声像素，每个像素采集的指纹信号用于和该像素采集的噪声信号进行差分处理，得到对应的差分信号。

在上述实现方式中，指纹像素和噪声像素是相同的像素，从而指纹信号和噪声信号可以分时采集，避免相互干扰，此种实现方式无需为了去噪刻意增加像素数量(相较于指纹像素和噪声像素是不同的像素的情况)，从而比较节约硬件成本。

在第一方面的一种实现方式中，所述指纹传感器为电容型传感器，所述像素包括第六电极板以及第七电极板，所述第六电极板设置在所述第七电极板的靠近所述指纹传感器的感应表面一侧；所述第六电极板的一端和所述第七电极板的一端分别与所述像素阵列的驱动单元的输出端连接，所述第六电极板的另一端和所述第七电极板的另一端分别用于与所述像素的后端电路连接，所述驱动单元用于在所述指纹采集时段内向所述第六电极板施加第六驱动信号，以使所述第六电极板累积电荷，所述第六电极板累积的电荷在向所述像素的后端电路转移时，形成所述指纹信号，以及用于在所述噪声采集时段内向所述第七电极板施加第七驱动信号，以使所述第七电极板累积电荷，所述第七电极板累积的电荷在向所述像素的后端电路转移时，形成所述噪声信号。

在上述实现方式中的指纹采集时段，第七电极板起屏蔽作用，第六电极板采集指纹信号，在噪声采集时段，第六电极板起屏蔽作用，第七电极板采集噪声信号，即只需设置至少两个电极板就能实现分时进行指纹信号采集和噪声信号采集的功能，结构简单，硬件成本低。

在第一方面的一种实现方式中，所述像素还包括第八电极板，所述第八电极板设置在所述第七电极板的远离所述指纹传感器的感应表面一侧；所述第八电极板的一端与所述驱动单元的输出端连接，所述驱动单元还用于在向所述第七电极板施加所述第七驱动信号时，向所述第八电极板施加第八驱动信号。

在上述实现方式中，第八电极板起到屏蔽功能，有利于减少寄生交流电容，使所采集的指纹信号和噪声信号精度更高，从而有利于改善去噪效果。

第二方面，本申请实施例提供一种指纹模组，包括第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的指纹传感器，还包括信号处理模块；所述指纹传感器中的指纹信号采集模块用于采集包含噪声的指纹信号，并向所述信号处理模块输出所述指纹信号，所述指纹传感器中的噪声信号采集模块用于采集噪声信号，并向所述信号处理模块输出所述噪声信号，所述信号处理模块用于根据所述指纹信号和所述噪声信号进行差分处理，得到差分信号，并输出所述差分信号，所述差分信号用于指纹识别。

上述指纹模组中，指纹信号采集模块采集的指纹信号除了包含用于指纹识别的指纹成分，还包含噪声成分，而噪声信号采集模块采集的噪声信号则主要包含噪声成分，从而对指纹信号和噪声信号进行差分处理，相当于削弱甚至是消除了指纹信号中的噪声成分，因此基于差分处理所得到的差分信号进行指纹识别具有较好的识别效果。

在第二方面的一种实现方式中，所述信号处理模块为所述指纹传感器中的模块，或者，所述信号处理模块为所述指纹模组中独立于所述指纹传感器的模块。

在上述实现方式中，指纹模组中的信号处理模块既可以集成到指纹传感器内部，也可以独立于指纹传感器设置，其位置比较灵活。

在第二方面的一种实现方式中，所述信号处理模块包括信号预处理模块以及信号差分模块；所述信号预处理模块用于分别对所述指纹信号和所述噪声信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号，并向所述信号差分模块输出所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号；所述信号差分模块用于对所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号进行差分处理，得到所述差分信号，并输出所述差分信号。

在上述实现方式中，通过设置信号预处理模块，先对指纹信号和噪声信号进行预处理后再进行差分处理，有利于改善指纹信号和噪声信号的质量，从而改善差分信号的质量，进而改善指纹识别效果。

在第二方面的一种实现方式中，所述信号差分模块包括差分放大器以及模数转换单元；所述差分放大器用于对所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号进行差分运算，得到模拟的差分信号，所述模数转换单元用于对所述模拟的差分信号进行模数转换，得到数字化的差分信号，并输出所述数字化的差分信号。

上述实现方式采用先模拟信号相减再数字化的方式计算差分信号。

在第二方面的一种实现方式中，所述信号差分模块包括模数转换单元以及数字运算单元；所述模数转换单元用于分别对所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号进行模数转换，得到数字化的指纹信号和数字化的噪声信号；所述数字运算单元用于对所述数字化的指纹信号和所述数字化的噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号，并输出所述数字化的差分信号；或者，用于将所述数字化的指纹信号和所述数字化的噪声信号在时间上对齐，得到对齐后的数字化的指纹信号和对齐后的数字化的噪声信号，并对所述对齐后的数字化的指纹信号和所述对齐后的数字化的噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号，并输出所述数字化的差分信号。

上述实现方式采用先数字化再数字信号相减的方式计算差分信号，在处理上比较灵活，例如对数字信号进行时间对齐更加容易。

在第二方面的一种实现方式中，所述指纹传感器为电容型传感器，所述信号预处理模块包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器；所述指纹电荷累积电容用于累积构成所述指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，所述指纹缓冲器用于缓冲所述累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出所述缓冲指纹信号，所述噪声电荷累积电容用于累积构成所述噪声信号的电荷，形成累积噪声信号，所述噪声缓冲器用于缓冲所述累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出所述缓冲噪声信号。

上述实现方式中的电荷累积电容有利于累积更多电荷，从而增加信号的强度，而缓冲器则可以实现阻抗变换的功能，增加信号的带负载能力。总之，经过预处理的信号更适合进行差分处理，有利于改善指纹识别效果。

在第二方面的一种实现方式中，所述指纹传感器包括像素阵列，所述指纹信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述指纹信号的指纹像素，所述噪声信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述噪声信号的噪声像素，所述像素阵列中的像素用于在指纹采集时段内作为采集所述指纹信号的指纹像素，以及，用于在噪声采集时段内作为采集所述噪声信号的噪声像素；所述信号预处理模块对所述指纹信号和所述噪声信号进行的预处理包括将所述指纹信号和所述噪声信号在时间上对齐。

在上述实现方式中，由于指纹信号和噪声信号是分时采集的，所以可以在预处理模块中将其进行时间对齐，从而便于后续进行差分处理。

在第二方面的一种实现方式中，所述指纹传感器为电容型传感器，所述信号预处理模块包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器；所述指纹电荷累积电容用于累积构成所述指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，所述指纹缓冲器用于缓冲所述累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出所述缓冲指纹信号，所述噪声电荷累积电容用于累积构成所述噪声信号的电荷，形成累积噪声信号，所述噪声缓冲器用于缓冲所述累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出所述缓冲噪声信号；其中，所述指纹缓冲器和所述噪声缓冲器在信号缓冲的过程中将所述累积指纹信号和所述累积噪声信号在时间上对齐。

上述实现方式中的电荷累积电容有利于累积更多电荷，从而增加信号的强度，而缓冲器则可以实现阻抗变换的功能，增加信号的带负载能力，并且还可以进行信号时间对齐。总之，经过预处理的信号更适合进行差分处理，有利于改善指纹识别效果。

第三方面，本申请实施例提供一种指纹模组，包括第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的指纹传感器，还包括信号处理模块；所述指纹传感器中的指纹信号采集模块用于采集包含噪声的指纹信号，并向所述信号处理模块输出所述指纹信号，所述指纹传感器中的噪声信号采集模块用于采集噪声信号，并向所述信号处理模块输出所述噪声信号，所述信号处理模块用于分别对所述指纹信号和所述噪声信号进行处理，得到处理后的指纹信号和处理后的噪声信号，并输出所述处理后的指纹信号和所述处理后的噪声信号，所述处理后的指纹信号用于和所述处理后的噪声信号进行差分处理，得到差分信号，所述差分信号用于指纹识别。

上述指纹模组中，指纹信号采集模块采集的指纹信号除了包含用于指纹识别的指纹成分，还包含噪声成分，而噪声信号采集模块采集的噪声信号则主要包含噪声成分，从而对指纹信号和噪声信号进行差分处理，相当于削弱甚至是消除了指纹信号中的噪声成分，因此基于差分处理所得到的差分信号进行指纹识别具有较好的识别效果。

在第三方面的一种实现方式中，所述信号处理模块为所述指纹传感器中的模块，或者，所述信号处理模块为所述指纹模组中独立于所述指纹传感器的模块。

在上述实现方式中，指纹模组中的信号处理模块既可以集成到指纹传感器内部，也可以独立于指纹传感器设置，其位置比较灵活。

在第三方面的一种实现方式中，所述信号处理模块包括信号预处理模块以及模数转换单元；所述信号预处理模块用于分别对所述指纹信号和所述噪声信号进行预处理，得到预处理后指纹信号和预处理后噪声信号，并向所述模数转换单元输出所述预处理后指纹信号和所述预处理后噪声信号；所述模数转换单元用于分别对所述预处理后指纹信号和所述预处理后噪声信号进行模数转换，得到数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，并输出所述数字化的指纹信号和所述数字化的噪声信号。

在上述实现方式中，通过设置信号预处理模块，先对指纹信号和噪声信号进行预处理后再进行差分处理，有利于改善指纹信号和噪声信号的质量，从而改善差分信号的质量，进而改善指纹识别效果。

在第三方面的一种实现方式中，所述指纹传感器为电容型传感器，所述信号预处理模块包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器；所述指纹电荷累积电容用于累积构成所述指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，所述指纹缓冲器用于缓冲所述累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出所述缓冲指纹信号，所述噪声电荷累积电容用于累积构成所述噪声信号的电荷，形成累积噪声信号，所述噪声缓冲器用于缓冲所述累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出所述缓冲噪声信号。

上述实现方式中的电荷累积电容有利于累积更多电荷，从而增加信号的强度，而缓冲器则可以实现阻抗变换的功能，增加信号的带负载能力。总之，经过预处理的信号更适合进行差分处理，有利于改善指纹识别效果。

在第三方面的一种实现方式中，所述指纹传感器包括像素阵列，所述指纹信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述指纹信号的指纹像素，所述噪声信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述噪声信号的噪声像素，所述像素阵列中的像素用于在指纹采集时段内作为采集所述指纹信号的指纹像素，以及，用于在噪声采集时段内作为采集所述噪声信号的噪声像素。

在上述实现方式中，由于指纹信号和噪声信号是分时采集的，所以可以在预处理模块中将其进行时间对齐，从而便于后续进行差分处理。

在第三方面的一种实现方式中，所述指纹传感器为电容型传感器，所述信号预处理模块包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器；所述指纹电荷累积电容用于累积构成所述指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，所述指纹缓冲器用于缓冲所述累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出所述缓冲指纹信号，所述噪声电荷累积电容用于累积构成所述噪声信号的电荷，形成累积噪声信号，所述噪声缓冲器用于缓冲所述累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出所述缓冲噪声信号；其中，所述指纹缓冲器和所述噪声缓冲器在信号缓冲的过程中将所述累积指纹信号和所述累积噪声信号在时间上对齐。

上述实现方式中的电荷累积电容有利于累积更多电荷，从而增加信号的强度，而缓冲器则可以实现阻抗变换及时间对齐的功能，增加信号的带负载能力，并且还可以进行信号时间对齐。总之，经过预处理的信号更适合进行差分处理，有利于改善指纹识别效果。

第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器以及第二方面、第三方面或这两方面的任意一种实现方式提供的指纹模组，所述指纹模组输出的信号用于得到差分信号，所述处理器用于根据所述差分信号进行指纹识别。

上述电子设备由于包含了第二方面、第三方面或这两方面的任意一种实现方式提供的指纹模组，因此具有良好的去噪能力，指纹识别效果较好。

在第四方面的一种实现方式中，所述电子设备包括第三方面或第三方面的任意一种实现方式提供的指纹模组，且所述指纹模组输出的处理后的指纹信号和处理后的噪声信号分别为数字化的指纹信号和数字化的噪声信号；所述处理器用于对所述数字化的噪声信号和预置的数字化的基准噪声信号进行差分运算，得到数字化的修正噪声信号，对所述数字化的指纹信号和所述数字化的修正噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号；其中，所述数字化的基准噪声信号根据所述指纹模组的噪声信号采集模块在无噪声环境下采集的模拟的基准噪声信号进行模数转换得到。

在上述实现方式中，数字化的噪声信号先和数字化的基准噪声信号进行差分运算，再用于计算数字化的差分信号，相当于排除或者至少是削弱了噪声信号采集模块的固有输出对差分结果的影响，从而有利于改善数字化的差分信号的质量，进而有利于改善指纹识别结果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电子设备的一种结构图；

图2为本申请实施例提供的指纹传感器的像素阵列的一种结构图；

图3为本申请实施例提供的指纹传感器的像素阵列的另一种结构图；

图4为图1中指纹模组的一种电路图；

图5为图4中电路的一种具体实现方式；

图6为图5中电路的一种具体实现方式；

图7为图6中电路内的部分信号的时序图；

图8为图1中指纹模组的另一种电路图；

图9为图1中指纹模组的另一种电路图；

图10为本申请实施例提供的电子设备的另一种结构图；

图11为图10中指纹模组的一种电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行详细描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

在本申请实施例中，术语“连接”通常指电路连接，这种电路连接既可以是两个元件直接连接，也可以是通过其他电路元件间接地连接。

图1为本申请实施例提供的电子设备的一种结构图，该电子设备10是一种具有指纹识别功能的电子设备，例如可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、门禁设备、车载设备、机器人等。

参照图1，电子设备10包括指纹模组100以及处理器110，指纹模组100的输出端与处理器110的输入端连接，指纹模组100的主要功能是采集指纹识别所需的差分信号，并将其输出给处理器110，处理器110的主要功能是基于接收到的差分信号进行指纹识别。在电子设备10中，指纹模组100可以设置在设备的侧边、背面(背对设备显示屏的一面)、显示屏下方等位置。

进一步的，指纹模组100包括指纹传感器102，还包括信号处理模块104，指纹传感器102的输出端与信号处理模块104的输入端连接，指纹模组100的输出端为信号处理模块104的输出端。在不同的实现方式中，信号处理模块104可能是指纹传感器102中的模块，也可能是指纹模组100中独立于指纹传感器102的模块(如图1所示)，其设置方式比较灵活，后文主要以后一种情况为例进行说明。

指纹传感器102包括指纹信号采集模块102a以及噪声信号采集模块102b，指纹信号采集模块102a的输出端以及噪声信号采集模块102b的输出端均与信号处理模块104的输入端连接。

其中，指纹信号采集模块102a用于采集包含噪声的指纹信号，并向信号处理模块104输出指纹信号，噪声信号采集模块102b用于采集噪声信号，并向信号处理模块104输出噪声信号。

指纹信号采集模块102a和噪声信号采集模块102b采集信号的时机可以是在进行指纹识别时，例如，用户的手指表面与指纹传感器102接触时。指纹信号采集模块102a采集指纹信号和噪声信号采集模块102b采集噪声信号可以是同时采集，也可以是分时采集，如某些时段只采集指纹信号，某些时段只采集噪声信号。

指纹信号和噪声信号可以都是电信号，且为模拟信号。指纹信号的主体是用于指纹识别的指纹成分，即指纹谷和指纹脊的信息，同时指纹信号还包含对于指纹识别而言没有价值(甚至是有负面影响)的噪声成分，噪声成分可能来源于电子设备10的外部环境(如外部干扰源产生的噪声)，也可能来源于电子设备10的内部环境(如内部电气环境产生的噪声)。噪声信号主要包含噪声成分，注意噪声信号中包含的噪声成分和指纹信号中包含的噪声成分存在共同的部分，这也是本申请的方案可以通过差分处理实现去噪的理论基础。但需要注意，噪声信号中包含的噪声成分并不一定和指纹信号中包含的噪声成分完全相同，即本申请的方案可以将噪声从指纹信号中完全消除或部分消除。

在不同类型的指纹模组100中，指纹信号采集模块102a基于不同的原理采集指纹信号，例如，在电容型模组中，指纹信号采集模块102a基于手指电容的变化生成指纹信号，在光学型模组中，指纹信号采集模块102a基于手指表面反射的光信号感应生成指纹信号，在超声波型模组中，指纹信号采集模块102a基于手指表面反射的超声波信号感应生成指纹信号，等等。在同一指纹模组100中，噪声信号采集模块102b生成噪声信号的原理可以、但并不必然和指纹信号采集模块102a生成指纹信号的原理类似，例如，在电容型模组中，噪声信号采集模块102b也是基于电容的变化生成噪声信号。在后文中，为简单起见，主要以指纹模组100是电容型模组的情况为例进行说明，此时的指纹传感器102为电容型传感器，指纹信号采集模块102a和噪声信号采集模块102b都可以基于电容结构实现，在其他的实现方式中，噪声信号采集模块102b还可以基于电感结构或者其他结构实现。

信号处理模块104接收到指纹信号和噪声信号后，对指纹信号和噪声信号进行差分处理，得到差分信号，并将差分信号输出给处理器110。

在简单理解时，可将此差分信号认为是指纹信号和噪声信号进行差分运算(指纹信号减去差分信号)的结果，差分运算可以使得指纹信号中的噪声成分被噪声信号中的噪声成分全部或部分抵消，从而在差分信号中将没有或者只有相对较少的噪声成分，即实现了去噪的效果。

注意，以上只是简单阐述本申请方案的去噪原理，实际中信号处理模块104可能包括多种实现方式：例如，直接对模拟的指纹信号和模拟的噪声信号进行差分运算，得到模拟的差分信号并输出；又例如，先将模拟的指纹信号和模拟的噪声信号转换为数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，然后对数字化的指纹信号和数字化的噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号并输出；又例如，先对模拟的指纹信号和模拟的噪声信号进行差分运算，得到模拟的差分信号，然后将模拟的差分信号转换为数字化的差分信号并输出，等等。

从而，可以将信号处理模块104对指纹信号和噪声信号执行的上述操作概括为差分处理，以便和单纯的差分运算相区别，差分处理至少包括差分运算，还有可能包括信号的模数转换操作等。

可选的，信号处理模块104在对指纹信号和噪声信号进行差分处理之前，还可以先对其进行某些预处理(例如，信号增强、时间对齐等)，再对预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号进行差分处理，以改善差分处理的效果，详见后文阐述。

处理器110在得到差分信号后，可以基于差分信号进行指纹识别。例如，若指纹模组100输出的差分信号已经是数字信号，则数字化差分信号可以形成一张数字图像，该图像内容为用户的指纹，不妨称为待识别图像，在一种可能的指纹识别过程中，处理器110计算待识别图像与底库中的指纹图像在图像特征上的相似度，若某张指纹图像对应的相似度大于一预设阈值，则识别成功，该指纹图像对应的用户身份信息就是识别结果，若任一张指纹图像对应的相似度都不大于上述预设阈值，则识别失败。应当理解，以上例子仅为一种可能的指纹识别原理，处理器110如何根据差分信号进行指纹识别不构成对本申请保护范围的限制。

可选的，在指纹模组100和处理器110之间还可以包含其他电路元件，用于将指纹模组100输出的差分信号转换为适合处理器110进行指纹识别的形式，当然这种转换也可能在处理器110内部执行。

另外，在图1示出的电子设备10中，差分处理是在指纹模组100的信号处理模块104中完成的，输出给处理器110的已经是差分信号。但在电子设备10的其他实现方式中，差分处理也可能是在指纹模组100外部(例如，处理器110中，或者指纹模组100和处理器110之间的电路元件中)完成的，具体可参考后文关于图10的阐述。

处理器110可以实现为一种具有信号处理能力的集成电路芯片，其可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、微控制单元(MicroController Unit，简称MCU)或者其他常规处理器，还可以是专用处理器，包括数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

简单总结图1中的电子设备10，在该电子设备10的指纹模组100中，指纹信号采集模块102a采集的指纹信号除了包含用于指纹识别的指纹成分，还包含噪声成分，而噪声信号采集模块102b采集的噪声信号则主要包含噪声成分，从而对指纹信号和噪声信号进行差分处理，相当于削弱甚至是消除了指纹信号中的噪声成分，即实现了指纹信号的去噪，因此基于差分处理所得到的差分信号进行指纹识别具有较好的识别效果。

应当理解，电子设备10除了图1中示出的模块，还可能包含其他模块，例如，存储模块、数据通信模块等。

在一些实现方式中，指纹传感器102包括像素阵列，像素阵列可以是多个像素规则排布所形成的矩形结构，其中每个像素为一个信号采集结构，可用于采集指纹信号和/或噪声信号，通过像素阵列所采集到的指纹信号和噪声信号可以计算差分信号，并进行指纹识别，具有较高的集成度。处理器110最终用于进行指纹识别的差分信号应为数字信号，而数字化的差分信号在形式上可以是数字图像，由于数字图像可视为像素值的阵列，因此需要设置像素阵列来采集相应的信号，以形成数字图像。

需要指出，不排除在指纹传感器102的某些实现方式中，像素阵列中还存在既不用于采集指纹信号，也不用于采集噪声信号的像素，例如用于采集活体检测信号(该信号用于判断正在进行指纹识别的对象是否为活体)的像素，但后文为简单起见，在阐述时忽略掉这些像素。

进一步的，将像素阵列中用于采集指纹信号的像素称为指纹像素，将像素阵列中用于噪声指纹信号的像素称为指纹像素，在不同的实现方式中，指纹像素和噪声像素可能是不同的像素，也可能是相同的像素(即一个像素既可以采集指纹信号也可以采集噪声信号)。指纹信号采集模块102a包括像素阵列中的指纹像素的集合,噪声信号采集模块102b包括像素阵列中的噪声像素的集合。

指纹像素采集的指纹信号用于和与其对应的噪声像素采集的噪声信号进行差分处理，得到差分信号。一个指纹像素对应的噪声像素可以有一个或多个，并且一个指纹像素对应的噪声像素也有可能是该像素自身。指纹像素所采集的指纹信号与其对应的噪声像素所采集的噪声信号之间具有某些共同的噪声成分，从而在差分处理后具有去噪的效果，具体可能的对应关系会在后文举例。

进一步的，像素阵列至少有以下两种实现方式：

方式11：像素阵列中包含指纹像素和噪声像素两类像素，一个像素要么是指纹像素，要么是噪声像素。方式11可以简单概括为指纹像素和噪声像素是不同像素的实现方式。

每个指纹像素均对应有与其同时驱动的一个或多个噪声像素，像素要在驱动信号的驱动下才会进行信号采集，因此所谓“同时驱动”，意思是某个指纹像素在驱动信号的驱动下采集指纹信号时，与该指纹像素关联的一个或多个噪声像素也在驱动信号(和指纹像素的驱动信号不一定相同)的驱动下采集噪声信号。注意，一个噪声像素也可能和多个指纹像素同时驱动，或者说不同的指纹像素对应的与其同时驱动的噪声像素可能存在重复。

每个指纹像素采集的指纹信号用于和与其同时驱动的噪声像素采集的噪声信号进行差分处理，得到该指纹像素对应的差分信号，所有指纹像素对应的差分信号也就是用于指纹识别的差分信号。在方式11中，由于进行差分处理的指纹信号和噪声信号是同时采集的，因此指纹信号中的噪声成分和噪声信号中的噪声成分可以认为是完全相同的，或者至少是十分接近的，从而去噪效果较好，进而有利于改善指纹识别效果。

若某个指纹像素只对应一个与其同时驱动的噪声像素，那么直接根据该指纹像素采集的指纹信号和该噪声像素采集的噪声信号进行差分处理即可，若某个指纹像素对应多个与其同时驱动的噪声像素，那么可以先根据这些噪声像素采集的噪声信号计算(例如，求平均)出一个综合噪声信号，然后再根据该指纹像素采集的指纹信号和该综合噪声信号进行差分处理。在后文中，为简单起见，主要以每个指纹像素只对应一个与其同时驱动的噪声像素的情况为例。

进一步的，在方式11的一种实现方式中，像素阵列包括多个信号采集单元，每个信号采集单元包括至少一个指纹像素以及一个噪声像素，每个信号采集单元中的指纹像素和噪声像素同时驱动，每个信号采集单元中的每个指纹像素采集的指纹信号分别用于和该信号采集单元中的噪声像素采集的噪声信号进行差分处理，得到对应的差分信号。

例如，可以针对像素阵列中的每个指纹像素单独设置一个与其同时驱动的噪声像素，此时每个信号采集单元包括一个指纹像素和一个噪声像素；又例如，可以针对像素阵列中的每行指纹像素单独设置一个与其同时驱动的噪声像素，此时每个信号采集单元包括一行指纹像素和一个噪声像素；又例如，可以针对像素阵列中的每列指纹像素单独设置一个与其同时驱动的噪声像素，此时每个信号采集单元包括一列指纹像素和一个噪声像素；又例如，可以针对像素阵列中的每n×m个(n和m均为正整数)指纹像素单独设置一个与其同时驱动的噪声像素，此时每个信号采集单元包括n×m个指纹像素和一个噪声像素，等等。

在上述实现方式中，由于去噪是在每个信号采集单元内部独立进行的，即噪声信号具有局部化的特点，因此去噪效果较好，有利于改善指纹识别效果。

下面，在像素阵列采用行扫描方式对像素进行驱动的前提下，通过两个例子说明信号采集单元可能的设置方式。其中，所谓行扫描方式，就是像素阵列的驱动单元每次对像素阵列中的一行像素进行驱动，等该行像素采集完了所需的信号之后，再对下一行像素进行驱动，以此类推，逐行完成信号的采集工作。

例1：像素阵列包括多列指纹像素和一列噪声像素，每个信号采集单元为像素阵列的一行像素。

图2为一种符合例1描述的像素阵列的结构图。参照图2，每个小方格代表一个像素，白色小方格代表指纹像素，灰色小方格代表噪声像素，为便于阐述，不妨忽略掉图中的省略号，则像素阵列中共有4×5个像素，其中编号为2、3、4、5的列是指纹像素列，编号为1的列是噪声像素列。驱动单元通过行线(每行像素上方的长横线)依次对每行像素进行驱动，每行像素(包括4个指纹像素和1个噪声像素)构成一个信号采集单元。以第一行像素为例，坐标为(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)的指纹像素所采集的指纹信号将分别与坐标为(1,1)的噪声像素所采集的噪声信号进行差分处理，得到对应的差分信号。

进一步的，在图2中，每个像素的右侧有一个连接行线的MOS管开关，称为行驱动开关，行驱动开关导通时，相应的像素被驱动。每个像素的左侧有一个连接列线(每列像素左侧的长竖线)的MOS管开关，称为列信号读取开关，列信号读取开关导通时，相应的像素采集的信号被输出，并在后端的信号处理模块104完成差分处理。

应当理解，图2仅为示例，噪声像素列不一定位于像素阵列的第一列，还可能位于像素阵列的最后一列，或者像素阵列的中间某列。

在例1中，根据行扫描的特点在像素阵列中设置一列噪声像素，可确保每行指纹像素对应一个噪声像素，不仅去噪精度较高，并且不会增加太多的噪声像素，有利于控制硬件成本。

例2：像素阵列包括N列(N为大于1的整数)指纹像素和N列噪声像素，且包含指纹像素的列和包含噪声像素的列在像素阵列中交替排列，每个信号采集单元包括一个指纹像素以及与该指纹像素在行方向上相邻的一个噪声像素。

图3为一种符合例2描述的像素阵列的结构图。参照图3，为便于阐述，不妨忽略掉图中的省略号，则像素阵列中共有4×6个像素，其中编号为2、4、6的列是指纹像素列，编号为1、3、5的列是噪声像素列。驱动单元通过行线依次对每行像素进行驱动，每行中相邻的一个指纹像素和一个噪声像素构成一个信号采集单元，每行共有3个信号采集单元。以第一行像素为例，坐标为(1,2)、(1,4)、(1,6)的指纹像素所采集的指纹信号将分别与坐标为(1,1)、(1,3)、(1,5)的噪声像素所采集的噪声信号进行差分处理，得到对应的差分信号。对于图3中的行驱动开关和列信号读取开关的作用，和图2类似，不再重复阐述。

在例2中，根据行扫描的特点在像素阵列交替设置噪声像素的像素列和指纹像素的像素列，可确保每个指纹像素对应一个噪声像素，去噪精度很高。

应当理解，若像素阵列采用其他扫描方式对像素进行驱动，例如，采用一次扫描两行的方式，或者采用列扫描方式，则信号采集单元的设置方式也需要相应地调整，以保证同时驱动的多个指纹像素能够至少对应到一个噪声像素。

图4为图1中指纹模组100的一种电路图。下面，以指纹传感器102为电容型传感器的情况为例，结合图4说明方式11中噪声像素和指纹像素可能具有的结构：

A.噪声像素的结构

在一种实现方式中，噪声像素包括第一电极板以及第二电极板，第一电极板设置在第二电极板的靠近指纹传感器102的感应表面一侧。其中，电极板可以采用金属等导电材料制作，指纹传感器102的感应表面可以是指纹传感器102的用于与手指接触的表面。

参照图4，最上方为用户的手指，手指表面具有指纹脊和指纹谷，噪声像素至少包括电极板M2-1和M2-2，其中M2-1为第一电极板，M2-2为第二电极板，M2-1设置在M2-2的上方，即靠近指纹传感器102的感应表面一侧。

第二电极板的一端与像素阵列的驱动单元的输出端连接，第二电极板的另一端与噪声像素的后端电路连接，即噪声像素的输出端是从第二电极板引出的。驱动单元用于向第二电极板施加第二驱动信号，以使第二电极板累积电荷，第二电极板累积的电荷在向噪声像素的后端电路转移时，形成噪声信号。其中，噪声像素的后端电路可以是指纹模组100的信号处理模块104。可选的，在第二电极板与像素阵列的驱动单元之间和/或第二电极板与噪声像素的后端电路之间设置有开关。

继续参照图4，电极板M2-2的一端通过开关S12连接激励源U22的输出端，激励源U22可以认为是驱动单元的一部分，同时电极板M2-2的另一端通过开关S22连接后端电路。在一种可选的工作方式中，先闭合开关S12，断开开关S22，U22向M2-2施加第二驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)，使得M2-2上积累电荷，驱动一端时间后，再断开开关S12，闭合开关S22，使得M2-2上的电荷向后端电路转移，例如可以转移到电容Cc2中，转移的电荷所形成的信号即为噪声信号。

在手指接触指纹传感器102的感应表面时，由于第一电极板位于手指表面和第二电极板之间，因此可以起到屏蔽手指电容极板(即手指表面所等效为的电容极板)的作用，从而使得第二电极板所采集的噪声信号不含或者少含指纹成分，有利于改善去噪效果，进而改善指纹识别效果。

在一种可选方案中，第一电极板也可以和驱动单元的输出端连接，驱动单元还用于在向第二电极板施加第二驱动信号时，向第一电极板施加第一驱动信号。

继续参照图4，电极板M2-1的一端连接激励源U1的输出端，激励源U1可以认为是驱动单元的一部分，在U22向电极板M2-2施加第二驱动信号时，U1也向M2-1施加第一驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)。

合理地设置第一驱动信号有利于改善第一电极板对手指的屏蔽效果，例如，在U22向电极板M2-2施加第二驱动信号时，U1也向手指施加一个驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)，此信号有利于增加指纹信号的强度(详见后文指纹像素的结构)，则第一驱动信号可以选择和该施加给手指的驱动信号相同的信号(在图4中，电极板M2-1也连接激励源U1，从而可以获得相同的驱动信号)，如此，M2-1和手指电容极板之间的电压差恒定为0，从而二者所形成的手指电容也为0，不会干扰噪声信号的采集。

在以上结构的基础上，噪声像素还可以包括第三电极板，第三电极板设置在第二电极板的远离指纹传感器102的感应表面一侧。第三电极板的一端与驱动单元的输出端连接，驱动单元还用于在向第二电极板施加第二驱动信号时，向第三电极板施加第三驱动信号。

继续参照图4，噪声像素还包括电极板M3，即第三电极板，M3设置在M2-2的下方，即远离指纹传感器102的感应表面一侧。电极板M3的一端连接激励源U32的输出端，激励源U32可以认为是驱动单元的一部分，在U22向电极板M2-2施加第二驱动信号时，U32也向M3施加第三驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)。

第三电极板能够起到屏蔽功能，再配合合适的第三驱动信号，有利于减少寄生交流电容，从而使第二电极板所采集的噪声信号质量更高，有利于改善去噪效果，进而改善指纹识别效果。

应当理解，上述第一驱动信号和第三驱动信号都是可选的，虽然噪声像素必然包含第一电极板，但并不必然对其施加第一驱动信号，而即使噪声像素包含第三电极板，也并不必然对其施加第三驱动信号。

可选的，为改善屏蔽效果，噪声像素还可以包含更多层的电极板，例如，参照图4，若噪声像素包含更多的电极板，这些电极板可以位于M3的下方。

B.指纹像素的结构

在一种实现方式中，指纹像素包括第四电极板以及第五电极板，第四电极板设置在第五电极板的靠近指纹传感器102的感应表面一侧。

参照图4，指纹像素至少包括电极板M1-1和M1-2，其中M1-1为第四电极板，M1-2为第五电极板，M1-1设置在M1-2的上方，即靠近指纹传感器102的感应表面一侧。

第四电极板的一端与像素阵列的驱动单元的输出端连接，另一端与指纹像素的后端电路连接，即指纹像素的输出端是从第四电极板引出的。驱动单元用于向第四电极板施加第四驱动信号，以使第四电极板累积电荷，第四电极板累积的电荷在向指纹像素的后端电路转移时，形成指纹信号。其中，指纹像素的后端电路可以是指纹模组100的信号处理模块104。可选的，在第四电极板与像素阵列的驱动单元之间和/或第四电极板与指纹像素的后端电路之间设置有开关。

继续参照图4，电极板M1-1的一端通过开关S11连接激励源U21的输出端，激励源U21可以认为是驱动单元的一部分，同时电极板M1-1的另一端还通过开关S21连接后端电路。在一种可选的工作方式中，先闭合开关S11，断开开关S21，U21向M1-1施加第四驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)，使得M1-1上积累电荷，驱动一端时间后，再断开开关S11，闭合开关S21，使得M1-1上的电荷向后端电路转移，例如可以转移到电容Cc1中，转移的电荷所形成的信号即为指纹信号。

注意，若图4中的指纹像素和噪声像素属于同一个信号采集单元，则第四驱动信号要和第二驱动信号同时施加，以确保指纹像素和噪声像素是同时驱动的。

在指纹像素中，第五电极板类似于噪声像素中的第三电极板，可起到屏蔽功能，有利于减少寄生交流电容，从而使第四电极板所采集的指纹信号质量更高，有利于改善去噪效果，进而改善指纹识别效果。

在一种可选方案中，第五电极板也可以和驱动单元的输出端连接，驱动单元还用于在向第四电极板施加第四驱动信号时，向第五电极板施加第五驱动信号，以改善第五电极板的屏蔽效果。

继续参照图4，电极板M1-2的一端连接激励源U31的输出端，激励源U31可以认为是驱动单元的一部分，在U21向电极板M1-1施加第四驱动信号时，U31也向M1-2施加第五驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)。

可选的，为改善屏蔽效果，指纹像素还可以包含更多层的电极板，例如，参照图4，若指纹像素包含更多的电极板，这些电极板可以位于M1-2的下方。

另外，驱动单元的输出端还可以和手指表面连接(或者说手指表面接触指纹传感器102时恰好能够连通驱动单元)，驱动单元在向第四电极板施加第四驱动信号的同时，还可以向手指表面也施加一个驱动信号，以增加指纹信号的强度。例如，在U21向电极板M1-1施加第四驱动信号时，U1也向手指施加一个驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)，该信号可以和第四驱动信号是相位相反的信号。

在以上方案中，无论是噪声像素还是指纹像素，都只需少量的电极板就可以完成各自信号的采集，其结构简单，硬件成本较低。

在方式11的一种实现方式中，为了更好地实现信号去噪，应使得指纹信号和噪声信号的信号量保持在同一量级，从而噪声像素和指纹像素的等效电容最好是相等或者大致相等，以图4为例，噪声像素的电容主要是电极板M2-2和电极板M3之间的电容，指纹像素的电容主要是手指电容极板和电极板M1-1之间的电容。

发明人研究发现，构成指纹像素的手指电容极板和电极板M1-1之间的距离远大于构成噪声像素的电极板M2-2和电极板M3之间的距离，而电容的容量与构成电容的电极板面积正相关，且与电极板之间的距离负相关，因此构成噪声像素的电极板面积(可简称为噪声像素的面积)在小于构成指纹像素的电极板面积(可简称为指纹像素的面积)时，就可以做到两种像素的等效电容相等或者大致相等，从而，在制造指纹传感器102时，可以将噪声像素制造为比指纹像素面积更小，这样一方面也能够满足去噪时对电容大小的要求，一方面使得为了去噪而增加的噪声像素(传统的电容型传感器中没有噪声像素)并不会显著增大像素阵列的面积，从而有利于指纹传感器102的集成。

在方式11的一种实现方式中，上述第一电极板和第四电极板位于同一层，第二电极板和第五电极板位于同一层，第三电极板位于第二电极板所在层的下层。

例如，参照图4，指纹传感器102可以包括三层金属，M1-1和M2-1位于最上层，M1-2和M2-2位于中间层，M3位于最下层。

在上述实现方式中，指纹传感器的电极板可以采用分层设计，其结构紧凑，便于制造。

方式12：像素阵列中的像素用于在指纹采集时段内作为采集指纹信号的指纹像素，以及用于在噪声采集时段内作为采集噪声信号的噪声像素。指纹采集时段和噪声采集时段是不同的时段，两个时段的先后顺序不限定，指纹采集时段可以是一个连续的时段也可以是若干个离散时段的时段所构成的时段，噪声采集时段也是如此。在指纹采集时段内，像素阵列中所有的像素可以认为构成了指纹信号采集模块102a，在噪声采集时段内，像素阵列中所有的像素可以认为构成了噪声信号采集模块102b。类比于方式11，方式12可以简单概括为指纹像素和噪声像素是相同像素的实现方式，或者说方式12中的每个像素既可以是指纹像素又可以是噪声像素。

每个像素采集的指纹信号用于和该像素采集的噪声信号进行差分运算，得到该像素对应的数字化差分信号，所有像素对应的数字化差分信号也就是用于指纹识别的数字化差分信号。

由于指纹信号和噪声信号是不同时间段内采集的信号，因此从时间轴上看，在指纹采集时段内，只产生包含噪声的指纹信号而不产生噪声信号，在噪声采集时段内，只产生噪声信号而不产生指纹信号，从而直接进行信号间的差分处理无法达到去噪的效果，需要先将信号时间对齐后再进行差分处理，所谓时间对齐，可以理解为将指纹信号和噪声信号有信号量的部分移动到时间轴上的同一个时段内的操作。将两个信号进行时间对齐，既可以是在时间轴上移动其中一个信号，将其与另一个信号对齐，也可以是在时间轴上移动两个信号，将它们共同对齐到某个时间点。关于时间对齐，后文还会进一步阐述。

在方式12中，由于指纹像素和噪声像素是相同的像素，从而指纹信号和噪声信号可以采用分时采集，避免相互干扰。方式12相较于方式11而言，无需为了去噪刻意增加像素数量(指设置单独的噪声像素)，从而比较节约硬件成本，也不会导致像素阵列面积增大。由于进行差分运算的指纹信号和噪声信号是分时采集的，因此指纹信号中的噪声成分和噪声信号中的噪声成分可能存在一定的差异，不过，对于不随时间变化或者随时间变化较小的噪声，例如白噪声等，方式12还是具有很好的去除效果。

图9为图1中指纹模组100的另一种电路图。下面，以指纹传感器102为电容型传感器的情况为例，结合图9说明方式12中像素可能具有的结构：

在一种实现方式中，像素包括第六电极板以及第七电极板，第六电极板设置在第七电极板的靠近指纹传感器102的感应表面一侧。其中，电极板可以采用金属等导电材料制作，指纹传感器102的感应表面可以是指纹传感器102的用于与手指接触的表面。

参照图9，最上方为用户的手指，手指表面具有指纹脊和指纹谷，像素至少包括电极板M1和M2，其中M1为第六电极板，M2为第七电极板，M1设置在M2的上方，即靠近指纹传感器102的感应表面一侧。

第六电极板的一端和第七电极板的一端分别与像素阵列的驱动单元的输出端连接，第六电极板的另一端和第七电极板的另一端分别与像素的后端电路连接，驱动单元用于在指纹采集时段内向第六电极板施加第六驱动信号，以使第六电极板累积电荷，第六电极板累积的电荷在向像素的后端电路转移时，形成指纹信号，以及用于在噪声采集时段内向第七电极板施加第七驱动信号，以使第七电极板累积电荷，第七电极板累积的电荷在向像素的后端电路转移时，形成噪声信号。其中，像素的后端电路可以是指纹模组100的信号处理模块104，像素可以具有第一输出端和第二输出端，分别用于从第六电极板和第七电极板引出，分别用于输出指纹信号和噪声信号。

可选的，在第六电极板与像素阵列的驱动单元之间和/或第六电极板与像素的后端电路之间设置有开关，在第七电极板与像素阵列的驱动单元之间和/或第七电极板与像素的后端电路之间设置有开关。

继续参照图9，电极板M1的一端通过开关S11连接激励源U21的输出端，激励源U21可以认为是驱动单元的一部分，同时电极板M1的另一端通过开关S21连接后端电路。电极板M2的一端通过开关S12’连接激励源U22的输出端，激励源U22可以认为是驱动单元的一部分，同时电极板M2的另一端通过开关S22连接后端电路。在图9电路的一种可能的工作方式中：

在指纹采集时段内，开关S11’、S12’断开，先闭合开关S11，断开开关S21，U21向M1施加第六驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)，使得M1上积累电荷，驱动一段时间后，再断开开关S11，闭合开关S21，使得M1上的电荷向后端电路转移，例如可以转移到电容Cc1中，转移的电荷所形成的信号即为指纹信号。

在噪声采集时段内，开关S12、S11断开，先闭合开关S12’，断开开关S22，U22向M2施加第七驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)，使得M2上积累电荷，驱动一段时间后，再断开开关S12’，闭合开关S22，使得M2上的电荷向后端电路转移，例如可以转移到电容Cc2中，转移的电荷所形成的信号即为噪声信号。

可见，在指纹采集时段内，第七电极板起屏蔽作用，第六电极板采集指纹信号，此时的像素结构和图4中的指纹像素类似，在噪声采集时段内，第六电极板起屏蔽作用，第七电极板采集噪声信号，此时的像素结构和图4中的噪声像素类似(不考虑M3)，即一个简单的、最少包含两个电极板像素结构就兼顾了方式11中两种像素的功能，实现了分时对指纹信号和噪声信号进行采集，其结构简单，硬件成本低。

需要注意，对于像素阵列中不同的像素，其对应的指纹采集时段(或噪声采集时段)可能是不同的时段。例如，在第一个时段内，驱动单元对像素阵列的第一行像素进行驱动，则对于第一行像素而言，指纹采集时段和噪声采集时段都是第一时段的子时段；在第二个时段内，驱动单元对像素阵列的第二行像素进行驱动，则对于第二行像素而言，指纹采集时段和噪声采集时段都是第二时段的子时段。

在一种可选方案中，像素还可以包括第八电极板，第八电极板设置在第七电极板的远离指纹传感器102的感应表面一侧。第八电极板与驱动单元的输出端连接，驱动单元还用于在向第七电极板施加第七驱动信号时，向第八电极板施加第八驱动信号。

继续参照图9，像素还包括电极板M3，即第八电极板，M3设置在M2的下方，即远离指纹传感器102的感应表面一侧。电极板M3的一端连接激励源U32的输出端，激励源U32可以认为是驱动单元的一部分，在U22向电极板M2施加第七驱动信号时，U32也向M3施加第八驱动信号(例如，方波信号、正弦波信号等)。

第八电极板能够起到屏蔽功能，再配合合适的第八驱动信号，有利于减少寄生交流电容，从而使第七电极板所采集的噪声信号质量更高，有利于改善去噪效果，进而改善指纹识别效果。

当然，在指纹采集阶段，也是可以对第八电极板进行激励的。另外，在像素中设置第八电极板，但不对第八电极板进行激励也是可行的。另外，为改善屏蔽效果，像素还可以包含更多层的电极板，例如，参照图9，若设置更多的电极板，这些电极板可以位于M3的下方。

继续参照图9，除了上面提到的一些激励源以外，图9中还示出了很多其他的激励源，这里激励源都可以认为是驱动单元的一部分，并且是可选的。例如，激励源U1，其输出端用于与手指表面连接，在指纹采集时段和噪声采集时段都可以向手指表面施加驱动信号，并且其输出端还与电极板M1的一端连接，在噪声采集时段可以闭合S11’，通过U1向电极板M1施加驱动信号，其功能类似图4中的U1。又例如，激励源U31，其输出端与电极板M2的一端连接，在指纹采集时段可以闭合S12，通过U31向电极板M2施加驱动信号，其功能类似图4中的U31。

应当理解，除了方式11和方式12之外，像素阵列还存在其他可能的实现方式：例如，像素结构采用方式12(指纹像素和噪声像素是相同的像素)，但指纹信号和噪声信号的采集却是同时采集；又例如，像素阵列中只包含指纹像素，噪声信号采集模块102b设置在像素阵列之外，等等。

下面，在以上实施例的基础上，继续介绍图1中信号处理模块104可能的实现方式：

在一种实现方式中，信号处理模块104包括信号预处理模块104a以及信号差分模块104b。信号处理模块104的输入端包括信号预处理模块104a的第一输入端和第二输入端，指纹信号采集模块102a的输出端与信号预处理模块104a的第一输入端连接，噪声信号采集模块102b的输出端与信号预处理模块104a的第二输入端连接，信号预处理模块104a的第一输出端与信号差分模块104b的第一输入端连接，信号预处理模块104a的第二输出端与信号差分模块104b的第二输入端连接，信号处理模块104的输出端为信号差分模块104b的输出端。

信号预处理模块104a用于分别对指纹信号和噪声信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号，并通过自身的第一输出端向信号差分模块104b的第一输入端输出预处理后的指纹信号，通过自身的第二输出端向信号差分模块104b的第二输入端输出预处理后的噪声信号。

信号差分模块104b用于对预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号进行差分处理，得到差分信号，并输出差分信号。

若指纹传感器102的像素阵列采用方式11实现，则指纹信号采集模块102a的输出端包括所有指纹像素的输出端，而噪声信号采集模块102b的输出端包括所有噪声像素的输出端。

为简单起见，以每个指纹像素只对应一个与其同时驱动的噪声像素的情况为例，则此时从逻辑上可以认为信号处理模块104的数量和指纹像素的数量相同，每个信号处理模块104中的信号预处理模块104a的第一输入端连接一个指纹像素的输出端，而信号预处理模块104a的第二输入端则连接与该指纹像素同时驱动的一个噪声像素的输出端，每个信号处理模块104的输出则是根据其所连接的指纹像素采集的指纹信号、以及与该指纹像素同时驱动的噪声像素采集的噪声信号进行预处理及差分处理所得到的差分信号，所有信号处理模块104输出的差分信号合起来构成了输出给处理器110的差分信号。

当然，在实际实施时，信号处理模块104的数量也可以少于指纹像素的数量，例如，信号处理模块104的数量只有一个，所有指纹像素的输出端都连接到该信号处理模块104中的信号预处理模块104a的第一输入端，所有噪声像素的输出端都连接到该信号处理模块104中的信号预处理模块104a的第二输入端，各个指纹像素采集的指纹信号以及与其同时驱动的噪声像素采集的噪声信号按照时序输入到该信号处理模块104中进行差分运算。

比如，参照图2，在第一个时段内，将坐标为(1,2)的指纹像素采集的指纹信号和坐标为(1,1)的噪声像素采集的噪声信号输入到信号处理模块104中进行预处理及差分处理，输出坐标为(1,2)的指纹像素对应的差分信号，在紧接着的第二个时段内，将坐标为(1,3)的指纹像素采集的指纹信号和坐标为(1,1)的噪声像素采集的噪声信号输入到信号处理模块104中进行预处理及差分处理，输出坐标为(1,3)的指纹像素对应的差分信号，以此类推。

信号处理模块104为其他数量的情况可以类似分析，不再详细阐述。

若指纹传感器102的像素阵列采用方式12实现，则指纹信号采集模块102a的输出端包括所有像素的用于输出指纹信号的第一输出端(如从第六电极板引出的输出端)，而噪声信号采集模块102b的输出端则包括所有像素的用于输出噪声信号的第二输出端(如从第七电极板引出的输出端)。

此时从逻辑上可以认为信号处理模块104的数量和像素的数量相同，每个信号处理模块104中的信号预处理模块104a的第一输入端连接一个像素的第一输出端，而信号预处理模块104a第二输入端则连接该像素的第二输出端，每个信号处理模块104的输出则是根据其所连接的像素采集的指纹信号、以及该像素采集的噪声信号进行预处理及差分处理所得到的差分信号，所有信号处理模块104输出的差分信号合起来构成了输出给处理器110的差分信号。

当然，在实际实施时，信号处理模块104的数量也可以少于指纹像素的数量，可以参考前文对方式11的分析，不再重复阐述。

信号预处理模块104a所进行的信号预处理可以包括信号增强、阻抗变换、时间对齐等一种或多种操作，后文还会进一步举例说明。特别地，直接传输指纹信号和噪声信号也可以视为一种特殊的预处理方式，或者也可以认为此时信号处理模块104中没有预处理模块，指纹信号采集模块102a的输出端直接与信号差分模块104b的第一输入端连接，噪声信号采集模块102b的输出端直接与信号差分模块104b的第二输入端连接，此时的信号处理模块也可以认为只进行指纹信号和噪声信号的差分处理。

若指纹模组100输出的差分信号为数字信号，则信号差分模块104b所进行的差分处理可以是先对输入信号做差分运算(预处理后的指纹信号减去预处理后的噪声信号)再数字化的操作，或者可以是先对输入信号数字化再做减法的操作，后文还会进一步举例说明。

在图4中，电容Cc1、电容Cc2、开关S31、开关S32、缓冲器Buffer1、缓冲器Buffer2可以认为属于信号预处理模块104a，差分放大器DA和模数转换器ADC可以认为属于信号差分模块104b；在图8中，电容Cc1、电容Cc2、开关S31、开关S32、缓冲器Buffer1以及缓冲器Buffer2可以认为属于信号预处理模块104a，多路复用器MUX、模数转换器ADC以及数字运算单元AU可以认为属于信号差分模块104b；在图9中，电容Cc1、电容Cc2、开关S31、开关S32、缓冲器Buffer1以及缓冲器Buffer2可以认为属于信号预处理模块104a，多路复用器MUX、模数转换器ADC以及数字运算单元AU可以认为属于信号差分模块104b，等等。后文还会进行具体说明。

上述信号处理模块104的实现方式通过设置信号预处理模块104a，先对指纹信号和噪声信号进行预处理后再送入信号差分模块104b进行差分处理，有利于改善指纹信号和噪声信号的质量，从而改善差分信号的质量，进而改善指纹识别效果。

下面，在以上实施例的基础上，继续介绍信号差分模块104b可能的实现方式。这些实现方式均以信号差分模块104b输出数字化的差分信号的情况为例，对于差分模块104b输出模拟的差分信号的情况，可以类似分析：

方式21：信号差分模块104b包括差分放大器以及模数转换单元。信号差分模块104b的第一输入端为差分放大器的第一输入端，信号差分模块104b的第二输入端为差分放大器的第二输入端，差分放大器的输出端与模数转换单元的输入端连接，信号差分模块104b的输出端为模数转换单元的输出端。

差分放大器用于对预处理模块输出的预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号进行差分运算，得到模拟的差分信号(指纹信号和噪声信号可以都是模拟信号，预处理以后仍然都是模拟信号)，并向模数转换单元输出模拟的差分信号，模数转换单元用于对模拟的差分信号进行模数转换，得到数字化的差分信号，并输出数字化的差分信号。

方式21可以概括为先模拟信号相减再数字化，由于差分放大器是一种现有的成熟器件，因此方式21实现起来比较简单。

若信号差分模块104b采用方式21实现，则要求输入差分放大器的两个信号在时间上是对齐的，即信号预处理模块104a输出给信号差分模块104b的信号必须是时间对齐的，因为差分放大器不具有时间对齐能力。如果指纹传感器102采用方式11实现，则输入给信号预处理模块104a的指纹信号和噪声信号是时间对齐的，信号预处理模块104a进行的预处理无需包括时间对齐处理。如果指纹传感器102采用方式12实现，则输入给信号预处理模块104a的指纹信号和噪声信号不是时间对齐的，此时信号预处理模块104a进行的预处理需要包括时间对齐处理。

参照图4，图4的指纹模组100中的指纹传感器102采用了方式11实现，信号差分模块104b采用了方式21实现，DA为差分放大器，其第一输入端为标有“+”号的一端，通过信号预处理模块104a连接到指纹像素的电极板M1-1，即DA的第一输入端输入的是预处理后的指纹信号，其第二输入端为标有“－”号的一端，通过信号预处理模块104a连接到噪声像素的电极板M2-2，即DA的第二输入端输入的是预处理后的噪声信号，ADC为模数转换器(图4中的模数转换单元只包括ADC)。

方式22：信号差分模块104b包括模数转换单元以及数字运算单元，信号差分模块104b的第一输入端为模数转换单元的第一输入端，信号差分模块104b的第二输入端为模数转换单元的第二输入端，模数转换单元的输出端与数字运算单元的输入端连接，信号差分模块104b的输出端为数字运算单元的输出端。

模数转换单元用于分别对预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号进行模数转换，得到数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，并向数字运算单元输出数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，数字运算单元用于对数字化的指纹信号和数字化的噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号，并输出数字化的差分信号。

在一种可选方案中，模数转换单元包括第一输出端和第二输出端，而数字运算单元包括第一输入端和第二输入端，模数转换单元的第一输出端与数字运算单元的第一输入端连接，模数转换单元的第二输出端与数字运算单元的第二输入端连接。模数转换单元将数字化的指纹信号通过第一输出端输出给数字运算单元，将数字化的噪声信号通过第二输出端输出给数字运算单元。

在另一种可选方案中，模数转换单元包括一个输出端，而数字运算单元包括一个输入端，模数转换单元的输出端与数字运算单元的输入端连接。模数转换单元将数字化的指纹信号和数字化的噪声信号复用为一路信号后，通过输出端输出给数字运算单元，数字运算单元将接收到的信号解复用后，还原出数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，然后再进行差分运算。

注意，以数字运算单元为例，以上提到数字运算单元包括一个或两个输入端，并不代表实际的用于作为数字运算单元的芯片只有一个或两个输入端，这里严格来说是指数字运算单元中和本申请方案相关的输入端。

若信号差分模块104b采用方式22实现，则要求输入数字运算单元的两个信号在时间上是对齐的，因为方式22中的数字运算单元不会进行时间对齐，又由于模数转换单元并没有对齐信号的能力，所以要求信号预处理模块104a输出给信号差分模块104b的信号必须是时间对齐的。如果指纹传感器102采用方式11实现，则输入给信号预处理模块104a的指纹信号和噪声信号是时间对齐的，信号预处理模块104a进行的预处理无需包括时间对齐处理。如果指纹传感器102采用方式12实现，则输入给信号预处理模块104a的指纹信号和噪声信号不是时间对齐的，此时信号预处理模块104a进行的预处理需要包括时间对齐处理。

参照图8，图8为图1中指纹模组100的另一种电路图。图8的指纹模组100中的指纹传感器102采用了方式11实现，信号差分模块104b采用了方式22实现，模数转换单元包括多路复用器MUX以及模数转换器ADC，MUX的第一输入端(图中连接Buffer1的一端)也就是模数转换单元的第一输入端，输入的是预处理后的指纹信号，MUX的第二输入端(图中连接Buffer2的一端)也就是模数转换单元的第二输入端，输入的是预处理后的噪声信号，MUX将这两路输入信号进行时分复用，形成一路信号输出给ADC，ADC将其转换后输出给数字运算单元AU，注意，被复用后的信号仍可以认为是预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号，因此ADC输出的信号为数字化的指纹信号和数字化的噪声信号。

模数转换单元可以采用和图8不同的实现方式，例如设置两个模数转换器，假设分别叫ADC1和ADC2，分别用于对预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号进行模数转换，并将转换结果输出给AU(此时AU包括两个输入端)，此时模数转换单元可以不包括MUX。或者，模数转换单元也可以包括MUX，但其位置在ADC1和ADC2之后，用于将数字化指纹信号和数字化噪声信号复用后输出给AU。

方式23：信号差分模块104b包括模数转换单元以及数字运算单元，信号差分模块104b的第一输入端为模数转换单元的第一输入端，信号差分模块104b的第二输入端为模数转换单元的第二输入端，模数转换单元的输出端与数字运算单元的输入端连接，信号差分模块104b的输出端为数字运算单元的输出端。

模数转换单元用于分别对预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号进行模数转换，得到数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，并向数字运算单元输出数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，数字运算单元用于将数字化的指纹信号和数字化的噪声信号在时间上对齐，得到对齐后的数字化的指纹信号和对齐后的数字化的噪声信号，并对对齐后的数字化的指纹信号和对齐后的数字化的噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号，并输出数字化的差分信号。

其中，由于数字化的指纹信号和数字化的噪声信号都是数字信号，所以数字运算单元将二者在时间轴上进行移动、以实现时间对齐是容易的。

方式23在硬件结构上和方式22类似，就不再重复阐述了，其与方式22的主要区别是数字运算单元会对输入的数字化的指纹信号和数字化的噪声信号进行时间对齐，由于模数转换单元并没有对齐信号的能力，所以方式23中信号预处理模块104a输出给信号差分模块104b的信号是没有时间对齐的。如果指纹传感器102采用方式11实现，则输入给信号预处理模块104a的指纹信号和噪声信号是时间对齐的，信号预处理模块104a并没有理由故意将其处理为时间不对齐的信号，因此此种情况下信号差分模块104b不适合采用方式23实现。如果指纹传感器102采用方式12实现，且信号预处理模块104a进行的预处理不包括时间对齐处理，则信号差分模块104b可以采用方式23实现。

参照图9，图9的指纹模组100中的指纹传感器102采用了方式12实现，信号差分模块104b采用了方式23实现，图9中的信号差分模块104b在硬件结构上和图8中的信号差分模块104b类似，就不再重复阐述了。不过，由于图9中的AU在做差分运算前会进行信号时间对齐，所以图9中的信号预处理模块104a对输入信号所进行的预处理无需包括时间对齐处理。

方式22和方式23可以概括为先数字化再数字信号相减，只是方式22的信号差分模块104b不需要做信号时间对齐，方式23的信号差分模块104b需要做信号时间对齐。先数字化的方式在处理上比较灵活，例如对数字信号进行时间对齐比对模拟信号进行时间对齐更加容易。

下面，在以上实施例的基础上，继续介绍信号预处理模块104a可能的实现方式：

方式31：信号预处理模块104a进行的预处理不包括对指纹信号和噪声信号进行时间对齐。

如果指纹传感器102采用方式11实现，则信号预处理模块104a可以采用方式31实现；如果指纹传感器102采用方式12实现，且信号差分模块104b采用方式23实现(进行时间对齐)，则信号预处理模块104a可以采用方式31实现。

进一步的，若指纹传感器102为电容型传感器，则信号预处理模块104a可以采用以下方式实现：

信号预处理模块104a包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器。信号预处理模块104a的第一输入端为指纹电荷累积电容的第一端，指纹缓冲器的输入端与指纹电荷累积电容的第一端连接，指纹电荷累积电容的第二端可以接地，信号预处理模块104a的第一输出端为指纹缓冲器的输出端。信号预处理模块104a的第二输入端为噪声电荷累积电容的第一端，噪声缓冲器的输入端与噪声电荷累积电容的第一端连接，噪声电荷累积电容的第二端可以接地，信号预处理模块104a的第二输出端为噪声缓冲器的输出端。

参照图4，Cc1为指纹电荷累积电容、Buffer1为指纹缓冲器、Cc2为噪声电荷累积电容，Buffer2为噪声缓冲器，其中缓冲器Buffer1、Buffer2可以采用运算放大器实现。

Cc1的上极板(图中方向)为Cc1的第一端，一方面作为信号预处理模块104a的第一输入端通过开关S21与指纹像素的输出端连接，一方面通过开关S31与Buffer1的输入端连接，Cc1的下极板为Cc1的第二端，Cc1的下极板接地。Buffer1的输出端作为信号预处理模块104a的第一输出端与差分放大器的第一输入端连接。

Cc2的上极板(图中方向)为Cc2的第一端，一方面作为信号预处理模块104a的第二输入端通过开关S22与噪声像素的输出端连接，一方面通过开关S32与Buffer2的输入端连接，Cc2的下极板为Cc2的第二端，Cc2的下极板接地。Buffer2的输出端作为信号预处理模块104a的第二输出端与差分放大器的第二输入端连接。

指纹电荷累积电容用于累积构成指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，噪声电荷累积电容用于累积构成噪声信号的电荷，形成累积噪声信号。

继续参照图4，根据前文的阐述，对于指纹像素而言，先闭合S11断开S21，再断开S11闭合S21可以将一些电荷积累到电极板M1-1上并转移给后端电路，这里就是转移给了电容Cc1，对S11和S21反复进行上述操作就可以实现电荷的多次累积和转移，最终在Cc1上累积到较多的电荷，之后，可将Cc1和Buffer1之间的开关S31闭合，使得Cc1上累积的电荷被转移给Buffer1，转移的电荷形成累积指纹信号。对于累积噪声信号的形成过程，可以类似分析，不再重复阐述。

指纹缓冲器用于缓冲累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出缓冲指纹信号，噪声缓冲器用于缓冲累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出缓冲噪声信号。这里，缓冲指纹信号就是信号预处理模块104a输出的预处理后的指纹信号，缓冲噪声信号就是信号预处理模块104a输出的预处理后的噪声信号。

上述实现方式中的电荷累积电容有利于累积更多电荷，从而增加信号的强度，而缓冲器则可以实现阻抗变换的功能，增加信号的带负载能力，这样才能够有效驱动后端的差分放大器等电路元件。总之，经过预处理的信号更适合进行差分运算，有利于改善指纹识别效果。

应当理解，在不同的实现方式中，信号预处理模块104a也可以只包括指纹电荷累积电容和噪声电荷累积电容(及必要的开关)，或者只包括指纹缓冲器和噪声缓冲器，或者也可以包括其他的电路元件。

图5为图4中电路的一种具体实现方式。在图5中，缓冲器Buffer1实现为一个由运算放大器A1和电容C1构成的积分器，缓冲器Buffer2实现为一个由运算放大器A2和电容C2构成的积分器，其余部分和图4类似。

图6为图5中电路的一种具体实现方式(某些开关可能存在区别)。图6和图5中名称相同的电路元件就不再重复解释了，主要说明一些图6和图5中的不同之处。

参照图6，Cf和Cs1是指纹像素等效出的电容，简单理解可以认为Cf的上极板对应手指电容极板，下极板对应电极板M1-1，Cs1的上极板对应电极板M1-1，下极板对应电极板M1-2。由两个MOS管开关S11a(PMOS)和S11b(NMOS)所构成的结构对应激励源U21，通过S11a和S11b的交替断开及闭合可形成方波驱动信号(即前文提到的第七驱动信号)，该驱动信号被施加到电极板M1-1以累积电荷，最终形成指纹信号。

Cs2和Cm是噪声像素等效出的电容，简单理解可以认为Cs2的上极板对应电极板M2-1，下极板对应电极板M2-2，Cm的上极板对应电极板M2-2，下极板对应电极板M3。由两个MOS管开关S12a(PMOS)和S12b(NMOS)所构成的结构对应激励源U22，通过S12a和S12b的交替断开及闭合可形成方波驱动信号(即前文提到的第二驱动信号)，该驱动信号被施加到电极板M2-2累积电荷，最终形成噪声信号。

开关S21用于控制电容Cf上的电荷转移到电容Cc1中，开关S22用于控制电容Cm上的电荷转移到电容Cc2中，开关S31用于控制电容Cc1上的电荷输出给电容C1和运算放大器A1构成的积分器，开关S32用于控制电容Cc2上的电荷输出给电容C2和运算放大器A2构成的积分器，开关S41、S42闭合时，电容C1、C2的电压被重置，相应的积分器不工作，开关S41、S42闭合时，相应的积分器工作，对输入积分器的信号(累积指纹信号、累积噪声信号)进行积分并输出(缓冲指纹信号、缓冲噪声信号)。

图7为图6中电路内的部分信号的时序图。图6中的开关均为MOS管开关，对于MOS管开关，以下波形均为其栅极信号的波形。

参照图7，首先，S11a、S12a的波形相同，S11b、S12b的波形也相同，表明指纹像素和噪声像素是同时驱动的。

其次，以指纹像素为例，要产生方波，首先S11a拉到低电平，使得S11a导通(闭合)，电容Cf的下极板充电，持续一段时间后，S11a回到高电平,使得S11a截止(断开)，本次充电结束。然后，S21被拉到高电平，使得S21导通，电容Cf的下极板上的电荷被转移给Cc1，持续一段时间后，S21回到低电平,使得S21截止，本次电荷转移结束。然后S11b拉到高电平，使得S11b导通，电容Cf的下极板上的残余电荷被转移走，持续一段时间后，S11b回到低电平,使得S11b截止，本次残余电荷转移结束。电容Cf下极板上的电平可以认为是先被拉高，后被拉低，形成类似方波的形状，即前文提到的方波驱动信号。

进一步的，在开始对电容Cf进行驱动之前，先将S41拉到高电平，将积分器重置，之后将S41拉到低电平，使得积分器可以正常工作。

进一步的，激励源U31的波形和S11a、S11b产生的驱动信号波形相似(最好是相同)，这样可以使得电容Cs1两端的电压差近似为0，从而电容Cs1上几乎不会积累电荷，有利于减少寄生交流电容。

进一步的，激励源U1的波形至少有两种实现方式，一种是直接接地(不施加激励)，记为U1，一种是施加和U31反相波形的激励，记为U1’。对于U1’简单分析如下：由于电容Cf累积的电荷量和其两端的电压差有关(正相关)，从而增大Cf两端的电压差可以增大Cf的电荷积累，即增强指纹信号。之前提到，S11a、S11b产生的驱动信号的波形类似U31，因此U1’和U31反相，可使得Cf两端的电压差变为方波峰值的两倍。

对于噪声像素的情况，可以类似指纹像素进行分析，不再重复阐述。

方式32：信号预处理模块104a进行的预处理包括对指纹信号和噪声信号进行时间对齐。

如果指纹传感器102采用方式11实现，则信号预处理模块104a不采用方式32实现；如果指纹传感器102采用方式12实现，且信号差分模块104b采用方式21或22实现，则信号预处理模块104a可以采用方式32实现。

进一步的，若指纹传感器102为电容型传感器，则信号预处理模块104a可以采用以下方式实现：

信号预处理模块104a包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器。信号预处理模块104a的第一输入端为指纹电荷累积电容的第一端，指纹缓冲器的输入端与指纹电荷累积电容的第一端连接，指纹电荷累积电容的第二端可以接地，信号预处理模块104a的第一输出端为指纹缓冲器的输出端。信号预处理模块104a的第二输入端为噪声电荷累积电容的第一端，噪声缓冲器的输入端与噪声电荷累积电容的第一端连接，噪声电荷累积电容的第二端可以接地，信号预处理模块104a的第二输出端为噪声缓冲器的输出端。

指纹电荷累积电容用于累积构成指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，噪声电荷累积电容用于累积构成噪声信号的电荷，形成累积噪声信号。

指纹缓冲器用于缓冲累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出缓冲指纹信号，噪声缓冲器用于缓冲累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出缓冲噪声信号。其中，指纹缓冲器和噪声缓冲器在信号缓冲的过程中将累积指纹信号和累积噪声信号在时间上对齐，最终形成已经时间对齐的缓冲指纹信号和缓冲噪声信号。这里，缓冲指纹信号就是信号预处理模块104a输出的预处理后的指纹信号，缓冲噪声信号就是信号预处理模块104a输出的预处理后的噪声信号。

方式32在硬件结构上和方式31类似，可以参照图9实现，就不再重复阐述了，其与方式31的主要区别是指纹缓冲器和噪声缓冲器具有时间对齐功能。

下面举例说明缓冲器实现时间对齐的可能方式。为简化问题，在以下例子中只考虑缓冲器的时间对齐功能，缓冲器对输入信号进行的其他处理暂时被忽略。

例如，假设指纹采集时段在噪声采集时段之前，则指纹缓冲器先接收到累积指纹信号，指纹缓冲器将累积指纹信号保持住，之后噪声缓冲器接收到累积噪声信号，噪声缓冲器在将缓冲噪声信号输出的同时，指纹缓冲器也将累积指纹信号输出，这样输出信号在时间上就对齐了。

又例如，指纹缓冲器接收到累积指纹信号后将累积指纹信号保持住，噪声缓冲器接收到累积噪声信号后将累积噪声信号保持住，待两个缓冲器都处于信号保持状态后的某个时刻，两个缓冲器将自身保持的信号同时输出，这样输出信号在时间上就对齐了。

为实现时间对齐，两个缓冲器之间可能需要某种同步控制机制，以便控制信号同时输出，实现此种机制的结构在图9中并未示出。

简单总结，若指纹传感器102采用方式11或方式12实现，信号预处理模块104a采用方式31或方式32实现，信号差分模块104b采用方式21、方式22或方式23实现，则指纹模组100可能的组合实现方式包括：

(1)指纹传感器102采用方式11，信号预处理模块104a采用方式31，信号差分模块104b采用方式21；

(2)指纹传感器102采用方式11，信号预处理模块104a采用方式31，信号差分模块104b采用方式22；

(3)指纹传感器102采用方式12，信号预处理模块104a采用方式32，信号差分模块104b采用方式21；

(4)指纹传感器102采用方式12，信号预处理模块104a采用方式32，信号差分模块104b采用方式22；

(5)指纹传感器102采用方式12，信号预处理模块104a采用方式31，信号差分模块104b采用方式23。

图10为本申请实施例提供的电子设备10的另一种结构图。图10中的电子设备20和图1中的电子设备10的区别主要在于指纹模组200的信号处理模块204的实现，因此后文将重点阐述图10中的信号处理模块204，其余模块的实现可以参照前文中的同名模块实现，不再重复说明。

参照图10，指纹模组200包括指纹传感器202，还包括信号处理模块204，指纹传感器202的输出端与信号处理模块204的输入端连接，指纹模组200的输出端为信号处理模块24的输出端。在不同的实现方式中，信号处理模块204可能是指纹传感器202中的模块，也可能是指纹模组200中独立于指纹传感器202的模块(如图10所示)，其设置方式比较灵活，后文主要以后一种情况为例进行说明。

指纹传感器202包括指纹信号采集模块202a以及噪声信号采集模块202b，指纹信号采集模块202a的输出端以及噪声信号采集模块202b的输出端均与信号处理模块204的输入端连接。

其中，指纹信号采集模块202a用于采集包含噪声的指纹信号，并向信号处理模块204输出指纹信号，噪声信号采集模块202b用于采集噪声信号，并向信号处理模块204输出噪声信号。

信号处理模块204用于分别对指纹信号和噪声信号进行处理，得到处理后的指纹信号和处理后的噪声信号，并输出处理后的指纹信号和处理后的噪声信号。这里的处理可以包括预处理、模数转换等一项或多项操作。

处理器210在接收到处理后的指纹信号和处理后的噪声信号后，对处理后的指纹信号和处理后的噪声信号进行差分处理，得到差分信号，该差分信号用于指纹识别。差分处理的含义和图1相同，至少包括差分运算，还有可能包括信号的模数转换操作(如果处理后的指纹信号和处理后的噪声信号都是模拟信号的话)等。由于处理器210会直接执行指纹识别算法，所以处理器210进行差分处理得到的差分信号可以是数字信号。

若处理后的指纹信号和处理后的噪声信号都是模拟信号，则图10中的处理器210可以认为集成了前文中信号差分模块104b的实现方式21的功能，并且此时要求信号处理模块204输出的处理后的指纹信号和处理后的噪声信号在时间上是对齐的。若处理后的指纹信号和处理后的噪声信号都是数字信号(可以分别称为数字化的指纹信号和数字化的噪声信号)，则图10中的处理器210可以认为集成了前文中信号差分模块104b的实现方式22或实现方式23中的数字运算单元的功能。若数字化的指纹信号和数字化的噪声信号在时间上是对齐的，则处理器210可以直接对二者进行差分运算，得到数字化的差分信号(类似方式22)，并基于数字化的差分信号进行指纹识别。若数字化的指纹信号和数字化的噪声信号在时间上是未对齐的，则处理器210可以将数字化的指纹信号和数字化的噪声信号在时间上对齐，得到对齐后的数字化的指纹信号和对齐后的数字化的噪声信号，并对对齐后的数字化的指纹信号和对齐后的数字化的噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号(类似方式23)，然后基于数字化差分信号进行指纹识别。

可选的，在指纹模组200和处理器210之间还可以包含其他电路元件，对上述差分处理的部分或全部的操作也可能由这些电路元件执行，处理器210仍然根据差分信号进行指纹识别。

图10中电子设备20的有益效果可以参照图1中的电子设备10，另外，在图10的电子设备20中，由于将差分处理放到指纹模组200外部进行，不仅处理上比较灵活，而且可以减轻指纹模组200的设计负担及成本。

应当理解，电子设备20除了图10中示出的模块，还可能包含其他模块，例如，存储模块、数据通信模块等。

对于处理后的指纹信号和处理后的噪声信号都是数字信号的情况，在一种实现方式中，可以让指纹模组200的噪声信号采集模块202b在无噪声环境下进行信号采集，得到模拟的基准噪声信号。其中，无噪声环境可以是在指纹模组200的制造、测试过程中所创造的特殊环境，非指纹模组200的真实使用环境，基准噪声信号可以视为噪声信号采集模块202b在没有进行指纹识别、也没有噪声干扰情况下的固有输出。然后，将模拟的基准噪声信号进行模数转换，得到数字化的基准噪声信号，并将数字化的基准噪声信号存储在电子设备20中(例如，电子设备20的存储模块中)。

处理器210接收到指纹模组200输出的数字化的指纹信号和数字化噪声信号后，读取出预置的数字化的基准噪声信号，对数字化的噪声信号和数字化的基准噪声信号进行差分运算，运算结果称为数字化的修正噪声信号，然后再对数字化的指纹信号和数字化的修正噪声信号进行差分运算(必要时可进行时间对齐)，得到数字化的差分信号，并基于数字化的差分信号进行指纹识别。

以指纹传感器202采用方式11实现为例，对于每个噪声像素，都可以通过信号采集得到一个对应的数字化的基准噪声信号，该数字化的基准噪声信号用于和该噪声像素通过信号采集得到的数字化的噪声信号进行差分运算。

可选的，每个噪声像素在采集模拟的基准噪声信号时，可以反复采集多次，然后将所采集的信号进行模数转换后取均值，作为保存到电子设备20中的数字化的基准噪声信号，多次采集有利于提高数字化的基准噪声信号的质量。当然，每个噪声像素只采集一次模拟的基准噪声信号也是可行的。

可选的，为减少存储的数据量，也可以将多个噪声像素信号通过信号采集得到的数字化的基准噪声信号取均值，作为保存到电子设备20中的数字化的基准噪声信号，在进行差分运算时，预置的数字化的基准噪声信号将被这些噪声像素所公用。

若指纹传感器202采用方式12实现，可以类似分析，不再重复阐述。

在上述实现方式中，数字化的噪声信号先和数字化的基准噪声信号进行差分运算，再用于计算数字化的差分信号，相当于排除或者至少是削弱了噪声信号采集模块202b的固有输出对差分结果的影响，从而有利于改善数字化的差分信号的质量，进而有利于改善指纹识别结果。

可选的，以上方案是针对差分运算发生在处理器210内部的情况，如果差分运算是在指纹模组100的数字运算单元内进行的，则可以将数字化的基准噪声信号存储在指纹模组100内部，供数字运算单元使用。

另外，对于指纹信号，也可以进行类似的减除固有输出的操作。

继续参照图10，在一种实现方式中，信号处理模块204包括信号预处理模块204a以及模数转换单元204b。信号处理模块204的输入端包括信号预处理模块204a的第一输入端和第二输入端，指纹信号采集模块202a的输出端与信号预处理模块204a的第一输入端连接，噪声信号采集模块202b的输出端与信号预处理模块204a的第二输入端连接，信号预处理模块204a的第一输出端与模数转换单元204b的第一输入端连接，信号预处理模块204a的第二输出端与模数转换单元204b的第二输入端连接，信号处理模块204的输出端为模数转换单元204b的输出端。

信号预处理模块204a用于分别对指纹信号和噪声信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号，并通过自身的第一输出端向模数转换单元204b的第一输入端输出预处理后的指纹信号，通过自身的第二输出端向模数转换单元204b的第二输入端输出预处理后的噪声信号。

模数转换单元204b用于分别对预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号进行模数转换，得到数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，并输出数字化的指纹信号和数字化的噪声信号。这里，数字化指纹信号就是信号处理模块204输出的处理后的指纹信号，数字化的噪声信号就是信号处理模块204输出的处理后的噪声信号。信号预处理模块204a所进行的信号预处理可以包括信号增强、阻抗变换、时间对齐等一种或多种操作。特别地，直接传输指纹信号和噪声信号也可以视为一种特殊的预处理方式，或者也可以认为此时信号处理模块204中没有预处理模块，指纹信号采集模块202a的输出端直接与模数转换单元204b的第一输入端连接，噪声信号采集模块202b的输出端直接与模数转换单元204b的第二输入端连接，此时的信号处理模块也可以认为只进行指纹信号和噪声信号的模数转换。

信号预处理模块204a可以参照前文的方式31、方式32实现。模数转换单元204b可以参照前文的方式22、方式23中的模数转换单元实现。注意，模数转换单元204b可能有两个输出端，分别输出数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，此时的模数转换单元204b可以实现为一个具有两路输入和两路输出的模数转换器，或者也可以实现为两个具有一路输入和一路输出的模数转换器。模数转换单元204b也可能只有一个输出端，数字化的指纹信号和数字化的噪声信号被复用为一路信号后输出给处理器210，图11中的模数转换单元204b即为此种实现方式(包括多路复用器MUX和模数转换器ADC)。

其中，若指纹传感器202采用方式11实现，则信号预处理模块204a可采用方式31实现，处理器210直接对输入信号进行差分运算，无需时间对齐。图11示出的即为此种实现方式中的指纹模组200的一种电路图。

若指纹传感器202采用方式12实现，则信号预处理模块204a可采用方式31实现，由处理器210进行信号时间对齐及信号差分运算。

若指纹传感器202采用方式12实现，则信号预处理模块204a也可采用方式32实现，由信号预处理模块204a进行信号时间对齐，处理器210直接对输入信号进行差分运算，无需时间对齐。

在另一种实现方式中，信号处理模块204也可以只包括信号预处理模块204a，将模数转换单元204b集成到处理器210内部，或者设置在指纹模组200和处理器210之间，不再详细阐述。

对于图10中的电子设备20，其结构未详细阐述之处，均可参照图1中的电子设备10中的对应结构。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种指纹传感器，其特征在于，包括指纹信号采集模块以及噪声信号采集模块；

所述指纹信号采集模块用于采集包含噪声的指纹信号，所述噪声信号采集模块用于采集噪声信号，所述指纹信号用于和所述噪声信号进行差分处理，得到差分信号，所述差分信号用于指纹识别。

2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器包括像素阵列，所述指纹信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述指纹信号的指纹像素，所述噪声信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述噪声信号的噪声像素，所述指纹像素采集的指纹信号用于和与其对应的噪声像素采集的噪声信号进行差分处理，得到所述差分信号。

3.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，每个指纹像素均对应有与其同时驱动的噪声像素，所述指纹像素采集的指纹信号用于和与其同时驱动的噪声像素采集的噪声信号进行差分处理，得到对应的差分信号。

4.根据权利要求3所述的指纹传感器，其特征在于，所述像素阵列包括多个信号采集单元，每个信号采集单元包括至少一个指纹像素以及一个噪声像素，每个信号采集单元中的指纹像素和噪声像素同时驱动，每个信号采集单元中的每个指纹像素采集的指纹信号分别用于和该信号采集单元中的噪声像素采集的噪声信号进行差分处理，得到对应的差分信号。

5.根据权利要求4所述的指纹传感器，其特征在于，所述像素阵列包括多列指纹像素和一列噪声像素，所述像素阵列采用行扫描方式对像素进行驱动，每个信号采集单元为所述像素阵列的一行像素。

6.根据权利要求4所述的指纹传感器，其特征在于，所述像素阵列包括N列指纹像素和N列噪声像素，N为大于1的整数，且包含所述指纹像素的列和包含所述噪声像素的列在所述像素阵列中交替排列，所述像素阵列采用行扫描方式对像素进行驱动，每个信号采集单元包括一个指纹像素以及与该指纹像素在行方向上相邻的一个噪声像素。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器为电容型传感器，所述噪声像素包括第一电极板以及第二电极板，所述第一电极板设置在所述第二电极板的靠近所述指纹传感器的感应表面一侧；

所述第二电极板的一端与所述像素阵列的驱动单元的输出端连接，所述第二电极板的另一端用于与所述噪声像素的后端电路连接，所述驱动单元用于向所述第二电极板施加第二驱动信号，以使所述第二电极板累积电荷，所述第二电极板累积的电荷在向所述噪声像素的后端电路转移时，形成所述噪声信号。

8.根据权利要求7所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一电极板的一端与所述驱动单元的输出端连接，所述驱动单元还用于在向所述第二电极板施加所述第二驱动信号时，向所述第一电极板施加第一驱动信号。

9.根据权利要求7所述的指纹传感器，其特征在于，所述噪声像素还包括第三电极板，所述第三电极板设置在所述第二电极板的远离所述指纹传感器的感应表面一侧；

所述第三电极板的一端与所述驱动单元的输出端连接，所述驱动单元还用于在向所述第二电极板施加所述第二驱动信号时，向所述第三电极板施加第三驱动信号。

10.根据权利要求7所述的指纹传感器，其特征在于，构成所述噪声像素的电极板面积小于构成所述指纹像素的电极板面积。

11.根据权利要求9所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹像素包括第四电极板以及第五电极板，所述第四电极板设置在所述第五电极板的靠近所述指纹传感器的感应表面一侧；

所述第四电极板的一端与所述像素阵列的驱动单元的输出端连接，所述第四电极板的另一端用于与所述指纹像素的后端电路连接，所述驱动单元用于向所述第四电极板施加第四驱动信号，以使所述第四电极板累积电荷，所述第四电极板累积的电荷在向所述噪声像素的后端电路转移时，形成所述指纹信号；

所述第一电极板和所述第四电极板位于同一层，所述第二电极板和所述第五电极板位于同一层，所述第三电极板位于所述第二电极板所在层的下层。

12.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述像素阵列中的像素用于在指纹采集时段内作为采集所述指纹信号的指纹像素，以及用于在噪声采集时段内作为采集所述噪声信号的噪声像素每个像素采集的指纹信号用于和该像素采集的噪声信号进行差分处理，得到对应的差分信号。

13.根据权利要求12所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器为电容型传感器，所述像素包括第六电极板以及第七电极板，所述第六电极板设置在所述第七电极板的靠近所述指纹传感器的感应表面一侧；

所述第六电极板的一端和所述第七电极板的一端分别与所述像素阵列的驱动单元的输出端连接，所述第六电极板的另一端和所述第七电极板的另一端分别用于与所述像素的后端电路连接，所述驱动单元用于在所述指纹采集时段内向所述第六电极板施加第六驱动信号，以使所述第六电极板累积电荷，所述第六电极板累积的电荷在向所述像素的后端电路转移时，形成所述指纹信号，以及用于在所述噪声采集时段内向所述第七电极板施加第七驱动信号，以使所述第七电极板累积电荷，所述第七电极板累积的电荷在向所述像素的后端电路转移时，形成所述噪声信号。

14.根据权利要求13所述的指纹传感器，其特征在于，所述像素还包括第八电极板，所述第八电极板设置在所述第七电极板的远离所述指纹传感器的感应表面一侧；

所述第八电极板的一端与所述驱动单元的输出端连接，所述驱动单元还用于在向所述第七电极板施加所述第七驱动信号时，向所述第八电极板施加第八驱动信号。

15.一种指纹模组，其特征在于，包括如权利要求1-14中任一项所述的指纹传感器，还包括信号处理模块；

所述指纹传感器中的指纹信号采集模块用于采集包含噪声的指纹信号，并向所述信号处理模块输出所述指纹信号，所述指纹传感器中的噪声信号采集模块用于采集噪声信号，并向所述信号处理模块输出所述噪声信号，所述信号处理模块用于根据所述指纹信号和所述噪声信号进行差分处理，得到差分信号，并输出所述差分信号，所述差分信号用于指纹识别。

16.根据权利要求15所述的指纹模组，其特征在于，所述信号处理模块为所述指纹传感器中的模块，或者，所述信号处理模块为所述指纹模组中独立于所述指纹传感器的模块。

17.根据权利要求15所述的指纹模组，其特征在于，所述信号处理模块包括信号预处理模块以及信号差分模块；

所述信号预处理模块用于分别对所述指纹信号和所述噪声信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号，并向所述信号差分模块输出所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号；

所述信号差分模块用于对所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号进行差分处理，得到所述差分信号，并输出所述差分信号。

18.根据权利要求17所述的指纹模组，其特征在于，所述信号差分模块包括差分放大器以及模数转换单元；

所述差分放大器用于对所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号进行差分运算，得到模拟的差分信号，所述模数转换单元用于对所述模拟的差分信号进行模数转换，得到数字化的差分信号，并输出所述数字化的差分信号。

19.根据权利要求17所述的指纹模组，其特征在于，所述信号差分模块包括模数转换单元以及数字运算单元；

所述模数转换单元用于分别对所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号进行模数转换，得到数字化的指纹信号和数字化的噪声信号；

所述数字运算单元用于对所述数字化的指纹信号和所述数字化的噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号，并输出所述数字化的差分信号；或者，用于将所述数字化的指纹信号和所述数字化的噪声信号在时间上对齐，得到对齐后的数字化的指纹信号和对齐后的数字化的噪声信号，并对所述对齐后的数字化的指纹信号和所述对齐后的数字化的噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号，并输出所述数字化的差分信号。

20.根据权利要求17所述的指纹模组，其特征在于，所述指纹传感器为电容型传感器，所述信号预处理模块包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器；

所述指纹电荷累积电容用于累积构成所述指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，所述指纹缓冲器用于缓冲所述累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出所述缓冲指纹信号，所述噪声电荷累积电容用于累积构成所述噪声信号的电荷，形成累积噪声信号，所述噪声缓冲器用于缓冲所述累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出所述缓冲噪声信号。

21.根据权利要求17所述的指纹模组，其特征在于，所述指纹传感器包括像素阵列，所述指纹信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述指纹信号的指纹像素，所述噪声信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述噪声信号的噪声像素，所述像素阵列中的像素用于在指纹采集时段内作为采集所述指纹信号的指纹像素，以及，用于在噪声采集时段内作为采集所述噪声信号的噪声像素；

所述信号预处理模块对所述指纹信号和所述噪声信号进行的预处理包括将所述指纹信号和所述噪声信号在时间上对齐。

22.根据权利要求21所述的指纹模组，其特征在于，所述指纹传感器为电容型传感器，所述信号预处理模块包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器；

所述指纹电荷累积电容用于累积构成所述指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，所述指纹缓冲器用于缓冲所述累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出所述缓冲指纹信号，所述噪声电荷累积电容用于累积构成所述噪声信号的电荷，形成累积噪声信号，所述噪声缓冲器用于缓冲所述累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出所述缓冲噪声信号；其中，所述指纹缓冲器和所述噪声缓冲器在信号缓冲的过程中将所述累积指纹信号和所述累积噪声信号在时间上对齐。

23.一种指纹模组，其特征在于，包括如权利要求1-14中任一项所述的指纹传感器，还包括信号处理模块；

所述指纹传感器中的指纹信号采集模块用于采集包含噪声的指纹信号，并向所述信号处理模块输出所述指纹信号，所述指纹传感器中的噪声信号采集模块用于采集噪声信号，并向所述信号处理模块输出所述噪声信号，所述信号处理模块用于分别对所述指纹信号和所述噪声信号进行处理，得到处理后的指纹信号和处理后的噪声信号，并输出所述处理后的指纹信号和所述处理后的噪声信号，所述处理后的指纹信号用于和所述处理后的噪声信号进行差分处理，得到差分信号，所述差分信号用于指纹识别。

24.根据权利要求23所述的指纹模组，其特征在于，所述信号处理模块为所述指纹传感器中的模块，或者，所述信号处理模块为所述指纹模组中独立于所述指纹传感器的模块。

25.根据权利要求23所述的指纹模组，其特征在于，所述信号处理模块包括信号预处理模块以及模数转换单元；

所述信号预处理模块用于分别对所述指纹信号和所述噪声信号进行预处理，得到预处理后的指纹信号和预处理后的噪声信号，并向所述模数转换单元输出所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号；

所述模数转换单元用于分别对所述预处理后的指纹信号和所述预处理后的噪声信号进行模数转换，得到数字化的指纹信号和数字化的噪声信号，并输出所述数字化的指纹信号和所述数字化的噪声信号。

26.根据权利要求25所述的指纹模组，其特征在于，所述指纹传感器为电容型传感器，所述信号预处理模块包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器；

所述指纹电荷累积电容用于累积构成所述指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，所述指纹缓冲器用于缓冲所述累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出所述缓冲指纹信号，所述噪声电荷累积电容用于累积构成所述噪声信号的电荷，形成累积噪声信号，所述噪声缓冲器用于缓冲所述累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出所述缓冲噪声信号。

27.根据权利要求25所述的指纹模组，其特征在于，所述指纹传感器包括像素阵列，所述指纹信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述指纹信号的指纹像素，所述噪声信号采集模块包括所述像素阵列中用于采集所述噪声信号的噪声像素，所述像素阵列中的像素用于在指纹采集时段内作为采集所述指纹信号的指纹像素，以及，用于在噪声采集时段内作为采集所述噪声信号的噪声像素；

所述信号预处理模块对所述指纹信号和所述噪声信号进行的预处理包括将所述指纹信号和所述噪声信号在时间上对齐。

28.根据权利要求27所述的指纹模组，其特征在于，所述指纹传感器为电容型传感器，所述信号预处理模块包括指纹电荷累积电容、指纹缓冲器、噪声电荷累积电容以及噪声缓冲器；

所述指纹电荷累积电容用于累积构成所述指纹信号的电荷，形成累积指纹信号，所述指纹缓冲器用于缓冲所述累积指纹信号，得到缓冲指纹信号，并输出所述缓冲指纹信号，所述噪声电荷累积电容用于累积构成所述噪声信号的电荷，形成累积噪声信号，所述噪声缓冲器用于缓冲所述累积噪声信号，得到缓冲噪声信号，并输出所述缓冲噪声信号；其中，所述指纹缓冲器和所述噪声缓冲器在信号缓冲的过程中将所述累积指纹信号和所述累积噪声信号在时间上对齐。

29.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及如权利要求15-28中任一项所述的指纹模组，所述指纹模组输出的信号用于得到差分信号，所述处理器用于根据所述差分信号进行指纹识别。

30.如权利要求29所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求23-28中任一项所述的指纹模组，且所述指纹模组输出的处理后的指纹信号和处理后的噪声信号分别为数字化的指纹信号和数字化的噪声信号；

所述处理器用于对所述数字化的噪声信号和预置的数字化的基准噪声信号进行差分运算，得到数字化的修正噪声信号，对所述数字化的指纹信号和所述数字化的修正噪声信号进行差分运算，得到数字化的差分信号；

其中，所述数字化的基准噪声信号根据所述指纹模组的噪声信号采集模块在无噪声环境下采集的模拟的基准噪声信号进行模数转换得到。