TWM577138U - Fingerprint recognition system - Google Patents

Abstract

一種指紋識別系統，包含一個電容式指紋識別模組及一個光學指紋識別模組，該電容式指紋識別模組包含一個感應電容。該電容式指紋識別模組掃描該感應電容，以獲得一個相關於該使用者的手指是否存在的電容信號。該電容式指紋識別模組根據該電容信號，判斷該使用者的手指是否存在，以產生一個喚醒信號。藉由較省電的電容式指紋識別模組判斷使用者的手指是否存在，進而決定是否喚醒該光學指紋識別模組，而能實現省電且設計簡單的功效。

Description

指紋識別系統

本新型是有關於一種識別系統，特別是指一種指紋識別系統。

習知的光學指紋識別模組，特別是應用在行動裝置，如智慧型手機時，往往會有操作在休眠模式及正常檢測模式之間的需求。當光學指紋識別模組操作在休眠模式時，僅需要很低的功耗，但此時卻無法偵測是否有使用者的手指在接觸該行動裝置。反之，當光學指紋識別模組操作在正常檢測模式時，雖然需要很高的功耗，但才能偵測是否有使用者的手指在接觸該行動裝置。

因此，習知的行動裝置的光學指紋識別模組是週期性地切換於該休眠模式及該正常檢測模式，以達到能夠迅速地反應使用者的指紋按壓。然而，在每次操作在該正常檢測模式時，必須同步(同頻率)地開啟檢測光源，並對模組中的感光陣列進行掃描，尤其是在檢測光源與顯示屏像素共用時，更需要光學指紋識別模組及顯示模組之間完成一定的協同運作，不但導致功耗更高，且更增加了設計的複雜性。綜上所述，習知的光學指紋識別模組的耗電及設計複雜便成為一個待解決的問題。

因此，本新型的目的，即在提供一種具有省電效果的指紋識別系統。

於是，本新型指紋識別系統，包含一個電容式指紋識別模組及一個電連接該電容式指紋識別模組的光學指紋識別模組。該電容式指紋識別模組包含一個感應電容，該感應電容用於偵測一個使用者的手指。

該電容式指紋識別模組掃描該感應電容，以獲得一個相關於該使用者的手指是否存在的電容信號。該電容式指紋識別模組根據該電容信號，判斷該使用者的手指是否存在，以產生一個喚醒信號，該喚醒信號的邏輯值相關於該使用者的手指是否存在。該光學指紋識別模組接收該喚醒信號，並判斷該喚醒信號的邏輯值。當該喚醒信號的邏輯值等於一個第一邏輯值時，該光學指紋識別模組由操作在一個休眠模式轉為一個正常檢測模式。

在一些實施態樣中，其中，當該喚醒信號的邏輯值等於一個第二邏輯值時，該電容式指紋識別模組操作在一個休眠模式，且開始計時。

在一些實施態樣中，其中，該電容式指紋識別模組判斷計時是否結束，當判斷計時結束時，該電容式指紋識別模組繼續掃描該感應電容。

在一些實施態樣中，其中，該電容式指紋識別模組判斷計時是否結束，當判斷計時未結束時，該電容式指紋識別模組操作在該休眠模式，且繼續計時。

在一些實施態樣中，其中，該電容式指紋識別模組還包含一個放大電路。該放大電路電連接該感應電容以將該電容信號放大。

在一些實施態樣中，其中，該電容式指紋識別模組還包含一個比較器。該比較器電連接該放大電路以對放大的該電容信號及一個參考電壓作比較，以產生該喚醒信號。

在一些實施態樣中，其中，當放大的該電容信號大於該參考電壓時，該喚醒信號的邏輯值等於該第二邏輯值，以表示該使用者的手指不存在。

在一些實施態樣中，其中，當放大的該電容信號小於該參考電壓時，該喚醒信號的邏輯值等於該第一邏輯值，以表示該使用者的手指存在。

在一些實施態樣中，其中，該第一邏輯值及該第二邏輯值分別為邏輯0及邏輯1之其中一者與其中另一者。

在另一些實施態樣中，該指紋識別系統適用於一個行動裝置，該行動裝置包含一個玻璃蓋板，該玻璃蓋板上的表面提供該使用者的手指接觸的指紋感應區，該指紋感應區包含一種光學檢測區及一種電容檢測區，其中，在該電容檢測區內設置有該電容式指紋識別模組的該感應電容。

本新型的功效在於：藉由該電容式指紋識別模組在該光學指紋識別模組操作在該休眠模式時，偵測是否有無使用者的手指存在，進而判斷是否喚醒該光學指紋識別模組進入該正常檢測模式，而能有效地降低整體系統的功耗，同時也能降低習知光學指紋識別模組的系統操作的複雜度。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本新型指紋識別系統，包含一個電容式指紋識別模組1及一個電連接該電容式指紋識別模組1的光學指紋識別模組5。該電容式指紋識別模組1包含一個感應電容2、一個電連接該感應電容2的放大電路3、及一個電連接該放大電路3的比較器4。該感應電容2用於偵測一個使用者的手指。在本實施例中，該電容式指紋識別模組1及該光學指紋識別模組5適用於一個行動裝置，如智慧型手機，但不在此限。

參閱圖1與圖2，圖2是一個局部剖面圖，說明該行動裝置的一個指紋感應區的態樣。該行動裝置包含一個玻璃蓋板93，在該玻璃蓋板93的下方設置有該行動裝置的其他組件(圖未示)，而該玻璃蓋板93的上表面提供一個使用者的手指(即指紋91)接觸的觸控區域，即指紋感應區。該觸控區域分為一種光學檢測區92及一種電容檢測區81、82。圖2顯示二個電容檢測區81、82，在該二個電容檢測區81、82內分別設置有二個感應電容85、86，且在該二個感應電容85、86的下方，分別設置有二個感應電極83、84。當該使用者的手指碰觸任何一個電容檢測區81、82時，對應的該感應電容85、86的電位會發生變化，且經由對應的該感應電極83、84傳送至該電容式指紋識別模組1的檢測電路(圖未示)。該等感應電極83、84的每一者能被來自該行動裝置的微控制器(圖未示)的致能訊號致能。

要特別補充說明的是：在圖2的該指紋感應區的態樣中，該種電容檢測區81、82是設置在該指紋感應區的該種光學檢測區92內，而在該指紋感應區的其他態樣中，該種電容檢測區81、82也可以設置在該指紋感應區的該種光學檢測區92外，且數量可以是其他複數個，也可以僅有一個，不在此限。另外，以下為方便說明，本實施例的該感應電容2的數量是以一個為例作說明，而不是如圖2中的二個感應電容85、86。

參閱圖1與圖3，該指紋識別系統所執行的流程包含步驟S1~S8。於步驟S1，該電容式指紋識別模組1開始執行該控制方法。

於步驟S2，該電容式指紋識別模組1掃描該感應電容2，以獲得一個相關於該使用者的手指是否存在的電容信號。

於步驟S3，該放大電路3將該電容信號放大。

於步驟S4，該比較器4對放大的該電容信號及一個參考電壓作比較，以產生一個喚醒信號。更詳細地說，當放大的該電容信號小於該參考電壓時，該喚醒信號的邏輯值等於一個第一邏輯值。當放大的該電容信號大於該參考電壓時，該喚醒信號的邏輯值等於一個第二邏輯值。該第一邏輯值及該第二邏輯值例如分別為邏輯0與邏輯1，或者，邏輯0與邏輯1。

於步驟S5，該電容式指紋識別模組1根據該喚醒信號，判斷該使用者的手指是否存在。也就是說，該電容式指紋識別模組1判斷該喚醒信號的邏輯值，當判斷該喚醒信號的邏輯值等於該第一邏輯值時，表示該使用者的手指存在，則執行步驟S8，而當判斷該喚醒信號的邏輯值等於該第二邏輯值時，表示該使用者的手指不存在，則執行步驟S6。

由步驟S3~S5可知，該電容式指紋識別模組1是根據該電容信號，判斷該使用者的手指是否存在，以產生一個喚醒信號，且該喚醒信號的邏輯值相關於該使用者的手指是否存在。

於步驟S6，當該電容式指紋識別模組1判斷該喚醒信號的邏輯值等於該第二邏輯值時，該電容式指紋識別模組1操作在一個休眠模式，並開始計時。舉例來說，該電容式指紋識別模組1還包括一個計數器(圖未示)，並預先設定一個計數時間。

於步驟S7，該電容式指紋識別模組1判斷計時是否結束，當判斷計時結束時，例如該計數時間已達到時，該電容式指紋識別模組1執行步驟S2，而當判斷計時未結束時，例如該計數時間仍未到達時，該電容式指紋識別模組1執行步驟S6。

由步驟S6~S7可知，該電容式指紋識別模組1判斷計時是否結束，當判斷計時結束時，該電容式指紋識別模組1執行步驟S2，而當判斷計時未結束時，該電容式指紋識別模組1執行步驟S6。

另外要特別強調的是：步驟S6所指的該休眠模式是表示該電容式指紋識別模組1可以保持大部分的電路進入休眠省電的狀態，而僅讓部分的電路保持持續的運作，例如：該放大電路3及該比較器4進入休眠省電的狀態，而該計數器及判斷該計數器是否計數結束的電路仍正常運作。

於步驟S8，喚醒該光學指紋識別模組5。更具體地說，該光學指紋識別模組5接收該喚醒信號，並判斷該喚醒信號的邏輯值，當該喚醒信號的邏輯值等於該第一邏輯值時，該光學指紋識別模組5由操作在一個休眠模式轉為一個正常檢測模式。也就是說，當該電容式指紋識別模組1在沒有判斷到該使用者的手指碰觸該光學檢測區92時，該光學指紋識別模組5可以持續保持操作在該休眠模式，而能讓該光學指紋識別模組5的耗電持續保持在最低的狀態。

另外要補充說明的是：將光學指紋識別模組及電容式指紋識別模組作整合時，對於一定厚度的玻璃蓋板，電容式指紋識別模組的精確度可能會降低，但是只要能夠識別有無手指的存在，即能有效的產生該喚醒信號。再者，在光學檢測區內的玻璃蓋板的下方設置一個或多個感應電極以及相關檢測電路時，由於其佔用的面積相對甚小，並不會對光學指紋識別模組檢測時所需的玻璃透光率造成實質影響。當光學指紋識別模組處於休眠模式時，電容式指紋識別模組通過一定頻率的掃描各個感應電容，並利用檢測到的電容值與預先設定的參考值作比較，而能判定相關區域有無手指觸摸。雖然電容式指紋識別模組的介質穿透能力較差，可能不足以提供精度夠高的指紋圖像，但在一定的玻璃蓋板的厚度下，執行檢測手指是否存在仍然是足夠的。

綜上所述，藉由該電容式指紋識別模組在該光學指紋識別模組操作在該休眠模式時，偵測是否有無使用者的手指存在，進而判斷是否喚醒該光學指紋識別模組進入該正常檢測模式，而能有效地降低整體系統的功耗，同時也能降低習知光學指紋識別模組的系統操作的複雜度，故確實能達成本新型的目的。

惟以上所述者，僅為本新型的實施例而已，當不能以此限定本新型實施的範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋的範圍內。

1‧‧‧電容式指紋識別模組

2‧‧‧感應電容

3‧‧‧放大電路

4‧‧‧比較器

5‧‧‧光學指紋識別模組

81‧‧‧電容檢測區

82‧‧‧電容檢測區

83‧‧‧感應電極

84‧‧‧感應電極

85‧‧‧感應電容

86‧‧‧感應電容

91‧‧‧指紋

92‧‧‧光學檢測區

93‧‧‧玻璃蓋板

S1~S8‧‧‧步驟

本新型的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是一方塊圖，說明本新型指紋識別系統的一實施例；
圖2是一局部剖面圖，說明該實施例所適用的一個行動裝置的一個指紋感應區的態樣；及
圖3是一流程圖，說明該實施例的操作步驟。

Claims (10)

1. 一種指紋識別系統，包含一個電容式指紋識別模組及一個電連接該電容式指紋識別模組的光學指紋識別模組，該電容式指紋識別模組包含一個感應電容，該感應電容用於偵測一個使用者的手指，其中：
   該電容式指紋識別模組掃描該感應電容，以獲得一個相關於該使用者的手指是否存在的電容信號；
   該電容式指紋識別模組根據該電容信號，判斷該使用者的手指是否存在，以產生一個喚醒信號，該喚醒信號的邏輯值相關於該使用者的手指是否存在；及
   該光學指紋識別模組接收該喚醒信號，並判斷該喚醒信號的邏輯值，當該喚醒信號的邏輯值等於一個第一邏輯值時，該光學指紋識別模組由操作在一個休眠模式轉為一個正常檢測模式。
2. 如請求項1所述的指紋識別系統，其中：
   當該喚醒信號的邏輯值等於一個第二邏輯值時，該電容式指紋識別模組操作在一個休眠模式，且開始計時。
3. 如請求項2所述的指紋識別系統，其中：
   該電容式指紋識別模組判斷計時是否結束，當判斷計時結束時，該電容式指紋識別模組繼續掃描該感應電容。
4. 如請求項3所述的指紋識別系統，其中：
   該電容式指紋識別模組判斷計時是否結束，當判斷計時未結束時，該電容式指紋識別模組操作在該休眠模式，且繼續計時。
5. 如請求項4所述的指紋識別系統，其中，該電容式指紋識別模組還包含一個放大電路，該放大電路電連接該感應電容以將該電容信號放大。
6. 如請求項5所述的指紋識別系統，其中，該電容式指紋識別模組還包含一個比較器，該比較器電連接該放大電路以對放大的該電容信號及一個參考電壓作比較，以產生該喚醒信號。
7. 如請求項6所述的指紋識別系統，其中，當放大的該電容信號大於該參考電壓時，該喚醒信號的邏輯值等於該第二邏輯值，以表示該使用者的手指不存在。
8. 如請求項7所述的指紋識別系統，其中，當放大的該電容信號小於該參考電壓時，該喚醒信號的邏輯值等於該第一邏輯值，以表示該使用者的手指存在。
9. 如請求項8所述的指紋識別系統，其中，該第一邏輯值及該第二邏輯值分別為邏輯0及邏輯1之其中一者與其中另一者。
10. 如請求項1所述的指紋識別系統，適用於一個行動裝置，該行動裝置包含一個玻璃蓋板，該玻璃蓋板上的表面提供該使用者的手指接觸的指紋感應區，該指紋感應區包含一種光學檢測區及一種電容檢測區，其中，在該電容檢測區內設置有該電容式指紋識別模組的該感應電容。