CN106462756A - 指纹采集装置及方法、终端设备及屏幕亮灭的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及指纹识别技术领域，公开了一种指纹采集装置及方法、终端设备及屏幕亮灭的控制方法。本发明的指纹采集装置包括：指纹传感器、光学传感器以及信号处理单元；指纹传感器与光学传感器分别连接于信号处理单元；其中，光学传感器用于发射光信号，并接收光信号经人体手指反射后的反射信号，信号处理单元用于根据反射信号激活指纹传感器；指纹传感器用于在激活后采集人体手指的指纹。本发明还提供了一种指纹采集方法、终端设备及屏幕亮灭的控制方法；本发明将光学传感器整合于指纹采集装置，使指纹采集装置具有根据光学信号激活指纹传感器的功能，缩短了指纹采集的时间并提升了整机的整体集成度。

Description

指纹采集装置及方法、终端设备及屏幕亮灭的控制方法

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，特别涉及一种指纹采集装置及方法、终端设备及屏幕亮灭的控制方法。

背景技术

如今，由于指纹识别技术成本低、精度高，指纹采集装置广泛应用于手机、平板电脑等电子设备以及门口进出入等场合，其给人们的生活带来极大的便利以及安全系数较高的保护；然发明人在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：

目前，电容式指纹采集装置已经成为智能手机的标配，但是当人们需要指纹采集时，通常需要先将手指按压在手机中对应的指纹采集装置上，然后指纹采集装置才开始激活指纹传感器，再进行指纹扫描、指纹图像匹配等过程，从手指按压在指纹采集装置上开始，用户需要等待一段时间并保持手指按压状态，直到指纹采集结束，显然，指纹采集装置的灵敏度不够高，指纹采集需要的时间较长，用户体验不佳。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种指纹采集装置及方法、终端设备及屏幕亮灭的控制方法，将光学传感器整合于指纹采集装置，使指纹采集装置具有根据光学信号激活指纹传感器的功能，缩短了指纹采集的时间并提升了整机的整体集成度。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种指纹采集装置，包括：指纹传感器、光学传感器以及信号处理单元；指纹传感器与光学传感器分别连接于信号处理单元；其中，光学传感器用于发射光信号，并接收光信号经人体手指反射后的反射信号，信号处理单元用于根据反射信号激活指纹传感器；指纹传感器用于在激活后采集人体手指的指纹。

本发明的实施例还提供了一种终端设备，包括上述的指纹采集装置。

本发明的实施例还提供了一种指纹采集方法，包括：指纹采集装置以第一频率发射光信号，并接收所述光信号经人体手指反射后的反射信号；所述指纹采集装置检测所述反射信号的强度；当所述反射信号的强度大于第一预设阈值时，所述指纹采集装置采集所述人体手指的指纹数据。

本发明的实施例还提供了一种屏幕亮灭的控制方法，其特征在于，应用于权利要求5所述的终端设备，包括：通过所述光学传感器检测人体与所述终端设备的当前距离；当判定所述人体与所述终端设备的当前距离小于预设的灭屏距离时，控制所述终端设备的屏幕熄灭。

本发明实施方式相对于现有技术而言，将电子设备中的光学传感器整合于指纹采集装置，使指纹采集装置具有根据光学信号激活指纹传感器的功能，即，指纹采集装置在指纹采集的过程中，信号处理单元根据光信号经人体手指反射后的反射信号判断是否激活指纹传感器，缩短了指纹采集的时间；提升了整机的整体集成度，实用性强且提升了用户体验。

另外，光学传感器包括至少一光发射器与至少一光接收器；所述光发射器与所述光接收器分别设置于所述指纹传感器的相对两侧。提供了光学传感器包括的具体元器件以及具体设置位置，在预设了人体手指接近的区域为指纹传感器的正上方的某个区域(这样设定比较合理)时，将光发射器与光接收器分别设置于指纹传感器的相对两侧，可以保证光发射器发射的光信号能够到达指纹传感器的正上方。

另外，光发射器包括红外发光源；提供了一种类型的光发射器，红外发光源发出的红外信号能够被人体较好地反射，因此可以提高检测精确度。

另外，指纹采集装置还包括透明盖板；所述透明盖板设置于所述指纹传感器，且遮盖所述指纹传感器与所述光学传感器；满足了实际设计的需求。

另外，指纹采集方法中，在所述指纹采集装置采集所述人体手指的指纹数据之前，还包括：根据所述反射信号判定所述人体手指正在接近所述指纹传感装置；减少人手手指误接近指纹传感器时就开始激活指纹传感器的情况，减小误判。

另外，指纹采集方法中，在所述指纹采集装置采集所述人体手指的指纹数据之前，还包括：所述指纹采集装置以第二频率发射光信号，并接收所述光信号经所述人体手指反射后的反射信号；所述指纹采集装置根据所述反射信号强度的稳定性，判定所述人体手指稳定接触所述指纹采集装置；其中，所述第二频率大于所述第一频率。利用大于第一频率的第二频率完成人手手指稳定性接触判断，即人手手指稳定按压的判断，以在最短的时间内确认手指是否为稳定接触状态，防止指纹传感器在手指未按压稳定时进行指纹扫描，节省一定的时间与功耗，提升了用户体验。

另外，指纹采集方法中，第一频率的取值范围是[15,25]赫兹；所述第二频率的取值范围是[950,1050]赫兹；提供了第一频率以及第二频率的具体取值范围，满足实际设计的需要。

另外，指纹采集方法中，指纹采集装置以第二频率发射光信号，并接收所述光信号经所述人体手指反射后的反射信号之前，还包括：判定所述反射信号的强度大于第二预设阈值；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。即在人手手指正在接近的阶段，使得指纹采集装置在人手手指极其接近指纹传感器时再激活指纹识别传感器，避免过早激活，在一定程度内尽可能减少功耗。

附图说明

图1是根据第一实施方式的指纹采集装置的方框图；

图2是根据第一实施方式的指纹采集装置的方框图；

图3是根据第一实施方式的指纹采集装置的示意图；

图4是根据第三实施方式的指纹采集方法的流程图；

图5是根据第三实施方式的人手手指靠近指纹采集装置的示意图；

图6是根据第三实施方式的光强度随着当前距离变化的示意图；

图7是根据第四实施方式的指纹采集方法的流程图；

图8是根据第五实施方式的指纹采集方法的流程图；

图9是根据第六实施方式的指纹采集方法的流程图；

图10是根据第七实施方式的屏幕亮灭的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种指纹采集装置，应用于电子设备，例如手机。如图1、2、3所示，指纹采集装置包括：指纹传感器1、光学传感器2以及信号处理单元3。

本实施方式中，如图1、2所示，指纹传感器1与光学传感器2分别连接于信号处理单元3。

其中，光学传感器2用于发射光信号，并接收光信号经人体手指反射后的反射信号，信号处理单元3用于根据反射信号激活指纹传感器1；指纹传感器1用于在激活后采集人体手指的指纹。

于实际上，信号处理单元3包括反射信号处理电路31与微控制器32。如图2所示，微控制器32连接于指纹传感器1与光发射器21，微控制器32通过反射信号处理电路31连接于光接收器22。

于实际中，指纹采集装置还包括电路板。指纹传感器1、光学传感器2以及信号处理单元3分别设置于电路板。

本实施方式中，如图3所示，光发射器21与光接收器22可以设置于指纹传感器1的相对两侧，然本实施方式对此不作限制，发射器21与光接收器22也可设置于指纹传感器1的相邻两侧。

于实际中，指纹传感器1的面积有限，当需要指纹采集时，人手手指靠近指纹传感器1的中间区域较为方便，因此，通常将指纹传感器的正上方的某个区域预设为人体手指接近的区域；较佳的，如图3所示，光发射器21与光接收器22分别位于各侧边的居中位置。这样，当需要指纹采集时，使得人体手指接近的区域为指纹传感器的正上方的某个区域，从而保证光发射器21发射的光信号能够到达指纹传感器2的正上方。

较佳的，本实施方式的指纹采集装置还包括透明盖板4，且透明盖板4设置于指纹传感器1的上表面，遮盖指纹传感器1与光学传感器2，以保护指纹传感器1与光学传感器2。其中，透明盖板4例如为玻璃盖板，然本实施方式对此不作任何限制。

本实施方式中，光发射器21用于发射光信号，光接收器22用于接收光信号经人体手指反射后的反射信号；信号处理单元3用于根据反射信号判断是否激活指纹传感器1。

其中，光发射器21包括红外发光源；该红外发光源例如为发光二极管，然本实施方式对此不作任何限制。

需要说明的是，本实施方式对光发射器21以及光接收器22的数目不作任何限制，可根据实际需要具体设置。

本实施方式相对于现有技术而言，将电子设备中的光学传感器2整合于指纹采集装置，使指纹采集装置具有根据光学信号激活指纹传感器1的功能，即，指纹采集装置在指纹采集的过程中，信号处理单元3根据光信号经人体手指反射后的反射信号判断是否激活指纹传感器1，缩短了指纹采集的时间。

本发明第二实施方式涉及一种终端设备，包括第一实施方式中的指纹采集装置。

本实施方式中，终端设备例如为智能手机、平板电脑等，然实际中不限于此。

本实施方式相对于现有技术而言，应用了本发明的指纹采集装置，指纹采集时更快，提高了用户体验。

本发明第三实施方式涉及一种指纹采集方法，具体流程如图4所示，指纹采集方法包括：

步骤401，指纹采集装置以第一频率发射光信号，并接收光信号经人体手指反射后的反射信号。

本实施方式利用人体皮肤的光学特性，即，对固定波长的光有固定的透射率与反射率；当人体靠近指纹传感器时，光学传感器可以通过光学信号进行人体接近感知。

如图5所示，光发射器21以第一频率发射光信号，经有一定距离的人体手指51反射后，光接收器22接收反射信号。优选的，以第一频率发射的光信号可以采用低频光信号，例如该低频光信号为120°发光角度、波长为850纳米的红外光；该低频光信号的频率例如为20赫兹，然本实施方式对此不作任何限制。需要说明的是，由于红外光信号能够被人体较好地反射，因此本实施方式中的光信号采用红外光信号，可以提高检测精确度。

步骤402，指纹采集装置检测反射信号的强度是否大于第一预设阈值；若是，进入步骤403，若否，返回步骤401。

本实施方式中，第一预设阈值为第一预设距离对应的反射信号的强度值。第一预设距离指预设的人体手指与指纹传感器的距离，当人体手指与指纹传感器的距离等于或小于该第一预设距离时，认为需要进行指纹采集，此时激活指纹采集装置；然，本实施方式对第一预设距离的具体数值不作任何限制，可以由用户自己设定或者根据经验值出厂设定。

具体而言，如图6所示为反射信号的强度随着当前距离变化的示意图，X轴表示光强度，Y轴表示当前距离，且y3>y2>y1，x4>x3>x2>x1。AB表示人体手指距离指纹传感器较远的阶段，BC表示人体手指逐渐靠近指纹传感器的阶段，CD表示人体手指接触指纹传感器的阶段。例如，第一预设距离y2对应的第一预设阈值为x2。由图可知，反射信号的强度与当前距离基本呈线性关系，随着反射信号的强度的增大，当前距离越来越小。即，人体手指越来越靠近指纹传感器。

若当前距离小于第一预设距离y2，就可以判断为反射信号的强度大于第一预设阈值x2；若当前距离大于或等于第一预设距离y2，就可以判断为反射信号的强度小于或等于第一预设阈值x2。然，本实施方式对判断反射信号的强度是否大于第一预设阈值x2的判断方式不作任何限制。

步骤403，指纹传感器采集人体手指的指纹数据。

于实际上，当指纹采集装置检测反射信号的强度大于第一预设阈值时，表示人体手指已经很靠近指纹传感器，此时，产生自动激活信号，指纹采集装置激活处于休眠状态的指纹传感器，使得人体手指接触指纹传感器之前，指纹传感器已被激活；此时，指纹传感器可以进行人体手指指纹扫描，从而实现指纹数据的采集。

本实施方式相对于现有技术而言，将人体接近检测功能应用于指纹采集中，通过光学信号感知人手手指靠近，即，根据反射信号的强度，在人手手指接触指纹传感器之前，触发信号处理单元激活指纹传感器，而无需等待才实现指纹数据的采集。并且采用较低频率的第一频率进行人手手指靠近检测，消耗***功耗较少，且不影响指纹传感器响应指纹采集的时间。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第四实施方式涉及一种指纹采集方法。第四实施方式在第三实施方式的基础上作出改进，主要改进之处在于：在本发明第四实施方式中，增加了人体手指正在接近指纹传感装置的判断。

本实施方式的指纹采集方法的具体流程如图7所示，其中，步骤701至步骤702、步骤704与第三实施方式的步骤401至402、步骤403对应相同，在此不在赘述，本实施方式新增了步骤703，具体说明如下：

步骤703，根据反射信号判断人体手指是否正在接近指纹传感装置；若人体手指正在接近指纹传感器，则进入步骤704，若否，则返回步骤701。

本实施方式中，当反射信号的强度大于第一预设阈值时，继续判断人体手指是否正在接近指纹传感装置，即，光学传感器以第一频率连续发射至少两次光信号，然后指纹传感装置根据经人体手指反射后反射信号判断人体手指是否正在接近指纹传感装置。请参照第三实施方式步骤402以及图6，若判断出人手手指与指纹传感器的当前距离在第一预设距离的基础上持续减小，则表示反射信号的强度在第一预设阈值的基础上势持续增大，进而可以判断出人体手指正在接近指纹传感装置。

本实施方式相对于第三实施方式而言，在判断出反射信号的强度大于第一预设阈值时，继续判断人体手指是否正在接近指纹传感器，从而减少人手手指误接近指纹传感器时就开始激活指纹传感器的情况，减小误判。

本发明第五实施方式涉及一种指纹采集方法。第五实施方式在第四实施方式的基础上作出改进，主要改进之处在于：在本发明第五实施方式中，指纹采集装置以第二频率发射光信号以激活指纹传感器。

本实施方式的指纹采集方法的具体流程如图8所示，其中，步骤801至步骤803、步骤806与第四实施方式的步骤701至703、步骤704对应相同，在此不在赘述，本实施方式新增了步骤804及805，具体说明如下：

步骤804，指纹采集装置以第二频率发射光信号，并接收光信号经所述人体手指反射后的反射信号。

本实施方式中，第二频率高于第一频率。第一频率的取值范围是[15，25]赫兹；第二频率的取值范围是[950，1050]赫兹；较佳的，第一频率为20赫兹，第二频率为100赫兹，然本实施方式对，第一频率以及第二频率的具体取值不作任何限制。

本实施方式中，步骤801至步骤803以较低的第一频率进行人手手指接近检测，当指纹采集装置判断出人体手指正在接近指纹传感器后，指纹采集装置切换至第二频率发射模式，以较高的第二频率的反射信号进行人手手指接触性检测。

步骤805，指纹采集装置根据反射信号强度的稳定性，判断人体手指是否稳定接触指纹采集装置；若是，进入步骤806，否则返回至步骤801

本实施方式中，反射信号的强度随着当前距离变化的示意图请参照图6，此时，人手手指与指纹传感器的距离小于第一预设距离y2，强度值大于第一预设强度阈值x2。当检测到人手手指与指纹传感器的当前距离保持不变时，则表示采集到反射信号的强度值保持稳定，即，反射信号的强度基本保持不变，基于此，可判断出人体手指稳定接触指纹传感装置。

实际上，本实施方式也可以为基于第三实施方式的基础上作出的改进的方案。

本实施方式相对于第三或第四实施方式而言，在人体手指靠近指纹传感器的检测阶段之后，指纹采集装置以第一频率发射的光信号切换至以第二频率发射的光信号；即，以低频率切换至高频率发射光信号，以在最短的时间内完成人手手指接触稳定性判断，从而确认手指为按压状态，防止指纹传感器在手指未稳定时进行指纹扫描，节省一定的时间与功耗。提升了用户体验。

本发明的第六实施方式涉及一种指纹采集方法。第六实施方式在第五实施方式的基础上作出改进，主要改进之处在于：在本发明第六实施方式中，在以第二频率发射光信号之前，增加反射信号的强度与第二预设阈值的判断。

本实施方式的指纹采集方法的具体流程如图9所示，其中，步骤901至步骤903、步骤905至步骤907与第四实施方式的步骤801至803、步骤804至806对应相同，在此不在赘述，本实施方式新增了步骤904，具体说明如下：

步骤904，判断反射信号的强度是否大于第二预设阈值；若大于第二预设阈值，进入步骤905，否则，返回至901。

其中，第二预设阈值大于第一预设阈值。

具体的，可以采用第三实施方式中步骤402的判断方法，请参照图6，设置第二预设距离y1对应的第二预设阈值x3，且第二预设阈值x3大于第一预设阈值x2。当检测到当前距离小于第二预设距离y1时，就可以判断为反射信号的强度大于第二预设阈值x3。然本实施方式对反射信号的强度是否大于第二预设阈值x3的判断方式不做任何限制。

本实施方式相对于第五实施方式而言，在指纹采集装置以第二频率发射光信号之前，增加反射信号的强度与第二预设阈值的判断，即在人手手指正在接近的阶段，使得指纹采集装置在人手手指极其接近指纹传感器时再激活指纹识别传感器，避免过早激活，在一定程度内尽可能减少功耗。

本发明第七实施方式涉及一种屏幕亮灭的控制方法，应用于第二实施方式中的终端设备，如图10所示，屏幕亮灭的控制方法包括：

步骤111，通过光学传感器检测人体与终端设备的当前距离。

本实施方式中，终端设备中的光学传感器发射光信号，并接收经人体反射后的反射信号；光学传感器根据反射信号的强度大小，检测人体与终端设备的当前距离；反射信号的强度越大，人体与终端设备的当前距离越小。

步骤112，判断人体与终端设备的当前距离是否小于预设的灭屏距离；若是，进入步骤113，否则返回步骤111。

本实施方式中，可以预设第三预设阈值，第三预设阈值为预设的灭屏距离对应的反射信号的强度。本实施方式对预设灭屏距离的具体数值不作任何限制，可以由用户自己设定或者经验值出厂设定。

本实施方式中，通过对比反射信号的强度与第三预设阈值大小来判断人体与终端设备的当前距离是否小于预设的灭屏距离。当判断出反射信号的强度大于第三预设阈值时，则可判断出人体与终端设备的当前距离小于预设的灭屏距离。当指纹采集装置应用于手机时，若通过光学传感器检测到人体与智能手机的距离小于预设灭屏距离时，则默认为用户正在通话。

步骤113，控制终端设备的屏幕熄灭。

当人体与终端设备的当前距离小于预设的灭屏距离时，即用户正在通话时，控制智能手机的显示屏熄灭，以防止通话过程中的误操作。

本实施方式相对于现有技术而言，指纹采集装置应用于手机时，手机可以省去原本的接近传感器(现有技术中，接近传感器一般安装在摄像头附近且用于实现人体接近检测灭屏功能)，从而在不影响原有功能的基础上，简化智能手机的硬件结构，升了整机的整体集成度，实用性强且提升了用户体验。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种指纹采集装置，其特征在于，包括：指纹传感器、光学传感器以及信号处理单元；

所述指纹传感器与所述光学传感器分别连接于所述信号处理单元；

其中，所述光学传感器用于发射光信号，并接收所述光信号经人体手指反射后的反射信号，所述信号处理单元用于根据所述反射信号激活所述指纹传感器；

所述指纹传感器用于在激活后采集所述人体手指的指纹。

2.根据权利要求1所述的指纹采集装置，其特征在于，所述光学传感器包括至少一光发射器与至少一光接收器；

所述光发射器与所述光接收器分别设置于所述指纹传感器的相对两侧。

3.根据权利要求2所述的指纹采集装置，其特征在于，所述光发射器包括红外发光源。

4.根据权利要求1到3任一项所述的指纹采集装置，其特征在于，所述指纹采集装置还包括透明盖板；

所述透明盖板覆盖所述指纹传感器与所述光学传感器。

5.一种终端设备，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的指纹采集装置。

6.一种指纹采集方法，其特征在于，包括：

指纹采集装置以第一频率发射光信号，并接收所述光信号经人体手指反射后的反射信号；

所述指纹采集装置检测所述反射信号的强度；

当所述反射信号的强度大于第一预设阈值时，所述指纹采集装置采集所述人体手指的指纹数据。

7.根据权利要求6所述的指纹采集方法，其特征在于，在所述指纹采集装置采集所述人体手指的指纹数据之前，还包括：

根据所述反射信号判定所述人体手指正在接近所述指纹传感装置。

8.根据权利要求6或7所述的指纹采集方法，其特征在于，在所述指纹采集装置采集所述人体手指的指纹数据之前，还包括：

所述指纹采集装置以第二频率发射光信号，并接收所述光信号经所述人体手指反射后的反射信号；

所述指纹采集装置根据所述反射信号强度的稳定性，判定所述人体手指稳定接触所述指纹采集装置；

其中，所述第二频率高于所述第一频率。

9.根据权利要求8所述的指纹采集方法，其特征在于，所述第一频率的取值范围是[15,25]赫兹，所述第二频率的取值范围是[950,1050]赫兹。

10.根据权利要求8所述的指纹采集方法，其特征在于，所述指纹采集装置以第二频率发射光信号，并接收所述光信号经所述人体手指反射后的反射信号之前，还包括：

判定所述反射信号的强度大于第二预设阈值；

其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

11.一种屏幕亮灭的控制方法，其特征在于，应用于权利要求5所述的终端设备，包括：

通过所述光学传感器检测人体与所述终端设备的当前距离；

当判定所述人体与所述终端设备的当前距离小于预设的灭屏距离时，控制所述终端设备的屏幕熄灭。