本發(fā)明涉及指紋傳感器的校準。具體地,本發(fā)明涉及用于確定何時啟動包括在電子裝置中的指紋傳感器的校準的方法。
背景技術(shù):
越來越多地使用各種類型的生物識別系統(tǒng),以便提供增加的安全性和/或增強的用戶便利性。特別地,由于其外形小、性能高和用戶認可,因此指紋感測系統(tǒng)在例如消費電子裝置中被采用。
在各種可用的指紋感測原理(諸如電容的、光學的、熱的等)中,電容感應是最常用的,特別是在尺寸和功耗是重要問題的應用中。
所有電容指紋傳感器提供指示幾個感測結(jié)構(gòu)中的每一個與放置在指紋傳感器表面上的手指或沿指紋傳感器表面移動的手指之間的電容的測量。
指紋觸摸傳感器的電氣性質(zhì)(確定模擬信號強度)取決于外部因素。特別是手指與傳感器之間潮濕的存在可能會產(chǎn)生顯著差異。潮濕可能來自用戶的手指,或者在手指出現(xiàn)之前已經(jīng)存在于傳感器上。手指上的潮濕通常由于出汗或最近與水接觸。傳感器上的潮濕也可能由于與水直接接觸,例如用戶洗澡后或在雨天使用裝置時,或者由于來自潮濕空氣的水在傳感器表面處的冷凝。在后一種情況下,冷凝水的量進一步取決于空氣壓力、溫度和空氣與傳感器表面之間的溫差。
電磁場也可能影響傳感器的電氣性質(zhì)。與傳感器電路系統(tǒng)相互作用的電磁場可能導致電路和連接中的電力,導致達到模擬手指檢測閾值所需的電勢變化中的位移。這可能導致指紋圖像被捕獲得太早或太遲。
為了補償根據(jù)外部因素的模擬信號強度變化,可以針對當前條件校準模數(shù)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)閾值和參數(shù)。這可以通過各種校準方法自動完成,但通常需要在校準期間沒有手指放置在傳感器上。此外,校準通常在系統(tǒng)啟動時執(zhí)行,然后以給定的時間間隔重復。
然而,當指紋傳感器長時間段不使用時,以給定時間間隔的連續(xù)校準可能導致不必要的高功耗。可以通過增加校準之間的時間來降低功耗。然而,因為增加校準之間的時間可能導致恰好在安排的校準事件之前正在使用傳感器的情況,從而增加了指紋傳感器針對當前操作條件未被適當?shù)匦实娘L險,所以這是不期望的方法。
因此,需要一種校準指紋傳感器的改進方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
鑒于指紋傳感器的上述期望特性,本發(fā)明的目的是提供一種用于確定何時執(zhí)行校準操作的方法,從而確保指紋傳感器的更準確和更省電的操作。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了一種啟動指紋感測裝置的校準操作的方法,所述指紋感測裝置包括用于感測指紋圖案的感測元件的陣列,該方法包括:獲取指示影響指紋感測裝置的操作的環(huán)境參數(shù)變化的信息;以及如果該變化大于預定閾值,則執(zhí)行指紋感測裝置的校準操作。
指紋感測裝置即指紋傳感器可以例如是電容指紋傳感器,其中,通過測量放置在傳感器上的手指與感測元件之間的電容耦合來獲取指紋圖像,從而確定感測元件與手指的距離,使得手指的凸起和凹陷被識別。通常在選定的時間點處校準布置在電子裝置中的指紋傳感器,以在當前條件下設置用于圖像捕獲的指紋傳感器。
本發(fā)明基于以下認識:指紋傳感器的校準僅在需要時(例如僅在指紋傳感器的外部環(huán)境已變化成如下程度時:最新執(zhí)行的校準將不太可能提供最佳或令人滿意的指紋圖像)可以被觸發(fā)發(fā)生。因此,建議僅在所獲取的參數(shù)值超過預定閾值時才啟動和執(zhí)行指紋傳感器的校準。校準功能本身可以被假設是指紋感測裝置的已知特征。因此,本方法旨在控制何時啟動校準操作,即何時給出命令以執(zhí)行一個或更多個特定校準操作。校準操作可以包括與傳感器的功能有關(guān)的各種已知措施,并且將不再詳細討論要執(zhí)行的特定校準操作。
通過本發(fā)明的方法,可以提高指紋傳感器的功率效率,因為不再需要以規(guī)則的時間間隔對傳感器執(zhí)行校準以便能夠捕獲指紋圖像。此外,因為當要捕獲指紋圖像時傳感器更可能根據(jù)當前條件被校準,所以傳感器的可靠性得到改善。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,獲取信息的步驟可以包括:確定環(huán)境參數(shù)的當前值,確定環(huán)境參數(shù)的當前值與環(huán)境參數(shù)的預定值之間的差,以及如果差大于預定閾值,則執(zhí)行指紋傳感器的校準操作。確定當前值可以包括控制連接至指紋傳感器的傳感器,以測量參數(shù)值并且將當前值與預定值進行比較。
在本發(fā)明的一個實施方式中,環(huán)境參數(shù)的預定值可以是在最后執(zhí)行的校準操作時確定的值。預定值也可以是基于若干較早值的平均值。預定值還可以表示一個或更多個預定參數(shù)值范圍,使得當當前值在特定的預定范圍內(nèi)時,執(zhí)行指紋傳感器的校準。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,環(huán)境參數(shù)可以選自包括濕度、溫度和電場強度的組,它們都可能影響指紋傳感器的操作。以電容指紋傳感器為例,傳感器周圍的電磁場可以影響手指的或傳感器的導電部分的電勢,這進而可能影響指紋捕獲。此外,潮濕或濕度可能影響手指與傳感器的感測元件之間的介電環(huán)境,從而影響電容耦合。因為較高的溫度導致手指由于出汗而潮濕的風險較高,所以溫度也可能絕非間接地影響指紋捕獲。溫度的快速變化也可能影響指紋傳感器表面處的冷凝。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,確定環(huán)境參數(shù)的當前值可以包括從集成在指紋傳感器中的傳感器獲取信息。指紋傳感器可以包括用于確定環(huán)境參數(shù)的專用傳感器。也可以通過使用已經(jīng)存在于指紋傳感器中的部件來確定諸如電場的環(huán)境參數(shù)的值。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,確定環(huán)境參數(shù)的當前值可以包括從指紋傳感器外部的傳感器獲取信息。指紋傳感器裝置通常集成在消費電子裝置中,所述消費電子裝置本身可以包括用于確定諸如溫度、濕度和電磁場的參數(shù)的一個或更多個傳感器。因此,指紋傳感器可以請求這樣的外部傳感器的信息。
此外,確定環(huán)境參數(shù)的當前值可以包括經(jīng)由網(wǎng)絡連接獲取信息。指紋傳感器裝置可以集成在具有諸如wifi、藍牙或蜂窩數(shù)據(jù)連接的網(wǎng)絡連接的裝置中。這意味著裝置可以與遠程裝置或互聯(lián)網(wǎng)服務進行通信,以獲得相關(guān)的環(huán)境信息。相關(guān)地,獲取的信息優(yōu)選地基于裝置的位置,并且可以使用集成在裝置中的gps或經(jīng)由網(wǎng)絡連接借助于位置識別來確定位置。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,該方法可以進一步包括:在環(huán)境參數(shù)變化而導致已執(zhí)行第一操作之后的預定時間執(zhí)行指紋傳感器的第二校準操作。當傳感器使指紋傳感器在所檢測的變化之后已達到并且穩(wěn)定時,可能期望在一定時間之后執(zhí)行第二校準。例如,如果檢測到溫度變化從而觸發(fā)校準操作,則在傳感器的所有部件都已達到新溫度之前可能有一些延遲。因此,在估計達到傳感器的穩(wěn)定狀態(tài)的時候,執(zhí)行第二校準是有利的。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供了一種啟動指紋傳感器裝置的校準操作的方法,所述指紋傳感器裝置包括用于感測指紋圖案的感測元件的陣列,該方法包括:接收指示在布置有指紋傳感器裝置的用戶裝置中的事件的信息;如果該事件是一組預定事件中之一,則執(zhí)行指紋感測裝置的校準操作。
本發(fā)明的第二方面基于以下認識:當檢測到預期使用指紋傳感器的事件時,可能足以校準指紋傳感器。以布置在諸如智能電話的用戶裝置中的指紋傳感器為例,當不需要最近校準指紋傳感器時,智能電話通常長時間不活動,并且其中,常規(guī)校準將僅導致增加的能量消耗。代替地,特定事件的發(fā)生可以用來啟動校準操作,從而將校準限制在當指紋傳感器即將被使用的可能性很高時。因此,由指紋感測裝置或者由被配置成控制指紋感測裝置的校準的控制單元來接收指示事件的信息。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,一組預定事件可以包括需要用戶與布置有指紋傳感器的裝置進行交互的事件。這樣的事件可以例如包括進入呼叫、警報、進入消息和進入通知,其中,提示用戶使用該裝置。因此,當檢測到這樣的事件時,因為與用戶對事件作出反應的時間相比,可以在非常短的時間內(nèi)執(zhí)行校準操作,所以可以在用戶有時間到達傳感器之前啟動和執(zhí)行校準操作。因此,可以恰好在使用之前校準指紋傳感器。執(zhí)行所需的校準操作可能花費1到2秒。然而,執(zhí)行校準操作的時間可能取決于要執(zhí)行的校準類型所使用的硬件而變化。此外,可能需要對不同類型的事件或者對環(huán)境參數(shù)的不同變化來執(zhí)行不同類型的校準操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,事件可以包括網(wǎng)絡連接的變化。網(wǎng)絡連接的變化例如可以是蜂窩網(wǎng)絡中的小區(qū)id的變化、wifi節(jié)點連接的變化、藍牙連接的變化等。此外,事件可能包括位置變化。位置變化可以例如被檢測為網(wǎng)絡連接的變化,其中,從一個wifi節(jié)點到另一個wifi節(jié)點的變化可以被用作位置變化的指示器。變化的位置又可以指示外部環(huán)境變化,諸如,如果用戶正從室內(nèi)移動到戶外,這可能需要對指紋傳感器的校準。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,該事件可以包括將充電器連接至布置有指紋感測裝置的裝置。當充電器連接至該裝置時,電源電壓可能變化,特別是指紋傳感器的驅(qū)動電壓vdd,這又影響傳感器的操作。因此,當充電器是連接器時可能期望執(zhí)行校準。此外,充電器可能將噪聲引入裝置中,并且引入指紋傳感器中,使得盡管有任何誘發(fā)的噪聲,仍需要校準以適當?shù)夭东@指紋。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式,該方法還可以包括等待連續(xù)校準操作之間的最小時間段??赡艽嬖谘b置在短時間內(nèi)接收大量通知或其他類型的事件發(fā)生的情況,在這種情況下,不期望在每次事件之后執(zhí)行傳感器的校準操作。因此,可以將校準之間的最小時間設置為兩者來確保傳感器在其使用時不是忙于校準操作并且降低傳感器的功率消耗。
本發(fā)明第二方面的附加效果和特征主要類似于上面結(jié)合本發(fā)明的第一方面描述的那些附加效果和特征。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供了一種指紋感測裝置,其包括用于感測指紋圖案的感測元件的陣列,所述裝置包括校準控制單元,所述校準控制單元被配置成:獲取指示影響所述指紋傳感器的操作的環(huán)境參數(shù)變化的信息;如果所述變化大于預定閾值,則執(zhí)行所述指紋傳感器的校準操作;接收指示布置有所述指紋傳感器裝置的裝置中的事件的信息;以及如果該事件是一組預定事件中之一,則執(zhí)行指紋傳感器的校準操作。指紋感測裝置可以例如是電容感測裝置。
此外,指紋感測裝置可以包括溫度傳感器、濕度傳感器和/或電磁場傳感器。指紋感測裝置還可以布置在諸如智能電話的用戶裝置中,其中,上述傳感器被集成在智能電話中,并且通信地耦接至指紋感測裝置的校準控制單元。
本發(fā)明的第三方面的效果和特征主要類似于上面結(jié)合本發(fā)明的第一方面和第二方面描述的那些效果和特征。
在研究所附權(quán)利要求和以下描述時,本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得明顯。本領(lǐng)域技術(shù)人員認識到,在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下,可以組合本發(fā)明的不同特征,以創(chuàng)建除了下文中描述的那些實施方式之外的實施方式。
附圖說明
現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明的示例實施方式的附圖更詳細地描述本發(fā)明的這些和其他方面,在附圖中:
圖1示意性地示出了包括指紋感測裝置的智能電話;
圖2是概述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法的一般步驟的流程圖;
圖3是包括根據(jù)本發(fā)明的實施方式的指紋感測裝置的裝置的示意圖;
圖4是概述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法的一般步驟的流程圖;
圖5是包括根據(jù)本發(fā)明的實施方式的指紋感測裝置的裝置的示意圖;
圖6是包括根據(jù)本發(fā)明的實施方式的指紋感測裝置的裝置的示意圖;
圖7是包括根據(jù)本發(fā)明的實施方式的指紋感測裝置的系統(tǒng)和裝置的示意圖;以及
圖8a至圖8b是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法的時間軸。
具體實施方式
在本詳細描述中,參考布置在諸如智能電話的手持式用戶裝置中的電容指紋感測裝置來主要描述根據(jù)本發(fā)明實施方式的方法和裝置的各種實施方式。然而,該方法也適用于其他類型的指紋感測裝置以及布置在其他類型的消費電子裝置中的指紋感測裝置。
圖1以具有集成的指紋感測裝置102的智能電話100的形式示意性地示出了針對根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的指紋感測裝置102的應用。指紋感測裝置102可以例如用于解鎖智能電話100以及/或者用于授權(quán)使用智能電話100來執(zhí)行的交易等。根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的指紋感測裝置102也可以用于其他裝置,諸如平板計算機、膝上型計算機、智能卡或其他類型的消費類電子產(chǎn)品。
圖2a是參照圖3的框圖概述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法的一般步驟的流程圖,圖3示出了布置有感測裝置的智能電話的和指紋感測裝置的特征。首先,該方法包括:獲取202指示影響指紋傳感器的操作的環(huán)境參數(shù)變化的信息??梢酝ㄟ^來自指紋感測裝置102的校準控制單元302的請求來啟動信息的獲取??商孢x地或結(jié)合地,在沒有來自控制單元302的特定請求的情況下,還可以向來自智能電話100的指紋感測裝置102的控制單元302提供指示環(huán)境參數(shù)變化的信息??刂茊卧?02在本文中以連接至指紋感測裝置102的微處理器的形式示出,該控制單元302被配置成至少控制指紋感測裝置102的校準操作的啟動。控制單元302還可以被配置成控制指紋感測裝置102的所有功能。此外,控制單元302可以是智能電話100的通用控制單元,還被配置成控制指紋感測裝置102。
接下來,將參數(shù)值的變化與預定閾值進行比較204,如果該變化大于閾值,則啟動206并隨后執(zhí)行指紋傳感器的校準操作,使得根據(jù)當前的環(huán)境條件來校準指紋感測裝置102。
如圖2b的流程圖所示,確定環(huán)境參數(shù)變化可以包括:確定208環(huán)境參數(shù)的當前值;確定210環(huán)境參數(shù)的當前值與環(huán)境參數(shù)的預定值之間的差;將差與預定閾值進行比較212;以及如果差大于預定閾值,則啟動214并隨后執(zhí)行指紋傳感器的校準操作。
因此,如圖2a至圖2b所示,可以直接提供指示變化的信息作為來自控制單元302和指紋傳感器102外部的源的信息,或者可以通過由指紋傳感器102的控制單元302啟動的測量和隨后的比較來檢測變化。
可以在指紋傳感器的校準操作期間校準的參數(shù)包括但不限于:用于模擬手指檢測的閾值、像素值的模數(shù)(ad)轉(zhuǎn)換之前的模擬增益以及像素值的ad轉(zhuǎn)換的數(shù)字增益和位移。在為每個圖像捕獲而調(diào)節(jié)ad轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下,調(diào)節(jié)的默認設置或起始值可以進行校準。
圖3還示出了控制單元通信地連接至用于測量環(huán)境參數(shù)的多個傳感器。這些傳感器在本文中被示為溫度傳感器304、濕度傳感器306和電磁場傳感器308。環(huán)境傳感器可以集成在指紋感測裝置電路系統(tǒng)中,或者它們可以是布置有指紋傳感器102的智能電話100的一部分。
圖4是概述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法的一般步驟的流程圖,包括:接收402指示布置有指紋感測裝置102的裝置100中的事件的信息,以及確定404該事件是否是一組預定事件中之一。如果該事件在一組預定事件之中,則啟動406并隨后執(zhí)行指紋傳感器的校準操作。
該組預定事件包括需要用戶與智能電話100進行交互的事件。如圖5所示,該組事件可以包括進入呼叫502、警報504、進入消息506和進入通知508。所有上述事件通常鼓勵用戶與智能電話100進行交互,可能需要使用指紋傳感器102以用于解鎖智能電話100。其他類型的事件也可以包括在該組預定事件中。這樣的事件的示例是智能電話100至充電器的連接,這可能導致指紋感測裝置的驅(qū)動電壓vdd的變化,這進而影響裝置的操作特性,從而受益于指紋傳感器的重新校準。觸發(fā)校準操作的其他事件可以是與裝置的應用有關(guān)的事件,例如,如果啟動可以預期需要指紋驗證的應用程序。
圖6示意性地示出了可以包括在啟動校準操作的該組事件中的另一組事件。圖6示出了布置有指紋傳感器102和控制單元302的智能電話100可以包括各種另外的功能,諸如wifi602、藍牙604、導航606和蜂窩網(wǎng)絡608連接功能。所描述的功能都可以用于指示智能電話100的位置變化,這進而可能需要智能電話100的校準。例如,信號強度變化或wifi連接的丟失可以指示用戶從室內(nèi)移動到戶外,從而提示需要校準操作的環(huán)境條件的變化。這同樣適用于藍牙連接的變化或蜂窩網(wǎng)絡連接的變化。此外,裝置通常經(jīng)由兩種或更多種技術(shù)來無線連接,在這種情況下,連接屬性變化的組合可以用于確定例如用戶是否從室內(nèi)移動到戶外。使用諸如gps、glonass或galileo的系統(tǒng)的導航功能也可以用來確定需要校準指紋傳感器102的智能電話100的位置變化。
圖7示出了包括wifi602、藍牙604和蜂窩網(wǎng)絡608連接中的至少一個的用戶裝置700,其被配置成連接至遠程服務提供商702,以獲取關(guān)于環(huán)境參數(shù)的信息、環(huán)境參數(shù)變化以及/或者可以用于確定是否應當啟動校準操作的事件。遠程服務可以例如是基于互聯(lián)網(wǎng)的服務,其提供最新的本地濕度和溫度信息。遠程服務還可以連接至位于用戶裝置700附近的特定傳感器704,該用戶裝置700可以是上面討論的類型中的任何一種。此外,用戶裝置700還可以使用對等連接來與附近的裝置交換相關(guān)環(huán)境信息,從而接收指示環(huán)境參數(shù)變化的相關(guān)信息。因此,即使布置有傳感器的用戶裝置700或指紋感測裝置102都不包含任何傳感器,也可以檢測出環(huán)境參數(shù)變化。
圖8a至圖8b示意性地示出了闡述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法的進一步步驟的時間軸。圖8a示出了在已執(zhí)行第一校準操作之后的預定時間t1執(zhí)行第二校準操作,其中,通過環(huán)境參數(shù)變化或通過特定事件來啟動第一校準操作。如果觸發(fā)第一校準的環(huán)境參數(shù)變化是溫度的快速變化,則一旦指紋感測裝置的性能已穩(wěn)定到新的條件就執(zhí)行第二校準可能是有利的。以檢測到溫度從+20℃變化到-10℃的溫度變化(其指示從室內(nèi)到戶外的移動)為例,有利地啟動和執(zhí)行第一校準以補償任何濕度變化。在經(jīng)過一定時間諸如一分鐘或幾分鐘后,可以假設表面的溫度和感測裝置中的部件的溫度已穩(wěn)定,之后執(zhí)行第二次校準。
圖8b示出了例如基于諸如消息通知的事件來啟動第一校準以及快速連續(xù)地發(fā)生多個后續(xù)事件并且這些事件通常會觸發(fā)新的校準的情況。為了避免在短時間間隔內(nèi)重復執(zhí)行許多校準,設置第一校準完成之后開始的時間段t2,在所述時間段t2期間不可以執(zhí)行校準。也可能忽略(override)的是,在t2期間沒有校準條件是明確排除在外的事件發(fā)生,諸如溫度變化。一旦t2過去,則可以正常處理觸發(fā)校準的下一事件并且執(zhí)行校準。
還容易地認識到,可以有利地使用用于啟動指紋感測裝置的校準操作的上述方法的組合。例如,如果由于環(huán)境參數(shù)變化最近已執(zhí)行了校準,則如果檢測到來自該組事件的事件就可能不需要執(zhí)行新的校準。
盡管參考本發(fā)明的具體示例性實施方式描述了本發(fā)明,但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,許多不同的改變、修改等將是明顯的。同時應當注意,該方法的部分可以以各種方式被省略、互換或排列,該方法還能夠執(zhí)行本發(fā)明的功能。
此外,本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實踐所要求保護的發(fā)明中可以通過研究附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求來理解和實現(xiàn)對所公開的實施方式的變化。在權(quán)利要求中,單詞“包括”并不排除其他元素或步驟,并且不定冠詞“一種”或“一個”不排除多個。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的事實并不表示這些措施的組合不能有利地使用。