指纹感测装置和指纹感测方法与流程

1.本公开大体上涉及一种指纹感测装置，且更确切地说，涉及一种能够提高指纹识别的性能的指纹感测装置和指纹感测方法。


背景技术：

2.指纹传感器广泛应用于例如手机、膝上计算机以及个人数字助理(personal digital assistant；pda)等多种电子装置中以用于指纹识别。在光学指纹传感器的指纹识别期间，在适当的曝光时间下捕获指纹图像对于指纹识别的准确性来说具关键作用。自动曝光(auto exposure；ae)可用于设置捕获指纹图像的曝光时间；然而，自动曝光过程通常耗费时间，因为其需要多个帧来取得稳定的累积结果。快速且准确地确定适当的曝光时间以及用于指纹识别的校正值有其必要性。


技术实现要素：

3.本公开提供一种能够提高指纹识别的性能的指纹感测装置和指纹感测方法。
4.指纹感测装置可包含模拟前端(analog-front-end；afe)电路、模数转换器(analog-to-digital converter；adc)以及校正电路。afe电路配置成产生图像信号；且adc配置成将图像信号转换为输出数字代码。校正电路耦合到adc，且配置成接收通过在多个第一曝光时间中执行多个第一指纹感测操作而产生的多个第一输出数字代码。校正电路更配置成根据第一输出数字代码和第一曝光时间计算第二指纹感测操作的第二曝光时间，其中指纹感测装置在第二曝光时间中执行第二指纹操作以产生第二输出数字代码。
5.指纹感测方法可包含以下步骤：在第一曝光时间中执行多个第一指纹感测操作以产生多个第一输出数字代码；根据第一输出数字代码和第一曝光时间计算第二指纹感测操作的第二曝光时间；以及在第二曝光时间中执行第二指纹感测操作以产生第二输出数字代码。
6.在一些实施例中，当接收到指纹感测命令时，指纹感测装置在第一曝光时间中执行多个第一指纹感测操作以产生多个第一输出数字代码，其中在一些实施例中，第一曝光时间相对较短且为预设的曝光时间。接下来，基于第一曝光时间和第一输出数字代码计算第二曝光时间和/或校正值。以此方式，快速且准确地计算第二指纹感测操作的适当曝光时间(即，第二曝光时间)和/或校正值。因此，在环境光强度的变化下实现具有高质量和稳定性的指纹感测。
7.为了使本公开更容易理解，以下详细地描述附有附图的若干实施例。
附图说明
8.包含随附附图以提供对本公开的进一步理解，且所述随附附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出本公开的实施例，且与描述一起用以解释本公开的原理。
9.图1为根据一些实施例的指纹感测装置的示意图。
10.图2a和图2b为根据一些实施例的指纹感测操作的时序图。
11.图3为根据一些实施例的指纹感测方法的流程图。
12.图4为示出根据一些实施例的示范性输出数字代码与曝光时间(d-t)线的图。
13.图5a和图5b为示出根据一些实施例的指纹感测装置的d-t线的图。
14.图6为根据一些实施例的指纹感测方法的流程图。
15.附图标号说明
16.100：指纹感测装置；
17.110：传感器阵列；
18.120：读出电路；
19.121：感测信号；
20.130：模拟前端电路；
21.131：图像信号；
22.140：加法器电路；
23.141、171：补偿信号；
24.150：数模转换器；
25.151：模拟补偿信号；
26.160：模数转换器；
27.170：校正电路；
28.172：曝光校正信号；
29.301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、610、620、630：框；
30.401：平均线；
31.501、502、503、504、505：d-t线；
32.501'：移位的d-t线；
33.510：箭头；
34.a1、a2、a3：斜率；
35.b1、b2、b3：系数；
36.d、d1、d2、dn、d_fp、d_fp[1]、d_fp[2]、d_fp[m]、d_n-1：输出数字代码；
[0037]
d_neg：负输出数字代码；
[0038]
d_sat：饱和输出数字代码；
[0039]
d_tar：目标输出数字代码；
[0040]
expo：曝光操作；
[0041]
fpr：指纹感测命令；
[0042]
m_avg：平均斜率；
[0043]
m_max：上限阈值；
[0044]
m_min：下限阈值；
[0045]
o_avg：平均偏移；
[0046]
op1、opn、op_n+1：指纹感测操作；
[0047]
r：重置操作；
[0048]
r_1、r_2、r_m、r_x：行；
[0049]
s：采样操作；
[0050]
t、t1、t2、t3、tn、t
n+1
、t_n-1：曝光时间；
[0051]
t2：参考曝光时间；
[0052]
δadc：adc补偿信号；
[0053]
δbp：黑电平补偿信号；
[0054]
δt1、δt2：校正期间。
具体实施方式
[0055]
应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可利用其他实施例，且可作出结构性改变。同样，应理解，本文中所使用的措词和术语是出于描述的目的且不应视为是限制性的。本文中使用“包含”、“包括”或“具有”及其变体意在涵盖其后列出的项目及其等效物以及额外项目。除非另有限制，否则本文中的术语“连接”、“耦合”以及“安装”及其变体是广义上使用的且涵盖直接和间接连接、耦合以及安装。
[0056]
图1示出根据一些实施例的指纹感测装置100，所述指纹感测装置100包含传感器阵列110、读出电路120、模拟前端(afe)电路130、加法器电路140、数模转换器(digital-to-analog converter，dac)150、模数转换器(adc)160以及校正电路170。传感器阵列110可包含布置成行和列的多个像素，且传感器阵列110配置成感测用户的指纹。举例来说，传感器阵列110可为通过传感器阵列110的像素捕获用户指纹的图像以产生感测信号的光学传感器阵列。在一些实施例中，传感器阵列110包含敏感像素和不敏感像素(或黑像素)，其中敏感像素配置成输出指纹感测信号，且黑像素配置成输出作为非指纹感测信号的黑像素信号。传感器阵列110可按任何次序序列输出指纹感测信号和黑像素信号。举例来说，传感器阵列110可首先输出黑像素信号，且接着输出指纹感测信号，或反之亦然。在理想条件下，从黑像素输出的黑像素信号应等于预设电平(即，黑像素信号的电流值是0毫安)。然而，在真实应用(非理想条件)中，从黑像素输出的黑像素信号可能由于指纹感测装置100中出现噪声而不同于预设电平。在一些实施例中，计算黑电平补偿值且用于补偿从传感器阵列110的黑像素输出的黑像素信号。在一些实施例中，来自传感器阵列110的黑像素的黑像素信号可用作参考信号以用于校准来自传感器阵列110的敏感像素的指纹感测信号。举例来说，当黑像素信号的电流值为1毫安且指纹感测信号的电流值为10毫安时，指纹感测信号的电流值可校正为9毫安。在一些实施例中，用黑电平补偿值校正黑像素信号，且接着基于校正的黑像素信号来校正指纹感测信号。
[0057]
读出电路120耦合于传感器阵列110与afe电路130之间，且配置成读出传感器阵列110的像素。举例来说，读出电路120可读出传感器阵列110的像素的特定行，或可读出传感器阵列110的像素的多个行。读出电路120可将感测信号121从传感器阵列110的像素输出到afe电路130。在一实施例中，感测信号121包含来自传感器阵列110的黑像素和敏感像素两者的感测数据。本公开并不意图限制读出电路120的电路结构和操作。
[0058]
afe电路130耦合到读出电路120，且配置成基于从读出电路120输出的感测信号121产生图像信号131。afe电路130可对感测信号121执行处理操作以产生图像信号131。举例而言，afe电路130可对感测信号121执行采样操作、放大操作和/或补偿操作以减少噪声且提高感测信号121的信号质量。afe电路130配置成将图像信号131输出到加法器电路140。
本公开并不意图限制afe电路130的电路结构和操作。
[0059]
加法器电路140耦合到dac 150和afe电路130，且配置成从afe电路130接收图像信号131，且从dac 150接收模拟补偿信号151。加法器电路140配置成用模拟补偿信号151补偿图像信号131以产生补偿信号141。在一实施例中，加法器电路140将模拟补偿信号151添加到图像信号131以产生补偿信号141。在一实施例中，模拟补偿信号151包含黑电平补偿信号，所述黑电平补偿信号配置成补偿由传感器阵列110输出的黑像素信号的偏移。黑像素信号的偏移可归因于来自环境的噪声和/或指纹感测装置100中的噪声而出现。在一实施例中，模拟补偿信号151可还包含adc补偿信号，所述adc补偿信号配置成补偿adc 160的偏移。将结合图3和图5b描述关于补偿dac 160的偏移的描述。
[0060]
adc 160的输入端耦合到加法器电路140以从加法器电路140接收补偿信号141。adc 160配置成将作为模拟信号的补偿信号141转换为输出数字代码d。输出数字代码d为通过传感器阵列100感测的用户指纹的数字表示。
[0061]
校正电路170耦合到adc 160以接收输出数字代码d，且配置成根据输出数字代码d产生补偿信号171和曝光校正信号172。曝光校正信号172可调整曝光时间以用于不同环境光强度(即，正常环境光强度、强环境光强度以及弱环境光强度)下的指纹感测操作。补偿信号171可指示用于分别补偿黑像素信号和/或adc的偏移的黑电平补偿信号和/或adc补偿信号。在一实施例中，校正电路170配置成接收通过在第一曝光时间下执行多个第一指纹感测操作而产生的多个第一输出数字代码。校正电路170可基于第一输出数字代码和第一曝光时间计算第二指纹感测操作的第二曝光时间和/或黑电平补偿信号和/或adc补偿信号。dac 150耦合到校正电路170，且配置成转换补偿信号171以产生模拟补偿信号151。adc 150将模拟补偿信号151输出到加法器电路140以用于补偿图像信号131。
[0062]
图2a和图2b示出根据一些实施例的指纹感测操作op1到指纹感测操作op_n+1的操作时序。在一实施例中，指纹感测操作op1到指纹感测操作op_n+1中的每一个包含重置操作r、曝光操作expo以及采样操作s。当执行指纹感测操作时，依序地执行指纹感测操作的重置操作r、曝光操作expo以及采样操作s。重置操作r配置成重置传感器阵列110的至少一个像素。在重置操作之后执行曝光操作expo以在曝光时间中曝光传感器阵列110的至少一个像素。采样操作s对指纹图像进行采样以产生输出数字代码d。
[0063]
参考图1和图2a，当指纹感测命令fpr由指纹感测装置100接收时，指纹感测装置100执行多个指纹感测操作op1到指纹传感操作opn以获得多个输出数字代码d1到输出数字代码dn，其中n大于或等于2。举例来说，在指纹感测操作op1中，依序执行重置操作r、曝光时间t1中的曝光操作expo以及采样操作s以产生输出数字代码d1。类似地，在指纹感测操作opn中，依序执行重置操作r、曝光时间tn中的曝光操作expo以及采样操作s以产生输出数字代码dn。在一实施例中，执行指纹感测操作op1到指纹感测操作opn以感测传感器阵列110的行r_x。行r_x可为传感器阵列110中的任何行，且行r_x可由用户选择。在实例中，行r_x可为传感器阵列110的中心行，但本公开不限于此。在一实施例中，曝光时间t1到曝光时间tn为预设曝光时间。
[0064]
在指纹感测装置100执行指纹感测操作opn之后，指纹感测装置100的校正电路170可基于输出数字代码d1到输出数字代码dn和曝光时间t1到曝光时间tn来计算指纹感测操作op_n+1的曝光时间t
n+1
。校正电路170可进一步基于输出数字代码d1到输出数字代码dn和
曝光时间t1到曝光时间tn来计算黑电平补偿信号δbp和/或adc补偿信号δadc。黑电平补偿信号δbp可用于补偿通过在指纹感测操作op_n+1中读出传感器阵列110的黑像素而获得的黑像素信号。adc补偿信号δadc可用于补偿指纹感测操作op_n+1中的adc 160的偏移。
[0065]
图2b示出根据一些实施例的指纹感测操作op_n+1的操作时序。在曝光时间t
n+1
之后，计算黑电平补偿信号δbp和/或adc补偿信号δadc，指纹感测装置100配置成基于曝光时间t
n+1
、黑电平补偿信号δbp和/或adc补偿信号δadc执行指纹感测操作op_n+1以感测用户指纹。在一实施例中，指纹感测装置100可执行指纹感测操作op_n+1以从传感器阵列110的所有行读出像素信号。参考图1和图2b，指纹感测装置100可在曝光时间t
n+1
中执行指纹感测操作op_n+1以感测传感器阵列110的行r_1到行r_m中的像素以获得输出数字代码d_fp[1]到输出数字代码d_fp[m]。举例来说，在指纹感测操作op_n+1中，在曝光时间t
n+1
期间曝光行r_1的像素，且指纹感测装置100配置成感测行r_1以产生输出数字代码d_fp[1]。类似地，在指纹感测操作op_n+1中，在曝光时间t
n+1
期间曝光行r_m的像素，且指纹感测装置100配置成感测行r_m以产生输出数字代码d_fp[m]。可组合输出数字代码d_fp[1]到输出数字代码d_fp[m]以产生表示由传感器阵列110感测的指纹图像的输出数字代码d_fp。由于曝光时间t
n+1
基于输出数字代码d1到输出数字代码dn和曝光时间t1到曝光时间tn来计算，因此可准确且快速地确定指纹感测操作op_n+1的适当曝光时间。因此，提高输出数字代码d_fp[1]到输出数字代码d_fp[m]的质量和稳定性；且提高指纹感测装置100的性能。
[0066]
在一些实施例中，基于输出数字代码d1到输出数字代码dn和曝光时间t1到曝光时间tn计算的黑电平补偿信号δbp用于补偿指纹感测操作op_n+1中的黑像素信号。以此方式，可准确且快速地补偿通过读出传感器阵列110的黑像素而获得的黑像素信号，从而致使进一步提高指纹感测装置100的性能。在一实施例中，adc补偿信号δadc用于补偿指纹感测操作op_n+1中的adc 160的偏移。
[0067]
图3示出根据一些实施例的指纹感测方法的流程图。在框301中，方法通过加载初始代码且获取参考曝光时间t2和参考斜率a2来执行初始过程。斜率a2为指示在理想环境光强度下输出数字代码与曝光时间之间的理想关系的参考d-t线的斜率。参考曝光时间t2可指示指纹感测装置100输出目标输出数字代码的曝光时间。参考曝光时间t2和参考斜率a2可存储在非易失性存储器(未绘示)中，且可在指纹感测装置100的初始过程中获取。当指纹感测装置100通电时，可执行初始过程，但本公开不限于此。
[0068]
当指纹感测装置100在框302中接收指纹感测命令fpr时，指纹感测装置100在框303中执行n个指纹感测操作，其中n大于或等于2。n个指纹感测操作在n个预设曝光时间中执行。作为图2a中绘示的实例，指纹感测装置100在n个曝光时间t1到曝光时间tn中执行n个指纹感测操作op1到指纹感测操作opn以产生输出数字代码d1到输出数字代码dn。指纹感测装置100的校正电路170可基于输出数字代码d1到输出数字代码dn和曝光时间t1到曝光时间tn来产生多个d-t线(也称为特征线)。d-t线指示输出数字代码d1到输出数字代码dn与曝光时间t1到曝光时间tn之间的关系。应注意，d-t线中的每一个的特征可为斜率和系数。
[0069]
在框304中，指纹感测装置100的校正电路170可通过对d-t线的斜率进行平均来计算平均斜率m_avg，所述d-t线的斜率基于输出数字代码d1到输出数字代码dn和曝光时间t1到曝光时间tn来计算。方程式(1)示出基于d-t线的斜率来计算平均斜率m_avg的示范性方式。在方程式(1)中，m
1-2
指示由输出数字代码d1和输出数字代码d2以及其对应的曝光时间
t1和曝光时间t2形成的d-t线的斜率。类似地，m
n-1-n
指示由输出数字代码d_n-1和输出数字代码dn以及其对应的曝光时间t_n-1和曝光时间tn形成的d-t线的斜率。在一些实施例中，校正电路170根据方程式(2)进一步计算d-t线的平均偏移o_avg，其中o
1-2
到o
n-1-n
指示d-t线的偏移。当确定d-t线的平均斜率m_avg和平均偏移o_avg时，校正电路170可基于平均斜率m_avg和平均偏移o_avg形成平均d-t线。图4示出由平均斜率m_avg和平均偏移o_avg形成的平均线401的实例。
[0070][0071][0072]
在框305中，校正电路170配置成比较平均斜率m_avg与由上限阈值m_max和下限阈值m_min定义的预定范围。在框306中，当平均斜率m_avg在预定范围内时，校正电路170可确定指纹感测操作op1到指纹感测操作opn在适当环境光强度下执行。因此，校正电路170并不调整参考曝光时间t2，且将参考曝光时间t2设置为下一指纹感测操作op_n+1的曝光时间t
n+1
。
[0073]
当平均斜率m_avg在预定范围之外时，校正电路170进一步配置成确定平均斜率m_avg是否大于上限阈值m_max或平均斜率m_avg是否小于下限阈值m_min。当平均斜率m_avg小于下限阈值m_min时，校正电路170确定指纹操作op1到指纹操作opn在弱环境光强度下执行。因此，校正电路配置成将参考曝光时间t2延长一校正期间δt2以产生曝光时间t
n+1
(框307)。校正期间δt2根据参考d-t线与平均d-t线之间的差值确定。
[0074]
当平均斜率m_avg大于预定范围的上限阈值m_max时，校正电路170确定指纹操作op1到指纹操作opn在强环境光强度下执行。因此，在一实施例中，指纹感测装置100配置成将参考曝光时间t2缩短一校正期间δt1以产生曝光时间t
n+1
(框308)。校正期间δt1根据参考d-t线与平均d-t线之间的差值确定。将结合图5a描述关于校正期间δt1和校正期间δt2的细节。
[0075]
在替代实施例中，当平均斜率m_avg大于上限阈值m_max时，校正电路170可通过偏移值δadc调整adc偏移，而不是将曝光时间缩短校正期间δt1(框308)。校正电路170可将平均d-t线下移偏移值δadc，使得指纹感测装置100的输出数字代码的范围覆盖负范围和正范围两者。以此方式，从传感器阵列感测的信号的幅度不会由于曝光时间的缩短而减小。将结合图5b描述偏移值δadc的细节。
[0076]
在框309中，计算指纹感测操作op_n+1的曝光时间t
n+1
、黑电平补偿值δbp和/或偏移值δadc。接下来，指纹感测装置100使用曝光时间t
n+1
、黑电平补偿值δbp和/或偏移值δadc执行指纹感测操作op_n+1(框310)。指纹感测装置100在框311中输出指示用户指纹的图像的输出数字代码d_fp。
[0077]
图5a为示出根据一些实施例的d-t线501到d-t线505(也称为特征线)的图。图的竖直轴示出输出数字代码d，且图的水平轴示出曝光时间t。d-t线502表示在理想环境光强度下从敏感像素读出的理想输出数字代码。d-t线502指示当曝光时间为t2时理想输出数字代码为目标输出数字代码d_tar。d-t线502由参考斜率a2和参考系数b2表征。
[0078]
d-t线503表示在弱环境光强度下从敏感像素读出的示范性输出数字代码。d-t线
503由斜率a3和系数b3表征，其中斜率a3小于参考斜率a2。d-t线503指示在弱环境光强度下，指纹感测装置100需要比参考曝光时间t2更长的曝光时间t3以输出目标输出数字代码d_tar。曝光时间t3与参考曝光时间t2之间的差值确定为δt2。在一实施例中，当指纹感测装置100的校正电路170确定指纹感测操作op1到指纹感测操作opn在弱光强度下执行时，校正电路170配置成将参考曝光时间t2延长等于δt2的校正期间以产生曝光时间t
n+1
。指纹感测装置100使用曝光时间t
n+1
执行下一指纹感测操作op_n+1。以此方式，指纹感测装置100可在弱环境光强度下输出高质量图像信号。
[0079]
d-t线501表示在强环境光强度下从敏感像素读出的示范性输出数字代码。d-t线501由斜率a1和系数b1表征，其中斜率a1大于参考斜率a2。d-t线501指示在强环境光强度下，指纹感测装置100需要比参考曝光时间t2更短的曝光时间t1以输出目标输出数字代码d_tar。曝光时间t1与参考曝光时间t2之间的差值确定为δt1。在一些实施例中，当校正电路170确定指纹感测操作op1到指纹感测操作opn在强环境光强度下执行时，校正电路170配置成将参考曝光时间t2缩短等于δt1的校正期间以产生曝光时间t
n+1
。指纹感测装置100可使用曝光时间t
n+1
执行下一指纹感测操作op_n+1，以在强环境光强度下输出高质量图像信号。
[0080]
d-t线505(也称为参考d-t线505)表示从黑像素读出的理想输出数字代码(或理想黑电平)；且d-t线504表示从传感器阵列110的黑像素读出的示范性输出数字代码(或黑电平)。如图5a中所绘示，对于曝光时间中的每一个，参考d-t线505中的理想黑电平与d-t线504中的黑电平之间的差值可由于指纹感测装置100中的噪声而出现。在一实施例中，对于每一曝光时间，指纹感测装置100的校正电路170可基于理想黑电平与从传感器阵列110感测的黑电平之间的差值来确定黑电平补偿值δbp。指纹感测装置100可使用黑电平补偿值δbp补偿从传感器阵列110感测的黑电平，以进一步提高从传感器阵列110感测的图像信号的稳定性和质量。
[0081]
图5b为示出根据一些实施例的在强环境光强度下的指纹感测装置100的d-t线的图。图5b和图5a的相同元件以相同参考标号绘示。d_sat为饱和输出数字代码。图5a与图5b不同之处在于图5b进一步示出移位的d-t线501'，所述移位的d-t线501'通过将d-t线501下移偏移值δadc到竖直轴的负方向而产生，其中d-t线501的斜率与d-t线501'的斜率相同。移位d-t线501以产生移位的d-t线501'的移位操作由箭头510表示。偏移值δadc可根据d-t线501的斜率a1和曝光时间t1与曝光时间t2之间的差值δt1来计算。更确切地说，偏移值δadc可根据以下方程式(3)和方程式(4)计算。
[0082]
δt1 ＝ t2
ꢀ‑ꢀ
t1 (3)
[0083]
δadc ＝ a1*δt1 (4)
[0084]
在一实施例中，当校正电路170确定指纹感测操作在强环境光强度下执行时，校正电路170不缩短曝光时间。替代地，校正电路170可计算偏移值δadc且接着下移d-t线501以产生移位的d-t线501'。指纹感测装置100可用计算的偏移值δadc补偿adc160以在强环境光强度下产生高质量图像信号。参考图1和图5b，由校正电路170计算的偏移值δadc可通过dac150转换为模拟补偿信号151，且接着被添加到图像信号131以产生补偿信号141。以此方式，指纹感测装置100可用计算的偏移值δadc补偿adc 160。
[0085]
由于将d-t线501下移偏移值δadc，移位的d-t线501'中的输出数字代码d从负输
出数字代码d_neg开始。因为移位的d-t线501'的输出数字代码d可覆盖负输出数字代码和正输出数字代码两者，所以输出数字代码的范围在强环境光强度下得以维持。因此，改善从指纹感测装置100的传感器阵列110感测的指纹感测信号的幅度。
[0086]
图6为示出根据一些实施例的指纹感测方法的流程图。在框610中，在第一曝光时间中执行多个第一指纹感测操作以产生多个第一输出数字代码。参考图2a和图6，指纹感测装置100可在曝光时间t1到曝光时间tn中执行多个指纹感测操作op1到指纹感测操作opn以产生多个输出数字代码d1到输出数字代码dn。在框620中，根据第一输出数字代码和第一曝光时间计算第二指纹感测操作的第二曝光时间。在框630中，在第二曝光时间中执行第二指纹感测操作以产生第二感测数据。参考图2b和图6，指纹感测装置100可在曝光时间t
n+1
中执行指纹感测操作op_n+1以产生第二输出数字代码。
[0087]
根据以上实施例，指纹感测装置可在第一曝光时间下执行多个第一指纹感测操作以产生第一输出数字代码。指纹感测装置可基于第一输出数字代码和第一曝光时间计算第二指纹感测操作的曝光时间、黑像素补偿信号和/或adc补偿信号以获得用户的指纹图像。以此方式，指纹感测装置可在不同环境光强度下产生用户指纹的高质量图像。
[0088]
本领域的技术人员可在不脱离本公开的范围或精神的情况下对所公开实施例的结构作出各种修改和变化。鉴于前述内容，希望本公开涵盖本公开的修改和变化，前提是所述修改和变化在权利要求书和其等效物的范围内。

技术特征：
1.一种指纹感测装置，包括：模拟前端电路，配置成产生图像信号；模数转换器，配置成将所述图像信号转换为输出数字代码；以及校正电路，耦合到所述模数转换器，所述校正电路配置成：接收通过在多个第一曝光时间中执行多个第一指纹感测操作而产生的多个第一输出数字代码；以及根据所述第一输出数字代码和所述第一曝光时间计算第二指纹感测操作的第二曝光时间，其中所述指纹感测装置在所述第二曝光时间中执行所述第二指纹操作以产生第二输出数字代码。2.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其中所述第一曝光时间中的每一个为预定曝光时间。3.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其中执行所述第一指纹感测操作中的每一个以感测传感器阵列的多个行当中的预定行中的像素，以及执行所述第二指纹感测操作以感测所述传感器阵列的所述多个行中的所述像素。4.根据权利要求3所述的指纹感测装置，其中所述校正电路配置成：根据所述第一输出数字代码和所述第一曝光时间产生第一特征线，其中所述第一特征线指示第一输出数字代码与所述第一曝光时间之间的关系；以及根据所述第一特征线计算所述第二曝光时间。5.根据权利要求4所述的指纹感测装置，其中所述第一特征线由斜率和系数表征，以及所述校正电路配置成通过对根据所述第一输出数字代码和所述第一曝光时间形成的线的斜率和系数进行平均来计算所述第一特征线的所述斜率和所述系数。6.根据权利要求5所述的指纹感测装置，其中所述校正电路配置成：确定所述第一特征线的所述斜率是否在预定范围内，响应于确定所述第一特征线的所述斜率在所述预定范围内而将参考曝光时间设置为所述第二曝光时间。7.根据权利要求6所述的指纹感测装置，其中所述预定范围包括上限阈值和下限阈值，以及所述校正电路配置成：响应于确定所述第一特征线的所述斜率超出所述预定范围而确定所述第一特征线的所述斜率是否小于所述下限阈值，且确定所述第一特征线的所述斜率是否大于所述上限阈值，以及响应于确定所述第一特征线的所述斜率小于所述下限阈值而将参考曝光时间增加第一校正期间以产生所述第二曝光时间，其中所述第一校正期间根据所述第一特征线和第一参考特征线确定。8.根据权利要求6所述的指纹感测装置，其中所述校正电路更配置成：响应于确定所述第一特征线的所述斜率大于所述上限阈值而将所述参考曝光时间减
少第二校正期间以产生所述第二曝光时间，其中所述第二校正期间根据所述第一特征线和第一参考特征线确定。9.根据权利要求6所述的指纹感测装置，其中响应于确定所述第一特征线的所述斜率大于所述预定范围的所述上限阈值，所述校正电路更配置成：根据第一特征线和第一参考特征线计算补偿值；以及用所述补偿值补偿所述模数转换器。10.根据权利要求9所述的指纹感测装置，还包括：数模转换器，耦合到所述校正电路，配置成从所述校正电路接收所述补偿值，且将所述补偿值转换为模拟补偿信号；以及加法器电路，耦合到所述数模转换器和所述模拟前端电路，配置成将所述模拟补偿信号添加到所述图像信号以产生补偿信号，且将所述补偿信号输出到所述模数转换器，其中所述模数转换器转换所述补偿信号以产生所述第二指纹感测操作的所述第二输出数字代码。11.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其中所述校正电路更配置成根据所述第一输出数字代码和所述第一曝光时间计算所述第二指纹感测操作的黑电平补偿值。12.根据权利要求11所述的指纹感测装置，其中所述校正电路更配置成：根据所述第一输出数字代码和所述第一曝光时间产生第二特征线；确定所述第二特征线与第二参考特征线之间的差值；以及根据所述第二特征线与所述第二参考特征线之间的所述差值计算所述黑电平补偿值，其中所述指纹感测装置使用所述黑电平补偿值补偿所述第二指纹感测操作中的黑像素信号。13.一种指纹感测方法，包括：在第一曝光时间中执行多个第一指纹感测操作以产生多个第一输出数字代码；根据所述第一输出数字代码和所述第一曝光时间计算第二指纹感测操作的第二曝光时间；在所述第二曝光时间中执行所述第二指纹感测操作以产生第二输出数字代码。14.根据权利要求13所述的指纹感测方法，其中所述第一曝光时间中的每一个为预定曝光时间，执行所述第一指纹感测操作中的每一个以感测传感器阵列的多个行当中的预定行中的像素，以及执行所述第二指纹感测操作以感测所述传感器阵列的所述多个行中的像素。15.根据权利要求14所述的指纹感测方法，其中根据所述第一输出数字代码和所述第一曝光时间计算所述第二指纹感测操作的所述第二曝光时间包括：根据所述第一输出数字代码和所述第一曝光时间产生第一特征线，其中所述第一特征线指示第一输出数字代码与所述第一曝光时间之间的关系；以及根据所述第一特征线计算所述第二曝光时间。16.根据权利要求15所述的指纹感测方法，还包括：计算所述第一特征线的斜率；
确定所述第一特征线的所述斜率是否在预定范围内；以及响应于确定所述第一特征线的所述斜率在所述预定范围内而将参考曝光时间设置为所述第二曝光时间。17.根据权利要求15所述的指纹感测方法，还包括：响应于确定所述第一特征线的所述斜率超出所述预定范围而确定所述第一特征线的所述斜率是否小于所述下限阈值，且确定所述第一特征线的所述斜率是否大于所述上限阈值；以及响应于确定所述第一特征线的所述斜率小于所述下限阈值而将所述参考曝光时间增加第一校正期间以产生所述第二曝光时间，其中所述第一校正期间根据所述第一特征线和第一参考特征线确定。18.根据权利要求15所述的指纹感测方法，还包括：响应于确定所述第一特征线的所述斜率大于所述上限阈值而将所述参考曝光时间减少第二校正期间以产生所述第二曝光时间，其中所述第二校正期间根据所述第一特征线和第一参考特征线确定。19.根据权利要求15所述的指纹感测方法，还包括：响应于确定所述第一特征线的所述斜率大于所述预定范围的所述上限阈值而根据第一特征线和第一参考特征线计算补偿值且用所述补偿值补偿所述模数转换器。20.根据权利要求15所述的指纹感测方法，还包括：将所述补偿值转换为模拟补偿信号；在所述第二指纹感测操作中将所述模拟补偿信号添加到所述指纹模拟信号以产生补偿信号；以及转换所述补偿信号以产生所述第二指纹感测操作的所述第二输出数字代码。

技术总结
本公开提供一种指纹感测装置和指纹感测方法。该指纹感测装置，包含模拟前端电路、模数转换器和校正电路。模拟前端电路产生图像信号，且模数转换器将图像信号转换为输出数字代码。校正电路接收通过在多个第一曝光时间中执行多个第一指纹感测操作而产生的多个第一输出数字代码。校正电路更配置成根据第一输出数字代码和第一曝光时间计算第二指纹感测操作的第二曝光时间，其中指纹感测装置在第二曝光时间中执行第二指纹操作以产生第二输出数字代码。代码。代码。


技术研发人员：黄敏 蔡荣育 陈季廷
受保护的技术使用者：联咏科技股份有限公司
技术研发日：2022.11.01
技术公布日：2023/7/26