專利名稱：具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，例如鼠標(biāo)及鍵盤裝置，滑動(dòng)式指紋感測芯片將感測到的片段指紋圖像傳送至計(jì)算機(jī)中并進(jìn)行對(duì)比動(dòng)作，并在對(duì)比成功后才能激活計(jì)算機(jī)中至少一特定的應(yīng)用程序或無線外圍設(shè)備的功能。
背景技術(shù)：
本發(fā)明也關(guān)聯(lián)至本案發(fā)明人的下述專利(a)中國臺(tái)灣發(fā)明專利申請(qǐng)案號(hào)092133887，申請(qǐng)日為2003年12月2日，發(fā)明名稱為“含指紋感測器的記憶體儲(chǔ)存裝置及其儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的保護(hù)方法”；(b)中國臺(tái)灣發(fā)明專利申請(qǐng)案號(hào)091106806，申請(qǐng)日為2002年4月3日，發(fā)明名稱為“電容式指紋讀取晶片”，公告號(hào)為583592，證書號(hào)為發(fā)明第200040號(hào)；(c)中國臺(tái)灣發(fā)明專利申請(qǐng)案號(hào)091110443，申請(qǐng)日2002年5月17目，發(fā)明名稱為“壓力式指紋讀取晶片及其制造方法”；(d)中國臺(tái)灣發(fā)明專利申請(qǐng)案號(hào)090113755，申請(qǐng)日2001年7月6日，發(fā)明名稱為“溫差感應(yīng)式指紋辨識(shí)晶片之設(shè)計(jì)與制造”，公告號(hào)為558686，證書號(hào)碼為發(fā)明第189671號(hào)；(e)中國臺(tái)灣發(fā)明專利申請(qǐng)案號(hào)091118142，申請(qǐng)日2002年8月13日，發(fā)明名稱為“電容式壓力微感測元件及其應(yīng)用之指紋讀取晶片結(jié)構(gòu)”，公告號(hào)為578112，證書號(hào)為發(fā)明第198398號(hào)；(f)中國臺(tái)灣發(fā)明專利申請(qǐng)案號(hào)090112023，申請(qǐng)日為2001年5月17日，發(fā)明名稱為“電容式壓力微感測元件及其制造方法與訊號(hào)讀取方式”，現(xiàn)已獲得專利，其證書號(hào)碼為發(fā)明專利第182652號(hào)；(g)中國臺(tái)灣發(fā)明專利申請(qǐng)案號(hào)092113528，申請(qǐng)日為2003年5月20日，發(fā)明名稱為“滑動(dòng)式指紋傳感器模組及其感測方法”；(h)中國臺(tái)灣發(fā)明專利申請(qǐng)案號(hào)092114621，申請(qǐng)目為2003年5月29日，發(fā)明名稱為“具滑動(dòng)式指紋感測器之卡片裝置”，證書號(hào)為發(fā)明第225623號(hào)；及(i)中國臺(tái)灣發(fā)明專利申請(qǐng)案號(hào)094108291，申請(qǐng)日為2005年3月18日，發(fā)明名稱為“一種具有圖像比對(duì)功能的滑動(dòng)式指紋感測晶片及其處理方法”。
已知的指紋讀取方法，可以利用沾有墨水的手指按壓在紙上，再利用光學(xué)掃描儀來掃描紙張以將指紋輸入計(jì)算機(jī)中，然后與數(shù)據(jù)庫中的指紋圖形對(duì)比。然而，上述方法的最大缺點(diǎn)是無法達(dá)到實(shí)時(shí)處理的目的，因此無法滿足越來越多實(shí)時(shí)認(rèn)證的需求，例如網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證，電子商務(wù)，攜帶式電子產(chǎn)品保密，IC卡個(gè)人身份認(rèn)證，保全系統(tǒng)等等。
實(shí)時(shí)的指紋讀取方法便成為生物辨識(shí)市場中的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)上，可使用光學(xué)式指紋傳感器來實(shí)時(shí)讀取指紋，然而其具有體積過于龐大的缺點(diǎn)。近年來更因?yàn)樾酒街讣y傳感器的發(fā)明，使得在輕薄短小的電子產(chǎn)品上整合指紋辨識(shí)裝置不再是不可行的技術(shù)，相關(guān)技術(shù)內(nèi)容可參見本案發(fā)明人周正三的上述專利。為此，利用硅半導(dǎo)體的芯片式指紋傳感器應(yīng)運(yùn)而生，克服了上述光學(xué)式傳感器的缺點(diǎn)，例如祥群科技股份有限公司的產(chǎn)品型號(hào)LTT-C500的電容式指紋傳感器即有此優(yōu)點(diǎn)。
由于手指的尺寸限制，已知的芯片式指紋傳感器的感測面積至少大于9mm*9mm。再者，由于硅集成電路制造的限制，在一片6英寸(時(shí))晶片中僅能產(chǎn)出50至70個(gè)有效芯片，再加上封裝測試成本，將使得單一指紋傳感器的售價(jià)至少大于美金10元以上，這將限制其應(yīng)用于各種消費(fèi)性電子產(chǎn)品，譬如筆記型計(jì)算機(jī)、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理，計(jì)算機(jī)外圍產(chǎn)品，乃至于整合指紋傳感器的個(gè)人身份識(shí)別卡。
為了克服上述成本問題，可以將傳統(tǒng)二維芯片式指紋傳感器的長度予以縮小，藉以增加有效芯片的產(chǎn)出數(shù)目并降低芯片單價(jià)。其原理是由手指滑動(dòng)通過芯片表面，完成整個(gè)手指的掃描，再將每張擷取到的片段指紋圖像建立關(guān)聯(lián)性儲(chǔ)存成一參考模塊，后續(xù)的使用也是相同的將手指滑過芯片表面，并得到一指紋模塊，通過指紋模塊與參考模塊的比較便可以確認(rèn)使用者的身份。
其中，Mainguet等人在美國專利6,289,114號(hào)公報(bào)中及Kramer在美國專利6,317,508號(hào)公報(bào)分別揭露了上述的一種滑動(dòng)式指紋傳感器及多重影像串接的方法，如圖1與圖2所示。圖1所示為已知應(yīng)用滑動(dòng)式指紋傳感器作為手指指紋圖像讀取的架構(gòu)示意圖。其中傳感器110為一陣列元件，其橫軸方向尺寸約等于手指120的寬度，而縱軸方向(手指滑動(dòng)方向)尺寸遠(yuǎn)小于橫軸方向尺寸，手指120與傳感器110有一相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度V，也就是說將手指120以速度V滑動(dòng)通過傳感器110的表面，因此傳感器110可以連續(xù)性的擷取片段指紋圖像(如圖2A所示即為所擷取到的連續(xù)性片段指紋圖像121a-121s)。這些連續(xù)性片段指紋圖像121a-121s可以被輸出至一微處理器130，每次輸出的數(shù)據(jù)量如圖2B所示，并且暫存于一隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)140中。隨后，微處理器130將這些連續(xù)性片段指紋圖像121a-121s取出，由儲(chǔ)存于只讀存儲(chǔ)器(ROM)150中的軟件邏輯(algorithm)做指紋圖像接合動(dòng)作。首先，將圖像121a與121b接合成圖像121ab，然后再將121c與121ab接合成121abc，如圖2C所示，依此類推，以將多張的片段指紋圖像121a-121s接合成一張完整指紋圖像122，也就是如圖2D所示的指紋全圖122。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以擷取到相當(dāng)大的指紋圖像，卻不需要大面積的傳感器，不僅在成本上有相當(dāng)大的優(yōu)勢，辨識(shí)對(duì)比的品質(zhì)也如大面積指紋傳感器般的好，例如低誤判率(false access rate)及聚判率(false rejection rate)。
然而，這種傳感器110的架構(gòu)及方法設(shè)計(jì)有一些缺點(diǎn)。首先，必須要在很短的時(shí)間(＜1秒)擷取非常多的片段指紋圖像，其通常需要百張甚至更多的片段指紋圖像。舉例而言(如果需要手指滑動(dòng)速度達(dá)10cm/sec)，若指紋傳感器的規(guī)格為8*280(此為Atmel Fingerchip的規(guī)格，500dpi)，則隨機(jī)存取存儲(chǔ)器140至少需要約600Kbytes的容量(再加上后續(xù)的接圖處理可能需要更多的緩沖存儲(chǔ)器(buffer memory))，因而增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的成本。6,289,114專利是利用第一與第二個(gè)指紋圖像所結(jié)合出的一個(gè)第一結(jié)合圖像來跟第三個(gè)指紋圖像作結(jié)合以產(chǎn)生一第二結(jié)合圖像，接著，第二結(jié)合圖像再跟第四指紋圖像作結(jié)合以產(chǎn)生一第三結(jié)合圖像。在此情況下，結(jié)合圖像所占的存儲(chǔ)器逐漸增加，且緩沖存儲(chǔ)器也必須夠大才能達(dá)成所有指紋圖像的結(jié)合。
再者，為了滿足整個(gè)指紋辨識(shí)行為在手指滑過芯片表面后1秒內(nèi)完成(一般可以接受時(shí)間不能超過2秒)傳感器110的芯片與主機(jī)系統(tǒng)的微處理器130間的相連接口必須是具有較大頻寬的接口，例如具有DMA模式的并列(Parallel)接口或者USB2.0的快速序列(Serial)接口，而無法利用較常見的I2C或RS232接口來傳輸，限制了使用者設(shè)計(jì)的彈性。
Ericson在美國專利2003/0021495案中揭露了一種內(nèi)含暫存存儲(chǔ)器的指紋感測芯片設(shè)計(jì)，其最大優(yōu)點(diǎn)為與主機(jī)系統(tǒng)的微處理器影像傳輸時(shí)較具有彈性，只是上述主機(jī)系統(tǒng)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器140的容量需求的問題以及必須要通過高頻寬的接口在很短的時(shí)間內(nèi)(＜1秒)傳送完影像數(shù)據(jù)的問題仍然沒有得到解決，并且這一專利申請(qǐng)案中并沒有提及如何解決后續(xù)的圖像處理方法。
在計(jì)算機(jī)外圍應(yīng)用上，已知技術(shù)已有一些附帶指紋感測功能的鼠標(biāo)、鍵盤等，通過讀取判別使用者的指紋決定計(jì)算機(jī)的使用權(quán)限。這些鼠標(biāo)、鍵盤所應(yīng)用傳感器都是面積型指紋傳感器，單價(jià)昂貴，且所占空間較大，不利于產(chǎn)品的推廣。隨著技術(shù)的發(fā)展及使用上的方便性，無線功能的計(jì)算機(jī)外圍裝置漸漸的取代有線裝置成為市場的主流，同樣的思維，整合指紋辨識(shí)功能于無線外圍裝置便成為一重要課題。然而，到目前為止，申請(qǐng)人并未見到有在無線計(jì)算機(jī)外圍裝置本體上裝設(shè)指紋傳感器，并將影像通過無線方式傳送至計(jì)算機(jī)裝置對(duì)比的產(chǎn)品或相關(guān)專利文獻(xiàn)，主要的問題是目前滑動(dòng)式指紋傳感器需要傳送相當(dāng)大的數(shù)據(jù)至主機(jī)系統(tǒng)，致使使用者必須要等待數(shù)秒至數(shù)十秒(視所使用的無線發(fā)射器類型而定)，現(xiàn)有技術(shù)并無法有效克服。
本發(fā)明將提供一種設(shè)計(jì)，將滑動(dòng)式指紋傳感器設(shè)置于無線裝置本體上，并且能很有效的降低傳送的數(shù)據(jù)量，使得使用者可以實(shí)時(shí)的使用所述裝置本體的指紋傳感器，并且馬上由主機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)比的動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，用以輸出互不相重疊的片段指紋圖像至一主機(jī)系統(tǒng)中，以減少無線電數(shù)據(jù)的傳輸量。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其包含一外圍裝置接收模塊、一外圍裝置本體及一滑動(dòng)式指紋感測芯片。所述外圍裝置接收模塊通過有線方式連接至一主機(jī)系統(tǒng)，并具有一無線電接收器。所述外圍裝置本體通過無線方式與所述外圍裝置接收模塊相連，并具有一無線電發(fā)射器。所述滑動(dòng)式指紋感測芯片設(shè)于所述外圍裝置本體上，用以感測并處理實(shí)質(zhì)上沿著一滑動(dòng)方向滑動(dòng)通過其上的一手指的多個(gè)片段指紋圖像而產(chǎn)生多個(gè)片段圖像，所述多個(gè)片段圖像通過所述無線電發(fā)射器、所述無線電接收器而傳輸至所述主機(jī)系統(tǒng)中。
為了加速指紋感測的過程，在上述實(shí)施例中，所述滑動(dòng)式指紋感測芯片可包含一長方形陣列傳感器、一增益可調(diào)制放大器、一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、一圖像對(duì)比模塊、一輸入/輸出接口及一控制邏輯。所述長方形陣列傳感器用以感測實(shí)質(zhì)上沿著滑動(dòng)方向滑動(dòng)通過其上的手指的多個(gè)片段指紋圖像而獲得多個(gè)片段指紋模擬信號(hào)。所述增益可調(diào)制放大器用以將所述的多個(gè)片段指紋模擬信號(hào)放大然后輸出多個(gè)放大信號(hào)。所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器依序接收并轉(zhuǎn)換所述的多個(gè)放大信號(hào)成為多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)。所述圖像對(duì)比模塊接收并對(duì)比所述的多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)，并逐一產(chǎn)生互不相重疊的所述多個(gè)片段圖像。所述輸入/輸出接口電連接至所述外圍裝置本體的所述無線電發(fā)射器，用以依序輸出所述的多個(gè)片段圖像至所述外圍裝置接收模塊，以使所述主機(jī)系統(tǒng)將所述的多個(gè)片段圖像以邊靠邊的方式組合成一張完整指紋圖像以執(zhí)行后續(xù)辨識(shí)動(dòng)作。所述控制邏輯，用以控制所述長方形陣列傳感器、所述增益可調(diào)制放大器、所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、所述圖像對(duì)比模塊及所述輸入/輸出接口的運(yùn)作。
在上述實(shí)施例中，所述圖像對(duì)比模塊可包含一存儲(chǔ)器、一圖像對(duì)比單元及一存儲(chǔ)器控制單元。所述存儲(chǔ)器用以一次暫存所述的多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)的相鄰兩個(gè)。所述圖像對(duì)比單元用以對(duì)比儲(chǔ)存于所述存儲(chǔ)器中的所述的多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)的相鄰兩個(gè)，以產(chǎn)生所述的多個(gè)片段圖像。所述存儲(chǔ)器控制單元用以控制所述存儲(chǔ)器及所述圖像對(duì)比單元的運(yùn)作。
本發(fā)明的有益效果在于1、不需復(fù)雜的處理電路，因此可以達(dá)到省電以及將產(chǎn)品小型化的效果；2、可以減少感測芯片的成本及降低消耗功率；3、與主機(jī)系統(tǒng)之間的頻寬需求也不需要太高，主機(jī)系統(tǒng)所需的存儲(chǔ)器空間也可大幅縮小；4、可以大幅改善已知技術(shù)的缺點(diǎn)，提高其適用性及使用者不需要耗時(shí)等待影像傳送的優(yōu)點(diǎn)。


圖1所示為已知應(yīng)用滑動(dòng)式指紋傳感器作為手指指紋圖像讀取的架構(gòu)示意圖。
圖2A至2D顯示已知的片段指紋圖像對(duì)比成一完整指紋圖像的一例。
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備的方塊圖。
圖4顯示應(yīng)用本發(fā)明的影像感測芯片進(jìn)行影像擷取的一示意圖。
圖5顯示將圖4的第一片段圖像信號(hào)與第二片段圖像信號(hào)做圖像對(duì)比的示意圖。
圖6顯示將圖4的第二片段圖像信號(hào)與第三片段圖像信號(hào)做圖像對(duì)比的示意圖。
圖7顯示依本發(fā)明第一實(shí)施例的另一種滑動(dòng)式指紋感測芯片的方塊圖。
圖8顯示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備的方塊圖。
圖9顯示依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備的方塊圖。
主要組件符號(hào)說明AFS～片段指紋模擬信號(hào) AFSA～放大信號(hào)DFS～數(shù)字片段指紋信號(hào) DFS1～第一片段圖像信號(hào)DFS2～第二片段圖像信號(hào)DFS3～第三片段圖像信號(hào)NS～導(dǎo)航信號(hào) OS1～第一重疊信號(hào)OS2～第二重疊信號(hào) RFS～片段圖像RFS1～第一片段圖像RFS2～第二片段圖像RFS3～第三片段圖像V～相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度10～滑動(dòng)式指紋感測芯片11～長方形陣列傳感器11A～增益可調(diào)制放大器 12～模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器13～圖像對(duì)比模塊 14～輸入/輸出(I/O)接口15～控制邏輯 20～外圍裝置接收模塊22～無線電接收器 28～擴(kuò)充插槽30～外圍裝置本體 32～無線電發(fā)射器34～擴(kuò)充插槽 40～主機(jī)系統(tǒng)50～外接式存儲(chǔ)器或芯片卡 55～左區(qū)塊56～右區(qū)塊57～左區(qū)塊58～右區(qū)塊110～傳感器120～手指 121a-121s～片段指紋圖像121ab～圖像 121abc～圖像122～完整指紋圖像 130～微處理器131～存儲(chǔ)器 131A、131B、131C～緩沖區(qū)132～圖像對(duì)比單元 133～存儲(chǔ)器控制單元
134～導(dǎo)航單元 140～隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)150～只讀存儲(chǔ)器(ROM)具體實(shí)施方式
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備的方塊圖。如圖3所示，本實(shí)施例的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備包含一外圍裝置接收模塊20、一外圍裝置本體30及一滑動(dòng)式指紋感測芯片10。外圍裝置接收模塊20通過有線方式連接至一主機(jī)系統(tǒng)40，并具有一無線電接收器(可以包含在收發(fā)器中)22。舉例而言，外圍裝置接收模塊20是通過一通用串行總線(USB)接口、一PCMCIA接口、一PCI高速(PCIEXPRESS)接口或一IEEE 1394接口而連接至主機(jī)系統(tǒng)40。主機(jī)系統(tǒng)40可以是計(jì)算機(jī)、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理等。主機(jī)系統(tǒng)40利用其CPU 42處理辨識(shí)指紋數(shù)據(jù)，并在辨識(shí)通過后激活至少一應(yīng)用程序在主機(jī)系統(tǒng)中或者將外圍裝置接收模塊20與外圍裝置本體30的相連致能(enable)。在本發(fā)明中，外圍裝置本體除了包含上述滑動(dòng)式指紋傳感器外，也包含了其需要執(zhí)行的基本功能，例如外圍裝置本體30可以是鼠標(biāo)、鍵盤、存儲(chǔ)器儲(chǔ)存裝置、顯示器、列表機(jī)或其它裝置，在本發(fā)明中，主要精神在于如何將滑動(dòng)式指紋傳感器設(shè)計(jì)于外圍裝置本體中，對(duì)于其它的功能描述則將其視為已知的技術(shù)，在此不贅述。
并且在外圍裝置本體設(shè)置有一無線發(fā)射器32，無線發(fā)射器32通過一無線網(wǎng)絡(luò)卡(802.11系列)、或一紅外線Ir-Da、或一藍(lán)芽接口等無線方式而與外圍裝置接收模塊20相連。因此，外圍裝置本體30通過無線方式與外圍裝置接收模塊20相連，并具有無線電發(fā)射器(可以包含在收發(fā)器中)32。滑動(dòng)式指紋感測芯片10是設(shè)于外圍裝置本體30上，用以感測并處理實(shí)質(zhì)上沿著一滑動(dòng)方向滑動(dòng)通過其上分一手指分多個(gè)片段指紋圖像而產(chǎn)生多個(gè)片段圖像，多個(gè)片段圖像是通過無線電發(fā)射器32、無線電接收器22而傳輸至主機(jī)系統(tǒng)40中。
在本發(fā)明中為了減少傳送的數(shù)據(jù)量，滑動(dòng)式指紋感測芯片10可包含一長方形陣列傳感器11、一增益可調(diào)制放大器11A、一模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器12、一圖像對(duì)比模塊13、一輸入/輸出(I/O)接口14及一控制邏輯15。長方形陣列傳感器11可先形成于一基板上，在本實(shí)施例中基板為硅材料。傳感器的原理可以是電容式、壓力式或溫差式感測元件，如本案申請(qǐng)人在上述專利(b)至(e)所揭露的，在此不贅述。
長方形陣列傳感器11用以感測實(shí)質(zhì)上沿著滑動(dòng)方向滑動(dòng)通過其上的手指的多個(gè)片段指紋圖像而獲得多個(gè)片段指紋模擬信號(hào)AFS。增益可調(diào)制放大器11A用以將多個(gè)片段指紋模擬信號(hào)AFS作適度放大然后輸出多個(gè)放大信號(hào)AFSA。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器12依序接收并轉(zhuǎn)換多個(gè)放大信號(hào)AFSA成為多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS。為了簡化說明起見，這些數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS至少依序包含一第一片段圖像信號(hào)DFS1、一第二片段圖像信號(hào)DFS2及一第三片段圖像信號(hào)DFS3，如圖4所示。
圖像對(duì)比模塊13接收并對(duì)比多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS，并逐一產(chǎn)生互不相重疊的多個(gè)片段圖像RFS。這些片段圖像RFS至少依序包含一第一片段圖像RFS1、一第二片段圖像RFS2及一第三片段圖像RFS3。輸入/輸出接口14電連接至外圍裝置本體30的無線電發(fā)射器32，用以依序輸出多個(gè)片段圖像RFS至外圍裝置接收模塊20。由于多個(gè)片段圖像RFS彼此互不相重疊，所以各片段圖像RFS在滑動(dòng)方向的像素的數(shù)目小于或等于長方形陣列傳感器11在滑動(dòng)方向的感測單元的數(shù)目。
假設(shè)第三片段圖像RFS3是最后一筆的輸出信號(hào)，則由于多個(gè)片段圖像RFS彼此互不相重疊，所以第一片段圖像RFS1及第二片段圖像RFS2的任一個(gè)之一數(shù)據(jù)量小于或等于第三片段圖像RFS3的一數(shù)據(jù)量。
藉此，主機(jī)系統(tǒng)40可以將多個(gè)片段圖像RFS以邊靠邊的方式組合成一張完整指紋圖像以執(zhí)行后續(xù)辨識(shí)動(dòng)作。待辨識(shí)對(duì)比完成后，可以激活主機(jī)系統(tǒng)中的至少一應(yīng)用程序(例如使用計(jì)算機(jī)的權(quán)限)或者外圍裝置本體30的功能，譬如接收鼠標(biāo)的指針信號(hào)，接收鍵盤的鍵盤信號(hào)等。
控制邏輯15用以控制長方形陣列傳感器11、增益可調(diào)制放大器11A、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器12、圖像對(duì)比模塊13及輸入/輸出接口14的運(yùn)作。
圖4顯示應(yīng)用本發(fā)明的影像感測芯片進(jìn)行影像擷取的一示意圖。圖5顯示將圖4的第一片段圖像信號(hào)與第二片段圖像信號(hào)做圖像對(duì)比的示意圖。圖6顯示將圖4的第二片段圖像信號(hào)與第三片段圖像信號(hào)做圖像對(duì)比的示意圖。圖像對(duì)比模塊13在接收到第一片段圖像信號(hào)DFS1與第二片段圖像信號(hào)DFS2后，先作圖像對(duì)比后再輸出。此時(shí)，第一片段圖像RFS1為第一片段圖像信號(hào)DFS1扣除與第二片段圖像信號(hào)DFS2重疊部分的部分非重疊圖像。為了縮小芯片面積、節(jié)省成本及降低本發(fā)明芯片裝置的電功率消耗，本發(fā)明圖像對(duì)比模塊(其為一集成電路)所采用的運(yùn)算邏輯(algorithm)必須是相當(dāng)簡單，不需要微處理器或其它浮點(diǎn)運(yùn)算的DSP等架構(gòu)，僅由一般的數(shù)字邏輯電路便可以處理，才能達(dá)到面積小、速度快及省電的要求。在本發(fā)明實(shí)施例中所采用的圖像對(duì)比邏輯是對(duì)比連續(xù)兩張圖像間強(qiáng)度分布，在數(shù)學(xué)上僅需要減法的運(yùn)算，因此可以輕易的利用數(shù)字邏輯電路完成。
為了達(dá)到圖像對(duì)比的功能，圖像對(duì)比模塊13包含一存儲(chǔ)器131、一圖像對(duì)比單元132及一存儲(chǔ)器控制單元133。存儲(chǔ)器131可以用以一次暫存這些數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS的相鄰兩個(gè)，譬如圖5的第一片段圖像信號(hào)DFS1與第二片段圖像信號(hào)DFS2，或圖6的第二片段圖像信號(hào)DFS2與第三片段圖像信號(hào)DFS3。圖像對(duì)比單元132用以對(duì)比儲(chǔ)存于存儲(chǔ)器131中的這些數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS的相鄰兩個(gè)，通過上述描述的數(shù)學(xué)邏輯以產(chǎn)生這些片段圖像RFS。存儲(chǔ)器控制單元133用以控制存儲(chǔ)器131及相連圖像對(duì)比單元132的運(yùn)作。
通過本發(fā)明的上述影像感測芯片，可以提供的處理方法包含以下步驟。
首先，感測一手指滑動(dòng)時(shí)的多個(gè)片段指紋圖像而獲得多個(gè)片段指紋模擬信號(hào)AFS。然后，將片段指紋模擬信號(hào)AFS做適度放大然后輸出放大信號(hào)AFSA。接著，依序轉(zhuǎn)換這些放大信號(hào)AFSA成為多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS，這些數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS至少依序包含一第一片段圖像信號(hào)DFS1、一第二片段圖像信號(hào)DFS2及一第三片段圖像信號(hào)DFS3。接著，連續(xù)性的對(duì)比任二張相鄰這些數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS，并連續(xù)性的產(chǎn)生互不相重疊的多個(gè)片段圖像RFS，這些片段圖像RFS至少依序包含一第一片段圖像RFS1、一第二片段圖像RFS2及一第三片段圖像RFS3。而這些連續(xù)性互不重疊的片段圖像RFS可以通過存儲(chǔ)器控制單元133管理暫存于緩沖區(qū)131C，再由控制邏輯15控管通過I/O接口14輸出至主機(jī)系統(tǒng)40，并且像堆積木方式將這些片段指紋圖像邊靠邊的組合成一張完整指紋圖像。
對(duì)比這些數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS的方法的詳細(xì)步驟系說明如下。首先，如圖5與圖3所示，由存儲(chǔ)器131的緩沖區(qū)131A、131B分別接收并儲(chǔ)存第一片段圖像信號(hào)DFS1以及第二片段圖像信號(hào)DFS2。然后，圖像對(duì)比單元132將第一片段圖像信號(hào)DFS1與第二片段圖像信號(hào)DFS2作對(duì)比以獲得一第一重疊信號(hào)OS1。接著，將第一片段圖像信號(hào)DFS1扣除第一重疊信號(hào)OS1以獲得并輸出第一片段圖像RFS1。因此，第一片段圖像RFS1為從第一片段圖像信號(hào)DFS1中扣除掉第一片段圖像信號(hào)DFS1與第二片段圖像信號(hào)DFS2的重疊信號(hào)OS1。然后，控制邏輯15將第一片段圖像RFS1通過I/O接口14輸出至主機(jī)系統(tǒng)40。
接著，如圖6與圖3所示，清除儲(chǔ)存于存儲(chǔ)器131中的第一片段圖像信號(hào)DFS1。然后，由存儲(chǔ)器131的空的緩沖區(qū)(譬如131A)接收并儲(chǔ)存第三片段圖像信號(hào)DFS3。接著，將第二片段圖像信號(hào)DFS2與第三片段圖像信號(hào)DFS3對(duì)比以獲得一第二重疊信號(hào)OS2。然后，將第二片段圖像信號(hào)DFS2扣除第二重疊信號(hào)OS2以獲得并輸出第二片段圖像RFS2。最后，將第三片段圖像信號(hào)DFS3進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)及舍點(diǎn)以產(chǎn)生并輸出第三片段圖像RFS3。值得注意的是，雖然上述實(shí)施例是以三個(gè)片段圖像信號(hào)及三個(gè)片段圖像作說明，但是本發(fā)明并未受限于此，本發(fā)明也適用于兩個(gè)或三個(gè)以上的片段圖像信號(hào)及片段圖像。由于相關(guān)的處理步驟都是類似的，故省略其說明。
由于在對(duì)比的過程中，可以由信號(hào)DFS1與DFS2以及信號(hào)DFS2與DFS3累加得知第三片段圖像信號(hào)DFS3是相對(duì)于第一片段圖像信號(hào)DFS1向右偏移，因此第二片段圖像RFS2包含左區(qū)塊55但不包含右區(qū)塊56，而第三片段圖像RFS3包含左區(qū)塊57但不包含右區(qū)塊58。
為了有效管理及降低存儲(chǔ)器131的容量需求，一連串動(dòng)作包括存儲(chǔ)器寫入、影像對(duì)比單元處理及片段影像的輸出的速度必需要快于手指滑動(dòng)的速度，在本實(shí)施例中至少需要小于1毫秒(ms)。
因此，存儲(chǔ)器131只要儲(chǔ)存兩筆片段信號(hào)即可，所以存儲(chǔ)器131的一最小容量實(shí)質(zhì)上等于各數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS之一數(shù)據(jù)量的兩倍。
至此，本發(fā)明的芯片裝置通過圖像對(duì)比單元及存儲(chǔ)器控制方式，可以連續(xù)性的輸出的片段指紋圖像。當(dāng)手指放置其上并且移動(dòng)時(shí)，通過判斷這一些連續(xù)性的片段圖像輸出格式(例如長度改變及改變的速率，或區(qū)塊57及58的寬度改變及改變的速率)，便可以提供X-Y軸的移動(dòng)信息，就像是手指在數(shù)字板上移動(dòng)一樣。
圖7顯示依本發(fā)明第一實(shí)施例的另一種滑動(dòng)式指紋感測芯片的方塊圖。如圖7所示，本實(shí)施例類似于第一實(shí)施例，不同之處在于圖像對(duì)比模塊13還包含一導(dǎo)航單元134，其運(yùn)作是由控制邏輯15所控制。導(dǎo)航單元134依據(jù)這些片段圖像RFS及這些數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS計(jì)算出這些數(shù)字片段指紋信號(hào)DFS的相鄰兩者的一相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，藉以通過輸入/輸出接口14輸出一導(dǎo)航信號(hào)NS以控制主機(jī)系統(tǒng)40的一指針系統(tǒng)(譬如鼠標(biāo)光標(biāo)系統(tǒng))的運(yùn)作。
值得注意的是，本實(shí)施例的滑動(dòng)式指紋感測芯片可以僅提供輸出導(dǎo)航信號(hào)NS的功能，而不一定要輸出上述的片段圖像。
圖8顯示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備的方塊圖。如圖8所示，本實(shí)施例類似于第一實(shí)施例，不同之處在于外圍裝置本體30還具有一擴(kuò)充插槽34，用以供一外接式存儲(chǔ)器或芯片卡50插入而完成連接。
在此情況下，外圍裝置本體30仍可以是鼠標(biāo)、鍵盤，存儲(chǔ)器儲(chǔ)存裝置、顯示器、列表機(jī)或其它裝置。
圖9顯示依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備的方塊圖。如圖9所示，本實(shí)施例類似于第一實(shí)施例，不同之處在于外圍裝置接收模塊20還具有一擴(kuò)充插槽28，用以供一外接式存儲(chǔ)器或芯片卡50插入而完成連接。在此實(shí)施例中，外接式存儲(chǔ)器或芯片卡50是通過有線的方式與主機(jī)系統(tǒng)40連接。
由本發(fā)明之上述實(shí)施例，具有圖像對(duì)比功能的滑動(dòng)式指紋感測芯片在執(zhí)行對(duì)比時(shí)，使用簡單的邏輯運(yùn)算即可，不需復(fù)雜的處理電路，因此可以達(dá)到省電以及將產(chǎn)品小型化的效果。此外，由于存儲(chǔ)器的最小容量可以等于各數(shù)字片段指紋信號(hào)之一數(shù)據(jù)量的兩倍，因此可以減少感測芯片的成本及降低消耗功率。此外，由于每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不會(huì)大于一個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)的數(shù)據(jù)量且兩兩間都不互相重疊，因此本發(fā)明的感測芯片所傳送數(shù)據(jù)量僅為傳統(tǒng)的滑動(dòng)式指紋感測芯片數(shù)據(jù)量的1/10左右，因此與主機(jī)系統(tǒng)之間的頻寬需求也不需要太高，主機(jī)系統(tǒng)所需的存儲(chǔ)器空間也可大幅縮小。也因?yàn)樯鲜鏊械募夹g(shù)特色，可以將滑動(dòng)式指紋傳感器設(shè)置于無線外圍裝置本體上，并且，片段圖像可以通過無線方式輕松的在一至三秒以內(nèi)傳輸至主機(jī)系統(tǒng)中，可以大幅改善已知技術(shù)的缺點(diǎn)，提高其適用性及使用者不需要耗時(shí)等待影像傳送的優(yōu)點(diǎn)。
在較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中所提出的具體實(shí)施例僅用以方便說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而非將本發(fā)明狹義地限制于上述實(shí)施例，在不超出本發(fā)明的精神及權(quán)利要求的情況，所做的種種變化實(shí)施，都屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于包含一外圍裝置接收模塊，其通過有線方式連接至一主機(jī)系統(tǒng)，并具有一無線電接收器；一外圍裝置本體，其通過無線方式與所述外圍裝置接收模塊相連，并具有一無線電發(fā)射器；及一滑動(dòng)式指紋感測芯片，其設(shè)于所述外圍裝置本體上，用以感測并處理實(shí)質(zhì)上沿著一滑動(dòng)方向滑動(dòng)通過其上的一手指的多個(gè)片段指紋圖像而產(chǎn)生多個(gè)片段圖像，所述多個(gè)片段圖像通過所述無線電發(fā)射器傳送至所述無線電接收器進(jìn)而傳輸至所述主機(jī)系統(tǒng)中。
2.如權(quán)利要求1所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述滑動(dòng)式指紋感測芯片包含一長方形陣列傳感器，用以感測實(shí)質(zhì)上沿著所述滑動(dòng)方向滑動(dòng)通過其上的所述手指的所述多個(gè)片段指紋圖像而獲得多個(gè)片段指紋模擬信號(hào)；一增益可調(diào)制放大器，用以將所述的多個(gè)片段指紋模擬信號(hào)放大然后輸出多個(gè)放大信號(hào)；一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其依序接收并轉(zhuǎn)換所述的多個(gè)放大信號(hào)成為多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)；一圖像對(duì)比模塊，其接收并對(duì)比所述的多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)，并逐一產(chǎn)生所述多個(gè)片段圖像，所述的多個(gè)片段圖像彼此互不相重疊；一輸入/輸出接口，其電連接至所述外圍裝置本體的所述無線電發(fā)射器，用以依序輸出所述的多個(gè)片段圖像至所述外圍裝置接收模塊，以使所述主機(jī)系統(tǒng)將所述的多個(gè)片段圖像以邊靠邊的方式組合成一張完整指紋圖像以執(zhí)行后續(xù)辨識(shí)動(dòng)作；及一控制邏輯，用以控制所述長方形陣列傳感器、所述增益可調(diào)制放大器、所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、所述圖像對(duì)比模塊及所述輸入/輸出接口的運(yùn)作。
3.如權(quán)利要求2所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，各所述片段圖像在所述滑動(dòng)方向的像素的數(shù)目小于或等于所述長方形陣列傳感器在所述滑動(dòng)方向的感測單元的數(shù)目。
4.如權(quán)利要求2所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述的多個(gè)片段圖像至少依序包含一第一片段圖像、一第二片段圖像及一第三片段圖像，所述第一片段圖像及所述第二片段圖像的任一個(gè)之一數(shù)據(jù)量小于或等于所述第三片段圖像的一數(shù)據(jù)量。
5.如權(quán)利要求2所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述圖像對(duì)比模塊包含一存儲(chǔ)器，用以一次暫存所述的多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)的相鄰兩個(gè)；一圖像對(duì)比單元，用以對(duì)比儲(chǔ)存于所述存儲(chǔ)器中的所述的多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)的相鄰兩個(gè)，以產(chǎn)生所述的多個(gè)片段圖像；及一存儲(chǔ)器控制單元，用以控制所述存儲(chǔ)器及所述圖像對(duì)比單元的運(yùn)作。
6.如權(quán)利要求5所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述存儲(chǔ)器的一容量實(shí)質(zhì)上等于各所述數(shù)字片段指紋信號(hào)之一數(shù)據(jù)量的兩倍。
7.如權(quán)利要求5所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述圖像對(duì)比模塊還包含一導(dǎo)航單元，其依據(jù)所述的多個(gè)片段圖像及所述的多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)計(jì)算出所述的多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)的相鄰兩個(gè)之一相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，藉以通過所述輸入/輸出接口輸出一導(dǎo)航信號(hào)以控制所述主機(jī)系統(tǒng)的一指針系統(tǒng)的運(yùn)作。
8.如權(quán)利要求2所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述的多個(gè)數(shù)字片段指紋信號(hào)至少依序包含一第一片段圖像信號(hào)及一第二片段圖像信號(hào)，所述的多個(gè)片段圖像至少依序包含一第一片段圖像，所述第一片段圖像為從所述第一片段圖像信號(hào)中扣除掉所述第一片段圖像信號(hào)與所述第二片段圖像信號(hào)的一重疊信號(hào)所獲得。
9.如權(quán)利要求2所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述外圍裝置接收模塊通過一通用串行總線接口、一PCMCIA接口、一PCI高速接口或一IEEE 1394接口而連接至所述主機(jī)系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求2所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述外圍裝置本體通過一無線網(wǎng)絡(luò)卡、一Ir-Da、或一藍(lán)芽接口而與所述外圍裝置接收模塊相連。
11.如權(quán)利要求2所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述外圍裝置本體為一鼠標(biāo)、一鍵盤、一存儲(chǔ)器儲(chǔ)存裝置、一顯示器或一列表機(jī)。
12.如權(quán)利要求2所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述外圍裝置本體還具有一擴(kuò)充插槽，用以供一外接式存儲(chǔ)器或芯片卡插入而完成連接。
13.如權(quán)利要求2所述的具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，其特征在于，所述外圍裝置接收模塊還具有一擴(kuò)充插槽，用以供一外接式存儲(chǔ)器或芯片卡插入而完成連接。
全文摘要
一種具有滑動(dòng)式指紋感測芯片的計(jì)算機(jī)無線外圍設(shè)備，包含一外圍裝置接收模塊、一外圍裝置本體及一滑動(dòng)式指紋感測芯片。外圍裝置接收模塊通過有線方式連接至一主機(jī)系統(tǒng)。外圍裝置本體通過無線方式與外圍裝置接收模塊相連?；瑒?dòng)式指紋感測芯片設(shè)于外圍裝置本體上，用以感測滑動(dòng)通過其上之一手指的多個(gè)片段指紋圖像而獲得多個(gè)片段指紋模擬信號(hào)，并加以處理而產(chǎn)生互不相重疊的多個(gè)片段圖像，且將這些片段圖像通過一無線電發(fā)射器及一無線電接收器輸出至外圍裝置接收模塊。如此，主機(jī)系統(tǒng)可將這些片段圖像以邊靠邊的方式組合成一張完整指紋圖像，并進(jìn)行指紋的對(duì)比動(dòng)作，并在對(duì)比成功后致能至少一應(yīng)用程序于主機(jī)系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101079087SQ20061008464
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
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